JP2002310092A - 真空ポンプ - Google Patents

真空ポンプ

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JP2002310092A
JP2002310092A JP2002030826A JP2002030826A JP2002310092A JP 2002310092 A JP2002310092 A JP 2002310092A JP 2002030826 A JP2002030826 A JP 2002030826A JP 2002030826 A JP2002030826 A JP 2002030826A JP 2002310092 A JP2002310092 A JP 2002310092A
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gas
vacuum pump
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downstream
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JP2002030826A
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English (en)
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Wolfgang Eberl
ヴォルフガング・エーバール
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Pfeiffer Vacuum GmbH
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Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168Pumps specially adapted to produce a vacuum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/044Holweck-type pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D19/046Combinations of two or more different types of pumps
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D23/008Regenerative pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/263Rotors specially for elastic fluids mounting fan or blower rotors on shafts

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大気圧から約10-4mbarの高真空に至る
までの全圧力範囲を包含する真空ポンプであって、ポン
プが1つの部分からなり、コンパクトな構造を有し、低
コストであり、且つ占有床面積の小さい前記真空ポンプ
を提供する。 【解決手段】 本発明は2系統ガス摩擦ポンプ(6)お
よび(7)と、その下流側の1台のポンプ(8)とから
なる真空ポンプを記載する。2系統ガス摩擦ポンプのガ
ス流れはポンプの内部で結合要素(26)により集めら
れ、その下流側のポンプ(8)により大気圧まで圧縮さ
れる。ガス摩擦ポンプが2系統のホルベック・ポンプと
して形成され、およびその下流側のポンプがサイド・チ
ャネル・ポンプとして形成されていることが有利であ
る。ポンプのコンパクト構造は、さらに、サイド・チャ
ネル・ポンプのステータ要素(15)が分割されていな
いディスクからなることにより補足される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項1の上位概念
に記載のガスの供給および高真空の発生のための真空ポ
ンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高真空の発生のために、種々のタイプの
真空ポンプの組み合わせが必要である。その理由は、大
気圧ないし約10-4mbar以下の広い圧力範囲が多数
の流動範囲を含み、これらの流動範囲において、ガスの
状態および流動の物理的特性がそれぞれ異なる法則の適
用を受けるからである。
【0003】従来、高真空の発生のために、1つのポン
プ装置に、構造タイプおよび作動方式が異なる少なくと
も2台の真空ポンプが結合された。例えば、高真空ポン
プとしてのターボ分子ポンプおよび大気圧に対して吐出
する回転翼形ポンプからなるポンプ装置が設置されてき
た。圧力比および排気速度(体積流量)のような真空技
術的な要求量を達成するために必要な少なくとも2台の
真空ポンプからなるポンプ装置は、それが高価であり且
つ大きな床面積を占めるという欠点を有している。各ポ
ンプは、電力供給、電力モニタリングおよび電力制御を
備えた固有の駆動装置並びに固有の軸受装置を必要とす
る。弁を備えたポンプと制御装置との間の結合導線は費
用を増大させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】大気圧から約10-4
bar以下までの全圧力範囲を包含する真空ポンプを提
供することが本発明の課題である。複数のポンプからな
るポンプ装置に付随する上記の欠点が回避されるよう
に、ポンプは1つの部分からなり且つコンパクトな構造
を有していなければならない。さらに、実際使用におけ
る要求に対応するために、ポンプは十分に高い圧力比お
よび排気速度を有していなければならない。確実且つ安
全な運転方式が基本前提条件の1つである。高真空側に
おける無潤滑運転を提供することが他の目的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項1の特
徴項に記載の特徴により解決される。請求項2−9は本
発明の他の実施態様を示す。
【0006】本発明の配置により、コンパクトな構造で
大気圧から高真空範囲までの全圧力範囲を包含する真空
ポンプが提供される。高真空側におけるガス摩擦ポンプ
の並列配置により、高い排気速度を可能にする2系統吸
込領域が形成される。ガス摩擦ポンプ内で吸込ガスが十
分に圧縮されるので、下流側ポンプは1系統だけで十分
である。このガス摩擦ポンプの両方のガス流れがこのガ
ス摩擦ポンプ内で集められ且つ下流側ポンプ段の吸込室
に供給されるという特徴を有するこの組み合わせは、コ
ンパクトな構造を可能にし、且つ構造寸法および構造上
の費用を著しく低減させる。この配置により、ロータの
両端に軸受を設けることが可能になるので安定な支持が
得られ、このとき直径の小さい軸受が使用可能であり、
これが高い回転速度においても問題のない運転を可能に
する。さらに、軸受がガス摩擦ポンプにより高真空側か
ら分離され、これにより、高真空側を無潤滑として形成
可能であるという利点が得られる。
【0007】この構造的配置および運転方式が、ガス摩
擦ポンプをホルベック・ポンプとして形成することを可
能にする。これは特に、狭い空間で最大圧力比を形成す
るのに特に適している。2系統配置により、要求排気速
度が達成される。
【0008】下流側ポンプに対してサイド・チャネル・
ポンプが使用されることが有利である。これは、並列ガ
ス摩擦ポンプから吐出されたガスを大気圧まで圧縮する
のに特に適している。ガス量が多いときには、大気圧に
面している最終段をバイパスして、結合導通路を介して
中間段を直接ガス吐出フランジに接続することができ
る。このとき、多量のガス量が幾何形状的に寸法の小さ
い最終段を通過してポンピングされる必要はない。最終
段を通過させた場合には、この結果、ポンピング時間は
長くなるであろう。ガス量が少ないときには、結合導通
路が過圧弁により閉じられ、および圧縮が最終ポンプ段
を介して行われる。この手段はここに示したサイド・チ
ャネル・ポンプの例に限定されず、より高い圧力に対し
て吐出する他のすべての多段ポンプに使用可能である。
【0009】請求項7に記載のように、サイド・チャネ
ル・ポンプのステータ要素が分割されていないディスク
からなることがサイド・チャネル・ポンプに対する大き
な利点である。ロータ・ディスクの間に分割されたディ
スクが装着される通常の構造においては、形成される隙
間を通して逆流が形成され、この逆流が損失を示し且つ
圧力比を著しく低下させることになる。サイド・チャネ
ル・ポンプにおいて発生するこの欠点は本発明による一
体のステータ・ディスクにより回避される。しかしなが
ら、分割されていないステータ要素の使用は、請求項8
に記載のように、ロータ要素が止めリングによりロータ
に固定されるときにおいてのみ可能であり、このときに
おいてのみ、ロータ要素およびステータ要素を相互に順
番に装着し且つ最適な軸方向隙間を保持することが可能
である。
【0010】本発明を図1により詳細に説明する。
【0011】
【発明の実施の形態】吸込フランジ2およびガス吐出フ
ランジ3を備えたポンプ・ハウジング1内に、ホルベッ
ク・タイプのガス摩擦ポンプ6および7の両方の並列段
およびサイド・チャネル・ポンプ8が設けられている。
両方のポンプのロータ要素10、11a、11bおよび
13が共通軸4上に存在する。軸4は両方の軸受9aお
よび9b内で芯出しされている。この場合、軸受9aは
大気圧の範囲内におよび軸受9bは背圧の範囲内に存在
する。この背圧の範囲内に駆動装置5もまた存在する。
2系統ホルベック・ポンプのロータ要素は支持リング1
0からなり、支持リング10上に両方の並列ポンプ段に
対する円筒形構造部分11aおよび11bが装着されて
いる。渦巻溝として形成されて円筒形ロータ要素11a
および11bを包囲するステータ要素12aおよび12
bと共に、前記円筒形ロータ要素11aおよび11bは
それぞれ2つの2段ホルベック・ポンプを形成する。
【0012】サイド・チャネル・ポンプは一体のロータ
・ディスク13からなり、ロータ・ディスク13は止め
リング14によりロータ4に固定されている。ロータ・
ディスク13の間に供給通路16を有するステータ構造
部分15が存在する。
【0013】ガスの供給は図面に記入された矢印に沿っ
て行われる。最初に、ガスは吸込領域22から並列ポン
ピング作動を行う並列ホルベック段6および7を介して
吐出領域23および24に供給され、ホルベック段6お
よび7は直列に設けられたそれぞれ2つのポンプ段11
a/12aおよび11b/12bからなっている。これ
らの両方の領域間の結合要素26により、ガス流れはガ
ス摩擦ポンプの吐出室25内に集められる。結合要素2
8を介してガス流れは吐出室25からサイド・チャネル
・ポンプの吸込室27に到達する。ここで、ガスは、流
路20を介して相互に結合されている複数のポンプ段内
で大気圧まで圧縮され、吐出室29を介してガス吐出フ
ランジ3に供給される。サイド・チャネル・ポンプの中
間段から、過圧弁31を介して直接ガス吐出フランジ3
へ結合導通路30が通じている。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス摩擦ポンプがホルベック・ポンプとして形
成され、およびその下流側のポンプがサイド・チャネル
・ポンプとして形成されて、それらが1つの部分からな
る本発明による真空ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
1 ポンプ・ハウジング 2 吸込フランジ 3 吐出フランジ 4 ロータ軸 5 駆動装置 6、7 ガス摩擦ポンプ 8 ポンプ 9a、9b 軸受 10、11a、11b、13 ロータ要素 12a、12b ステータ要素 14 止めリング 15 ステータ構造部分 16 供給通路 20 流路 22 吸込領域 23、24 吐出領域 25、29 吐出室 26 結合要素 27 吸込室 28 導通路(結合要素) 30 結合導通路 31 過圧弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F04D 29/54 F04D 29/54 F Fターム(参考) 3H031 DA01 DA05 DA07 DA09 EA00 FA01 FA03 FA36 3H034 AA01 AA02 AA12 BB01 BB04 BB08 BB09 BB11 CC01 CC03 CC07 DD01 DD02 DD05 DD12 DD13 DD20 DD22 DD26 DD27 DD28 DD30 EE05 EE12 EE18

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2台の単段または多段ガス摩擦ポンプ
    (6)および(7)と、その下流側の1台の多段ポンプ
    (8)とからなる真空ポンプにおいて、 両方のガス摩擦ポンプが流れ方向に並列配置され、これ
    により、吸い込まれたガス流れが吸込領域(22)にお
    いて2つの分流に分割され、これらの各分流が付属のガ
    ス摩擦ポンプにより吸込領域(22)からそれぞれの吐
    出領域(23)ないし(24)に供給され、およびそれ
    に続いて両方のガス流れが結合要素(26)を介して1
    つの吐出室(25)に集められることと、および前記吐
    出室が、それの下流側に設けられたポンプ(8)の吸込
    室(27)と、導通路(28)を介して結合され、これ
    により、前記下流側ポンプがガスをさらに圧縮すること
    と、を特徴とする真空ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記下流側ポンプ(8)がガスを他の吐
    出室(29)内に供給することを特徴とする請求項1の
    真空ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記下流側ポンプ(8)の中間段からガ
    ス吐出フランジ(3)へ結合導通路(30)が通じ、お
    よび結合導通路内に過圧弁(31)が設けられているこ
    とを特徴とする請求項1の真空ポンプ。
  4. 【請求項4】 両方のガス摩擦ポンプ(6)および
    (7)がホルベック(Holweck)タイプに形成さ
    れていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    の真空ポンプ。
  5. 【請求項5】 前記結合要素(26)がガス摩擦ポンプ
    (6)および(7)の内部に設けられた軸方向内孔から
    なることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの真
    空ポンプ。
  6. 【請求項6】 前記下流側ポンプ(8)がサイド・チャ
    ネル(側路)ポンプであることを特徴とする請求項1な
    いし5のいずれかの真空ポンプ。
  7. 【請求項7】 サイド・チャネル・ポンプのステータ要
    素(15)が分割されていないディスクからなることを
    特徴とする請求項6の真空ポンプ。
  8. 【請求項8】 サイド・チャネル・ポンプのロータ要素
    (13)が止めリング(14)によりロータ軸(4)に
    固定されていることを特徴とする請求項6または7の真
    空ポンプ。
  9. 【請求項9】 ガスを供給し且つ大気圧まで圧縮するた
    めに複数段からなるサイド・チャネル・ポンプのタイプ
    の真空ポンプにおいて、 大気圧に面している最終段をバイパスして、ある段から
    ガス吐出フランジ(3)へ結合導通路(30)が通じ、
    および結合導通路内に過圧弁(31)が設けられている
    ことを特徴とするサイド・チャネル・タイプの真空ポン
    プ。
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