JP2005076631A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】真空エンクロージャまたは処理チャンバのすぐ近傍に統合することが可能になるように充分小型であり、また、常圧（１０００ｍｂａｒ）から、ある種の工業で通常必要となる高度真空（１０^−８ｍｂａｒ）へとポンピングする能力がある複合ポンプ用の新規の構造物を考案すること。
【解決手段】本発明の真空ポンプは、共通のポンプ本体１００に：再生式ポンプ段９と直列に配置された分子ドラッグポンプ段５を含む。分子ドラッグポンプ段５は、下流端部に向かって開いた軸方向のブラインドキャビティ５ｃを含む分子ドラッグ回転翼５ａを備え、モータ７が、前記軸方向のブラインドキャビティ５ｃ内に、少なくとも部分的に収容される。駆動軸８が、その上流端部８ａを介して分子ドラッグ回転翼５ａに結合され、またその下流端部８ｂを介して再生式回転翼９ａに結合される。モータ７は、駆動軸８の中央部分に固定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空エンクロージャで、または真空ラインで、適正な真空を生成し、維持することを可能にする真空ポンプに関する。

様々なタイプの真空ポンプが知られており、それぞれが、一般的に、ポンプガスの流量および圧力の特定条件に合わせて適合される。

したがって、常圧空気へと送り出す１次ポンプが考案されており、それは、複数の圧縮段を有し、比較的低量の流量で大量の圧縮を作り出す最終段を有する。そのような１次ポンプの一例として、同心のリブを備える円盤形状の回転翼によって形成される再生式ポンプがあり、その同心のリブには個々の径向き羽根が付いており、それらは、固定翼の対応する相互に通じる角度付き同心溝に係合する。

そのような方法で作られた１次ポンプは、多数の真空用途に対して充分に高度な真空を達成することができない。したがって、それらは、少なくとも１つの２次ポンプに順次結合され、それには、例えば分子ドラッグ型、またはターボ分子型のポンプがあり、その２次ポンプの送り出しは、１次ポンプの吸入口と、気体流連結される。

分子ドラッグポンプまたはターボ分子ポンプは、真空エンクロージャ内でポンピングの最高速度の利益を得るために、ポンプが排気する真空エンクロージャのすぐ近傍に配置することが可能でなければならない。

残念ながら、単軸式の１次ポンプ段のサイズおよび重量は、通常、真空エンクロージャと密接に統合することと相容れず、その結果、１次ポンプは、真空チャンバから隔てて配置しなければならず、したがってポンピング能力は低下する。

１次ポンプと２次ポンプを、それらが共通のモータによって共通の駆動軸で駆動されるように、一緒に機械的に結合する提案が既になされている。したがって、米国特許第５ ８４８ ８７３号明細書、または米国特許第６ １３５ ７０９号明細書に、複式であるポンプが既に記述されており、そこでは、固定翼の環状溝に係合する径向き羽根を有する再生式ポンプ段が、分子ドラッグポンプ段、また場合によりターボ分子ポンプ段と同一の回転翼に取り付けられ、この場合、それらのポンプ段は、直列で気体流連結され、回転翼は、同一回転軸に次々と取り付けられ、軸の一方端が駆動モータに結合される。再生式ポンピング段が提供する利点は、１次ポンプの機能を果たして、常圧空気へと送り出しながら、分子ドラッグ段またはターボ分子段で使用することのできる回転速度と適合できる高い回転速度を有するということである。

そのような複合ポンプのモータは、大きな動力を供給して、１次ポンプを駆動する能力がなければならない。モータの位置が駆動軸の端部にあると、嵩高くなり、そのため、複合ポンプが排気する真空エンクロージャのすぐ近傍にポンプを統合することが阻まれる。

米国特許第５ ８４８ ８７３号明細書、および米国特許第６ １３５ ７０９号明細書で提案される解決法は、したがって、ポンピング・システムを真空エンクロージャのすぐ近傍に統合することが所望される真空の用途に対しては、充分ではない。
米国特許第５ ８４８ ８７３号明細書 米国特許第６ １３５ ７０９号明細書

本発明が基礎としている課題は、複合ポンプ用の新規の構造物であって、真空エンクロージャまたは処理チャンバのすぐ近傍に統合することが可能になるように充分小型であり、また、常圧（１０００ｍｂａｒ）から、ある種の工業で通常必要となる高度真空（１０^−８ｍｂａｒ）へとポンピングする能力がある複合ポンプ用の新規の構造物を考案することである。

その目的のために、本発明は、ポンプを駆動するモータのサイズを縮小すること、またモータをポンプの内側に配置して、モータとポンプのユニットの全体のサイズをさらに縮小することの両方の着想に基づくものである。

本発明の他の態様では、ポンプ構造物であって、改良された、調節可能なポンピング特性を提示する１次段を有して、容積がより小さいポンプを使用して、充分なポンピングを実行することを可能にするポンプ構造物が提供される。

これらの目的を達成するために、とりわけ、本発明の真空ポンプは、適合可能な速度の少なくとも１つの１次ポンプ段と、直列に気体流連結された（ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ ａｉｒ−ｆｌｏｗ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ）少なくとも１つの分子ドラッグポンプ段とを、共通のポンプ本体内に備え、その分子ドラッグポンプ段は、ポンプ本体に設けられた分子ドラッグ固定翼と協働する分子ドラッグ回転翼を有し、その１次ポンプ段は、ポンプ本体に設けられた１次固定翼と協働する１次回転翼を有し、分子ドラッグ回転翼と１次回転翼は、モータに結合された共通駆動軸によって回転される。本発明によれば：
分子ドラッグ回転翼は、ポンプ本体の下流端に向けて開いた軸方向のブラインドキャビティを含み；
モータは、少なくともその一部分は、分子ドラッグ回転翼の前記軸方向のブラインドキャビティ内に収容され；
駆動軸は、その上流端部を介して分子ドラッグ回転翼に結合され；
駆動軸は、その下流部分を介して１次回転翼に結合される。

適合可能な速度の１次ポンプ段は、固定翼と回転翼とを備える粘性抵抗の機械ポンプ構造物であって、固定翼と回転翼は、送り出しが常圧で起こることを可能にし、分子ドラッグ段またはターボ分子段にとって通常の回転速度、即ち毎分約２０，０００回転（ｒｐｍ）で適正に動作する。

実際の実施形態では、駆動軸は、上流の軸受と下流の軸受によって回転するように担持され、上流の軸受は、モータと、分子ドラッグ回転翼に結合する区域との間に位置し、下流の軸受は、モータと、１次回転翼に結合する区域との間に位置する。

第１の実施形態では、本発明の複合真空ポンプは、以下のようなものである：
１次回転翼は、粘性抵抗を使用する再生式多段式回転翼であり、回転翼は、個々の径向き羽根をそれぞれが担持する一続きの（ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ）同心の環状リブを担持する横断方向面を有する円盤を有し；
１次固定翼は、再生式固定翼であり、固定翼は対応する横断方向面を有し、対応する横断方向面は、一続きの同心の環状溝を有し、その中に、再生式回転翼の個々の径向き羽根が係合する；
再生式固定翼の同心の環状溝の断面は、再生式回転翼の対応する個々の径向き羽根の断面よりも大きいが、例外として、個々の径向き羽根がほとんど隙間なく係合する小さな断面の溝の短い区域がある；
連続した同心の環状溝は、対応する小断面の溝の区域の下流端部に設けられたそれぞれの連通チャネルを介して、相互に連結される。

溝の小断面区域は、異なった圧力の、はっきりと区別できる２つの環状溝同士の間の漏洩に対して、障壁を確立する働きをする。

第２の実施形態では、本発明の真空ポンプは、１次回転翼が、粘性抵抗を使用する再生式多段回転翼であり、１つまたは複数の円盤を備え、その各円盤それぞれが有する横断方向面は、外側に向かった斜めのリブ（ｏｂｌｉｑｕｅ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｒｉｂ）を担持し、そのリブが、再生式多段固定翼の対応する横断方向面と協働するようなものである。

この改良は、１次回転翼が、外側に向かった斜めのリブを備えた上流側の横断方向面を有し、そのリブが、対応するポンプ本体の横断方向面と協働して、追加の再生式ポンプ段を構成するようなものに、１次ポンプ段を提供することにある。このようにして、ポンプのサイズを拡大することなく、ポンプの能力が向上することを可能にするポンプ段が加えられる。

別法として、他の変形形態で、１次ポンプは、以下のようなものでもある：
回転翼の外側に向いた斜めのリブが、ポンプ本体の対応する横断方向面と協働して、下流のダイナミックシールを構成し、それが、下流の軸受を保護する吸出しを作り出す。

分子ドラッグの最終段が反転されて、上流のダイナミックシールを構成し、それが、上流の軸受を保護する吸出しを作り出す。

不活性ガスの入口が、不活性ガス流を、モータを含むハウジング内に送り込むように適合され、それによって、軸受を通過する不活性ガスの流れを作り出す。

上記の実施形態では、本発明の複合真空ポンプは、同心シリンダの上流端部で駆動軸に連結される複数の同心シリンダの形態の回転翼要素によって構成される複数の分子ドラッグポンプ段と、螺旋形状のリブを有し、同心シリンダの下流端部でポンプ本体に連結される同心シリンダの形態の、連続した回転翼の複数の同心シリンダの間で係合される、複数の固定翼要素とを備えることが好ましい。

また、ポンピング能力を増大させるために、本発明のポンプが、分子ドラッグポンプ（複数）段より上流で、気体流連結した少なくとも１つのターボ分子ポンプ段を含み、このターボ分子ポンプ段が、径向き羽根（ｒａｄｉａｌ ｆｉｎ）付きの少なくとも１つの段を有するターボ分子回転翼と、ターボ分子回転翼の径向き羽根が係合する少なくとも１つの環状溝を有するターボ分子固定翼とを備えるように、準備することができる。

駆動軸に沿って分布した径向き羽根の複数の段と、固定翼に沿って分布した対応する複数の環状溝とを有する回転翼によって構成される、複数のターボ分子段も提供されることが好ましい。

上記に定義した実施形態では、モータが内部位置にあると、モータ全体の効率を向上させることを可能にする手段を設けることになり、それによって、損失、すなわち稼動中のモータの加熱を低減することが好ましい。この目的は、ポンプを駆動するために必要な機械的動力を、より小型のモータを使用して提供することにある。これを行うために、特に、モータの固定翼内で受け取られる冷却手段、例えば冷却液が中を流れるようになされたダクトを提供することが可能である。

好ましくは、以下のようにも提供される：
モータが、公称動作条件で２０，０００ｒｐｍを超える、高い回転速度に適合され；
同心の環状溝および対応する個々の径向き羽根のサイズが、再生式ポンプ段からの送り出しの近傍で、より小型となる。

本発明では、再生式多段式１次固定翼であって、ポンプ本体に対して相対的に軸方向に移動可能となるように取り付けられて、また、その軸方向位置を１次回転翼に対して相対的に修正することを可能にする変位手段によって駆動されて、それによってポンピング能力が調節可能になる１次固定翼が有利に提供される。この配置は、上記に定義した他の特徴の有無とは独立して再生段のポンプで使用されることが可能であり、したがって独立した発明を構成することに留意すべきである。

さらに、有利には、駆動軸を、その耐用年数を増加させ、振動を減少させることが可能な磁気軸受によって、回転の際案内することができる。

本発明の他の目的、特徴、および利点が、添付図面への参照をもってここに掲げる特定の実施形態についての、以下の記述から出現する。

図１に示す実施形態では、本発明の複合真空ポンプは、吸出口１および送り出し口２を有する共通のポンプ本体１００内に、少なくとも１つの分子ドラッグポンプ段５を備え、これが、移送ダクト６を介して、再生式多段式粘性抵抗の、少なくとも１つの１次ポンプ段９と直列に気体流連結される。

ここに示す実施形態では、真空ポンプは、分子ドラッグポンプ５の（複数）段よりも上流に気体流連結された少なくとも１つのターボ分子ポンプ段４をさらに備える。

分子ドラッグポンプ段５は、ポンプ本体１００に設けられた分子ドラッグ固定翼５ｂと協働する分子ドラッグ回転翼５ａを備える。

１次ポンプ段９は、ポンプ本体１００に設けられた再生式の１次固定翼９ｂと協働する再生式の１次回転翼９ａを備える。

分子ドラッグ回転翼５ａおよび１次回転翼９ａは、電気モータ７に結合された共通の駆動軸８によって回転される。

モータ７は、駆動軸８の中央部分に固定されたモータ回転翼７ａを備え、それは、ポンプ本体１００のハウジング１００ｂにそれ自体が締め付けられたモータ固定翼７ｂの中に入っている。

駆動軸８は、モータ回転翼７ａの両端で、上流の軸受１５と下流の軸受１６によって回転するように担持される。図１に示す実施形態では、軸受１５および１６は、機械軸受、具体的には玉軸受である。別法として、従来通りの形で、軸受１５および／または１６を磁気軸受とすることも有利である。

分子ドラッグ回転翼５ａは、ポンプ本体１００の下流端部に向けて開いた軸方向のブラインドキャビティ５ｃを有し、即ち、それは、送り出し口２に向かって開いており、上流端部に向けて、即ち吸出口１に向けて、横断方向の壁５ｄによって閉鎖されている。

本発明によれは、モータ７は、分子ドラッグ回転翼５ａの前記軸方向のブラインドキャビティ５ｃ内に、少なくともその一部が受け取られる。図１に示す通り、モータ７は、分子ドラッグ回転翼５ａの軸方向ブラインドキャビティ５ｃ内に、その全体が収容されることが好ましい。これを行うために、駆動軸８が、その上流端部８ａを介して、分子ドラッグ回転翼５ａに結合され、また駆動軸８は、その下流端部８ｂを介して、１次回転翼９ａに結合される。

ここに示す例では、駆動軸８の上流端部８ａは、分子ドラッグ回転翼５ａの横断方向の壁５ｄに設けられた軸方向の穴を通過し、ナット８ｃによってそこに締め付けられる。同様の形で、駆動軸８の下流端部８ｂは、１次回転翼９ａに形成された穴を通過し、ナット１３によってそこに締め付けられる。

ここに示す実施形態では、上流の軸受１５は、前記上流の軸受１５を構成する玉軸受に予備荷重する弾性の座金１５ａを含む。

上流の軸受１５は、モータ７と、駆動軸８の上流端部８ａ、または分子ドラッグ回転翼５ａと結合する区域との間に位置する。

下流の軸受１６は、モータ７と、駆動軸８の下流部分８ｂ、または１次回転翼９ａと結合する区域との間に位置する。

図１の実施形態では、１次回転翼９ａは再生式の回転翼であり、これは、横断方向面、例えばここに示す実施形態の下流側横断方向面を有する円盤を備え、それが、一続きの（ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ）同心の環状リブを担持し、各リブはそれぞれ、個々の径向き羽根を有する。これに関し、図２を参照することができるが、これは、円盤形状の再生式回転翼９ａ用のこのような横断方向面９ｃの一実施形態の斜視図である：連続した（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ）同心の環状リブ９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈを見ることができるが、それらは、円盤の周囲から中心に向かって延びている。各同心の環状リブ９ｄ〜９ｈは、個々の径向き羽根、つまり対応する同心の環状リブ９ｄの頂部から軸方向に突き出る羽根１０などを担持し、それぞれが、再生式回転翼９ａを形成する円盤に対して相対的に、実質的に径方向となる方向に向けられる。

再生式固定翼９ｂの有する横断方向壁は、ポンプ本体１００に固定され、対応する横断方向面、即ちここに示す実施形態の上流側横断方向面を備え、その面は、一続きの同心の環状溝を有する。これに関し、図４を参照することができるが、これは、そのような再生式の固定翼９ｂの一実施形態の斜視図であり、そこに備えられた同心の環状溝９ｊ、９ｋ、９ｌ、９ｍ、および９ｎは、再生式回転翼９ａの、それぞれの同心の環状リブ９ｄ〜９ｈにそれぞれ対応する。再生式回転翼９ａの羽根１０などの個々の径向き羽根は、同心の環状溝９ｊ〜９ｎ内に係合し、これを行うために、再生式固定翼９ｂの環状溝９ｊ〜９ｎの横断方向の断面は、再生式回転翼９ａの対応する個々の径向き羽根１０よりも大きいが、例外として、個々の径向き羽根１０がほとんど隙間なく係合する、断面がより小さい溝の短い区域がある。したがって、図４の溝９ｋでは、同じ溝の他の部分とは異なって、溝９ｋが底に向かって広がらない、小さな断面の溝の区域９ｏを見ることができる。

連続した同心の環状溝９ｊ〜９ｎは、対応する溝区域の下流端部に設けられた連通チャネルによって互いに連結される。このように、同心の環状溝９ｊと９ｋを一緒に連結するチャネル９ｐを、見ることができる。

図１の実施形態では、１次回転翼９ａと、ポンプ本体１００の上流部分との界面に、追加のポンプ段１１も示してある。この事例では、再生式回転翼円盤９ａの第２横断方向面、または上流側横断方向面は、図３に遠近法で示す通りのものであることができ、それによって、斜めの外側に向かったリブ１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、および１１ｆを有する回転翼１１ａを構成することができ、それらのリブは、固定翼を構成するポンプ本体１００の対応する横断方向面１１ｂ（図１）と協働する。

図１を再度参照すると、ここに示す実施形態で分かる通り、複数の分子ドラッグポンプ段５であって、同心シリンダの上流端部を介して、即ち横断方向壁５ｄを介して駆動軸に連結される同心シリンダの形態の回転翼要素と、同心シリンダの上流端部でポンプ本体１００に連結され、回転翼の連続する同心シリンダ同士間に係合する螺旋状のリブを有する同心シリンダの形態の固定翼要素とによって構成されるポンプ段５が提供される。この図では、３つの固定翼シリンダと、２つの回転翼シリンダとが、相互に係合し合うのが分かる。

この図はまた、ターボ分子ポンプ段４も示し、これは、この図では、径向き羽根付きの２つの段があるが、径向き羽根付きの少なくとも１つの段を有するターボ分子回転翼４ａと、図１ではリングが２つあるが、ターボ分子回転翼４ａの径向き羽根同士の間に係合する環状リングを有するターボ分子固定翼４ｂとを備える。リングは、従来通りの形で、適切なスペーサによって軸方向に積み重ねられた、はめ込み式の部品であることができる。別法として、またこれも従来通りの形であるが、固定翼は、回転翼の周りに径方向に取り付けられた複数の殻の周囲アセンブリによって構成することができる。

このアセンブリの嵩を縮小するために、分子ドラッグ回転翼５ａの空洞５ｃの内側に挿入することが可能になる、小型のモータ７を使用することが望ましい。これを行うために、特に、モータ７の冷却力を向上させることが必要であり、この目的のために、モータの固定翼７ｂ内に係合される冷却手段１７、例えば冷却流体を搬送するダクトを設けることができる。

別法として、または追加として、モータ７を改造して、公称動作条件で２０，０００ｒｐｍよりも高い、高速度の回転を可能にするようにすべきである。電気出力密度がこのように高いので、それによって、モータのサイズを縮小することが可能になる。

別法として、または追加として、同心の環状溝９ｊ〜９ｎと、対応する個々の径向き羽根１０のサイズが、再生式段の送り込み端部の近傍では、より小さくなる。実際には、図２および４では、溝と羽根の横断方向のサイズが、周囲環状溝９ｊから中心の環状溝９ｎに向かって行く程、より小さくなり、同じことが、同心リブ９ｄ〜９ｈに、また個々の径向き羽根１０に当てはまる。その結果、幾セットかの羽根は、高圧区域で、即ち回転軸の近傍でより小さくなり、それによって、粘性摩擦を低減させ、モータが作り出さねばならない動力の量を縮小することが可能になる。

別法として、または追加として、個々の径向き羽根１０と、溝の小断面区域９ｏとの間に、ほとんど隙間を設けないことによって、再生式ポンプ段同士の間の漏洩を縮小する手段が提供される。これは、対応し合う部品に対して、高精度の機械加工を使用することによって達成することができ、また、以下に記述する形で、再生式固定翼９ｂの軸方向位置を、再生式回転翼９ａに対して相対的に調整する手段を提供することによっても、達成することができる。

図１および５に示す実施形態で、再生式固定翼９ｂは、図１で示す最も接近した位置と、図５で示す最も隔たった位置との間で、軸方向に変位することができる。これを行うために、それらの位置の間に環状の封止パッキング１００ａが配置され、再生式回転翼９ａが、ポンプ本体１００内を軸方向に滑動することができるが、この軸方向の滑動は、案内手段２１によって案内され、その部品は、（ここに示さない）作動器などの変位手段によって駆動される。

図１に示す最も接近した位置で、個々の径向き羽根１０は、対応する溝９ｊ〜９ｎの中に、最も深く入り込み、そのようにして、図１で、再生式回転翼９ａの右側部分に示す通り、個々の径向き羽根１０と、溝の小断面９ｏとの間の隙間を、可能な限り小さなサイズに縮小することが可能になる。図５に示す通りの最も隔たった位置では、個々の径向き羽根１０と、再生式固定翼９ｂとの間の隙間は拡大され、それによって、内部の漏洩は増大し、したがって、ポンピング能力は縮小する。

したがって、再生式固定翼９ｂを、その最も接近した位置と、その最も離れた位置との間の任意の位置に、随意に配置することによって、再生式ポンプのポンピング能力を、その速度とは無関係に、速くて効率的なやり方で、随意に修正することができる。同時に、軸方向位置を調整する手段は、図１に示す通りの最も接近した位置にある時、内部の漏洩を最小限に抑えることを可能にし、そのようにして、再生式ポンプを、向上した能力を有するように構成することが可能になる。

再生式固定翼９ｂの位置を、再生式回転翼９ａに対して相対的に調整する手段を使用することは、図１に示すポンプの他の構造部分があること、またはないこと、特に、分子ドラッグ段および／またはターボ分子段があることには関係ないということを理解すべきである。したがって、こうした手段は、ある種の再生式ポンプの用途で、それ自体で使用することのできる、独立した発明を構成する。

図６で示す通りの実施形態について、以下に検討する。この実施形態で、複合ポンプは、図１に示す実施形態と同じ基本的手段を再現しており、分子ドラッグポンプ段５、場合により、ターボ分子ポンプ段４を備え、再生式ポンプ段９を備え、後方空洞５ｃに係合し駆動軸８の中央部分に取り付けられるモータ７を備え、駆動軸８の上流端部８ａは、分子ドラッグ回転翼５ａに結合され、駆動軸８ａの下流区域８ｂは、再生式回転翼９ａに結合される。

この第２の実施形態では、ポンプが、真空チャンバから抜き出すことがしばしば必要となる、腐食性のガス、粉剤、およびダストの有害な作用から、軸受１５および１６を保護する手段が選好される。この目的のために、モータ７を含むハウジング１００ｂ内に、不活性パージガスを導入することのできる入口１９を設け、また、その不活性ガスを、軸受１５および１６が占める区域から吸い出す手段が設けられる。

したがって、分子ドラッグポンプ段５の送り出しから直接出て、再生式ポンプ段９に至る吸出ダクト２０が、再生式回転翼９ａを形成する円盤の周囲に設けられ、分子ドラッグポンプ段５ｅの最終段の螺旋状溝の方向が反転され、それによって、上流の軸受１５から到来するガスを吸い出し、再生式ポンピング段９へと送り出す上流のダイナミックシールが構成される。同時に、再生式回転翼円盤９ａの第２の上流の横断方向面１１ａが、図３に示す通りの、傾斜のある外側に向かうリブ１１ｃ〜１１ｆを有して、ポンプ本体１００の対応する面１１ｂと協働して、ガスを下流の軸受１６から１次ポンプ段９へと吸い出す下流のダイナミックシールを構成するように、準備を行うことができる。

モータ７は、電力接続器１８に接続された導電体によって電力を供給される。

本発明では、再生式固定翼の同心の環状溝に係合する、個々の径向き羽根が設けられた、下流の横断方向面を有する再生式１次回転翼に代えて、粘性抵抗を利用し、分子ドラッグポンプまたはターボ分子ポンプの回転速度で、満足のゆく形で動作する、他の任意の再生式多段式１次ポンプ構造物を使用することが可能である。

このような１次段として可能な他の構造物の適切な例を、図３に示す。横断方向面１１ａは、このように回転翼９ａの主面を構成するものと考えられ、固定翼またはポンプ本体の対応する横断方向面と協働する斜めの外側に向かうリブ１１ｃ〜１１ｆは、粘性抵抗を使用する再生式の段を構成する。したがって、類似の円盤であって、各円盤それぞれが、再生式多段式固定翼の対応する横断方向面と協働する斜めの外側に向かうリブを担持する横断方向面を１つ有する、積み重ねられた複数の類似の円盤を考案することが可能である。

この実施形態はまた、他の斜めの外側に向かうリブを備えた回転翼の上流側横断方向面によって構成される、追加の再生式ポンプ段の存在とも、適合可能である。

この実施形態はまた、軸受区域内のダイナミックシールおよび中性ガス注入口の特定の配置にも適合可能である。

いずれの場合でも、複数の分子ドラッグポンプ段および／またはターボ分子ポンプ段を、設けることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されることはなく、当業者の力量の範囲での変形形態および一般化形態を含むものである。

本発明の第１の実施形態を構成する複合真空ポンプ構造物の概略的縦断面図である。 図１のポンプの、再生式回転翼の主下流側横断方向面である。 有利な実施形態における、図１のポンプの、再生式回転翼の上流側横断方向面、または第２の実施形態における、再生式回転翼の主下流側横断方向面である。 図１のポンプの再生式固定翼のアクティブな上流側横断方向面である。 再生式固定翼のオフセットを備えた図１のポンプの縦断面図である。 本発明の他の実施形態の、複合式真空ポンプの縦断面図である。

符号の説明

１ 吸出口
２ 送り出し口
４ ターボ分子ポンプ段
４ａ ターボ分子回転翼
５ 分子抵抗ポンプ段
５ａ 分子抵抗回転翼
５ｂ 分子抵抗固定翼
５ｃ 分子抵抗回転子５ａの空洞（ブラインドキャビティ）
５ｄ 横断方向壁
５ｅ 分子抵抗ポンプ段
６ 移送ダクト
７ モータ
７ａ モータ回転翼
７ｂ モータ固定翼
８ 駆動軸
８ａ 駆動軸上流端部
８ｂ 駆動軸下流端部
８ｃ ナット
９ 再生式１次ポンピング段
９ａ 再生式ポンプの１次回転翼
９ｂ 再生式ポンプの１次固定翼
９ｃ 再生式ポンプの１次回転翼９ａ横断方向面
９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ 横断方向面９ｃの環状リブ
９ｊ、９ｋ、９ｌ、９ｍ、９ｎ 再生式ポンプの１次固定翼９ｂの環状溝
９ｏ 溝の小断面区域
１０ 羽根
１１ 追加の再生式ポンプ段
１１ａ 再生式ポンプの１次回転翼９ａの上流側横断方向面
１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ 上流側横断方向面１１ａのリブ
１３ ナット
１５ 上流の軸受
１５ａ 弾性の座金
１６ 下流の軸受
１８ 電力接続器
２０ 再生式ポンプ段９に至る吸出ダクト
２１ 案内手段
１００ ポンプ本体
１００ａ 環状の封止パッキング
１００ｂ ポンプ本体１００のハウジング

Claims (14)

1. 真空ポンプにおいて、共通のポンプ本体（１００）に、少なくとも１つの適合可能な速度の１次ポンプ段（９）と直列に気体流連結された少なくとも１つの分子ドラッグポンプ段（５）を備え、分子ドラッグポンプ段（５）が、ポンプ本体（１００）に設けられた分子ドラッグ固定翼（５ｂ）と協働する分子ドラッグ回転翼（５ａ）を有し、１次ポンプ段（９）が、ポンプ本体（１００）に設けられた１次固定翼（９ｂ）と協働する１次回転翼（９ａ）を有し、分子ドラッグ回転翼（５ａ）と１次回転翼（９ａ）が、モータ（７）に結合された共通駆動軸（８）によって回転されるポンプであって、
   分子ドラッグ回転翼（５ａ）が、ポンプ本体（１００）の下流端部に向けて開いた軸方向のブラインドキャビティ（５ｃ）を含み；
   モータ（７）が、少なくともその一部分が、分子ドラッグ回転翼（５ａ）の前記軸方向のブラインドキャビティ（５ｃ）に収容され；
   駆動軸（８）が、その上流端部（８ａ）を介して、分子ドラッグ回転翼（５ａ）に結合され；
   駆動軸（８）が、その下流部分（８ｂ）を介して、１次回転翼（９ａ）に結合されることを特徴とするポンプ。
2. 駆動軸（８）が、上流軸受（１５）と下流軸受（１６）によって、回転するように担持され、上流軸受（１５）が、モータ（７）と、分子ドラッグ回転翼（５ａ）に結合する区域（８ａ）との間に位置し、下流軸受（１６）が、モータ（７）と、１次回転翼（９ａ）に結合する区域（８ｂ）との間に位置する、請求項１に記載の真空ポンプ。
3. １次回転翼（９ａ）が、粘性抵抗を使用する再生式多段式回転翼であり、回転翼は、個々の径向き羽根（１０）をそれぞれに担持する一続きの同心の環状リブ（９ｄ〜９ｈ）を担持する横断方向面（９ｃ）を有する円盤を備え；
   １次固定翼（９ｂ）が再生式固定翼であり、固定翼は対応する横断方向面を含み、対応する横断方向面は、一続きの同心の環状溝（９ｊ〜９ｎ）を有し、その中に、再生式回転翼（９ａ）の個々の径向き羽根（１０）が係合し；
   再生式固定翼（９ｂ）の同心の環状溝（９ｊ〜９ｎ）の断面が、再生式回転翼（９ａ）の対応する個々の径向き羽根（１０）の断面よりも大きいが、例外として、個々の径向き羽根（１０）がほとんど隙間なく係合する小断面の溝の短い区域（９ｏ）があり；
   連続した同心の環状溝（９ｊ〜９ｎ）が、対応する小断面の溝の区域（９ｏ）の下流端部に設けられたそれぞれの連通チャネル（９ｐ）を介して、相互に連結される、請求項１に記載の真空ポンプ。
4. 再生式ポンプ段（９）が、１次回転翼（９ａ）が、外側に向かった斜めのリブ（１１ｃ〜１１ｆ）を有する上流側横断方向面（１１ａ）を含み、そのリブが、対応するポンプ本体（１００）の横断方向面（１１ｂ）と協働して、追加の再生式ポンプ段（１１）を構成するようなものでもある、請求項３に記載の真空ポンプ。
5. １次回転翼（９ａ）が、１つまたは複数の円盤を備え、粘性抵抗を使用する再生式多段式回転翼であり、各円盤それぞれの有する横断方向面が、外側に向かった斜めのリブを担持し、それらが、再生式多段式固定翼の対応する横断方向面と協働する、請求項１に記載の真空ポンプ。
6. 再生式ポンプ段（９）が、１次回転翼（９ａ）が有する上流の横断方向面（１１ａ）が、外側に向かった斜めのリブ（１１ｃ〜１１ｆ）を備え、それらが、ポンプ本体（１００）の対応する横断方向面（１１ｂ）と協働して、追加の再生式ポンプ段（１１）を構成するようなものでもある、請求項５に記載の真空ポンプ。
7. １次ポンプ段（９）が、さらに：
   回転翼の外側に向かった斜めのリブ（１１ｃ〜１１ｆ）が、ポンプ本体（１００）の対応する横断方向面（１１ｂ）と協働して、下流のダイナミックシールを構成し、これが下流軸受（１６）を保護する吸出しを作り出し；
   分子ドラッグ最終段（５ｄ）が反転されて、上流のダイナミックシールを構成し、それが、上流の軸受（１５）を保護する吸出しを作り出し；
   不活性ガスの入口（１９）が、不活性ガス流を、モータ（７）を含むハウジング（１００ｂ）内に送り込むように適合され、それによって、軸受（１５、１６）を通過する不活性ガスの流れを作り出すようなものである、請求項５に記載の真空ポンプ。
8. 同心シリンダの上流端部で駆動軸（８）に連結される複数の同心シリンダの形態の回転翼要素によって構成される複数の分子ドラッグポンプ段（５）と、螺旋形状のリブを有し、同心シリンダの下流端部でポンプ本体（１００）に連結される同心シリンダの形態の、連続した回転翼の複数の同心シリンダの間で係合される、複数の固定翼要素とを備える、請求項１に記載の真空ポンプ。
9. 分子ドラッグポンプ段（５）より上流で、気体流連結した少なくとも１つのターボ分子ポンプ段（４）をさらに備え、このターボ分子ポンプ段（４）が、径向き羽根付きの少なくとも１つの段を有するターボ分子回転翼（４ａ）と、ターボ分子回転翼（４ａ）の径向き羽根が係合する少なくとも１つの環状溝を有するターボ分子固定翼（４ｂ）とを備える、請求項１に記載の真空ポンプ。
10. 駆動軸（８）に沿って分布した径向き羽根の複数の段と、固定翼（４ｂ）に沿って分布した対応する複数の環状溝とを有する回転翼によって構成される、複数のターボ分子段を含む、請求項９に記載の真空ポンプ。
11. モータ（７）が、モータの固定翼（７ｂ）に係合した冷却手段（１７）を含む、請求項１に記載の真空ポンプ。
12. モータ（７）が、公称動作条件で２０，０００ｒｐｍを超える、高い回転速度に適合され；
    同心の環状溝（９ｊ〜９ｎ）および対応する個々の径向き羽根（１０）のサイズが、再生式ポンプ段（９）からの送り出しの近傍で、より小型となる、請求項１に記載の真空ポンプ。
13. １次固定翼（９ｂ）が、ポンプ本体（１００）に対して相対的に軸方向に移動可能となるように取り付けられて、また、その軸方向位置を１次回転翼（９ａ）に対して相対的に修正することを可能にする変位手段によって駆動されて、それによってポンピング能力が調節可能になる、請求項１に記載の真空ポンプ。
14. 駆動軸（８）が、磁気軸受（１５、１６）によって、回転の際案内される、請求項１に記載の真空ポンプ。

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