JP2000205183A - タ―ボ分子ポンプ - Google Patents
タ―ボ分子ポンプInfo
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Abstract
も、高速回転中の回転体が万一破壊しても、ケーシング
側に伝達される回転エネルギ、つまり破壊の運動エネル
ギを減衰あるいは吸収させ、ターボ分子ポンプの固定、
支持部材(装置)の二次的破壊、あるいは変形の発生を
未然に防止したターボ分子ポンプを提供する。 【解決手段】 回転軸に連結され動翼及びねじ溝ポンプ
段が設けられたロータと、ケーシングに固定されて動翼
とともに翼段を構成する静翼と、前記ねじ溝ポンプ段の
外周に微小間隙を介して設けられたシールリングとを備
えたターボ分子ポンプにおいて、前記回転軸の上端部に
設けられて、前記ロータの中心上部を前記回転軸に固定
して、ロータ破壊の上方への飛散を低減するストッパ部
材とともに、前記ロータを軸支する支持筒の外周に固定
されて前記ねじ溝ポンプ段の下部内周に摺接してねじ溝
ポンプ段の傾きを阻止する環状のストッパリングを備え
る。
Description
装備され、上部ケーシング内に設けられた静翼とロータ
に設けられた動翼とで構成された動静翼段を備え、吸気
口からのガスを排気口へ真空排気するターボ分子ポンプ
に関する。
を示し、図12において、1及び16は、ボルト21に
よりOリング15を介して一体的に組付けられている上
部ケーシング及び下部ケーシングである。該上部ケーシ
ング1の上部開口はガス吸気口2となすとともに、その
内側には複数のスペーサ13が軸方向に連設されてい
る。該スペーサ13は上端を前記上部ケーシング1の内
端面に当接され、下端を前記下部ケーシング16の上端
部にインロー嵌合されており、各スペーサ13の間には
静翼4がその外周部を挟持固定されて、多段状に設けら
れている。
段状に設けられ、各動翼5と静翼4とが交互に設けられ
ての翼段を構成している。前記ロータ6の下部にはねじ
溝ポンプ段8が設けられている。14はせん断され難い
複数のボルト18により前記下部ケーシング16の上面
に固定されたテーパ状のシールリングで、前記ねじ溝ポ
ンプ段8の外周と微小間隙を介して対向配置され、圧縮
効果を上げている。
気口3が開口され、前記ねじ溝ポンプ段8を通ってきた
流体が該排気口3から外部に送出されるようになってい
る。17は前記下部ケーシング16の支持筒であり、該
支持筒17の内周には上部から順に、玉軸受からなる上
部保護軸受19、ラジアル軸受である上部磁気軸受9、
モータ12のステータ部12a、ラジアル軸受である下
部磁気軸受10、玉軸受からなる下部保護軸受20、並
びに後述する回転軸7の下端のスラストディスク7aを
挟んで設けられたスラスト磁気軸受11が配設されてい
る。
受9及び下部磁気軸受10に、半径方向荷重をそれぞれ
支承され、下端に設けられた円盤状の磁性板からなるス
ラストディスク7aが前記スラスト磁気軸受11に挟ま
れて、スラスト方向(軸心方向)の位置制御を行なって
いる。
気軸受9と下部磁気軸受10との間に設けられた前記モ
ータ12のステータ12aに対向して回転子12bが固
着されている。
上側は、前記上部保護軸受19が設けられて該回転軸7
と上部保護軸受19とのラジアル方向の間隔を所要値に
設定している。さらに、該回転軸7の前記下部磁気軸受
10の下側は、前記下部保護軸受20が設けられて、該
回転軸7と下部保護軸受20とのラジアル方向及びスラ
スト方向の間隔を所要値に設定している。
は、回転軸7の軸心(Z軸)と直交する面内において、
左右(X軸)及び前後(Y軸)方向に夫々一対づつ配設
され、前記回転軸7が倒れを生じることなく中心軸線上
に維持可能に構成されている。従って、該回転軸7は、
該上部磁気軸受9及び下部磁気軸受10により左右(X
軸)及び前後(Y軸)方向を、前記スラスト磁気軸受1
1により軸心(Z軸)方向を、つまり5軸方向を支持、
かつ制御されて回転することとなる。
びスラスト磁気軸受11の磁気制御に異常をきたし、前
記回転軸7が片側に偏心した際には、前記上部保護軸受
19もしくは下部保護軸受20に該回転軸7の外周が当
接することにより、該回転軸7及びロータ6を保護す
る。
の運転時において、前記各磁気軸受9、10、11に通
電し回転軸7、動翼5を有するロータ6等のポンプ回転
部を浮上した状態で、モータ12を駆動し、前記ポンプ
回転部を例えば10,000〜100,000r.p.m.で高速回転させ
る。該ポンプ回転部の高速回転により動翼5が静翼4の
間を回転し、かつねじ溝ポンプ段8がテーパ状のシール
リング14の内周面と対面しながら回転することによっ
て、真空排気されるガスが上方のガス吸気口2から動翼
5と静翼4との間で第1段の圧縮がなされた後、ねじ溝
ポンプ段8の螺旋状溝通路で第2段階圧縮がなされ、ポ
ンプ内ガス通路を経て排気口3の方向に流れることによ
って、ガス吸気口2側が高真空に保持される。
プにあっては、大容量、大型化するにつれて、ロータ
6、回転軸7、ねじ溝ポンプ段8等の回転体の質量がこ
れに比例して大きくなり、前記のように10,000〜100,00
0 r.p.m.という高速回転中には前記回転体が極めて大き
な回転エネルギで以って回転する。
おいては、ポンプの外部からの許容値を超える異常振動
が発生した場合や、ポンプ内部で異常事態が発生した場
合には、前記のように大きな回転エネルギを持った回転
体が破壊して飛散し、この飛散片が上部ケーシングに大
きな衝撃力を与えてこれを変形あるいは破壊させ、また
ターボ分子ポンプ取付用のボルトが破断するという事故
の発生をみる。
係るターボ分子ポンプにあっては、かかる回転体の破壊
に対する上記ケーシング類や取付ボルトの変形あるい破
損防止策が充分になされていないのが実態である。
23606号にて、前記回転体の破壊時における外部ケ
ーシングや取付ボルトの変形あるいは破損を防止する手
段を提案した。
ーシングを二重ケーシング構造とし、動翼が固定されて
いるロータが破壊してその破片が内部に飛散しても、こ
れらの破片を内部ケーシングに当てて破片の運動エネル
ギを吸収し、外部ケーシングを保護するように構成され
ている。
シングを二重構造としているために動翼を含むロータの
温度が高くなり、該ロータの強度が低下し、また二重ケ
ーシングであるので、ケーシングの外径が大きくなり装
置が大型化してコスト高となる、等の問題点がある。
容量、大型のターボ分子ポンプであっても、高速回転中
の回転体が万一破壊しても、ケーシング側に伝達される
回転エネルギ、つまり破壊の運動エネルギを減衰あるい
は吸収させ、ケーシング類や取付ボルト類の二次的破
壊、あるいは変形の発生を未然に防止したターボ分子ポ
ンプを提供することを目的とする。
制されてロータの耐久性が保持され、ケーシング外径が
小さくなって低コストなるターボ分子ポンプを提供する
ことを目的とする。
決するため、本発明は、モータにより回転駆動される回
転軸と、該回転軸に連結され外周の軸方向に沿って動翼
及びねじ溝ポンプ段が設けられたロータと、ケーシング
の内側に固定されて前記動翼とともに翼段を構成する静
翼と、前記ねじ溝ポンプ段の外周に微小間隙を介して設
けられたシールリングとを備えたターボ分子ポンプであ
って、前記ターボ分子ポンプにおいて前記ロータを軸支
する支持筒の外周に固定されて前記ねじ溝ポンプ段の下
部内周に微小間隙を介して対向する環状のストッパリン
グを備え、そしてより好ましくは該ストッパリングと、
前記回転軸の上端部に設けられて前記ロータの中心上部
を前記回転軸に固定するストッパ部材とを併設してなる
ことを特徴とするターボ分子ポンプを提案する。なお、
前記支持筒と前記ストッパリングとは一体化されている
が、別体に構成しても良い。
運転中、許容値を超える振動等の異常事態によってロー
タが破壊すると、ロータの破片は上方に飛び出そうとす
るが、ロータの上部中央部がストッパ部材によって堅固
に回転軸に固定されてロータを押さえているので、上方
への飛散が低減され、ロータは半径方向に飛散あるいは
変形して該ロータのねじ溝ポンプ段の外周がこれと微小
間隙のシールリングに衝突する。
ールリングとねじ溝ポンプ段との接触によって該シール
リングに吸収され、シールリングに回転を生じ、シール
リングの取付用ボルトにせん断力を付与し、該ボルトの
破断によって前記運動エネルギを吸収する。従って、前
記ロータ破片の上部ケーシング側への飛散及びエネルギ
伝達が低減される。
上部をストッパ部材によって回転軸に堅固に固定してロ
ータを押さえているので、ロータ破壊時の破片が上方に
飛散するのが低減されるとともに、ロータ端部のねじ溝
ポンプ段がこれと微小間隙で以って設けられたシールリ
ングに接触して、破壊による運動エネルギをシールリン
グに伝達し、最終的にシールリングの変形、シールリン
グ取付用ボルトの切断及びシールリングが下部ケーシン
グに摩擦しながら回転することによって吸収させること
ができる。
であるねじ溝ポンプ段の下端内周が、支持筒に固定され
たストッパリングの外周に微小間隙を介して対向してい
るので、ロータの破壊時に、ねじ溝ポンプ段の内周面が
ストッパリングの外周面と衝突することによって、ロー
タ破片が傾斜するのが阻止されるとともに、前記衝突に
よってロータの運動エネルギが吸収される。
側への飛散が低減するとともに、シールリング部でエネ
ルギ吸収されるので、上部ケーシングへのエネルギ伝達
が軽減され、安全性が確保される。又シールリング部よ
り上の破片は上部ケーシングに飛散するが、飛散するに
は破片が動翼とねじ溝ポンプ段の境界で破断する必要が
あり、直接的に飛散することを防止し、エネルギを少し
でも消費させる事が出来、やはり安全性が確保される。
突起部が設けられ、該突起部を前記ロータに設けられた
溝内に嵌入して構成するのがよい。
に設けた環状の突起物をロータに設けた溝内に嵌入させ
ているので、該突起部が、ロータの破壊時において、そ
の破片が外周側に飛散するときの抵抗となって、ロータ
の破壊による半径方向への運動エネルギーを吸収し、ロ
ータの半径方向への飛散を低減できるとともに、エネル
ギ吸収され、安全性が確保される。
と前記ロータとの夫々の接触面上に、回転軸線と同心上
にリング円状の嵌合溝と嵌合凸部を設け、該嵌合溝と嵌
合凸部を嵌着して前記回転軸と前記ロータとの連結を図
ることによっても、ロータの破壊時において、前記嵌合
部が抵抗となって、ロータの破壊による半径方向への運
動エネルギーを吸収し、ロータの半径方向への飛散を低
減できるとともに、エネルギ吸収され、安全性が確保さ
れる。
とともに、その外周に環状突起部を設け、該環状突起部
を下部ケーシングにインロー嵌合し、さらに前記シール
リングをせん断強度の小さいボルトにより前記下部ケー
シングに取付けてなる。
肉、大形であるので、シールリングはロータとの接触に
よってそれ自体の変形が少なくなって、破壊による運動
エネルギを少ない変形で吸収し、環状突起部をガイドと
して回転し、かかる回転によって、小径のボルトが切断
される。従って、かかる発明によれば、シールリングの
変形を少なくして、ロータの破壊の運動エネルギの殆ど
をシールリングの変形、ボルトの切断及びシールリング
が下部ケーシングに摩擦しながら回転することによって
吸収できる。なお、当然のことながら、シールリングが
外周側に変形してもすぐさま拘束されないように、下部
ケーシングとの隙間を十分確保している。
2発明にかかるもので、モータにより回転駆動される回
転軸と、該回転軸に連結され外周の軸方向に沿って動翼
及びねじ溝ポンプ段が設けられたロータと、ケーシング
の内側に固定されて前記動翼とともに翼段を構成する静
翼と、前記ねじ溝ポンプ段の外周に微小間隙を介して設
けられたシールリングとを備えたターボ分子ポンプであ
って、前記シールリングは、その内周の内径が、上端部
あるいはその近傍で最も小さく、下部になるに従がい大
きくなるような下部側が拡開したテーパ状に形成される
とともに、前記ロータのねじ溝ポンプ段は、前記シール
リングの内周に対向する外周の外径が上部近傍で最も小
さく下部になるに従がい大きくなるように構成されてな
ることを特徴とする。この場合、前記シールリングは、
その円周方向において2つ割りにされた半円環状体を押
え板及びボルトによって締着してなるのがよい。
運転中、許容値を超える振動等の異常事態によってロー
タが破壊すると、ロータの破片は上方に跳び出そうとす
るが、該ロータの破片はねじ溝ポンプ段部において最も
間隙の小さいシールリングの内周面に接触する。然るに
シールリングの内周面とこれに対向するねじ溝ポンプ段
の外周面とは、上部が小径の逆テーパに形成されている
ので、ロータはシールリングとの上記接触部において上
方への飛散が低減されるとともに、ロータ破片の運動エ
ネルギはシールリングとの衝突及びシールリングの変形
によって吸収される。これにより、ロータ破片の上部ケ
ーシングへの飛散は低減されるとともに安全性が確保さ
れる。
リングに加えて、前記ロータを軸支する支持筒の外周に
固定されて前記ねじ溝ポンプ段の下部内周に微小間隙を
介して対向する環状のストッパリングを備えてなるのが
よい。
ポンプ段の下端内周が、支持筒に固定されたストッパリ
ングの外周に微小間隙を介して対向しているので、ロー
タの破壊時にねじ溝ポンプ段の内周面がストッパリング
の外周面と衝突することによって、ロータ破片が傾斜す
るのが阻止されるとともに、前記衝突によってロータの
運動エネルギが吸収される。
て、前記ロータを軸支する支持筒の外周に、前記ねじ溝
ポンプ段の下部内周と微小間隙を介してストッパ部を設
けるとともに、前記ねじ溝ポンプ段の下端部には、前記
ロータが上方へ移動したとき前記ストッパ部に当接可能
にされた凸部が設けられてなるように構成する事も出来
る。そして、前記ストッパ部が、前記支持筒の外周に固
定されたリング部材からなるのがよい。
とともに、その外周に環状突起部を設け、該環状突起部
を下部ケーシングにインロー嵌合し、さらに前記シール
リングをせん断強度の小さいボルトにより前記下部ケー
シングに取付けてなるのがよい。
該ロータが上方に飛び出そうとした際、ねじ溝ポンプ段
下部の凸部がストッパ部に衝突してロータの上方への飛
散が低減されるとともに、ロータ破片の運動エネルギは
前記衝突により支持筒側に吸収され、安全性が確保され
る。
径方向に飛び出すと、微小間隙のねじ溝ポンプ段の外周
とシールリングの内周とが衝突し、これにより、ロータ
の運動エネルギはシールリングとねじ溝ポンプ段との衝
突によって該シールリングに吸収され、シールリングに
吸収され、シールリングに回転を生じ、シールリングの
取付用ボルトにせん断力を付与し、該ボルトの破断とシ
ールリングが摩擦しながら回転することによって前記運
動エネルギを吸収する。
壊時において、ねじ溝ポンプ段の凸部とストッパ部との
衝突によりロータ破片の上方への飛散が低減され、前記
厚肉大形のシールリングとねじ溝ポンプ段との衝突及び
該シールリングの回転に伴なうボルトの切断によりロー
タ破片の上部ケーシングへの直接的な飛散が阻止され
る。これにより、外部にあるケーシングや取付ボルト類
への上記破片による運動エネルギの伝達が低減され、タ
ーボ分子ポンプの固定、支持部材(装置)をコンパクト
にできる。
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
分子ポンプの縦断面図、図2は図1のZ部拡大図であ
る。図1において、1及び16は、複数のボルト21に
よりOリング15を介して一体的に組付けられている上
部ケーシングおよび下部ケーシングである。これにより
上部・下部ケーシング1、16内は完全な密閉空間に保
持されている。該上部ケーシング1の上部開口はガス吸
気口2となすとともに、その内側には複数のスペーサ1
3が軸方向に連設されている。該スペーサ13は上端
を、前記上部ケーシング1の内端面に当接され、下端を
前記下部ケーシング16の上端部にインロー嵌合されて
おり、各スペーサ13の間には静翼4が外周部を挟持固
定されて、多段状に設けられている。
5が多段状に設けられ、各動翼5と静翼4とが交互に設
けられて複数の翼段を構成している。前記ロータ6の下
部にはねじ溝ポンプ段8が設けられている。140は複
数のボルト34により前記下部ケーシング16に固定さ
れたテーパ状のシールリングで、前記ねじ溝ポンプ段8
の外周と微小間隙を介して対向配置され、圧縮効果を上
げている。該シールリング140の詳細については後述
する。
気口3が開口され、前記ねじ溝ポンプ段8を通ってきた
流体が該排気口3から外部に送出されるようになってい
る。
あり、該支持筒17の内周には、上部から順に、玉軸受
からなる上部保護軸受19、ラジアル軸受である上部磁
気軸受9、モータ12のステータ部12a、ラジアル軸
受である下部磁気軸受10、玉軸受からなる下部保護軸
受20、並びに後述する回転軸7の下端のスラストディ
スク7aを挟んで設けられたスラスト磁気軸受11が配
設されている。
段にて固定された回転軸で、上部から順に、上部磁気軸
受9及び下部磁気軸受10に、半径方向荷重をそれぞれ
支承され、下端に設けられた円盤状の磁性板からなるス
ラストディスク7aがスラスト磁気軸受11に挟まれ
て、スラスト方向(軸心方向)の位置制御を行なってい
る。
気軸受9と下部磁気軸受10との間に設けられた前記モ
ータ12のステータ12aに対向して回転子12bが固
着されている。
は、回転軸7の軸心(Z軸)と直交する面内において、
左右(X軸)及び前後(Y軸)方向に夫々一対づつ配設
され、前記回転軸7が倒れを生じることなく中心軸線上
に維持可能に構成されている。従って、該回転軸7は、
該上部磁気軸受9及び下部磁気軸受10により左右(X
軸)及び前後(Y軸)方向を、前記スラスト磁気軸受1
1により軸心(Z軸)方向を、つまり5軸方向を支持か
つ制御されて回転することとなる。
上側は、前記上部保護軸受19が設けられて該回転軸7
と上部保護軸受19とのラジアル方向の間隔を所要値に
設定している。さらに該回転軸7の前記下部磁気軸受1
0の下側は、前記下部保護軸受20が設けられて該回転
軸7と下部保護軸受20とのラジアル方向及びスラスト
方向の間隔を所要値に設定している。
びスラスト磁気軸受11の磁気制御に異常をきたし、前
記回転軸7が片側に偏心した際には、前記上部保護軸受
19もしくは下部保護軸受20に該回転軸7の外周が当
接することにより、該回転軸7及びロータ6を保護す
る。以上に示すターボ分子ポンプの基本構成はシールリ
ング140を除いて図12に示す従来技術と同様であ
る。
護軸受19の取付部から上方に延設された嵌合部で、該
嵌合部7bが前記ロータ6の嵌合穴6aに嵌合されてい
る。
合部7bからさらに上方に延設された軸部7cに嵌合さ
れた環状体からなり、32のナットで締め付けている。
22は前記ロータ6と回転軸7との締結用ボルトであ
る。
すように、前記支持筒17の外周の、前記ねじ溝ポンプ
段8の下端部に対向する位置に圧入されている。17a
は前記支持筒17に設けられた該ストッパリング33の
係止部である。また前記ねじ溝ポンプ段8の内周面8a
と前記ストッパリング33の外周面33aとの間には微
小間隙t(0.5mm〜1.0mmが好適)が形成さ
れ、前記ロータ6の破壊時において、該ロータ6が傾こ
うとした際にねじ溝ポンプ段8の下端部円周面8aがス
トッパリング33の外周面33aに衝突するようになっ
ている。なお、33のストッパリングは支持筒17と一
体形成されていてもよい。
す従来技術に較べて大形かつ厚肉に形成されている。即
ち、図1において、140は前記ねじ溝ポンプ段8の外
周と対向して配置されたシールリングで、前記下部ケー
シング16の取付面16aに当接されるとともに、その
外周下部に設けられた軟剛性の環状突起部141を前記
下部ケーシング16の上部に設けられた嵌合部36にイ
ンロー嵌合し、複数のボルト34によって下部ケーシン
グ16に固定されている。前記ボルト34はせん断に必
要なエネルギが小さくて済むように、小径に構成されて
いる。
転時において、前記各磁気軸受9、10、11に通電
し、回転軸7、動翼5を有するロータ6等のポンプ回転
部を浮上した状態で、モータ12を駆動し、前記ポンプ
回転部を例えば、10,000〜100,000 r.p.m.で高速回転さ
せる。該ポンプ回転部の高速回転により動翼5が静翼4
の間を回転し、かつねじ溝ポンプ段8がテーパ状のシー
ルリング140の内周面と対面しながら回転することに
よって、真空排気されるガスが上方のガス吸気口2から
動翼5と静翼4との間で第1段の圧縮がなされた後、ね
じ溝ポンプ段8の螺旋状溝通路で第2段階圧縮がなさ
れ、ポンプ内ガス通路を経て排気口3の方向に流れるこ
とによって、ガス吸気口2側が高真空に保持される。
て、許容値を超える過大振動や内部での異常状態によっ
て大きな運動エネルギを持ったロータ6が破壊すると、
該ロータ6の破片は上方に飛び出そうとするが、該ロー
タ6の中央部が上部ストッパ31によって堅固に回転軸
7に固定されてロータ6を押さえているので、上方(上
部ケーシング)への直接的な飛散が阻止され、ロータ6
は半径方向に飛散あるいは変形して、該ロータ6のねじ
溝ポンプ段8の外周が、これと対向して微小間隙で以っ
て配設されているシールリング140の内周に衝突す
る。
ールリング140とねじ溝ポンプ段8との接触によって
シールリング140に伝達される。該シールリング14
0は、前記のように、厚肉、大形に構成されているため
それ自体は大きく変形せず、環状突起部141をガイド
として回転する。
力が作用し、該せん断力によって破断し易いように小径
に構成されたボルト34は切断される。かかるシールリ
ング140の変形、ボルト34の切断及び下部ケーシン
グ16に適度に摩擦しながら回転することにより、前記
ロータ6の破壊による運動エネルギが吸収され、外部の
上部ケーシング1や下部ケーシング16及び取付用のボ
ルト21等へのエネルギ伝達が低減される。
面8aは、支持筒17に圧入されたストッパリング33
の外周面33aに微小間隙tを介して対向しているの
で、ロータ6の破壊時において該ロータ6が傾斜しよう
とした際に、前記ねじ溝ポンプ段8の下端の内周面8a
がストッパリング33の外周面33aに衝突することに
よって、該ロータ6の傾斜が阻止されるとともに、前記
ストッパリング33への衝突によってロータ6の運動エ
ネルギが吸収される。
大断面図である。この実施形態においては、第1実施形
態における上部ストッパを改良している。
回転軸7の上端7bに組み付け、ロック用のナット32
により締め付けられている点は第1実施形態と同様であ
るが、外周部に環状の突起部41aを設けている。一方
ロータ6の上面には環状の溝42が刻設され、該溝42
内に前記突起部41aが嵌入されている。
されると、該上部ストッパ41によってロータ6の中央
部を堅固に固定しているので、該ロータ6の破片が上方
へ飛散するのを低減できる点は第1実施形態と同様であ
るが、この実施形態においては、上部ストッパ41に突
起部41aを設け、ロータ6の溝42に嵌入しているの
で、該突起部41aがロータ6の破片が外周側に飛散す
るときの抵抗となり、該突起部41aと溝42との嵌合
部にてロータ6の破片の半径方向への運動エネルギを吸
収する。
41に突起部41aを設け、これをロータ6の溝42に
嵌入することによって前記ロータ6の破片の半径方向へ
の飛散を低減することが可能となる。
大断面図である。この実施形態においては、第3実施形
態における回転軸とロータとの結合状態を改良してい
る。本実施形態において、図3の実施形態との相違点の
み説明するに、締結用ボルト22が締め付けられる回転
軸7のフランジ7d上面内周側には、回転軸線と同心上
にリング円状の嵌合溝7eを設ける。又前記ロータ6の
回転軸7と嵌合する部位の下面の、前記嵌合溝7eと対
向する位置にリング円状の嵌合凹部6bを設け、該嵌合
溝7eと嵌合凸部6bがきっちり嵌着可能に構成する。
ンジ7d上面と前記ロータ6内周側下面の夫々の接触面
上に設けた、嵌合溝7eと嵌合凸部6bとを嵌着して前
記回転軸7と前記ロータ6との連結を図ることによって
も、ロータ6の破壊時において、前記嵌合部7eと6b
が抵抗となって、ロータ6の破壊による半径方向への運
動エネルギーを吸収し、ロータ6の半径方向への飛散を
低減できるとともに、エネルギ吸収され、安全性が確保
される。
分子ポンプの縦断面図、図6は図5のA−A矢視図で外
郭部を省略した図、図7は図5のY部拡大図、図8は図
5のX部拡大図である。図5において、図12に示す従
来技術との差異を中心に説明する。
溝ポンプ段で、該ねじ溝ポンプ段8の外側には環状のシ
ールリング150が設置されている。該ねじ溝ポンプ段
8は、その外周面が、図12に示す従来技術のものとは
逆に上部で小さく下部になるに従がい大きくなる、いわ
ゆる逆テーパ状に形成されている。
内周面と前記ねじ溝ポンプ段8との間に微小間隙を介し
て配設されるとともに、該内周面が前記ねじ溝ポンプ段
8と同方向のテーパ、即ち、その上端部の内径が最も小
さく、下部になるに従がい内径が大きくなるような逆テ
ーパに形成されている。尚、気体を流すねじ溝は、ねじ
溝ポンプ段8のロータ外周に設けてもシールリング15
0の内周に設けてもよい。
逆テーパに形成されていることから、ターボ分子ポンプ
内への組み込みを可能とするため、図6に示すように半
環状の2つのピース150a、150bを接合面150
cにて接合してなる2つ割りのリングに構成されてい
る。45は前記2つ割りのピース150aと150bと
を締着するためのボルトであり、該ボルト45を締める
ことによって前記ピース150aと150bとが接合面
150cにて圧接され、環状のシールリング150を形
成している。
の押え板で、該押え板39は、前記2つ割りのシールリ
ング150を組立後、該シールリング150の外周に嵌
挿され、円周方向に沿って複数個(この側では4個)設
けられたボルト46を前記下部ケーシング16にねじ込
み、その下面で前記シールリング150の肩部150d
を押さえることにより、該シールリング150を下部ケ
ーシング16に固定している。
すように、前記支持筒17の外周の、前記ねじ溝ポンプ
段8の下端部に対向する位置に圧入されている。17a
は前記支持筒17に設けられた該ストッパリング33の
係止部である。また前記ねじ溝ポンプ段8の内周面8a
と前記ストッパリング33の外周面33aとの間には微
小間隙t(0.5mm〜1.0mmが好適)が形成さ
れ、前記ロータ6の破壊時において、該ロータ6が傾こ
うとした際にねじ溝ポンプ段8の下端部内周面8aがス
トッパリング33の外周面33aに衝突するようになっ
ている。
転時において、前記各磁気軸受9、10、11に通電
し、回転軸7、動翼5を有するロータ6等のポンプ回転
部を浮上した状態で、モータ12を駆動し、前記ポンプ
回転部を例えば、10,000〜100,000 r.p.m.で高速回転さ
せる。該ポンプ回転部の高速回転により動翼5が静翼4
の間を回転し、かつねじ溝ポンプ段8がこれと微小間隙
を介して設けられたシールリング150の内周面と対面
しながら回転することによって、真空排気されるガスが
上方のガス吸気口2から動翼5と静翼4との間で第1段
の圧縮がなされた後、ねじ溝ポンプ段8の螺旋状溝通路
で第2段階圧縮がなされ、ポンプ内ガス通路を経て排気
口3の方向に流れることによって、ガス吸気口2側が高
真空に保持される。
て、許容値を超える過大振動や内部での異常状態によっ
て大きな運動エネルギを持ったロータ6が破壊すると、
上方に飛び出そうとするロータ6の破片は、ねじ溝ポン
プ段8部において、最も間隙の小さいシールリング15
0の内周面に接触する。然るに前記シールリング150
の内周面とこれに対するねじ溝ポンプ段8の外周面と
は、上部が小径で下部になるほど大径となるような逆テ
ーパに形成されているので、ロータ6は上記シールリン
グ150との上記接触部において、上方(上部ケーシン
グ)への直接的な飛散が阻止される。
はシールリング150との上記衝突及びシールリング1
50の変形によって吸収され、外部にある上部ケーシン
グ1や下部ケーシング16及び取付用のボルト21等へ
のエネルギ伝達が低減され、ターボ分子ポンプの固定、
支持部材(装置)をコンパクトにできる。
面8aは、支持筒17に圧入されたストッパリング33
の外周面33aに微小間隙tを介して対向しているの
で、ロータ6の破壊時において該ロータ6が傾斜しよう
とした際に、前記ねじ溝ポンプ段8の下端の内周面8a
がストッパリング33の外周面33aに衝突することに
よって、該ロータ6の傾斜が阻止されるとともに、前記
ストッパリング33への衝突によってロータ6の運動エ
ネルギが吸収される。
し、図9はターボ分子ポンプの要部縦断面図(回転軸心
に対し半分の断面図)、図10は図9のV部拡大図、図
11は他の例を示す上記V部拡大図である。
ンプ段8の外周と対向して配置されたシールリングで図
8に示す従来技術に較べて厚肉、大形に形成されてい
る。該シールリング160は、前記下部ケーシング16
の取付面16aに当接されるとともに、その外周下部に
設けられた軟剛性の環状突起部161を前記下部ケーシ
ング16の上部に設けられた嵌合部36aにインロー嵌
合し、複数のボルト34によって下部ケーシング16に
固定されている。前記ボルト34はせん断に必要なエネ
ルギが小さくて済むように、小径に構成されている。
ストッパ部で、前記ロータ6のねじ溝ポンプ段8の下端
近傍内周に対向して設けられている。また、図10に示
すように、前記ねじ溝ポンプ段8の前記ストッパ部51
の外周直下部に該ねじ溝ポンプ段8の内周面8aから内
周側に突出した凸部8bが設けられている。該凸部8b
は、前記ストッパ部51の下側面から微小距離b(1m
m以下)の位置に設けられ、その内周面8cと前記スト
ッパ部51の外周面51aとの間には組み立てに要する
微小間隙(0.1〜0.2mm程度)tを設けている。
した際に、該ロータ6が上方に飛び出そうとすると、ね
じ溝ポンプ8下端部に設けられた凸部8bが前記ストッ
パ部51に衝突し、ロータ6の上方への飛散が低減さ
れ、ロータ破片の運動エネルギは前記衝突により支持筒
17側に吸収される。
隙tが設けられているが、該ロータ6の破壊時には、ロ
ータ破片は前記間隙t(0.1〜0.2mm)以上半径
方向に移動するので、前記凸部8bとストッパ部51と
は確実に衝突する。
径方向に飛び出すと、ねじ溝ポンプ段8の外周とシール
リング160の内周とが衝突する。これにより、ロータ
6の運動エネルギは、前記シールリング160とねじ溝
ポンプ段8との接触によってシールリング160に伝達
される。該シールリング160は、前記のように、厚
肉、大形に構成されているため、それ自体は大きく変形
せず、環状突起部161をガイドとして回転する。
力が作用し、該せん断力によって破断しやすいように小
径に構成されたボルト34は切断される。かかるボルト
34の切断、及びシールリング160が摩擦しながら回
転することで前記ロータ6の破壊による運動エネルギが
吸収される。
の破壊時において、ねじ溝ポンプ段8の凸部8bとスト
ッパ部51との衝突によりロータ破片の上方への飛散が
低減され、前記厚肉大形のシールリング160へのねじ
溝ポンプ段8の衝突及び該シールリング160の回転に
よるボルト34の切断、及びシールリング160が摩擦
しながら回転することで運動エネルギが吸収され、ロー
タ破片の上部ケーシング1への直接的な飛散が阻止され
る。
や下部ケーシング16及び取付用のボルト21等への上
記運動エネルギの伝達が低減され、ターボ分子ポンプの
固定、支持部材(装置)をコンパクトにできる。上記以
外の構成は前記第1実施形態と同様であり、これと同一
の部材は同一の符号にて示す。
パ部51の変形例で、該ストッパ部51に代えて、図2
と同様なストッパリング33を支持筒17に圧入してい
る。その他の構成は図10の例と同様であり、これと同
一の部材は同一の符号にて示す。
グ160に代えて、図12に示される従来技術と同様な
シールリング14を用いてもよい。
2記載の発明によれば、ロータの破壊時にねじ溝ポンプ
段の内周面がストッパリングの外周面と衝突することに
よって、ロータが傾斜するのを阻止することができると
ともに、前記衝突によってロータの運動エネルギを吸収
することができる。
の中央上部をストッパ部材によって回転軸に堅固に固定
してロータを押さえているので、ロータ破壊時の破片が
上方(上部ケーシング)に直接的に飛散するのが阻止さ
れるとともに、ロータ端部のねじ溝ポンプ段がこれと微
小間隙で以って設けられたシールリングに接触して、破
壊による運動エネルギをシールリングに伝達し、最終的
にシールリングの変形、シールリング取付用ボルトの切
断及びシールリングが下部ケーシングに摩擦しながら回
転することによって吸収させることができ、これによ
り、ロータ破片の上部ケーシング側への直接的な飛散が
防止され、上部ケーシングへのエネルギ伝達が軽減され
て安全性が確保される。
ッパ部材に設けた環状の突起部をロータの溝内に固定す
ることにより、ロータの破壊時においてその破片が外周
側に飛散するときの抵抗となり、ロータ破壊による半径
方向への運動エネルギを吸収し、ロータの半径方向への
飛散が低減でき、安全性が確保できる。
ルリングを厚肉、大形とすることにより、それ自体の変
形が少なくなる。これにより、ロータとの接触によって
破壊による運動エネルギが環状突起部をガイドとして該
シールリングを回転させ、小径のボルトを切断させるこ
とにより、該運動エネルギを吸収することができる。
転軸と前記ロータに設けた嵌合溝と嵌合凸部を嵌着して
前記回転軸と前記ロータとの連結を図ることによって、
ロータの破壊時において、前記嵌合部が抵抗となって、
ロータの破壊による半径方向への運動エネルギーを吸収
し、ロータの半径方向への飛散を低減できるとともに、
エネルギ吸収され、安全性が確保される。
シールリングの内周面とこれに対向するねじ溝ポンプ段
の外周面とが、下部側が拡開した逆テーパ状に形成され
ているので、ロータの破壊時において、該ロータはシー
ルリングとねじ溝ポンプ段との接触(衝突)によって上
方(上部ケーシング)への直接的な飛散が阻止され、該
接触によって破片の運動エネルギが吸収される。
翼支持用のスペーサと外部ケーシングとよりなるので、
内部ケーシングを用いた二重ケーシングのポンプのよう
な温度上昇を伴なうことなく、またケーシングの外形を
大きくすることなく、外部のケーシングやボルト類への
破片による運動エネルギの伝達が低減される。
ロータの破壊時に、ねじ溝ポンプ段の内周面がストッパ
リングの外周面と衝突することによって、ロータが傾斜
するのを阻止することができるとともに、前記衝突によ
ってロータの運動エネルギを吸収することができる。
ば、ロータの破壊時に、ねじ溝ポンプ段下部に設けられ
た凸部と支持筒に固定されたストッパ部との衝突によっ
てロータの上方への飛散が低減され、ロータ破片の運動
エネルギは前記衝突により支持筒側に吸収される。ま
た、厚肉大形のシールリングとねじ溝ポンプ段との衝突
及びシールリングの回転に伴なうボルトの切断により、
ロータ破片の半径方向への飛散の低減が図れる。これに
よりロータ破片の上部ケーシング(上方向及び半径方
向)への直接的な飛散が防止され、ケーシング、ボルト
等の外郭部材へのロータ破片による運動エネルギの伝達
が低減される。
プの縦断面図である。
プの要部縦断面図である。
プの要部縦断面図である。
プの縦断面図である。
ングを示した図である。
プの要部縦断面図である。
図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 モータにより回転駆動される回転軸と、
該回転軸に連結され外周の軸方向に沿って動翼及びねじ
溝ポンプ段が設けられたロータと、 ケーシングの内側に固定されて前記動翼とともに翼段を
構成する静翼と、前記ねじ溝ポンプ段の外周に微小間隙
を介して設けられたシールリングとを備えたターボ分子
ポンプにおいて、 前記ロータを軸支する支持筒の外周に固定されて前記ね
じ溝ポンプ段の下部内周に微小間隙を介して対向する環
状のストッパリングを備えたことを特徴とするターボ分
子ポンプ。 - 【請求項2】 モータにより回転駆動される回転軸と、
該回転軸に連結され外周の軸方向に沿って動翼及びねじ
溝ポンプ段が設けられたロータと、 ケーシングの内側に固定されて前記動翼とともに翼段を
構成する静翼と、前記ねじ溝ポンプ段の外周に微小間隙
を介して設けられたシールリングとを備えたターボ分子
ポンプにおいて、 前記回転軸の上端部に設けられて、前記ロータの中心上
部を前記回転軸に固定するストッパ部材と、前記ロータ
を軸支する支持筒の外周に固定されて前記ねじ溝ポンプ
段の下部内周に微小間隙を介して対向する環状のストッ
パリングとを備えたことを特徴とするターボ分子ポン
プ。 - 【請求項3】 前記ストッパ部材は、その下面に環状の
突起部が設けられ、該突起部を前記ロータに設けられた
溝内に嵌入してなる請求項2記載のターボ分子ポンプ。 - 【請求項4】 前記シールリングを厚肉に形成するとと
もに、その外周に環状突起部を設け、該環状突起部を下
部ケーシングにインロー嵌合し、さらに前記シールリン
グをせん断強度の小さいボルトにより前記下部ケーシン
グに取付けてなる請求項1乃至3の何れか1つに記載の
ターボ分子ポンプ。 - 【請求項5】 前記回転軸と前記ロータとの夫々の接触
面上に、回転軸線と同心上にリング円状の嵌合溝と嵌合
凸部を設け、該嵌合溝と嵌合凸部を嵌着して前記回転軸
と前記ロータとの連結を図ったことを特徴とする請求項
1乃至4記載のターボ分子ポンプ。 - 【請求項6】 モータにより回転駆動される回転軸と、
該回転軸に連結され外周の軸方向に沿って動翼及びねじ
溝ポンプ段が設けられたロータと、 ケーシングの内側に固定されて前記動翼とともに翼段を
構成する静翼と、前記ねじ溝ポンプ段の外周に微小間隙
を介して設けられたシールリングとを備えたターボ分子
ポンプにおいて、 前記シールリングは、その内周の内径が、上端部あるい
はその近傍で最も小さく下部になるに従がい大きくなる
ような下部側が拡開したテーパ状に形成されるととも
に、 前記ロータのねじ溝ポンプ段は、前記シールリングの内
周に対向する外周の外径が上部近傍で最も小さく、下部
になるに従がい大きくなるように構成されてなることを
特徴とするターボ分子ポンプ。 - 【請求項7】 前記シールリングは、その円周方向にお
いて、2つ割りにされた半円環状体を押え板及びボルト
によって締着してなる請求項1記載のターボ分子ポン
プ。 - 【請求項8】 前記ロータの軸支する支持筒の外周に固
定されて前記ねじ溝ポンプ段の下部内周に微小間隙を介
して対向する環状のストッパリングを備えてなる請求項
6または7に記載のターボ分子ポンプ。 - 【請求項9】 モータにより回転駆動される回転軸と、
該回転軸に連結され外周の軸方向に沿って動翼及びねじ
溝ポンプ段が設けられたロータと、 ケーシングの内側に固定されて前記動翼とともに翼段を
構成する静翼と、前記ねじ溝ポンプ段の外周に微小間隙
を介して設けられたシールリングとを備えたターボ分子
ポンプにおいて、 前記ロータを軸支する支持筒の外周に、前記ねじ溝ポン
プ段の下部内周と微小間隙を介してストッパ部を設ける
とともに、前記ねじ溝ポンプ段の下端部には、前記ロー
タが上方へ移動したとき前記ストッパ部に当接可能にさ
れた凸部が設けられてなることを特徴とするターボ分子
ポンプ。 - 【請求項10】 前記ストッパ部が、前記支持筒の外周
に固定されたリング部材からなる請求項9記載のターボ
分子ポンプ。 - 【請求項11】 前記シールリングを厚肉に形成すると
ともに、その外周に環状突起部を設け、 該環状突起部を外部ケーシングにインロー嵌合し、さら
に前記シールリングを充分にせん断強度の小さいボルト
により前記外部ケーシングに取付けてなる請求項9また
は10記載のターボ分子ポンプ。
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JP00607999A JP4447684B2 (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | ターボ分子ポンプ |
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