JP2004510100A - コンパウンド・摩擦真空ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、摩擦真空ポンプ（１）であって、少なくとも１つのターボ分子ポンプ段、該ターボ分子ポンプ段の吐出し側に接続する分子ポンプ段、並びに前記ターボ分子ポンプ段と前記分子ポンプ段との間に位置する移行段を備えている形式のものにおいて、ターボ分子ポンプ領域と分子ポンプ領域との間の移行を改善するために、本発明に基づき、移行段が、接線方向で連続的に狭まる流過断面を有している。

Description

【０００１】
本発明は、摩擦真空ポンプであって、少なくとも１つのターボ分子ポンプ段、該ターボ分子ポンプ段の吐出し側に接続する分子ポンプ段、並びに前記ターボ分子ポンプ段と前記分子ポンプ段との間に位置する移行段を備えている形式のものに関する。
【０００２】
下流側に接続され（一般的にねじポンプ段として形成され）た分子ポンプ段を備えるターボ分子ポンプ（コンパウンドポンプとも呼ばれる）においては、吐出されるガスの流動状態が分子（１０^{− ３}バールより小さい圧力の場合）から層流（ほぼ１０^{− ２}）への移行領域で変化するので問題である。吐出されるガスは、ターボ段からねじ段内への流動に際して接線方向の流れから軸線方向の流れに転換されねばならない。この場合、流過通路の半径方向の幅が著しく先細になっている。従って間隔の著しく短い場合に、吐出室の軸線方向の断面の大きな変化が生じることになる。このような移行領域の周知の形状においては欠点として流動損失が発生する。その結果、ポンプの吸込み能力が著しく損なわれる。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願第２９７１７０７９号明細書により、冒頭に述べた形式の摩擦真空ポンプが公知である。移行段の構成部分が遠心ポンプであり、遠心ポンプがほぼ半径方向に延びるロータ側のウエブによって形成されている。このような構成手段においては、ガスをねじ段へ転向する作用があるものの、吐出作用が制限されている。さらに該構成手段においては、ねじポンプ段の直径をターボポンプ段の直径よりも大きくしなければならない。従って該構成手段は、ポンプ出力の大きな摩擦ポンプに使用できず、それというのは分子ポンプ段のロータの直径が高い遠心力に基づき大きく選ばれ得ないからである。さらにウエブをロータ側に配置する場合には、製作に費用がかかり、かつ材料応力に問題がある。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願第Ａ １９６３２８７４号明細書により公知の技術においては、ターボ分子ポンプ段とこれに続くねじポンプ段との間に１つの充填段を設けてあり、充填段が羽根を備えている。該手段も製造が困難である。さらに運転中に羽根の足部の領域に高い機械的な応力が生じる。
【０００５】
本発明の課題は、ターボ分子領域と分子領域との間を真空技術的に最適に移行させて、前述の欠点を避けることである。
【０００６】
前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、移行段がステータの構成部分でありかつ、ほぼ接線方向に延びていて流れ方向で連続的に狭まる流過断面を有している。
【０００７】
移行段をステータに移すことによって、移行段の形状が、移行段をロータ側に配置した場合には発生する遠心力に基づき考慮されねばならない材料問題にとらわれなくてすむ。さらに本発明による前記構成では、移行段におけるガスの流過速度が接線方向で、軸線方向でよりも著しく高くなっている（１０乃至３０倍）。流過断面の急激な変化を避けるために、流過断面は有利には、ほぼ接線方向で狭まるように形成されており、流過断面のこのような狭まり、即ちテーパーは小さい勾配で達成される。勾配は移行段の翼数並びに翼幅とねじ段の直径との比に依存している。移行段の翼数はターボ段と同じ基準に基づき規定される。これによって、ポンプ出力が高められ、流動損失が避けられる。
【０００８】
本発明に基づき構成された流過開口が１つのステータリングプレートに形成される場合には、該ステータリングプレートはフライス加工によって簡単に製作される。経済的なフライス加工手段として、円柱状に形成された工具の端面が、流過断面を制限、即ち画成する互いにオーバーラップしない翼にとって用いられる。互いにオーバーラップする翼の製作には、端面の直径を拡大してなるフライス工具が用いられる。
【０００９】
次に本発明を、図１乃至図７に概略的に示す実施例に基づき詳細に説明する。
【００１０】
図１の実施例において、ポンプ自体が符合１で示し、入口が符合２で、かつ出口が符合３で示してある。ポンプ１のケーシングが２つの区分４，５を含んでいる。
【００１１】
ケーシング区分４が、ターボ分子ポンプ段のステータ６及びロータ７を取り囲んでいる。ステータ６が、概略的に示す翼半割リング８及びスペーサリング９を含んでおり、翼半割リングとスペーサリングとが一緒にステータユニットを形成している。ロータ７がロータ翼１０を備えている。吐出し側で最後のロータ翼列１０と一緒に吐出し側で最後のターボ分子ポンプ段を形成する翼を備えたステータ半割リングのみが、比較的詳細に示して、符合２３を付けてある。該ステータ半割リング２３の１つが、図２に斜視図で示してある。
【００１２】
ケーシング区分４はさらに、ねじポンプ段のステータ１５及びロータ１２を取り囲んでおり、ねじポンプ段の吐出室若しくは吐出間隙に符合１３が付けてある。ねじポンプ段のねじ１４はステータ側に配置されるか、若しくはロータ側に配置される。図示の実施例では、ねじはステータ側に配置されていて、ケーシング区分４と別個に組み立て可能なステータスリーブ１５の構成部分である。ターボ分子ポンプ段７，８のロータ７及びねじポンプ段１１，１２のロータ１２が、一緒に回転する１つの機構７，１２の構成部分である。ねじポンプ段のロータ１２は、該機構の吐出し側の端部を成していて、円板として形成され、若しくは図１に示してあるように鐘形（ｇｌｏｃｋｅｎｆｏｅｒｍｉｇ）に形成されていてよい。
【００１３】
ケーシング区分５が駆動モータ１６を取り囲んでおり、駆動モータのステータが符合１７を付けられており、駆動モータのロータが符合１８を付けられている。ケーシング区分５はシャーシ１９の構成部分であり、シャーシ（Ｃｈａｓｓｉｓ）が内室を有しており、内室内に駆動モータ１６及びほかの構造部分、即ち部品が配置されている。シャーシ１９内に、コンパウンド・ポンプのロータ７，１２を支持する軸２１も支承されている。上側の軸受２２のみが見えている。該軸受は図示の実施例では機械的な軸受であるものの、磁気ベアリングによって代替されてよい。付言するとシャーシ１９は、ほかのすべての構造部分の支持体である。
【００１４】
図２に示すステータ半割リング２３は、半割リングプレート２４から成っており、半割リングプレートが周囲にわたって分配された多数の貫通開口２５を備えている。貫通開口が翼区分２６によって形成されており、翼区分がフライス加工によって成形されていてほぼ半径方向に延びている。貫通開口２５は、ほぼ接線方向に延びていてかつ流れ方向で連続的に狭まる流過断面を成すように構成されている。即ち、翼区分２６の幅（半径方向の距離）が吸込み側（ｌｓ）で、吐出し側（ｌｄ）でよりも広くなっており、換言すれば、貫通開口２５の側方の制限面２７，２８間の間隔が流れ方向で減少している。
【００１５】
図２、図３及び図４に示す実施例のステータ半割リング２３においては、翼区分２６は互いにオーバーラップしていない。該翼区分は、軸線方向（図４に矢印３８によって暗示）での半割リングプレート２３を介した見通し（透き通り）を可能にする。このようなステータ半割リングにおいては、翼区分が、円柱状に形成された工具（図４、参照）を用いて端面によって製作される。
【００１６】
図５乃至図７の実施例においては、翼区分２６が互いにオーバーラップしている。該実施例もステータ半割リングのフライスによる製作を可能にする。この場合には、工具２９が端面側に、拡大された直径を有している（図７、参照）。
【００１７】
図３、図５及び図６に、ターボ段に接続するねじ段１２，１５の吐出間隙１３を破線で示唆してある。吐出間隙１３は実施例によって異なる直径ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３を有している。貫通開口２５の本発明に基づく構成は、吐出間隙１３の異なる直径への適合を可能にする。このことは、制限面２７，２８の位置、特に各接線に対する制限面の傾きが、吐出間隙１３を翼区分２６の吐出し側の半径方向の幅１ｄのほぼ中間に位置決めするように選ばれることによって行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づくコンパウンドポンプの断面図。
【図２】
本発明に基づき構成されたステータ半割リングの斜視図。
【図３】
ステータ半割リングの展開平面図。
【図４】
図３のステータ半割リングの断面図。
【図５】
別の実施例のステータ半割リングの展開平面図。
【図６】
さらに別の実施例のステータ半割リングの展開平面図。
【図７】
図６のステータ半割リングの断面図。
【符号の説明】
１　ポンプ、　２　入口、　３　出口、　４，５　ケーシング区分、　６　ステータ、　７　ロータ、　８　翼半割リング、　９　スペーサリング、　１０　ロータ翼列、　１２　ロータ、　１３　吐出間隙、　１４　ねじ、　１５　ステータ、　１６　駆動モータ、　１７　ステータ、　１８　ロータ、　１９　シャーシ、　２１　軸、　２２　軸受、　２３　ステータ半割リング、　２４　半割リングプレート、　２５　貫通開口、　２６　翼区分、　２７，２８　制限面

Claims (6)

1. 摩擦真空ポンプであって、少なくとも１つのターボ分子ポンプ段、該ターボ分子ポンプ段の吐出し側に接続する分子ポンプ段、並びに前記ターボ分子ポンプ段と前記分子ポンプ段との間に位置する移行段を備えている形式のものにおいて、移行段が、接線方向で連続的に狭まる流過断面を有していることを特徴とするコンパウンド・摩擦真空ポンプ。
2. 移行段が、吐出し側に配置された最後のステータ翼列のステータ翼によって形成されている請求項１記載のポンプ。
3. ステータ翼（２６）が、２つの半割リングから成る１つのステータリングプレートの構成部分であって、かつほぼ接線方向で狭まる貫通開口（２５）を画成している請求項２記載のポンプ。
4. ステータ翼（２６）のほかに、側方の制限面（２７，２８）が貫通開口（２５）を画成しており、前記側方の制限面間の間隔が流れ方向で減少している請求項３記載のポンプ。
5. 側方の制限面（２７，２８）間の間隔の減少が、ターボ分子ポンプ段に接続するねじポンプ段の吐出間隙（１３）を翼区分（２６）の吐出し側の半径方向の幅（１ｄ）のほぼ中間に位置決めするように規定されている請求項４記載のポンプ。
6. 移行段（２３）の翼が、フライスによって若しくは鋳造によって成形されている請求項１から５のいずれか１項記載のポンプ。