JP2003525379A - 摩擦真空ポンプ - Google Patents
摩擦真空ポンプInfo
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- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
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-
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Abstract
Description
翼列を支持する回転する構成部材とが設けられており、静翼列および動翼列が、
回転する構成部材の回転軸線に対して同心的に配置されており、静翼列と動翼列
とが互いに入り込むように係合している形式のものに関する。
ットから公知のようなターボ分子真空ポンプが属している。このターボ分子真空
ポンプは、動翼列と静翼列とを備えたタービンの一種として形成されている。静
翼および動翼は、実質的に円筒形に延びていて、かつ回転する構成部材の回転軸
線に対して共軸的に配置されている。互いに交互に入り込むように係合する静翼
および動翼の長手軸線は、半径方向で延びているので、実質的に軸方向に向いた
搬送方向が生じる。動翼列と静翼列との単数または複数の対はポンプ段を形成し
ている。ポンプ段の搬送特性(吸込能力、圧縮)の調節は、翼の構成に関して、
有利には翼の調節角としての迎え角(Anstellwinkel)に関して行われる。
できない。これによって従来技術のターボ分子真空ポンプは比較的長く構成され
ており、特に駆動モータが軸方向長さをさらに増加させる。しかも公知のターボ
分子ポンプでは、一方の構成部材(一般的にはロータ)は一体的に形成すること
ができるが、これに対して、互いに入り込むように係合する翼列を組み付けるた
めには、他方の構成部材(一般的にはステータ)は複数部分から形成しなければ
ならない。
して、軸方向で著しく短い構成を有しているものを提供することである。
される。
大幅には越えないような摩擦ポンプが得られる。翼が軸方向で延びているので、
ロータおよびステータは一体的に形成することができる。
が外側から内側に向かって通流されるように、運転される。この場合翼の種々異
なる周速度を利用することが有利であると認められる。なぜならば圧力範囲に応
じて摩擦損失を減少させることができるからである。さらに軸方向圧縮機に対し
て逆流損失は搬送方向で著しく減少させることができる。なぜならばステータを
一体的に形成することができ、しかも多数の接合部分による大きな製作誤差連鎖
が生じないからである。同様に翼尖端部の環流による逆流損失が最小化される。
なぜならばここでも支持体の方向調整によってギャップを著しく減少させること
ができるからである。
)による切削加工で製作することができる。これら両方の技術は比較的安価であ
る。部分多様性の実現可能な制限によれば、本発明は、今日における価格圧力に
対処するための実際の選択肢となっている。
づいて形成された半径方向圧縮性の摩擦真空ポンプと組み合わせることができる
。このような形式のポンプ系は、駆動モータを高圧ポンプ側に配置することを可
能にし、しかもモータおよび支承部は高圧ポンプに適した材料から形成する必要
がない。さらに回転する構成部材の支承部でも利点が得られる。特にロータを片
持ち式に支承するのが望ましい場合、長いロータは、支承部に関する大きな手間
を必要としており、このような手間は、本発明に基づく摩擦真空ポンプにおける
比較的短いロータでは、もはや必要でない。
転する構成部材の回転軸線4に対して平行に、翼2,3の長手軸線が延びている
。翼2,3は、回転軸線4を中心とする同心的な列を成して配置されている。動
翼2の列と静翼3の列とは、交互に位置している。これらの静翼列と静翼列とは
、互いに入り込むように係合していて、かつ公知の形式で、流れ方向(矢印16
)で変化する迎え角を有している。
2,3が示されている。図2の実施例では、回転する支持体6および定置の支持
体7が円板形状を有している。図3の実施例では、両方の円板6,7の間の間隔
が内側に向かって減少するように、ステータ円板7の翼側の表面が円錐形に形成
されている。翼2,3の長さも、外側から内側に向かって減少されている。
持体6,7の間の間隔は、内側から外側に向かって減少している。翼2,3の長
さは、支持体の間隔変化に適合している。
8の構成部材として形成されている。ケーシング8は、接続フランジもしくは接
続管片9を備えた支持体7と、浅いポット状に形成されたケーシング部分11と
から形成されており、このケーシング部分11は、縁部で、支持体7とフランジ
結合されている。ケーシング部分11の底部12はロータ円板6に対して平行に
延びている。底部12は駆動モータ13を支持しており、この駆動モータ13の
軸14は、底部12に設けられた開口を貫通係合していて、かつロータ円板6と
連結されている。さらにケーシング(底部)12には、別の接続フランジもしく
は接続管片15が設けられている。
る。このような特性を、本発明に基づく摩擦ポンプ1は、既にガスが外側から内
側に向かって搬送される時点で有している(図1〜図3に記入された矢印16参
照)。図3に示された定置の支持体7の構成は、この特性をさらに強化している
。翼2,3の幅も外側から内側に向かって減少させることができる7(特に図1
参照)。
めには、単にロータ6の回転方向を逆転すればよい。このようにして駆動される
摩擦ポンプ1の1実施例は、図4に示されている(矢印18)。接続フランジ9
はポンプの入口を形成していて、接続フランジ15は出口を形成している。両方
の支持体6,7の間の間隔ひいては翼2,3の長さが内側から外側に向かって減
少していることによって、ガスの搬送方向での搬送室の変化に対して影響が及ぼ
される。
)の実施例が示されている。内側の翼列群は、ガスを半径方向外側に向かって(
矢印21)搬送し、外側の翼列群は、半径方向内側に向かって(矢印22)搬送
する。接続管片9,15は入口管片である。両方の翼列群の間においてステータ
円板7が接続管片23を備えており、この接続管片23は出口の機能を有してい
る。回転方向を変向することによって、対流原理を有する漏れ探査器のために使
用することができるような、別の配置構成(1つの吸込管片、2つの吐出管片)
が形成される。さらに本発明に基づく摩擦ポンプ1を多流式に、つまり複数の翼
列群を有して形成することもでき、このような翼列群は、隣接する翼列群に対し
て逆向きの搬送方向を有している。
段が軸方向で上下に重なっている。回転系は2つのロータ円板6を備えており、
これらのロータ円板6は両側でそれぞれ動翼2を支持している。ケーシング8と
、両方のロータ円板6の間に存在する、ケーシングに固定された支持体25とは
、対応する静翼3を支持している。
続く半径方向で圧縮を行う段(全部で4つ)が交互に内側から外側に、かつ外側
から内側に向かってガス搬送を行う。出口は符号26で示されている。出口26
は、内側に位置していて、かつ駆動軸14を取り囲んでいるので、その結果この
取り囲まれた領域ではシール手段が必要ではない。入口から出口に向かう翼長さ
の適合(減少)によって、搬送室の容積に対する影響を及ぼすことができる。
、従来技術に基づく軸方向圧縮性の摩擦ポンプ31と組み合わすことができるか
示されている。摩擦ポンプ31は、吸込側に配置されたターボ分子ポンプ段32
と、圧力側に配置された分子ポンプ段33とから成っており、この分子ポンプ段
は(図示のような)ホルベックポンプ(Holweckpumpe)として形成することがで
き、しかもゲーデポンプ(Gaedepumpe)、ジークバーンポンプ(Siegbahnpumpe
)、エングレンダーポンプ(Englaenderpumpe)またはサイドチャンネルポンプ
として形成することもできる。
シング35内に存在する。両方の端面に支承された(支承部37,38)軸39
は、ポンプ段の回転する各構成部材(半径方向圧縮性のポンプ1のロータ円板6
、ターボ分子ポンプ段32のロータ41、ホルベックポンプ段33のシリンダ4
2)を支持している。組み合わせ式のポンプの側方の入口36は、半径方向圧縮
性のポンプ段1と軸方向圧縮性のポンプ31との間で開口している。組み合わせ
式のポンプの出口44は、分子ポンプ段33の圧力側に存在している。
ようとするガスを、ポンプ段の周領域で吸い込み、軸方向圧縮性のポンプ31は
、一般的な形式で、高真空側で吸い込む。ポンプ段1から搬送されるガスは、バ
イパス47を介して、直接的にホルベックポンプ段33の吸込側に到達する。
31の高真空側に存在している(一般的な形式とは異なり、ホルベックポンプ段
33の圧力側に存在していない)。半径方向圧縮性のポンプ段1が、入口36と
駆動モータ48との間に存在していることによって、モータ室49に比較的高い
圧力を維持することができる(たとえば1×10−2mbar)。高真空に適し
た材料をモータ室49に使用する必要はない。さらに半径方向で搬送を行うポン
プ段1が、ターボ分子ポンプ段32の搬送出力を助成しており、しかもこれによ
ってポンプ31の構造長さが著しく拡大されることはない。
で使用するための、組み合わせ式に使用される摩擦ポンプの実施例が示されてい
る。この場合たとえば種々異なる圧力で排気する必要のある複数の室を備えた分
析機器に関する。したがって吸込管片の間に間隔が設けられており、このことに
よって、従来技術では多くの場合、手間のかかる支承系を必要とするような片持
ち式に支承された比較的長いロータ系が必要となる。
ている。これらの入口36,36′は、半径方向圧縮性の少なくとも1つのポン
プ段1によって互いに分離されている。入口36には、それぞれ図8の実施例の
ように、軸方向で搬送を行う摩擦ポンプ31の入口領域ならびに半径方向で外側
から内側に向かって搬送を行う摩擦ポンプ1の入口領域がみられる。
子ポンプ段32′の入口領域に開口しており、このターボ分子ポンプ段32′に
第2の入口36′が接続されている。入口36における圧力が入口36′におけ
る圧力よりもより低くなるように、ポンプ1が作用している。ターボ分子ポンプ
段32′の圧力側には、駆動モータ48が存在する。この圧力側は、バイパス4
7を介して、分子ポンプ段33の吸込側と接続されている。
6と入口36′とを分離するための、軸方向圧縮性の別の摩擦ポンプ1′を設け
ることができる(図10)。摩擦ポンプ1′は、入口36′に到達するガスの部
分流を搬送する。両方の摩擦ポンプ1,1′の出口は、バイパス47と接続され
ている。
う別の摩擦ポンプ1′′を備えている。このような構成は、生じるガス量が高く
ない場合に、使用することができる。
,1′′は、それぞれ入口36もしくは36′を備えている。選択された配置形
式は、別の高真空ポンプ系も共通の軸39に配置することを許容していいて、か
つ入口を、それぞれ半径方向で搬送を行う本発明に基づくポンプ段によってそれ
ぞれ分離することを許容している。バイパスを介して、各高真空ポンプ段(原則
としてターボ分子ポンプ段)も、半径方向で搬送を行うポンプ段の出口も、共通
の分子ポンプ段と接続することができる。
段の順番は任意であり、適用条件に応じた対象に適合させることができる。ポン
プ段の配置形式は、両側の軸端部に支承部を備えたコンパクトな構成を許容して
いる。これによって軸は任意の剛性を有するようにすることができる。したがっ
て追加的に良好なバランス特性も有している、ロータ動力学的に問題のない構成
がもたらされる。一種の組木ブロック系(Baukastensystem)の構成部分に基づ
いて形成された、ほぼ任意の数の段部を1つの軸に取り付けることができること
によって、大気に対して圧縮を行う高真空ポンプを簡単な形式で実現することが
できる。
合わせを示す図である。
Claims (19)
- 【請求項1】 摩擦真空ポンプ(1)であって、静翼列を支持する定置の構
成部材(7)と、動翼列を支持する回転する構成部材(6)とが設けられており
、静翼列および動翼列が、回転する構成部材(6)の回転軸線(4)に対して同
心的に配置されており、静翼列と動翼列とが互いに入り込むように係合している
形式のものにおいて、 動翼列を支持する構成部材(6)および静翼列を支持する構成部材(7)が、
実質的にポンプ半径方向で延びており、翼(2,3)の長手軸線が、実質的に軸
方向で延びていることを特徴とする、摩擦真空ポンプ。 - 【請求項2】 翼(2,3)を支持する構成部材(6,7)が、円板状に形
成されている、請求項1記載のポンプ。 - 【請求項3】 当該摩擦ポンプが、外側から内側に向かってガスの貫流を行
うように形成されている、請求項1または2記載のポンプ。 - 【請求項4】 翼長さが、ポンプ外側から内側に向かって減少している、請
求項3記載のポンプ。 - 【請求項5】 翼幅が、ポンプ外側から内側に向かって減少している、請求
項3または4記載のポンプ。 - 【請求項6】 ポンプ内側から外側に向かってガスの貫流が行われる摩擦ポ
ンプ(1)において、翼長さがポンプ内側から外側に向かって減少している、請
求項1または2記載のポンプ。 - 【請求項7】 静翼(3)を支持する定置の構成部材(7)が、当該摩擦ポ
ンプ(1)のケーシング(8)の構成部材である、請求項1から6までのいずれ
か1項記載の摩擦ポンプ。 - 【請求項8】 当該ポンプが、2流式または多流式に形成されいてる、請求
項1または2記載のポンプ。 - 【請求項9】 半径方向で搬送を行う複数のポンプ段が、軸方向で上下に配
置されている、請求項1から7までのいずれか1項記載のポンプ。 - 【請求項10】 回転する構成部材(6)および/または定置の構成部材(
7)が、両側で、動翼(2)もしくは静翼(3)を支持している、請求項9記載
のポンプ。 - 【請求項11】 当該ポンプの出口が、半径方向内側に配置されていて、か
つ回転する構成部材(6)のための駆動軸(14)を取り囲んでいる、請求項9
または10記載のポンプ。 - 【請求項12】 当該ポンプが、別の少なくとも1つの摩擦ポンプ段(32
,33)と組み合わせられている、請求項1から11までのいずれか1項記載の
摩擦ポンプ。 - 【請求項13】 回転する構成部材(6)が、別の摩擦ポンプ段の回転する
構成部材(41,42)と共に1つの軸(39)に配置されている、請求項12
記載のポンプ。 - 【請求項14】 当該ポンプが、別の摩擦ポンプ(31)の高真空側を、共
通の駆動モータ(48)のモータ室(49)から分離している、請求項13記載
のポンプ。 - 【請求項15】 当該ポンプ(1)の出口が、分子ポンプ(33)の入口と
接続されている、請求項13記載のポンプ。 - 【請求項16】 それぞれ1つの入口(36,36′)を備えた2つまたは
3つ以上の高真空ポンプ段(32,33)が設けられており、前記入口が、それ
ぞれ半径方向で搬送を行う少なくとも1つのポンプ段(1,1′)によって互い
に分離されている、請求項12または13記載の組み合わせられた摩擦真空ポン
プ。 - 【請求項17】 2つの高真空ポンプ段(32,32′)が、それぞれ1つ
の入口(36,36′)を備えており、半径方向のポンプ段(1)の入口が、両
方の前記入口のうちの一方の入口(36)と接続されていて、かつ半径方向のポ
ンプ段(1)の出口が、両方の前記入口のうちの他方の入口(36′)と接続さ
れている、請求項16記載のポンプ。 - 【請求項18】 半径方向で搬送を行う2つのポンプ段(1,1′)が、複
数の入口(36,36′)を互いに分離している、請求項16記載のポンプ。 - 【請求項19】 高真空ポンプ段(32,32′)と、半径方向で搬送を行
うポンプ段(1,1′,1′′)とのために、ガスを継続案内する共通の分子ポ
ンプ段(33)が設けられている、請求項16記載のポンプ。
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