JP2004526090A - ロータ羽根列とステータ羽根列とを備えたターボ分子真空ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ロータ羽根列（３）とステータ羽根列（４）とを備えたターボ分子真空ポンプであって、これらのロータ羽根列（３）とステータ羽根列（４）とが、変化する迎え角（α）で相互に作用し合っている形式のものにおいて、ポンプ性能を改良するために、吐出側に配置された羽根列（３又は４）の羽根（１又は２）の少なくとも一部が吐出側の縁部の領域で肉厚になっていることが提案される。

Description

【０００１】
本発明は、変化する迎え角で、相互に作用し合うロータ羽根列とステータ羽根列とを備えたターボ分子真空ポンプに関する。
【０００２】
ターボ分子真空ポンプの圧送室における吸込能力は、回転するロータ羽根と静止しているステータ羽根との相互作用によって生ぜしめられる。通常、羽根の迎え角は吸込側から吐出側へ向かって小さくなっており、羽根ピッチはこの方向で減じられている。
【０００３】
ターボ分子真空ポンプの効果的な吸込能力Ｓ_ｅｆｆは、次の計算式によって得られる。
【０００４】
Ｓ_ｅｆｆ＝Ｓ_ｔｈｅｏ−Ｓ_{Ｒｕｅｃｋ}
効果的な吸込能力Ｓ_ｅｆｆは、つまり、理論的な吸込能力Ｓ_ｔｈｅｏから、存在するギャップに基づいて回避不能な逆流量を減じた値（ギャップ減量）に等しい。逆流は圧力が高くなるに従って大きくなる。これは特に軽いガスに対していえる。圧送されたガスの逆流確率は、質量の増加に伴って低下する。
【０００５】
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式のターボ分子真空ポンプのポンプ羽根を改良することである。
【０００６】
本発明によれば、この課題は吐出側に配置された羽根列の羽根の少なくとも一部が、吐出側の縁部の領域で次のように形成されていることによって解決される。すなわち、後続するロータ（ステータ）羽根に対して、より長い重複区分が生じるように形成されており、これによって逆流に対するより高いシール性が得られるようになっている。その結果、圧縮側の方向に向かって羽根の肉厚部が設けられている。この肉厚部は、一方では、吐出側で肉厚になった羽根縁部が逆流を有意に低減し、他方では、圧送横断面が負担にならない極めてわずかな狭隘部のみを備えているように形成されていなければならない。これはロータ及びステータ羽根についていえる。
【０００７】
逆流の防止に関係して特に効果的なのは、肉厚になった羽根の吐出側の縁部が、ロータ羽根の回転軸に対して垂直な平面に位置している場合である。この場合、肉厚部がターボ分子真空ポンプの圧送横断面を、（段の圧縮能力に相応して）１０％以上狭めていないことが望ましい。
【０００８】
これにより、肉厚部がターボ分子真空ポンプの圧送特性を過剰に損なうことはなく、羽根の横断面の肉厚部が、吐出側に向かって円錐状に増大していることは目的に適っている。有利には、吐出側に向かって増大する肉厚部が、羽根幅の吐出側の半分で始まっている。
【０００９】
本発明のさらなる利点と詳細を、図１、図２、図３を用いて説明する。
【００１０】
図１は、ロータ及びステータ羽根列の幾つかの羽根の展開断面図、
図２は、本発明により形成された、吸込段のポンプ面、
図３は、本発明により形成された、吸込段のポンプ面である。
【００１１】
図１は、ロータ羽根列３の羽根１及びステータ羽根列４の羽根２の断面図を示している。例えば図示した羽根の迎え角αは約３０°である。ロータの運動方向、圧送方向、逆流方向は全般的に矢印５，６，７によって示されている。矢印８は、ステータ及びロータの羽根１，２と壁部とにより形成されている圧送通路の存在を示している。ロータ軸線は９で示されている。
【００１２】
羽根１，２の吐出側の縁部は、吐出側で肉厚になっている（肉厚部１０）。縁部面１１，１２が、ロータ軸線９に対して垂直な平面に位置していることにより、比較的大きい面区分１１，１２が生ぜしめられており、これらの面区分１１，１２は逆流するガス分子（矢印７）を阻止する。
【００１３】
図１は肉厚部１０の多くの実施態様の内の２つを示している。ロータ羽根１では、羽根の下方半分において、厚さｄ（円錐状）の増大が始まっている。この厚さｄは、圧送方向で直線的に増大している。ステータ羽根２では、厚さｄの増大は直線的ではない。だだし、厚さの変化は同じように増大する方向である。
【００１４】
肉厚部は基本的には一方の側に形成されている。なぜなら、そのような構成は、フライス加工によって簡単に製造可能だからである。横断面図に示されたロータ羽根１の先行する境界線は、真っ直ぐな２つの線区分１′，１′′から成っており、これらの線区分１′，１′′は、両者の間に変化点１４を有している。ステータ羽根２では、ロータ運動方向で見て後ろ側の境界線は、真っ直ぐな区分２′と、例えばカーブ２′′とによって形成されている。
【００１５】
圧送通路（矢印８）の圧送特性を基本的に保持するために、肉厚部は羽根１，２の吐出側の半分にのみ形成されていることが望ましい。変化点１４と、変化点１４にそれぞれ向かい合って位置する羽根の下方の端部とを結ぶ結合線１５が境界線１′′，２′′と共に変化点１４において形成している角度βは、有利には９０°よりも大きいことが望ましい。このような手段によって、羽根の間隔ａ（隣接する２つの羽根に垂直に位置する線区分）によって得られた圧送横断面が、肉厚部１０によって制限されないことが保証される。
【００１６】
国際公開第９９／１５７９３号パンフレットにより、ターボ分子ポンプ段と分子ポンプ段との間に吸込段を設けることが公知である。この吸込段は、遠心段として形成されており、ほぼ半径方向外側へ向かって延びるウェブを有している。本発明により変更されたこの形式の吸込段が、図２、図３に平面図で示されている。
【００１７】
図において吸込段は２１、分子ポンプの環状の圧送通路は２２、本発明により変更されたウェブは２３、そしてこのウェブ２３により形成された、周辺で開口するポケットは２４で示されている。図２の吸込段２１では、くさび形のウェブ２３は半径方向に延びており、図３の吸込段２１では、くさび形のウェブ２３は回転方向（矢印５）で見て後方に傾斜している。
【００１８】
ウェブ２３の幅が外側から内側へ向かって増大していることにより、周辺で開口しているポケット２４の幅は、圧送されるガス容積分配に対応して、内側へ向かって減じられている。これにより、逆流する分子を阻止するウェブ２３の縁部面及び軸方向のシール面は増大する。
【００１９】
既に述べた手段は、ターボ分子真空ポンプが吸込段２１に前置された分子ポンプ段を有しているか、有していないかに関わらず、全てのターボ分子真空ポンプの圧縮力及び吸込能力の上昇を引き起こす。このことは特に、軽いガスに対していえる。本発明によるポンプ効果のある面の形成は、例えばフライス加工によって簡単に達成される。既に述べた手段が特に効果的なのは、これらの面が圧縮領域において比較的小さい迎え角α（α＜３０°）によって実施されている場合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ロータ及びステータ羽根列の幾つかの羽根の展開断面図である。
【図２】
本発明により形成された、吸込段のポンプ面である。
【図３】
本発明により形成された、吸込段のポンプ面である。

Claims (8)

1. ターボ分子真空ポンプであって、ロータ羽根列（３）とステータ羽根列（４）とが設けられており、該ロータ羽根列（３）と該ステータ羽根列（４）とが、変化する迎え角（α）をもって相互に作用し合う形式のものにおいて、
   吐出側に配置された羽根列（３又は４）の羽根（１又は２）の少なくとも一部が吐出側の縁部の領域で肉厚になっていることを特徴とする、ターボ分子真空ポンプ。
2. 肉厚になった羽根（１，２）の、吐出側の縁部を形成している面（１１，１２）が、それぞれロータの回転軸線（９）に対して垂直な平面に位置している、請求項１記載のポンプ。
3. 羽根（１，２）の横断面の肉厚部（１０）が吐出側に向かって円錐状に増大するように形成されている、請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 吐出側の方向に増大する肉厚部（１０）が、羽根（１，２）の幅の、吐出側の中間で始まっている、請求項３記載のポンプ。
5. 肉厚部（１０）が羽根（１，２）の両方の側、若しくは一方の側にのみ設けられている、請求項３又は４記載のポンプ。
6. 肉厚部（１０）が変化点（１４）から始まっており、該変化点（１４）と、それぞれ向かい合って位置する羽根の下方の端部とを結ぶ結合線（１５）と、羽根（１，２）の境界線（１′，１′′，２′，２′′）の吐出側の区分（１′′，２′′）とによって形成されている角度（β）が、９０°よりも大きく設定されている、請求項記載のポンプ。
7. ポンプが、半径方向の段として形成された吸込段を備えている、請求項１から６までのいずれか１項記載のポンプ。
8. 前記半径方向の段が外側へ向かって延びるウェブ（２３）を有しており、該ウェブ（２３）の幅が外側に向かって減少している、請求項７記載のポンプ。