JP2004501308A - ２つの協働するロータを備えた真空ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、その中に２つの、協働する、それぞれ軸（８，９）の１つ上に配置されているロータ（２，３）があるポンプ室ケーシング（５）と、その中にロータ軸（８，９）が片持ち突出式に支承されていて、かつ同期化伝動装置（１７）を備えている、ポンプ室ケーシング（５）に境を接している軸受け／伝動装置室（６）と、その駆動軸（２８）がロータ軸（８，９）に対して平行に延び、かつ、駆動車（３５）を有している、駆動モータ（２５）と、駆動軸（２８）とロータ軸（８，９）の１つとの間の伝動装置段（３７）とを備えている形式の真空ポンプ（１）に関する； この形式の機械をコンパクトに構成し得るようにするために、駆動軸（２８）の駆動車（３５）が、直接に、ロータ軸（８，９）の１つ上の被駆動車（３６）と係合していて、かつ、伝動装置段（３７）を形成しているようにすることを、提案する。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念の特徴を備えた真空ポンプに関する。
【０００２】
この形式の真空ポンプは２軸真空ポンプの概念に所属する。２軸真空ポンプのための典型的な例は、ルーツポンプ、つめポンプ及びねじポンプである。このようなポンプの両方のロータはポンプ室内にあり、かつ、ガスを入口から出口に搬送する。片持ち突出式の支承は、吸い込み側（高真空側）で軸シールが必要でないという利点を有している。
【０００３】
同期化された軸を備えた２軸機械においては、両方の軸の１つを直接駆動するのが普通である（例えばＤＥ １９８ ２０ ５２３）Ａ１参照）。この形式の機械において、普通の交流駆動モータが使用されると、３０００ｒｐｍ（５０Ｈｚにおいて）若しくは３６００ｒｐｍ（６０Ｈｚにおいて）のロータ回転数が生じる。このような回転数で運転されるポンプは、わずかな出力密度を有し、狭いギャップ及び又は多くの段を必要とし、かつ、これにより比較的に大きく、重くかつ高価である。回転数を増大させることは、周波数変換によって可能である。大きな駆動出力における周波数変換はしかしながら高価である。
【０００４】
請求項１の上位概念の特徴を備えた真空ポンプはヨーロッパ特許明細書４７２ ９３３号第１５図から公知である。駆動モータは、側方にポンプと並んであるケーシング内に収容されている。ロータを、モータ回転数に対してより高い回転数で運転し得るようにするために、変速伝動装置が設けられている。モータ軸の駆動歯車は、別の歯車を介して、ロータ軸の１つ上に配置されている歯車と連結されている。この形式の解決策は高いスペース所要量を有している。更に、４つの軸が存在しており、これらの軸はそれぞれ軸受けを備えていなければならない。
【０００５】
本発明の根底をなす課題は、ここで扱う形式の真空ポンプをより簡単にかつよりコンパクトに構成することである。
【０００６】
本発明によれば、この課題は、請求項の特徴によって解決される。
【０００７】
本発明の重要な利点は、増速変速に、−例えばロータ回転数の倍増に−必要な手段が、背景技術におけるよりも著しく簡単であることである。普通のモータテクノロジーは維持することができる。特に、駆動モータも軸受け／伝動装置室内に収容されている場合に、極めてほっそりとしたかつコンパクトな構造形状並びに電気モータの簡単化された冷却が生じる。
【０００８】
本発明の別の利点及び細部は、図１〜１０に概略的に示した実施例のよって説明する。
【０００９】
図面には２軸真空ポンプが１で、そのロータが２，３で、そのポンプ室が４で、かつ、そのポンプ室ケーシングが５で示されている。ポンプ室ケーシング５には、軸受け／伝動装置室６が境を接しており、そのケーシングは７で示されている。軸受け／伝動装置室６内にはロータ軸８，９が突入している。ロータ及び軸の回転軸線は１１及び１２で示されている。軸はポンプ室側及び端部側で軸受けされており（軸受け１３〜１６）、したがってロータ２，３は片持ち式に支承されている。ロータ軸２，３は、同期化伝動装置１７を介して、互いに連結されており、この同期化伝動装置は２つの、互いに係合している歯車１８，１９により形成される。ポンプ室４を軸受け室６に対してシールするために、シール２１，２２が設けられている。
【００１０】
すべての図示されている実施例において、駆動モータ２５は軸受け／伝動装置室７内にある。ステータ２６は、モータ軸２８上に固定されている電機子２７を取り囲んでいる。モータ軸２８はそれぞれロータ軸８，９に対して平行に延びていて、かつ、その端部（軸受け３１，３２）の範囲内で軸受け／伝動装置室７内で支承されている。その回転軸線は２９で示されている。
【００１１】
標準モータをケーシング７の外方に配置し、かつ、軸と連結し、この軸は、軸受け／伝動装置室６の内部でロータ軸８，９に対して平行に延び、かつ、駆動歯車３５を支持しているようにすることも、可能である。この形式の解決策は図１において破線３０で示されている。
【００１２】
例として、図１にはねじ真空ポンプ１が示されている。回転軸線１１，１２により形成されている平面２３（図２，３及び４）は図平面に対して垂直であり、したがって単に回転するユニットだけが見える。その運転中、ロータ２，３はガスを入口３３から、図示していない出口に搬送する。
【００１３】
図１に示したねじ真空ポンプにおいては、モータ軸２８は側方に、回転軸線１１，１２により形成されている平面と並んで、ある。モータ軸は駆動歯車（駆動車２５）を支持しており、この駆動車は直接に歯車（被駆動車３６）と係合している。駆動車３５及び被駆動車３６は伝動装置段３７を形成している。被駆動車３６はロータ軸８，９の１つ上に固定されている。その都度第２のロータ軸の同期的な駆動は、同期化伝動装置１７の歯車１８，１９を介して行われる。
【００１４】
図２〜４は、前述の形式の連結可能性を示す。図２に示した解決策では、駆動車３５は両方の同期化歯車１８，１９の１つ（１８）と係合している。歯車１８は同時に被駆動車３６である。歯車３５及び１８の直径比は変速比を定める。
【００１５】
図３に示した構成は、図１に示した解決策に相応する。軸８上の同期化歯車１８の下方には、別の、有利には直径の小さい歯車３６があり、これは、駆動歯車３５と係合している。このことは図４に示した解決策に対しても当てはまる。図３に対して異なっている点は、回転軸線１１，１２及び２９が１つの平面内に位置していることである。
【００１６】
図２〜４から分かるように、一面では、ロータ軸８，９の間の構造スペースを部分的にモータステータ２６のために利用することができ（図２，３）、したがってコンパクトな解決策が生じる。他面において、回転軸線相互の角度位置に関して、充分に自由な選択が生じる。
【００１７】
図５〜１０の構成では、モータ軸２８は中空に構成されており、したがって、ロータ軸の１つを中空軸２８を通して貫通させ、その回転軸線２９及び１１若しくは１２が同一であるようすることが可能である。この形式の構成では、ロータ軸８，９の間の構造スペースはなお良好に利用することができる。全体として、このことから、最適にコンパクトでほっそりとした構造形状が結果する。
【００１８】
このような構成の構成可能性の若干を図５〜１０が示す。図５及び６に示した解決策では、中空軸２８はそれぞれ駆動車３５を支持しており、これは、中空軸２８と並んであるロータ軸上の被駆動車３６と係合している。これに対しずらせて配置されている同期化伝動装置１７を介して、中空軸２８を貫通しているロータ軸８の同期化された駆動が行われる。図７及び８においても、駆動する車３５及び被駆動の車３６は伝動装置段３７を形成している。図７においては、この伝動装置段が鎖段あるいはベルト段として構成されていることが、示されている。図８に示した解決策は遊星伝動装置を有している。
【００１９】
モータ軸２９の支承は、ロータ軸８，９の軸受け１３〜１６とは無関係に、ケーシングに不動の支持体（図８，上方の軸受け３１）を介して行うことができる。特にコンパクトな解決策は、モータ軸２８が少なくとも１つの軸受け（図８，軸受け３２）、合目的的には両方の軸受け（３１，３２，図５及び７）を介して中空軸２８を貫通しているロータ軸８上に支えられている場合に、生ずる。更に、中空軸２８を貫通しているロータ軸８も中空軸内で支えることができる（軸受け１５，図６）。最後に図７はなお、同期化段が１：１とは、異なった変速比を有することができることも、示している。歯車１８及び１９は異なった直径を有しており、これは２：１の変速比を示す。前提となることは、ロータ２，３が相応して構成されていることである。
【００２０】
図８〜１０は、中空のモータ軸２８を、中空軸を中心で貫通しているロータ軸８と、伝動装置段３７を形成している遊星伝動装置４１を介して、連結することを示す。遊星伝動装置は自体公知の形式で、外方の中空車４２と、例えば２つの遊星車４３，４４と、ロータ軸８上で回転軸線２９に固定されている太陽車４５とを含んでいる。原理図９は、図８に示した解決策を定置の中空車４２と共に示す。クランク４６，４７を介してモータ軸２８と結合されている遊星車４３，４４は駆動車３５，３５′を形成している。単に遊星車４４だけが、駆動車３５として充分である（図９）。太陽車４５は被駆動車３６を形成している。
【００２１】
図１０に示した解決策では、中空車４２は駆動車３５を形成している。遊星車４４のためには、定置の支持体が設けられている。太陽車４５はやはり被駆動車３６を形成している。この解決策では、駆動車３５と被駆動車３６とは直接に係合していないにもかかわらず、本発明による目的−コンパクトに、簡単に−は達成することができる。
【００２２】
既に提案したように、ロータ軸８，９の少なくとも１つに中央の孔を設け、この孔を、潤滑剤及び冷却剤（有利には油）の搬送に利用する。軸受け／伝動装置室内に駆動モータ２５が配置されている場合にも、駆動装置をやはり油により冷却することができる。油の搬送に役立つ油ポンプは、軸８，９あるいは２８の１つ上に配置しておくことができる。モータ軸２８がロータ軸８，９と並んで位置している場合には、油ポンプが−有利には偏心ポンプとして構成されて−モータ軸２８上に、それもその上方の端部の範囲内に、配置されていると、特に合目的的な解決策が生じる。この構成は図１において示されている。油ポンプは５１で示されている。
【００２３】
付加的に、軸８，９又は２８を、そのポンプ室から離れた側で軸受け／伝動装置室６から気密に導き出し、通風車５２を支持することができる。好ましくは、このために図１に示すようにやはりモータ軸２８が使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
モータロータが、別個の、ロータ軸と並んで配置されたモータ軸上で回転する、本発明の実施例を示した図である。
【図２】
モータロータが、別個の、ロータ軸と並んで配置されたモータ軸上で回転する、本発明の実施例を示した図である。
【図３】
モータロータが、別個の、ロータ軸と並んで配置されたモータ軸上で回転する、本発明の実施例を示した図である。
【図４】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【図５】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【図６】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【図７】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【図８】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【図９】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【図１０】
モータロータ及びロータ軸の１つが、共通の回転軸線を有している、実施例を示した図である。
【符号の説明】
１ ２軸真空ポンプ、 ２ ロータ、 ３ ロータ、 ４ ポンプ室、 ５ ポンプ室ケーシング、 ６ 軸受け／伝動装置室、 ７ ケーシング、 ８ ロータ軸、 ９ ロータ軸、 １１ 回転軸線、 １２ 回転軸線、 １３ 軸受け、 １４ 軸受け、 １５ 軸受け、 １６ 軸受け、 １７ 同期化伝動装置、 １８ 歯車、 １９ 歯車、 ２１ シール、 ２２ シール、 ２３ 平面、 ２５ 駆動モータ、 ２６ ステータ、 ２７ 電機子、 ２８ モータ軸、 ２９ 回転軸線、 ３０ 破線、 ３１ 軸受け、 ３２ 軸受け、 ３３ 入口、 ３５ 駆動歯車、 ３５′ 駆動車、 ３６ 被駆動車、 ３７ 伝動装置段、 ４１ 遊星伝動装置、 ４２ 中空車、 ４３ 遊星車、 ４４ 遊星車、 ４５ 太陽車、 ４６ クランク、 ４７ クランク、 ５１ 油ポンプ、 ５２ 通風車

Claims (15)

1. 内部に２つの協働する、それぞれ軸（８，９）に配置されたロータ（２，３）が位置するポンプ室ケーシング（５）と、内部にロータ軸（８，９）が片持ち突出式に支承されていて、かつ同期化伝動装置（１７）を備えている、ポンプ室ケーシング（５）に境を接している軸受け／伝動装置室（６）と、駆動軸（２８）がロータ軸（８，９）に対して平行に延び、かつ、駆動車（３５）を有している駆動モータ（２５）と、駆動軸（２８）と一方のロータ軸（８，９）との間の伝動装置段（３７）とを備えている形式の真空ポンプ（１）において、
   駆動軸（２８）の駆動車（３５）が、直接に一方のロータ軸（８，９）上の被駆動車（３６）と係合しており、かつ、伝動装置段（３７）を形成していることを特徴とする、真空ポンプ。
2. 駆動軸（２８）の駆動車（３５）が同期化伝動装置（１７）の歯車（１８，１９）の１つと係合しており、同期化伝動装置は駆動車（３５）に比して小さな直径を有していることを特徴とする、請求項１記載のポンプ。
3. 駆動軸（２８）の駆動車（３５）が、一方のロータ軸（８，９）に配置された歯車（３６）と係合しており、この歯車は、前記軸上の同期化歯車（１８；１９）に比べて小さな直径を有していることを特徴とする、請求項１記載のポンプ。
4. 駆動モータ（２５）が軸受け／伝動装置室（６）の内部に収容されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のポンプ。
5. モータ軸（２８）がロータ軸（８，９）と並んで配置されていることを特徴とする、請求項４記載のポンプ。
6. モータ軸（２８）の一方の端部、殊にポンプ室側の端部に、油ポンプ（５１）が位置していることを特徴とする、請求項５記載のポンプ。
7. モータ軸（２８）のポンプ室から離れた端部が、伝動／軸受け室（６）から導出されており且つ通風車（５２）を支持していることを特徴とする、請求項５又は６記載のポンプ。
8. 駆動モータ（２５）の駆動軸（２８）が中空に構成されていて、かつ、ロータ軸（８，９）の１つが中空の駆動軸（２８）を貫通していることを特徴とする、請求項４記載のポンプ。
9. 中空軸（２８）を貫通しているロータ軸（８；９）が軸受け（１３，１５）を介してケーシング（７）に支えられており、かつ、モータ軸（２８）の両方の軸受け（３１，３２）の少なくとも１つがロータ軸（８；９）に支えられていることを特徴とする、請求項８記載のポンプ。
10. 中空軸（２８）を貫通しているロータ軸（８；９）が、少なくとも１つの軸受け（３１；３２）を介して、中空軸（２８）に支えられていることを特徴とする、請求項８記載のポンプ。
11. 伝動装置段（３７）として、定置の中空車（４２）を備えた遊星伝動装置（４１）が設けられていることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項に記載のポンプ。
12. 鎖段又はベルト段が伝動装置段（３７）を形成していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載のポンプ。
13. 内部に２つの協働する、それぞれ軸（８，９）に配置されたロータ（２，３）が位置するポンプ室ケーシング（５）と、内部にロータ軸（８，９）が片持ち突出式に支承されていて、かつ、同期化伝動装置（１７）を備えている、ポンプ室ケーシング（５）に境を接している軸受け／伝動装置室（６）と、駆動軸（２８）がロータ軸（８，９）に対して平行に延び、かつ、駆動車（３５）を有している駆動モータ（２５）と、駆動軸（２８）と一方のロータ軸（８，９）との間の伝動装置段（３７）とを備えている形式の真空ポンプ（１）において、
    駆動モータ（２５）の駆動軸（２８）が中空に構成されていて、ロータ軸（８，９）の１つが中空の駆動軸（２８）を貫通しており、かつ、伝動装置段（３７）として、駆動される中空車（４２）と定置の遊星支持体とを備えた遊星伝動装置（４１）が設けられていることを特徴とする、真空ポンプ。
14. 同期化伝動装置（１７）が１：１とは異なった変速比を有していることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のポンプ。
15. ポンプ内に使用されている歯車が、騒音の減少のために、プラスチックから成っていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のポンプ。