DE112018005055B4

DE112018005055B4 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE112018005055B4
Application number: DE112018005055.6T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Kimura; Shinnosuke TOKUHIRA; Hideaki Inoue; Kenji Machiya
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: US10837447B2; CN111226040B; TWI701388B; TW201917290A; US20200240412A1; WO2019087447A1; DE112018005055T5; CN111226040A

Abstract

Vakuumpumpe (1, 2, 3, 500) mit:einem ersten Gehäuseteil (131, 141);einem zweiten Gehäuseteil (132, 142), das am ersten Gehäuseteil (131, 141) befestigt ist und zusammen mit dem ersten Gehäuseteil (131, 141) einen Raum (S1) bildet, in dem Schmieröl (180) aufgenommen ist;einer Rotorwelle (110, 120), die sich durch das erste Gehäuseteil (131, 141) erstreckt;einer Schmierölrührplatte (170), die im Raum (S1) aufgenommen und an der Rotorwelle (110, 120) befestigt ist; undeinem Lagerelement (151, 152, 161, 162), das am ersten Gehäuseteil (131, 141) befestigt ist und die Rotorwelle (110, 120) drehbar trägt, wobeidas erste Gehäuseteil (131, 141) eine Zufuhröffnung (165, 166) aufweist, die es ermöglicht, dem Lagerelement (151, 152, 161, 162) Schmieröl (180) zuzuführen,das zweite Gehäuseteil (132, 142) einen oberen Innenwandabschnitt (142wu) aufweist, wobei das durch die Schmierölrührplatte (170) gerührte Schmieröl (180) auf den oberen Innenwandabschnitt (142wu) auftrifft, wobei der obere Innenwandabschnitt (142wu) einen vertieften Abschnitt (190, 191, 192a, 192b) aufweist, der es dem Schmieröl (180) ermöglicht, sich über die Zufuhröffnung (165, 166) zu bewegen,der vertiefte Abschnitt (190, 191, 192a, 192b) einen ersten vertieften Abschnitt (191) und einen zweiten vertieften Abschnitt (192a, 192b) aufweist,der zweite vertiefte Abschnitt (192a, 192b) in einer sich orthogonal zu einer Achsenrichtung der Rotorwelle (110, 120) erstreckenden ersten Richtung mit dem ersten vertieften Abschnitt (191) ausgerichtet ist,der zweite vertiefte Abschnitt (192a, 192b) in der ersten Richtung eine Breite hat, die kleiner ist als eine Breite des ersten vertieften Abschnitts (191) in der ersten Richtung, undder erste vertiefte Abschnitt (191) eine Tiefe hat, die derart konfiguriert ist, dass sie von der Schmierölrührplatte (170) in Richtung zum Lagerelement (151,152,161,162) flacher wird.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, die dazu geeignet ist, eine Vakuum-Evakuierung bezüglich eines Vakuumbehälters auszuführen.
Hintergrundtechnik
In einer Vakuumpumpe, die durch eine Rotationspumpe, eine mechanische Druckerhöhungspumpe und dergleichen dargestellt wird, ist es notwendig, ein Lagerelement zu schmieren, das eine Rotorwelle eines Rotors trägt. Zu diesem Zweck wird Schmieröl in einem Gehäuse gespeichert, das das Lagerelement aufnimmt, wird eine Rührplatte gedreht, die das Schmieröl während des Betriebs der Rotorwelle rührt, und wird das im Gehäuse gerührte Schmieröl dem Lagerelement zugeführt (vergl. z.B. Patentliteratur 1).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. JP 2012-162989 A
Patentliteratur 2: DE 20 2014 007 717 U1 beschreibt eine Vakuumpumpe mit mindestens einem in einem Schöpfraum angeordneten Rotorelement, mindestens einer das mindestens eine Rotorelement tragenden Rotorwelle, mindestens einem die mindestens eine Rotorwelle lagernden Lager, einem Schmiermittelbereich zur Bevorratung von Schmiermittel, einer Schmiermittel-Fördereinrichtung zum Fördern von Schmiermittel zumindest zu dem mindestens einen Lager.
Patentliteratur 3: DE 1 939 717 A beschreibt eine Wälzkolbenpumpe zur wahlweisen Aufstellung mit horizontalem oder vertikalem Durchgang mit an beiden Wellenenden angeordneten Lagerstellen, welche in gesonderten, teilweise ölgefüllten Kammern untergebracht sind.

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer derartigen Vakuumpumpe besteht ein Problem dahingehend, wie einem Lagerelement unter Verwendung eines einfachen Mechanismus effizient Schmieröl zugeführt werden kann.
Hinsichtlich der vorstehend erwähnten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumpumpe bereitzustellen, die einem Lagerelement unter Verwendung eines einfachen Mechanismus effizient Schmieröl zuführt.
Lösung des Problems
Um die vorstehend erwähnte Aufgabe zu lösen, weist eine Vakuumpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein erstes Gehäuseteil, ein zweites Gehäuseteil, eine Rotorwelle, eine Schmierölrührplatte und ein Lagerelement auf. Das zweite Gehäuseteil ist am ersten Gehäuseteil befestigt und bildet zusammen mit dem ersten Gehäuseteil einen Raum, in dem Schmieröl gespeichert ist. Die Rotorwelle erstreckt sich durch das erste Gehäuseteil. Die Schmierölrührplatte ist im Raum aufgenommen und an der Rotorwelle befestigt. Das Lagerelement ist am ersten Gehäuseteil befestigt und trägt die Rotorwelle drehbar. Das erste Gehäuseteil weist eine Zufuhröffnung auf, über die dem Lagerelement Schmieröl zugeführt werden kann. Das zweite Gehäuseteil weist einen oberen Innenwandabschnitt auf, auf den das durch die Schmierölrührplatte gerührte Schmieröl auftrifft. Der obere Innenwandabschnitt des zweiten Gehäuseteils weist einen vertieften Abschnitt auf, der es dem Schmieröl ermöglicht, sich über der Zufuhröffnung zu bewegen.
Bei einer solchen Vakuumpumpe weist der obere Innenwandabschnitt des zweiten Gehäuseteils den vertieften Abschnitt auf, der es dem Schmieröl ermöglicht, sich über die Zufuhröffnung zu bewegen. Daher wird, nachdem das durch die Schmierölrührplatte gerührte Schmieröl auf den oberen Innenwandabschnitt aufgetroffen ist, das Schmieröl durch den vertieften Abschnitt über die Zufuhröffnung geführt. Bei dieser Konfiguration ist es nicht erforderlich, ein Ölführungselement, das das Schmieröl über die Zufuhröffnung führt, am zweiten Gehäuseteil zu befestigen. Somit ist es möglich, das Schmieröl unter Verwendung eines einfachen Mechanismus dem Lagerelement effizient zuzuführen.
In der vorstehend erwähnten Vakuumpumpe weist der vertiefte Abschnitt einen ersten vertieften Abschnitt und einen zweiten vertieften Abschnitt auf. Der zweite vertiefte Abschnitt ist mit dem ersten vertieften Abschnitt in einer ersten Richtung orthogonal zu einer Achsenrichtung der Rotorwelle ausgerichtet. Der zweite vertiefte Abschnitt hat in der ersten Richtung eine Breite, die kleiner ist als eine Breite des ersten vertieften Abschnitts in der ersten Richtung. Der erste vertiefte Abschnitt hat eine Tiefe, die derart konfiguriert ist, dass sie von der Schmierölrührplatte zum Lagerelement hin flacher wird.
Bei einer solchen Vakuumpumpe wird der Fluss des Schmieröls 180, das entlang der Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts fließt, durch den zweiten vertieften Abschnitt zuverlässig unterbrochen. Das unterbrochene Schmieröl bewegt sich entlang des ersten vertieften Abschnitts oder des zweiten vertieften Abschnitts, der von der Schmierölrührplatte zum Lagerelement hin flacher wird, und wird über die Zufuhröffnung des zweiten Gehäuseteils geführt.
Bei der vorstehend erwähnten Vakuumpumpe weist der erste vertiefte Abschnitt eine Innenfläche auf, die als eine gekrümmte Oberfläche oder Mehrfachfläche konfiguriert sein kann, die in einer Tiefenrichtung des vertieften Abschnitts hervorsteht.
Bei einer solchen Vakuumpumpe besteht die Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts aus der in Tiefenrichtung hervorstehenden gekrümmten Fläche und dergleichen. Daher wird es für das gegen den ersten vertieften Abschnitt auftreffende Schmieröl schwierig, von der Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts nach unten zu fließen.
In der vorstehend erwähnten Vakuumpumpe weist der zweite vertiefte Abschnitt eine Innenfläche auf, die als eine gekrümmte Oberfläche oder eine polygonale Oberfläche konfiguriert sein kann, die in einer Tiefenrichtung des zweiten Abschnitts hervorsteht.
Bei einer derartigen Vakuumpumpe wird der Fluss des Schmieröls 180, das entlang der Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts fließt, durch den zweiten vertieften Abschnitt zuverlässig unterbrochen. Das unterbrochene Schmieröl bewegt sich entlang des ersten vertieften Abschnitts oder des zweiten vertieften Abschnitts, der von der Schmierölrührplatte zum Lagerelement hin flacher wird, und wird über die Zufuhröffnung des zweiten Gehäuseteils geführt.
Bei der vorstehend erwähnten Vakuumpumpe kann die Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts kontinuierlich mit der Innenfläche des zweiten vertieften Abschnitts ausgebildet sein. An einer Grenze zwischen der Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts und der Innenfläche des zweiten vertieften Abschnitts ist ein Winkel, der durch die Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts und die Innenfläche des zweiten vertieften Abschnitts gebildet wird, kleiner oder gleich 90 Grad.
Mit einer solchen Vakuumpumpe wird der Fluss des Schmieröls 180, das entlang der Innenfläche des ersten vertieften Abschnitts fließt, durch einen Eckenabschnitt mit einem Winkel von 90 Grad oder weniger zuverlässig unterbrochen. Das unterbrochene Schmieröl bewegt sich entlang des ersten vertieften Abschnitts oder des zweiten vertieften Abschnitts, der von der Schmierölrührplatte zum Lagerelement hin flacher wird, und wird über die Zufuhröffnung des zweiten Gehäuseteils geführt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß eine Vakuumpumpe bereitgestellt, die einem Lagerelement durch einen einfachen Mechanismus effizient Schmieröl zuführt.
Figurenliste

1 zeigt schematische Querschnittansichten, die jeweils eine Vakuumpumpe gemäß dieser Ausführungsform zeigen;
2 zeigt schematische perspektivische Ansichten, die jeweils ein Gehäuse der Vakuumpumpe zeigen;
3 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die das Gehäuse der Vakuumpumpe zeigt;
4 (a) zeigt eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Umfang eines Lagerelements der Vakuumpumpe zeigt;
4 (b) zeigt eine schematische Draufsicht, die vertiefte Abschnitte zeigt, die in dem Gehäuse vorgesehen sind, in einem durchsichtigen Zustand;
5 zeigt schematische Querschnittansichten, die jeweils eine Betriebsweise der Vakuumpumpe zeigen;
6 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die die Betriebsweise der Vakuumpumpe zeigt;
7 zeigt schematische Querschnittansichten, die jeweils die Betriebsweise der Vakuumpumpe zeigen;
8 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die einen Betrieb einer Vakuumpumpe gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt;
9 zeigt schematische Querschnittansichten, die jeweils ein modifiziertes Beispiel des vertieften Abschnitts zeigen; und
10 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die ein modifiziertes Beispiel des vertieften Abschnitts zeigt.

Technik(en) zum Implementieren der Erfindung
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der Zeichnungen sind in einigen Fällen XYZ-Achsenkoordinaten eingeführt. Beispielsweise bezeichnen die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung jeweils orthogonal zueinander verlaufende horizontale Richtungen, und die Z-Achsenrichtung bezeichnet eine sich dazu orthogonal erstreckende vertikale Richtung (Schwerkraftrichtung).
1 (a) und 1 (b) zeigen schematische Querschnittansichten, die jeweils eine Vakuumpumpe gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 1 (a) zeigt einen Querschnitt einer Vakuumpumpe 1 von oben betrachtet. 1 (b) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A1-A2 in 1 (a).
Eine mechanische Druckerhöhungspumpe ist beispielsweise als die in 1 (a) und 1 (b) dargestellte Vakuumpumpe 1 dargestellt. Die Vakuumpumpe gemäß dieser Ausführungsform ist nicht auf die mechanische Druckerhöhungspumpe beschränkt und kann eine Schraubenpumpe, eine Rotationspumpe oder dergleichen sein. Wie in 1 (a) dargestellt ist, weist die Vakuumpumpe 1 einen Pumpenhauptkörper 10, eine Antriebseinheit 20 und eine Steuereinheit 30 auf.
Pumpenhauptkörper 10
Der Pumpenhauptkörper 10 weist Gehäuseteile 131, 132, 141 und 142, Pumpenrotoren 11 und 12, Lagerelemente 151, 152, 161 und 162 und eine Schmierölrührplatte 170 auf.
Das Gehäuseteil 131 ist ein zylindrischer Behälter. Die Gehäuseteile 132 und 141 sind Trennwandplatten. Jedes der Gehäuseteile 132 und 141 ist in der X-Achsenrichtung am Gehäuseteil 131 befestigt. Die Gehäuseteile 131, 132 und 141 bilden eine Pumpenkammer P1 derart, dass die Luftdichtheit der Pumpenkammer P1 gewährleistet ist. Die Pumpenrotoren 11 und 12 sind in der Pumpenkammer P1 aufgenommen.
Die Pumpenrotoren 11 und 12 sind in der Y-Achsenrichtung einander zugewandt angeordnet. Der Pumpenrotor 11 weist eine Rotorwelle 110 parallel zur X-Achsenrichtung auf. Der Pumpenrotor 12 weist eine Rotorwelle 120 parallel zur X-Achsenrichtung auf. Ein Endabschnitt 111 der Rotorwelle 110 wird drehbar auf einem am Gehäuseteil 132 befestigten Lagerelement 151 gehalten. Ein anderer Endabschnitt 112 der Rotorwelle 110 wird drehbar auf einem am Gehäuseteil 141 befestigten Lagerelement 161 gehalten. Ein Endabschnitt 121 der Rotorwelle 120 wird drehbar auf einem am Gehäuseteil 132 befestigten Lagerelement 152 gehalten. Ein weiterer Endabschnitt 122 der Rotorwelle 120 wird drehbar auf einem am Gehäuseteil 141 befestigten Lagerelement 162 gehalten. Ferner sind vorgegebene Abstände zwischen dem Pumpenrotor 11 und dem Pumpenrotor 12 und zwischen den Pumpenrotoren 11 und 12 und einer Innenwand der Pumpenkammer P1 ausgebildet, so dass diese jeweils derart konfiguriert sind, dass sie sich auf eine berührungslose Weise drehen.
Ferner ist ein Öleintrittsunterdrückungsmechanismus (nicht dargestellt) zwischen den einen Endabschnitten 111, 121 und dem Gehäuseteil 132 und zwischen den anderen Endabschnitten 112, 122 und dem Gehäuseteil 141 vorgesehen, um zu verhindern, dass Schmieröl, das eine Flüssigkeit ist, von außerhalb der Pumpenkammer P1 in die Pumpenkammer P1 eintritt.
Die Lagerelemente 151 und 152 sind durch Anziehen von Schrauben über ein Dichtungsringelement (nicht dargestellt) durch eine Abdeckung 153 abgedeckt. Ferner sind die Lagerelemente 161 und 162 durch Anziehen von Schrauben über ein Dichtungsringelement (nicht dargestellt) durch eine Abdeckung 163 abgedeckt. Durch das Abdecken der Lagerelemente 161 und 162 durch die Abdeckung 163 wird ein Pfad zu einem Raum S1 für jede der Zufuhröffnungen 165 und 166 sichergestellt.
In der Vakuumpumpe 1 sind beispielsweise die Lagerelemente 151 und 152 in einer Schubrichtung fixiert und sind die Lagerelemente 161 und 162 derart angeordnet, dass sie in der Schubrichtung beweglich sind. Die Zufuhröffnung 165, die es ermöglicht, dem Lagerelement 161 Schmieröl zuzuführen, ist in der Z-Achsenrichtung oberhalb des Lagerelements 161 ausgebildet. Ähnlicherweise ist die Zufuhröffnung 166, die es ermöglicht, dem Lagerelement 162 Schmieröl zuzuführen, über dem Lagerelement 162 ausgebildet. Jede der Zufuhröffnungen 165 und 166 ist beispielsweise im Gehäuseteil 141 ausgebildet. Jeder der Zufuhröffnungen 165 und 166 kommuniziert mit dem unteren Abschnitt des Raums S1.
Das Gehäuseteil 142 ist am Gehäuseteil 141 auf einer dem Gehäuseteil 131 gegenüberliegenden Seite befestigt. Das Gehäuseteil 142 bildet zusammen mit dem Gehäuseteil 141 den Raum S1 zum Speichern des Schmieröls 180. Das Schmieröl 180 ist im unteren Abschnitt des Raums S1 gespeichert. Der andere Endabschnitt 112 der Rotorwelle 110 und der andere Endabschnitt 122 der Rotorwelle 120 erstrecken sich durch das Gehäuseteil 141. Diese anderen Endabschnitte 112 und 122 erreichen den Raum S1. Außerdem ist die Schmierölrührplatte 170 am anderen Endabschnitt 112 befestigt. Die Schmierölrührplatte 170 ist im Raum S1 aufgenommen.
Wie in 1 (b) dargestellt ist, taucht ein unterer Abschnitt der Schmierölrührplatte 170 in das Schmieröl 180 ein. Die Schmierölrührplatte 170 weist mehrere ausgeschnittene Abschnitte 171 auf. Wenn die Schmierölrührplatte 170 durch Drehen der Rotorwelle 110 gedreht wird, wird das Schmieröl 180 durch die ausgeschnittenen Abschnitte 171 von einer Öloberfläche 180s nach oben bewegt, und das Schmieröl 180 wird von der Öloberfläche 180s nach oben gerührt. Das gerührte Schmieröl 180 wird im Raum S1 nach oben gespritzt.
Das im Raum S1 nach oben gespritzte Schmieröl 180 trifft auf eine Innenwand des Gehäuseteils 142 auf. Beispielsweise trifft das Schmieröl 180 auf einen oberen Innenwandabschnitt 142wu auf, der über der Öloberfläche 180s angeordnet ist. Ferner weist die Vakuumpumpe 1 einen vertieften Abschnitt 190 am oberen Innenwandabschnitt 142wu auf. Der vertiefte Abschnitt 190 ermöglicht es dem Schmieröl 180, sich über den Zufuhröffnungen 165 und 166 zu bewegen. Der vertiefte Abschnitt 190 weist einen vertieften Abschnitt 191 und vertiefte Abschnitte 192a und 192b auf. Die vertieften Abschnitte 192a und 192b sind in der Y-Achsenrichtung auf beiden Seiten des vertieften Abschnitts 191 angeordnet. Ferner sind der obere Innenwandabschnitt 142wu und ein unterer Innenwandabschnitt 142wd, die unterhalb des oberen Innenwandabschnitts 142wu angeordnet sind, als gekrümmte Oberflächen konfiguriert. Eine Konfiguration und Wirkungen des im oberen Innenwandabschnitt 142wu ausgebildeten vertieften Abschnitts 190 werden später ausführlich beschrieben.
Ferner kann die Schmierölrührplatte 170 an dem anderen Endabschnitt 122 der Rotorwelle 120 befestigt sein. Zusätzlich können Schmierölrührplatten 170 an beiden anderen Endabschnitten 112 und 122 befestigt sein. In diesem Fall sind die Schmierölrührplatten 170 an beiden anderen Endabschnitten 112 und 122 derart befestigt, dass die befestigten Schmierölrührplatten 170 nicht miteinander in Kontakt kommen. Beispielsweise sind die zwei Schmierölrührplatten 170 in der X-Achsenrichtung voneinander versetzt angeordnet.
Ferner wird in dieser Ausführungsform das Gehäuseteil 141 als ein erstes Gehäuseteil und das Gehäuseteil 142 in einigen Fällen als ein zweites Gehäuseteil bezeichnet. Ferner wird der vertiefte Abschnitt 191 als ein erster vertiefter Abschnitt bezeichnet, und die vertieften Abschnitte 192a und 192b werden in einigen Fällen gemeinsam als ein zweiter vertiefter Abschnitt bezeichnet.
Antriebseinheit 20
Die Antriebseinheit 20 weist einen Motor 21, Synchronisationszahnräder 22 und 23, ein Gehäuseteil 24 und eine Abdeckung 25 auf.
Der eine Endabschnitt 111 der Rotorwelle 110 des Pumpenrotors 11 und der eine Endabschnitt 121 der Rotorwelle 120 des Pumpenrotors 12 erstrecken sich durch das Gehäuseteil 132. Der Motor 21 ist an dem einen Endabschnitt 111 der Rotorwelle 110 befestigt. Zusätzlich ist ein Synchronisationszahnrad 22 an dem einen Endabschnitt 111 zwischen dem Motor 21 und dem Lagerelement 151 befestigt. Ein Synchronisationszahnrad 23, das mit dem Synchronisationszahnrad 22 kämmt, ist an dem einen Endabschnitt 121 der Rotorwelle 120 befestigt.
Der Motor 21 und die Synchronisationszahnräder 22 und 23 sind in dem durch das Gehäuseteil 24 und das Gehäuseteil 132 gebildeten Raum aufgenommen. Die Luftdichtheit wird zwischen dem Motor 21 und dem Gehäuseteil 24 aufrechterhalten. Mit anderen Worten ist die Vakuumpumpe 1 eine sogenannte Spaltrohrmotorpumpe. Eine Getriebekammer G enthält Schmieröl zum Schmieren der Synchronisationszahnräder 22 und 23 und der Lagerelemente 151 und 161. Das Schmieröl kann das gleiche sein wie das Schmieröl 180 oder kann vom Schmieröl 180 verschieden sein.
Ein vorderes Ende des Gehäuseteils 24 ist durch die Abdeckung 25 abgedeckt. Die Abdeckung 25 weist ein Durchgangsloch auf, das mit der Außenluft kommunizieren kann. Mit dieser Konfiguration kann der Motor 21, der in der Nähe der Antriebseinheit 20 angeordnet ist, gemäß einem Luftkühlverfahren oder einem Wasserkühlverfahren (nicht dargestellt) gekühlt werden.
Durch Antreiben des Motors 21 werden die Pumpenrotoren 11 und 12 über die Synchronisationszahnräder 22 und 23 in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Beispielsweise beträgt die Drehzahl 500 U/min oder mehr und 5000 U/min oder weniger. Bei dieser Konfiguration wird Gas von einer Gaseinlassöffnung E1, die über dem Pumpenhauptkörper 10 vorgesehen ist, zu einer Gasauslassöffnung E2 transportiert, die unter dem Pumpenhauptkörper 10 vorgesehen ist. Ein Gaseinlassrohr, das mit einem Inneren einer Vakuumkammer (nicht dargestellt) kommuniziert, ist mit der Gaseinlassöffnung E1 verbunden. Ein Gaseinlassrohr (nicht dargestellt) oder eine Gaseinlassöffnung einer Hilfspumpe ist mit der Gasauslassöffnung E2 verbunden.
Ferner kann auch in der Antriebseinheit 20 eine Zufuhröffnung zum Schmieren der Lagerelemente 151 und 161 und ein vertiefter Abschnitt zum Bewegen des Schmieröls zur Zufuhröffnung ausgebildet sein. Der vertiefte Abschnitt kann in einem oberen Innenwandabschnitt des Gehäuseteils 132 ausgebildet sein. In diesem Fall haben die Synchronisationszahnräder 22 und 23 die Funktion der Rührplatte. Außerdem kann eine Schmierölrührplatte an mindestens einem der Endabschnitte 111 und 121 als Einrichtung zum Rühren des Schmieröls befestigt sein.
Steuereinheit 30
Die Steuereinheit 30 weist eine Leiterplatte, die in einem Metallgehäuse untergebracht ist, das im Gehäuseteil 24 angeordnet ist, und verschiedene darauf montierte elektronische Komponenten auf. Beispielsweise sind eine Wechselrichterschaltung und dergleichen auf der Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise werden die Drehzahlen der Pumpenrotoren 11 und 12 durch die Steuereinheit 30 gesteuert.
Die Gehäuseteile 131, 132, 141 und 24 bestehen aus einem Material auf Eisenbasis wie beispielsweise Gusseisen und Edelstahl. Das Gehäuseteil 142 besteht aus einem Nicht-Eisenmaterial, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Diese Gehäuseteile sind durch Anziehen von Schrauben über ein Dichtungsringelement (nicht dargestellt) miteinander verbunden. Ferner weisen die Pumpenrotoren 11 und 12 kokonförmige Rotoren auf, die aus einem Material auf Eisenbasis wie beispielsweise Gusseisen hergestellt sind.
Ferner ist es für das Schmieröl vorteilhaft, wenn sein Dampfdruck niedrig ist, um einen Enddruck einer Pumpe P1 zu erhalten, der für die Vakuumpumpe 1 erforderlich ist. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn der Dampfdruck des Schmieröls bei 80°C 1× 10^-2 Pa oder weniger beträgt. Als spezifisches Schmieröl kann ein beliebiges Öl unter Fluoröl (kinetische Viskosität: 97 mm²/s (40°C), 13 mm²/s (100°C)), Mineralöl (kinetische Viskosität: 57 mm²/s (40°C), 3 mm²/s (100°C)), Dichte: 0,88 g/cm³ (15°C), Flammpunkt: 250°C oder mehr, Stockpunkt: -12,5°C oder weniger, Gesamtsäurezahl: 0,05 mg KOH/g), synthetischem Öl (ISO-Viskositätsgrad: 100, kinetische Viskosität: 94,7 mm²/s (40°C), 12,6 mm²/s (100°C)), ASTM-Farbe: L1,0, Dichte: 0,90 g/cm³ (15°C), Flammpunkt: 250°C oder mehr, Stockpunkt: -10°C oder weniger, Gesamtsäurezahl: 0,30 mg KOH/g) verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Werte physikalischer Kenngrößen des Schmieröls Beispiele sind und die vorliegende Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt ist.
Gehäuseteil 142
2 (a) und 2 (b) zeigen schematische perspektivische Ansichten, die jeweils das Gehäuse der Vakuumpumpe zeigen. 3 zeigt eine schematische Querschnittansicht des Gehäuses der Vakuumpumpe. 2 (a) zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Innenraums des Gehäuseteils 142. 2 (b) zeigt eine perspektivische Querschnittansicht des Gehäuseteils 142 entlang der Linie B1-B2 in der X-Z-Ebene von 2 (a). Ferner zeigt 3 einen Querschnitt des Gehäuseteils 142 in der Y-Z-Achsenebene. Beispielsweise zeigt 3 eine Endfläche entlang der Linie D1-D2 von 2 (b).
Im Gehäuseteil 142 ist der vertiefte Abschnitt 191 im oberen Innenwandabschnitt 142wu vorgesehen, der der Öloberfläche 180s des Schmieröls 180 zugewandt ist. Die jeweiligen vertieften Abschnitte 192a und 192b sind mit dem vertieften Abschnitt 191 in der Richtung (Y-Achsenrichtung) orthogonal zur Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) der Rotorwelle 110 (oder der Rotorwelle 120) ausgerichtet. Der vertiefte Abschnitt 191 ist zwischen den vertieften Abschnitten 192a und 192b in der Y-Achsenrichtung ausgebildet. Der vertiefte Abschnitt 192a befindet sich oberhalb der Zufuhröffnung 165, und der vertiefte Abschnitt 192b befindet sich oberhalb der Zufuhröffnung 166.
Beispielsweise ist der vertiefte Abschnitt 191 eine geneigte Fläche, die von einer Position, die höher ist als das Niveau einer Deckenfläche 142c des Raums S1, bis zur Höhe der Deckenfläche 142c von einer Seite gegenüber einer Endfläche 142e des Gehäuseteils 142 zu einer Seite der Endfläche 142e abfällt. Die jeweiligen vertieften Abschnitte 192a und 192b sind auf beiden Seiten des vertieften Abschnitts 191 angeordnet und sind ferner auf beiden Seiten der Deckenfläche 142c angeordnet. Die jeweiligen vertieften Abschnitte 192a und 192b, die sich von einer Innenseite des Raums S1 erstrecken, erreichen die Endfläche 142e und schneiden Teile der Endfläche 142c aus.
Ferner ist im Gehäuseteil 142 ein Eckenabschnitt 192ac mit einem durch den vertieften Abschnitt 191 und den vertieften Abschnitt 192a gebildeten spitzwinkligen Spitzenende konfiguriert, und ist ein Eckenabschnitt 192bc mit einem durch den vertieften Abschnitt 191 und den vertieften Abschnitt 192b gebildeten spitzwinkligen Spitzenende konfiguriert.
Eine Tiefe d1 des vertieften Abschnitts 191 wird von der Schmierölrührplatte 170 zu den Lagerelementen 161 und 162 hin allmählich flacher. Ein Winkel θ₁ (°), der durch eine Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 und die X-Achsenrichtung gebildet wird, ist beispielsweise auf 3 Grad (°) oder mehr und 20 Grad oder weniger eingestellt. Wenn der Winkel θ₁ kleiner ist als 3 Grad, ist es für das Schmieröl 180 schwierig, sich entlang des vertieften Abschnitts 191 zu bewegen, so dass das Schmieröl 180 von der Innenfläche 191w nach unten fließt. Das ist daher ungünstig. Wenn dagegen der Winkel θ₁ größer ist als 20 Grad, wird die Neigung des vertieften Abschnitts 191 in der X-Z-Ebene steil, so dass es notwendig ist, die Dicke eines oberen Abschnitts des Gehäuseteils 142 größer zu konfigurieren. Die Kompaktisierung des Gehäuseteils 142 kann somit nicht realisiert werden.
Die Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 ist als eine gekrümmte Fläche konfiguriert, die in einer Tiefenrichtung des vertieften Abschnitts 191 hervorsteht. In Bezug auf die Innenfläche 191w ist es vorteilhaft, wenn das Flächenmaß der Innenfläche 191w so festgelegt ist, dass es größer ist, um zu veranlassen, dass eine größere Menge Schmieröl 180 daran anhaftet. Beispielsweise besteht die Innenfläche 191w aus einer gekrümmten Fläche. Vorausgesetzt beispielsweise, dass ein Abstand zwischen der Mittelachse der Rotorwelle 110 und der Mittelachse der Rotorwelle 120 L (mm) beträgt, ist eine Krümmung R (Radius) der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 in der Y-Z-Achsenebene derart festgelegt, dass sie größer oder gleich L/2 (mm) ist. Wenn die Krümmung R kleiner ist als L/2 (mm), ist es notwendig, die Dicke des oberen Abschnitts des Gehäuseteils 142 so zu konfigurieren, dass sie groß ist. Das ist daher ungünstig. Wenn dagegen die Innenfläche 191w flacher wird, ist es für das Schmieröl 180 schwierig, sich entlang des vertieften Abschnitts 191 zu bewegen, so dass das Schmieröl 180 von der Innenfläche 191w nach unten fließt. Das ist daher ungünstig. Beispielsweise ist die Krümmung R auf 300 mm oder mehr und 350 mm oder weniger festgelegt, obwohl sie nicht auf diesen Bereich beschränkt ist.
Eine Innenfläche 192aw des vertieften Abschnitts 192a ist als eine gekrümmte Fläche konfiguriert, die in der Tiefenrichtung des vertieften Abschnitts 192a hervorsteht. Ferner ist eine Innenfläche 192bw des vertieften Abschnitts 192b als eine gekrümmte Fläche konfiguriert, die in einer Tiefenrichtung des vertieften Abschnitts 192b hervorsteht. Eine Breite jedes der vertieften Abschnitte 192a und 192b in der Y-Achsenrichtung ist kleiner als eine Breite des vertieften Abschnitts 191 in der Y-Achsenrichtung. Der vertiefte Abschnitt 192a und der vertiefte Abschnitt 192b sind beispielsweise in Bezug auf die Linie B1-B2 liniensymmetrisch.
Der vertiefte Abschnitt 192a und der vertiefte Abschnitt 192b können derart angeordnet sein, dass sie in Bezug auf die Linie B1-B2 nicht liniensymmetrisch sind. Beispielsweise können die Querschnitte des vertieften Abschnitts 192a und des vertieften Abschnitts 192b unterschiedliche Formen haben. Der vertiefte Abschnitt 192a und der vertiefte Abschnitt 192b können unterschiedliche Krümmungen aufweisen. Die Querschnitte des vertieften Abschnitts 192a und des vertieften Abschnitts 192b können die gleiche Form haben, und ein Abstand jedes dieser Abschnitte von der Mitte des vertieften Abschnitts 191 kann verschieden sein. In den Figuren dieser Ausführungsform ist als ein Beispiel eine Konfiguration dargestellt, bei der der vertiefte Abschnitt 192a und der vertiefte Abschnitt 192b in Bezug auf die Linie B1-B2 liniensymmetrisch sind.
Beispielsweise sind die jeweiligen Innenflächen 192aw und 192bw der vertieften Abschnitte 192a und 192b derart konfiguriert, dass sie gekrümmte Flächen sind, die in den Tiefenrichtungen der vertieften Abschnitte 192a und 192b hervorstehen. Beispielsweise beträgt die Krümmung R (Radius) der Innenfläche 192aw oder 192bw in der Y-Z-Achsenebene 4 mm oder mehr und 6 mm oder weniger. Die Krümmungen R (Radius) der Innenflächen 192aw und 192bw in der Y-Z-Achsenebene können einander gleich oder voneinander verschieden sein. Ferner kann der Winkel, der durch die Innenflächen 191aw oder 191 bw und die X-Achsenrichtung gebildet wird, der gleiche sein wie der Winkel θ₁ (°) oder sich vom Winkel θ₁ (°) unterscheiden. Der durch die Innenfläche 191aw und die X-Achsenrichtung gebildete Winkel und der durch die Innenfläche 191 bw und die X-Achsenrichtung gebildete Winkel können einander gleich oder voneinander verschieden sein.
Die Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 ist kontinuierlich mit der Innenfläche 192aw des vertieften Abschnitts 192a und der Innenfläche 192bw des vertieften Abschnitts 192b ausgebildet. Hier wird eine Breite W zwischen der Innenfläche 191w und dem oberen Innenwandabschnitt 142wu in der Y-Z-Ebene auf 6 mm oder mehr eingestellt. Wenn die Breite W zwischen der Innenfläche 191w und dem oberen Innenwandabschnitt 142wu in der Y-Z-Ebene kleiner ist als 6 mm, kann das Schmieröl 180, das entlang der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 fließt, nicht durch die vertieften Abschnitte 192a und 192b gestoppt werden. Das ist daher ungünstig.
Zusätzlich wird an der Grenze zwischen der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 und der Innenfläche 192aw des vertieften Abschnitts 192a der durch die Innenfläche 191w und die Innenfläche 192aw gebildete Winkel θ₂₁ (°) derart eingestellt, dass er kleiner oder gleich 90° ist. Ferner wird an der Grenze zwischen der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 und der Innenfläche 192bw des vertieften Abschnitts 192b der durch die Innenfläche 191w und die Innenfläche 192bw gebildete Winkel θ₂₂ (°) derart eingestellt, dass er kleiner oder gleich 90° ist. Wenn jeder der Winkel θ₂₁ und θ₂₂ größer als 90° ist, werden die Winkel θ₂₁ und θ₂₂ stumpf, so dass das Schmieröl 180, das entlang der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 fließt, durch die vertieften Abschnitte 192a und 192b nicht gestoppt werden kann. Das ist daher ungünstig.
Konfigurationen von Umgebungen von Lagerelementen 161 und 162 4 (a) zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Umgebung des Lagerelements der Vakuumpumpe. 4 (a) zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C1-C2 in 1 (a). 4 (b) zeigt eine schematische Draufsicht, die die im Gehäuseteil vorgesehenen vertieften Abschnitte in einem durchsichtigen Zustand zeigt. In 4 (b) ist ein Zustand dargestellt, in dem durch die im Gehäuseteil 142 vorgesehenen vertieften Abschnitte 191, 192a und 192b von der oberen Oberfläche aus hindurchgeschaut wird.
Wie in 4 (a) dargestellt ist, ist die Zufuhröffnung 165 mit einer schlitzartigen Form über dem Lagerelement 161 ausgebildet, und die Zufuhröffnung 166 mit einer schlitzartigen Form ist über dem Lagerelement 162 ausgebildet.
Beispielsweise erreicht in einem Fall, in dem veranlasst wird, dass das Schmieröl 180 von oberhalb der Zufuhröffnung 165 in die Zufuhröffnung 165 herabfällt, das Schmieröl 180 das Lagerelement 161 über die Zufuhröffnung 165 durch sein Eigengewicht. Danach taucht das Lagerelement 161 in das Schmieröl 180 ein, und ferner wird das Schmieröl 180 über eine unter dem Lagerelement 161 angeordnete Rückführöffnung 167 in den Raum S1 zurückgeführt.
Ähnlicherweise erreicht in einem Fall, in dem veranlasst wird, dass das Schmieröl 180 von oberhalb der Zufuhröffnung 166 in die Zufuhröffnung 166 herabfällt, das Schmieröl 180 das Lagerelement 162 über die Zufuhröffnung 166 durch sein Eigengewicht, so dass das Lagerelement 162 in das Schmieröl 180 eintaucht. Dann wird das Schmieröl 180 über die unter dem Lagerelement 162 angeordnete Rückführöffnung (nicht dargestellt) in den Raum S1 zurückgeführt.
Ferner befindet sich, wie in 4 (b) dargestellt ist, ein Teil des Eckenabschnitts 192ac, der aus dem vertieften Abschnitt 191 und dem vertieften Abschnitt 192a gebildet wird, direkt über der Zufuhröffnung 165, und ein Teil eines Eckenabschnitts 192bc, der aus dem vertieften Abschnitt 191 und dem vertieften Abschnitt 192b gebildet wird, befindet sich direkt über der Zufuhröffnung 166. Beispielsweise sind die untersten Abschnitte der Eckenabschnitte 192ac und 192bc direkt über den Zufuhröffnungen 165 und 166 angeordnet. Ferner ist ein Abstand d2 zwischen der Schmierölrührplatte 170 und einem Ende des vertieften Abschnitts 191 in der X-Achsenrichtung größer als eine Dicke der Schmierölrührplatte 170. Mit dieser Konfiguration trifft das durch die Schmierölrührplatte 170 gerührte Schmieröl 180 effizient auf die Innenfläche 191w auf.
Betrieb der Vakuumpumpe 1
Die 5 (a) bis 6 zeigen schematische Querschnittansichten, die jeweils die Betriebsweise der Vakuumpumpe zeigen. In den 5 (a) bis 6 sind Richtungen, in denen sich das Schmieröl 180 bewegt, schematisch als Pfeile dargestellt.
Wie in 5 (a) dargestellt ist, wird, wenn die Schmierölrührplatte 170 sich dreht, das Schmieröl 180 durch die ausgeschnittenen Abschnitte 171 von der Öloberfläche 180s nach oben bewegt. Dann wird das Schmieröl 180 zu einem oberen Teil des Raums S1 gespritzt, während das Schmieröl 180 eine vorgegebene kinetische Energie aufweist. Ferner hat das Schmieröl 180 eine vorgegebene Viskosität und eine vorgegebene Benetzbarkeit gegenüber dem Metallmaterial, das das Gehäuseteil 142 bildet. Daher bildet sich auf der Innenwand (auf dem oberen Innenwandabschnitt 142wu und dem unteren Innenwandabschnitt 142wd) des Raums S1 ein Ölfilm des Schmieröls 180 und behält eine Ölfilmoberfläche (Oberfläche des Ölfilms, die dem Raum S1 zugewandt ist) eine derartige Form bei, dass die kinetische Energie eines auftreffenden Öltropfens, die Oberflächenspannung der Ölfilmoberfläche und die potentielle Energie durch das Eigengewicht des Ölfilms gut aufeinander abgestimmt sind. Ferner fließt das an der Innenwand des Raums S1 anhaftende Schmieröl 180 entlang der Innenwand des Raums S1, während die Oberflächenspannung der Ölfilmoberfläche aufrechterhalten bleibt, und fällt durch die potentielle Energie des Ölfilms als treibende Kraft herab.
Beispielsweise wird die Bewegung des Schmieröls 180, nachdem das Schmieröl 180 an dem oberen Innenwandabschnitt 142wu anhaftet, als Bewegung des Schmieröls 180 auf der Y-Z-Achsenebene und als Bewegung des Schmieröls 180 auf der X-Z-Achsenebene beschrieben. In dieser Ausführungsform bewegt sich das Schmieröl 180 auf der Y-Z-Achsenebene und auch auf der X-Z-Achsenebene.
Zunächst wird die Bewegung des Schmieröls 180 auf der Y-Z-Achsenebene beschrieben. 5 (b) zeigt die Bewegung des Schmieröls 180 im Raum S1 auf der Y-Z-Achsenebene.
Ein Öltropfen des Schmieröls 180, der gleichmäßig zum oberen Abschnitt des Raums S1 gespritzt wird, hat beispielsweise eine kinetische Energie, bei der die Zentrifugalkraft der Schmierölrührplatte 170 mit der Kraft kombiniert ist, die in einer Drehrichtung der Schmierölrührplatte 170 wirkt. Daher empfängt der Ölfilm, der an einer Innenwand auf der rechten Seite des Raums S1 anhaftet, eine derartige Kraft (kinetische Energie) vom Öltropfen, dass er sich zur rechten Seite des Raums S1 bewegt, und der Ölfilm, der an einer Innenwand auf einer linken Seite des Raums S1 anhaftet, empfängt vom Öltropfen eine derartige Kraft, dass er sich zur linken Seite des Raums S1 bewegt. Dann wird sich das Schmieröl 180 in eine solche Richtung bewegen, dass seine potentielle Energie abnimmt, während es kinetische Energie aufnimmt und durch die Oberflächenspannung der Ölfilmoberfläche unterstützt wird.
Daher fließt das Schmieröl 180, das auf einen Teil des oberen Innenwandabschnitts 142wu (Seitenabschnitt des Raums S1) aufgetroffen ist, der sich unter den vertieften Abschnitten 192a und 192b befindet, nicht sofort nach unten, während die Oberflächenspannung der Ölfilmoberfläche aufrechterhalten wird, weil der obere Innenwandabschnitt 142w als gekrümmte Oberfläche konfiguriert ist. Dann fließt das Schmieröl 180 aufgrund der Abnahme der potentiellen Energie entlang des oberen Innenwandabschnitts 142wu nach unten. Außerdem ist der untere Innenwandabschnitt 142wd, der sich unter dem oberen Innenwandabschnitt 142wu befindet, ebenfalls als eine gekrümmte Oberfläche konfiguriert. Daher fließt und fällt das Schmieröl 180 entlang des unteren Innenwandabschnitts 142wd und kehrt zum Bodenabschnitt des Raums S1 zurück.
Andererseits empfängt Schmieröl 180, das in Bezug auf die Mitte des vertieften Abschnitts 191 auf die rechte Seite aufgetroffen ist, von der kinetischen Energie des Öltropfens eine derartige Kraft, dass es sich zur rechten Seite des Raums S1 bewegt, und Schmieröl 180, das in Bezug auf die Mitte des vertieften Abschnitts 191 auf die linke Seite aufgetroffen ist, empfängt eine derartige Kraft von der kinetischen Energie des Öltropfens im Schmieröl 180, das auf einen Teil des oberen Innenwandabschnitt 142wu aufgetroffen ist, der sich über den vertieften Abschnitten 192a und 192b befindet, d.h. dem vertieften Abschnitt 191, dass es sich zur linken Seite des Raums S1 bewegt. Ferner besteht die Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 aus einer nach oben hervorstehenden gekrümmten Fläche. Daher fließt das Schmieröl 180 nicht sofort von der Innenfläche 191w nach unten, sondern fließt in Richtung zum vertieften Abschnitt 192a oder zum vertieften Abschnitt 192b entlang der Innenfläche 191w nach unten, während die Oberflächenspannung der Ölfilmoberfläche aufrechterhalten bleibt und seine potentielle Energie abnimmt.
Die Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 ist jedoch aufgrund des Vorhandenseins der vertieften Abschnitte 192a und 192b diskontinuierlich. Das Schmieröl 180 kann daher nicht kontinuierlich entlang des oberen Innenwandabschnitts 142wu nach unten fließen. Der Fluss des Schmieröls 180 wird an den vertieften Abschnitten 192a und 192b unterbrochen.
Beispielsweise sind die Innenfläche 191w und der obere Innenwandabschnitt 142wu aufgrund des Vorhandenseins des vertieften Abschnitts 192a (oder des vertieften Abschnitts 192b) auf der Z-Y-Ebene um die Breite W voneinander beabstandet, die größer oder gleich 6 mm ist. Der Winkel θ₂₁ (°), der durch die Innenfläche 191w und die Innenfläche 192aw gebildet wird, und der Winkel θ₂₂ (°), der durch die Innenfläche 191w und die Innenfläche 192bw gebildet wird, werden so eingestellt, dass sie kleiner oder gleich 90° sind.
Mit dieser Konfiguration wird auch in einem Fall, in dem die Viskosität des Schmieröls 180 aufgrund eines Temperaturanstiegs zu niedrig wird, oder in dem die kinetische Energie des Schmieröls 180, das auf die Innenfläche 191w auftrifft, aufgrund einer Zunahme der Drehzahl der Schmierölrührplatte 170 zu hoch wird, eine Erscheinung, dass das an der Innenfläche 191w anhaftende Schmieröl 180 den oberen Innenwandabschnitt 142wu jenseits des vertieften Abschnitts 192a (oder des vertieften Abschnitts 192b) erreicht, zuverlässig verhindert.
Beispielsweise kann sich in einem Fall, in dem die Breite W zwischen der Innenfläche 191w und dem oberen Innenwandabschnitt 142wu auf der Z-Y-Ebene kleiner als 6 mm ist, oder in dem der Winkel θ₂₁ oder θ₂₂ größer als 90° ist, das Schmieröl 180, das sich in den vertieften Abschnitten 192a und 192b entlang der Innenfläche 191w durch sein Eigengewicht angesammelt hat, durch Empfangen der kinetischen Energie des Öltropfens zum oberen Innenwandabschnitt 142wu bewegen, da die Ölfilme übereinander über den Lücken (vertieften Abschnitten 192a und 192b) miteinander verbunden sind, obwohl eine Zunahme der Dicke des Ölfilms aufgrund der Ansammlung ebenfalls als eine der Ursachen betrachtet wird. Daher kann die Menge an Schmieröl 180, die den Zufuhröffnungen 165 und 166 zugeführt werden soll, nicht erhalten werden.
Im Gegensatz dazu ist in dieser Ausführungsform die Breite W zwischen der Innenfläche 191w und dem oberen Innenwandabschnitt 142wu auf der Z-Y-Ebene derart eingestellt, dass sie größer oder gleich 6 mm ist, und ist der Winkel θ₂₁ oder θ₂₂ derart eingestellt, dass er kleiner oder gleich 90° ist. Mit dieser Konfiguration wird der Fluss des Schmieröls 180, das entlang der Innenfläche 191w fließt, durch die vertieften Abschnitte 192a und 192b gestoppt, und das Schmieröl 180 stoppt vor dem Eckenabschnitt 192ac und vor dem Eckenabschnitt 192bc. Mit anderen Worten wird das Schmieröl 180, das entlang der Innenfläche 191w nach unten fließt, in der Nähe der Eckenabschnitte 192ac und 192bc eingefangen.
Insbesondere wird in Bezug auf die Innenflächen 192aw und 192bw der jeweiligen vertieften Abschnitte 192a und 192b die Krümmung R (Radius) der Innenfläche 192aw oder 192bw auf der Y-Z-Achsenebene auf 4 mm oder mehr und 6 mm oder weniger eingestellt. Das heißt, die vertieften Abschnitte 192a und 192b haben eine Tiefe, die dazu geeignet ist, den Fluss des Schmieröls 180 zu stoppen.
Beispielsweise fließt das Schmieröl 180, das entlang der Innenfläche 191w nach unten fließt, entlang der Innenfläche 192aw (oder der Innenfläche 192bw) als kontinuierliches Material. In diesem Fall ist, wenn die Krümmung R (Radius) der Innenfläche 192aw (oder der Innenfläche 192bw) kleiner als 4 mm wird, die Tiefe des vertieften Abschnitts 192a (oder des vertieften Abschnitts 192b) flach konfiguriert, insbesondere kleiner oder gleich 8 mm. Daher fließt das Schmieröl 180 immer noch als kontinuierliches Material entlang der Innenfläche 192aw (oder der Innenfläche 192bw) und erreicht den Bodenabschnitt des Raums S1 über den oberen Innenwandabschnitt 142wu und den unteren Innenwandabschnitt 142wd.
Im Gegensatz dazu weist in dieser Ausführungsform jede der Innenflächen 192aw und 192bw die Krümmung R (Radius) von 4 mm oder mehr und 6 mm oder weniger auf und ist die Tiefe jedes der vertieften Abschnitte 192a und 192b derart konfiguriert, dass sie tief ist, insbesondere 8 mm oder mehr und 12 mm oder weniger. Daher stehen, auch wenn das Schmieröl 180 von der Innenfläche 191w zur Innenfläche 192aw (oder zur Innenfläche 192bw) springt, während die kinetische Energie aufrechterhalten wird, die für das Springen erforderliche kinetische Energie und das Eigengewicht des Schmieröls 180 am vertieften Abschnitt 192a (oder am vertieften Abschnitt 192b) in Konkurrenz miteinander und wird dieser Sprung gestoppt. Das heißt, das Schmieröl 180 wird in der Nähe der Eckenabschnitte 192ac und 192bc zuverlässig eingefangen.
Insbesondere ist, wie in 6 dargestellt ist, der Winkel θ, der durch eine sich in der Z-Achsenrichtung erstreckende Normalenlinie V1 und eine Tangentiallinie T1 des Eckenabschnitts 192ac auf einer Seite des vertieften Abschnitts 192a gebildet ist, derart konfiguriert, dass er größer ist als 0 Grad. Daher stehen die kinetische Energie des Schmieröls 180, das entlang der Innenfläche 191w fließt und auf der Innenfläche 192aw des vertieften Abschnitts 192a nach oben fließt, und die kinetische Energie des Schmieröls 180, das entlang der Innenfläche 192aw des vertieften Abschnitts 192a aufgrund seines Eigengewichts nach unten fließt, in Konkurrenz miteinander. Dann wird das Schmieröl 180 in der Nähe des Eckenabschnitts 192ac eingefangen.
Außerdem ist es in dieser Ausführungsform in einem Fall, in dem die Menge an Schmieröl 180, die durch die Schmierölrührplatte 170 gerührt wird, zwischen dem linken und dem rechten Bereich des Raums S1 unterschiedlich ist, auch möglich, die Menge an Schmieröl 180, das entlang des linken und des rechten Bereichs der Innenfläche 191w fließt, gleichmäßig einzustellen, indem der vertiefte Abschnitt 192a und der vertiefte Abschnitt 192b derart angeordnet werden, dass sie in Bezug auf die Linie B1-B2 nicht liniensymmetrisch sind.
Als nächstes wird die Bewegung des Schmieröls 180 auf der X-Z-Achsenebene beschrieben. In 7 (a) und 7 (b) ist die Bewegung des Schmieröls 180 in dem Raum S1 auf der Y-Z-Achsenebene dargestellt. Obwohl der vertiefte Abschnitt 192b unter den vertieften Abschnitten 192a und 192b in 7 (a) und 7 (b) dargestellt ist, kann eine ähnliche Erscheinung auch an dem vertieften Abschnitt 192a auftreten.
Wie in 7 (a) dargestellt ist, fließt das Schmieröl 180, das in der Nähe des Eckenabschnitt 192bc des vertieften Abschnitts 192b eingefangen ist, entlang der Oberfläche des Eckenabschnitts 192bc nach unten in Richtung zum Lagerelement 162, weil der vertiefte Abschnitt 191 derart konfiguriert ist, dass er sich schräg nach unten in Richtung zum Lagerelement 162 erstreckt. Das heißt, das Schmieröl 180 bewegt sich entlang des vertieften Abschnitts 191 oder des vertieften Abschnitts 192b in der X-Achsenrichtung und wird über die Zufuhröffnung 166 des Gehäuseteils 142 geführt.
Dann fließt, wie in 7 (b) dargestellt ist, das Schmieröl 180, das die Zufuhröffnung 166 erreicht hat, durch sein Eigengewicht nach unten in die Zufuhröffnung 166, so dass das Lagerelement 162 in das Schmieröl 180 eintaucht. Dann wird das Schmieröl 180 über eine Rückführöffnung 168 unterhalb des Lagerelements 162 zum Bodenabschnitt des Raums S1 zurückgeführt.
In der Vakuumpumpe 1 wird diese Serie von Bewegungen des Schmieröls 180 wiederholt, und das Schmieröl 180 wird den Lagerelementen 161 und 162 effizient zugeführt.
Hier zeigt 8 eine schematische Querschnittansicht zum Darstellen einer Betriebsweise einer Vakuumpumpe gemäß einem Vergleichsbeispiel. In einem oberen Innenwandabschnitt 142wu einer Vakuumpumpe 500 gemäß dem Vergleichsbeispiel sind die vertieften Abschnitte 191, 192a und 192b nicht ausgebildet. Wenn in einer solchen Vakuumpumpe 500 das durch die Schmierölrührplatte 170 gerührte Schmieröl 180 auf den oberen Innenwandabschnitt 142wu auftrifft, ist die Oberflächenspannung höher und wirkt einer Ausbreitung des Schmieröls 180 über den oberen Innenwandabschnitt 142wu entgegen, weil der obere Innenwandabschnitt 142wu, der der Öloberfläche 180s zugewandt ist, flach ist, so dass das Schmieröl 180 durch sein Eigengewicht leichter herabfällt. Mit dieser Konfiguration bewegt sich das Schmieröl 180 nicht entlang des oberen Innenwandabschnitts 142wu, sondern fließt sofort von einem flachen Abschnitt 142wp zum Bodenabschnitt des Raums S1 nach unten.
Daher nimmt im Vergleichsbeispiel die Menge an Schmieröl 180, die die Zufuhröffnungen 165 und 166 erreicht, ab, und die Effizienz der Zufuhr des Schmieröls 180 zu den Lagerelementen 161 und 162 wird vermindert.
Im Gegensatz dazu sind in der Vakuumpumpe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die vertieften Abschnitte 190 (die vertieften Abschnitte 191, 192a und 192b) zum Bewegen des Schmieröls 180 über die Zufuhröffnungen 165 und 166 im oberen Innenwandabschnitt 142wu des Gehäuseteils 142 ausgebildet. Mit dieser Konfiguration trifft das durch die Schmierölrührplatte 170 gerührte Schmieröl 180 auf den oberen Innenwandabschnitt 142wu auf und wird dann über den vertieften Abschnitt 190 effizient über die Zufuhröffnungen 165 und 166 geführt. Infolgedessen wird in der Vakuumpumpe 1 das Schmieröl 180 den Lagerelementen 161 und 162 effizient zugeführt.
Insbesondere wird es entbehrlich, in der Vakuumpumpe 1 ein Element (z.B. ein Ölführungselement) zu befestigen, das das Schmieröl 180 über den Zufuhröffnungen 165 und 166 zu den Zufuhröffnungen 165 und 166 führt. Das Schmieröl 180 kann den Lagerelementen 161 und 162 durch den im Gehäuseteil 142 ausgebildeten einfachen Mechanismus (vertiefter Abschnitt 190) effizient zugeführt werden.
Ferner wird das Schmieröl 180 den Lagerelementen 161 und 162 effizient zugeführt. Dadurch wird die Kühlwirkung des Schmieröls 180 auf die Lagerelemente 161 und 162 verbessert.
Ferner kann das Gehäuseteil 142 durch Gießen unter Verwendung einer speziellen Form als ein integrierter Gegenstand ausgebildet werden. Unter Verwendung der speziellen Form ist kein komplizierter Bearbeitungsvorgang zum Ausbilden des vertieften Abschnitts 190 erforderlich. Das heißt, das Gehäuseteil 142 kann leicht ausgebildet werden.
Modifiziertes Beispiel der vertieften Abschnitte 191, 192a und 192b
Die 9 (a) und 9 (b) zeigen schematische Querschnittansichten, die jeweils ein modifiziertes Beispiel der vertieften Abschnitte zeigen.
Die Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 kann durch eine in der Tiefenrichtung hervorstehende polygonale Fläche gebildet werden. Beispielsweise ist in dem in 9 (a) gezeigten Beispiel einer Vakuumpumpe 2 die Form des Querschnitts der Innenfläche 191w auf der Y-Z-Achsenebene eine dreieckige Form. Auch mit einer solchen Konfiguration ist die Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 mit einer Neigung nach unten konfiguriert. Daher fließt das Schmieröl 180 sofort von der Innenfläche 191w nach unten und fließt entlang der Innenfläche 191w nach unten. Anschließend bewegt sich das Schmieröl 180 über die Zufuhröffnungen 165 und 166.
Ferner können die Innenflächen 192aw und 192bw der vertieften Abschnitte 192a und 192b durch in der Tiefenrichtung hervorstehende polygonale Flächen gebildet werden. Beispielsweise ist in dem in 9 (b) dargestellten Beispiel einer Vakuumpumpe 3 die Form des Querschnitts jeder der Innenflächen 192aw und 192bw auf der Y-Z-Achsenebene eine rechteckige Form. Auch mit einer solchen Konfiguration sind die Winkel θ₂₁ und θ₂₂ kleiner oder gleich 90° und wird das Schmieröl 180, das entlang der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 fließt, in der Nähe der Eckenabschnitte 192ac und 192bc eingefangen.
10 zeigt eine schematische Querschnittansicht zum Darstellen eines modifizierten Beispiels des vertieften Abschnitts.
Ein in 10 dargestellter vertiefter Abschnitt 192a weist einen Auffangabschnitt 192t auf, der das Schmieröl 180 auffängt. Der Auffangabschnitt 192t ist wie bei dem vertieften Abschnitt 192a in Richtung zur Zufuhröffnung 165 nach unten geneigt. Bei dieser Konfiguration wird auch dann, wenn das Schmieröl 180, das entlang der Innenfläche 191w des vertieften Abschnitts 191 fließt, auf der Innenfläche 192aw des vertieften Abschnitts 192a nach oben fließt und zum oberen Innenwandabschnitt 142wu fließen will, das Schmieröl 180 durch den Auffangabschnitt 192t aufgefangen. Mit dieser Konfiguration wird die Menge an Schmieröl 180, die in die Zufuhröffnung 165 zugeführt werden kann, weiter erhöht. Da das Gehäuseteil 142 durch Gießen hergestellt wird, kann eine solche Konfiguration leicht erhalten werden. Der Auffangabschnitt 192t mit der gleichen Funktion kann auch in dem vertieften Abschnitt 192b bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3, 500: Vakuumpumpe
10: Pumpenhauptkörper
11, 12: Pumpenrotor
20: Antriebseinheit
21: Motor
22, 23: Synchronisationszahnrad
24, 131, 132, 141, 142: Gehäuse, Gehäuseteil
25: Abdeckung
30: Steuereinheit
110, 120: Rotorwelle
111, 121: ein Endabschnitt
112, 122: anderer Endabschnitt
142c: Deckenfläche
142e: Endfläche
142wu: oberer Innenwandabschnitt
142wd: unterer Innenwandabschnitt
142wp: flacher Abschnitt
151, 152, 161, 162: Lagerelement
153, 163: Abdeckung
165, 166: Zufuhröffnung
167, 168: Rückführöffnung
170: Schmierölrührplatte
171: ausgeschnittener Abschnitt
180: Schmieröl
180s: Öloberfläche
190, 191, 192a, 192b: vertiefter Abschnitt
191w, 192aw, 192: bw Innenfläche
192ac, 192bc: Eckenabschnitt
192t: Auffangabschnitt
S1: Raum
P1: Pumpenkammer
E1: Gaseinlassöffnung
E2: Gasauslassöffnung

Claims

Vakuumpumpe (1, 2, 3, 500) mit: einem ersten Gehäuseteil (131, 141); einem zweiten Gehäuseteil (132, 142), das am ersten Gehäuseteil (131, 141) befestigt ist und zusammen mit dem ersten Gehäuseteil (131, 141) einen Raum (S1) bildet, in dem Schmieröl (180) aufgenommen ist; einer Rotorwelle (110, 120), die sich durch das erste Gehäuseteil (131, 141) erstreckt; einer Schmierölrührplatte (170), die im Raum (S1) aufgenommen und an der Rotorwelle (110, 120) befestigt ist; und einem Lagerelement (151, 152, 161, 162), das am ersten Gehäuseteil (131, 141) befestigt ist und die Rotorwelle (110, 120) drehbar trägt, wobei das erste Gehäuseteil (131, 141) eine Zufuhröffnung (165, 166) aufweist, die es ermöglicht, dem Lagerelement (151, 152, 161, 162) Schmieröl (180) zuzuführen, das zweite Gehäuseteil (132, 142) einen oberen Innenwandabschnitt (142wu) aufweist, wobei das durch die Schmierölrührplatte (170) gerührte Schmieröl (180) auf den oberen Innenwandabschnitt (142wu) auftrifft, wobei der obere Innenwandabschnitt (142wu) einen vertieften Abschnitt (190, 191, 192a, 192b) aufweist, der es dem Schmieröl (180) ermöglicht, sich über die Zufuhröffnung (165, 166) zu bewegen, der vertiefte Abschnitt (190, 191, 192a, 192b) einen ersten vertieften Abschnitt (191) und einen zweiten vertieften Abschnitt (192a, 192b) aufweist, der zweite vertiefte Abschnitt (192a, 192b) in einer sich orthogonal zu einer Achsenrichtung der Rotorwelle (110, 120) erstreckenden ersten Richtung mit dem ersten vertieften Abschnitt (191) ausgerichtet ist, der zweite vertiefte Abschnitt (192a, 192b) in der ersten Richtung eine Breite hat, die kleiner ist als eine Breite des ersten vertieften Abschnitts (191) in der ersten Richtung, und der erste vertiefte Abschnitt (191) eine Tiefe hat, die derart konfiguriert ist, dass sie von der Schmierölrührplatte (170) in Richtung zum Lagerelement (151,152,161,162) flacher wird.
Vakuumpumpe (1, 2, 3, 500) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Innenfläche (191w) des ersten vertieften Abschnitts (191) als eine gekrümmte Fläche konfiguriert ist, die in einer Tiefenrichtung des ersten vertieften Abschnitts (191) hervorsteht, oder als eine polygonale Fläche, die in der Tiefenrichtung hervorsteht.
Vakuumpumpe (1, 2, 3, 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Innenfläche (192aw, 192bw) des zweiten vertieften Abschnitts (192a, 192b) als eine gekrümmte Fläche konfiguriert ist, die in einer Tiefenrichtung des zweiten vertieften Abschnitts (192a, 192b) hervorsteht, oder als eine polygonale Fläche, die in der Tiefenrichtung hervorsteht.
Vakuumpumpe (1, 2, 3, 500) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Innenfläche (191w) des ersten vertieften Abschnitts (191) kontinuierlich mit der Innenfläche (192aw, 192bw) des zweiten vertieften Abschnitts (192a, 192b) ausgebildet ist, und ein Winkel, der durch die Innenfläche (191w) des ersten vertieften Abschnitts (191) und die Innenfläche (192aw, 192bw) des zweiten vertieften Abschnitts (192a, 192b) gebildet wird, an einer Grenze zwischen der Innenfläche (191w) des ersten vertieften Abschnitts (191) und der Innenfläche (192aw, 192bw) des zweiten vertieften Abschnitts (192a, 192b) kleiner oder gleich 90 Grad ist.