JP2006524773A - Piston vacuum pump - Google Patents

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JP2006524773A JP2006505088A JP2006505088A JP2006524773A JP 2006524773 A JP2006524773 A JP 2006524773A JP 2006505088 A JP2006505088 A JP 2006505088A JP 2006505088 A JP2006505088 A JP 2006505088A JP 2006524773 A JP2006524773 A JP 2006524773A
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Abstract

ピストン真空ポンプがシリンダ（１４）とピストン（１２）とを有しており、該ピストン（１２）がシリンダ（１４）と共に圧縮室（２８）を形成している。ピストン（１２）はシリンダ（１４）内で圧縮行程と吸込行程とによって往復運動するようになっている。シリンダ（１４）のシリンダ側壁（１６）にはガス吸気部（３０）が設けられており、この場合、該ガス吸気部（３０）は吸込行程の開始時ではピストン（１２）によって閉鎖されていて、吸込行程の終了時では開いている。さらに、補償流路と弁とが設けられており、吸込行程の開始時にガスが前記補償流路と前記弁とを通ってガス吸気部（３０）から圧縮室（２８）に流入するようになっている。課題は、弁を備えた補償流路の簡単な装置を設けることにあった。本発明によれば、主としてピストンが前記補償流路と前記弁とを形成している。これにより、弁はピストン端面壁の範囲で作用し得るようになるので、デッドボリュームは最小限に抑えられる。The piston vacuum pump has a cylinder (14) and a piston (12), and the piston (12) forms a compression chamber (28) together with the cylinder (14). The piston (12) reciprocates in the cylinder (14) by a compression stroke and a suction stroke. The cylinder side wall (16) of the cylinder (14) is provided with a gas intake part (30). In this case, the gas intake part (30) is closed by the piston (12) at the start of the intake stroke. Open at the end of the suction stroke. Further, a compensation flow path and a valve are provided, and gas flows from the gas intake section (30) to the compression chamber (28) through the compensation flow path and the valve at the start of the suction stroke. ing. The problem was to provide a simple device for the compensation flow path with a valve. According to the present invention, the piston mainly forms the compensation flow path and the valve. This allows the valve to operate in the area of the piston end wall, thus minimizing dead volume.

Description

本発明は、シリンダ側壁にガス吸気部を備えたピストン真空ポンプに関する。   The present invention relates to a piston vacuum pump having a gas intake section on a cylinder side wall.

ピストン真空ポンプおよび特に４ｍ３／ｈよりも小さなポンプ出力を有する小型のピストン真空ポンプでは、ガス吸気部の構造およびこれに関連したデッドボリューム（死容積）がポンプの構成サイズもしくは効率にとって極めて重要となる。特に小型のピストン真空ポンプでは構成スペース不足に基づきガス吸気部がシリンダ底部の範囲に配置され得ないので、ガス吸気部は側壁に配置される。このようなピストン真空ポンプはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３４５１７号明細書に記載されている。吸込行程の開始時における圧力補償のために、排気部と圧縮室との間には補償流路が設けられている。この場合、圧縮室における補償孔の開口部はシリンダ底部の近傍に配置されている。補償流路の途中には、逆止弁が配置されており、この逆止弁は構成スペースを必要とする。逆止弁はシリンダ壁平面には配置されていないので、補償流路には効率を悪化させるデッドボリュームが形成される。 In piston vacuum pumps and in particular small piston vacuum pumps with a pump power of less than 4 m 3 / h, the structure of the gas intake and the associated dead volume is extremely important for the pump configuration size or efficiency. Become. In particular, in a small piston vacuum pump, the gas intake portion cannot be arranged in the range of the bottom of the cylinder due to a lack of configuration space, so the gas intake portion is arranged on the side wall. Such a piston vacuum pump is described in DE 196 34 517 A1. A compensation flow path is provided between the exhaust section and the compression chamber for pressure compensation at the start of the suction stroke. In this case, the opening of the compensation hole in the compression chamber is disposed in the vicinity of the bottom of the cylinder. A check valve is disposed in the middle of the compensation flow path, and this check valve requires a configuration space. Since the check valve is not arranged on the cylinder wall plane, a dead volume that deteriorates efficiency is formed in the compensation flow path.

本発明の課題は、シリンダ側壁にガス吸気部を備えた、改善されたピストン真空ポンプを提供することである。   An object of the present invention is to provide an improved piston vacuum pump with a gas intake on the cylinder side wall.

この課題は、本発明によれば請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。   This problem is solved according to the invention by the features described in the characterizing part of claim 1.

本発明によれば、主としてピストンが補償流路および弁を形成する。このことは、ピストンが補償流路および弁をいかなる場合にも部分的に形成すること、つまり必ずしもピストンが単独で補償流路および弁を形成するわけではないことを意味する。補償流路がピストンにより形成されるので、補償流路のためにシリンダ底部またはシリンダ側部の範囲におけるスペースが不要となる。これにより、シリンダのコンパクトな構造が可能となる。また弁も主としてピストンにより形成されるので、弁作用はピストン端面壁で、またはピストン端面壁のすぐ近くで得られる。これにより、シリンダ室の外部のデッドボリューム（死容積）が回避されるので、ポンプの効率は悪化されなくなる。補償流路および弁はピストンによって種々様々に形成され得る。弁は機械的な逆止弁、あるいはまたガス絞りとして形成されていてもよい。補償流路はピストンによって単独に形成されているか、あるいはまたピストンとシリンダとが一緒になって形成されていてもよい。   According to the invention, the piston mainly forms the compensation flow path and the valve. This means that the piston partially forms the compensation flow path and the valve in any case, that is, the piston does not necessarily form the compensation flow path and the valve alone. Since the compensation flow path is formed by the piston, a space in the range of the cylinder bottom portion or the cylinder side portion is not required for the compensation flow path. Thereby, a compact structure of the cylinder is possible. Also, since the valve is mainly formed by the piston, the valve action is obtained at the piston end wall or in the immediate vicinity of the piston end wall. Thereby, a dead volume outside the cylinder chamber is avoided, so that the efficiency of the pump is not deteriorated. The compensation flow path and the valve can be variously formed by the piston. The valve may be formed as a mechanical check valve or alternatively as a gas throttle. The compensation flow path may be formed solely by the piston, or alternatively, the piston and cylinder may be formed together.

本発明の有利な構成では、前記補償流路が、ピストンに設けられたピストン端面壁開口とピストン底部壁開口との間に形成されており、この場合、ピストン側壁開口とガス吸気部とが吸込行程の開始時に互いに接続されている。これにより、吸込行程の開始時では、ピストンがまだガス吸気部の高さに位置していて、ガス吸気部から圧縮室へのガスの直接的な流出を許さないけれども、ガス吸気部から圧縮室への接続が形成される。   In an advantageous configuration of the invention, the compensation flow path is formed between a piston end wall opening and a piston bottom wall opening provided in the piston, and in this case, the piston side wall opening and the gas intake part suck in. Connected to each other at the start of the journey. As a result, at the start of the suction stroke, the piston is still positioned at the height of the gas intake part and does not allow direct outflow of gas from the gas intake part to the compression chamber. A connection to is formed.

前記弁が、ガス吸気部の方向では遮断しかつ圧縮室の方向では開く逆止弁であると有利である。これにより、圧縮行程の間、圧縮されたガスが補償流路を介して逆流することが阻止される。この逆止弁は、ピストン端面壁が位置する平面に配置されていてよいので、デッドボリュームは実質的にゼロに等しくなる。   It is advantageous if the valve is a check valve that shuts off in the direction of the gas intake and opens in the direction of the compression chamber. This prevents the compressed gas from flowing back through the compensation flow path during the compression stroke. Since the check valve may be arranged in a plane on which the piston end wall is located, the dead volume is substantially equal to zero.

本発明の別の有利な構成では、ガス吸気部に、シリンダ側壁および／またはピストン側壁に設けられた環状溝が対応配置されている。これにより、ガス吸気部の増大が生ぜしめられるか、もしくは案内されていないピストンにおいてピストンの各回転位置でシリンダとピストンとの間でのガス引渡しが可能となる。この環状溝はガス吸気部に対して軸方向の延在方向で拡幅されていてもよく、これにより吸込行程時におけるガス流入が延長される。   According to another advantageous configuration of the invention, an annular groove provided in the cylinder side wall and / or the piston side wall is correspondingly arranged in the gas intake. As a result, an increase in the gas intake portion occurs, or in a piston that is not guided, gas can be delivered between the cylinder and the piston at each rotational position of the piston. The annular groove may be widened in the axial extending direction with respect to the gas intake portion, thereby extending the gas inflow during the suction stroke.

前記補償流路および前記弁が、ピストン側壁とシリンダ側壁との間のギャップにより形成されており、該ギャップのギャップ幅が１０〜１００μｍであると有利である。すなわち、前記補償流路および前記弁はピストン側壁とシリンダ側壁とによって仕切られる。ギャップ幅は、吸込行程時ではガス吸気部と圧縮室との間で十分なガス流が実現されるように、そして圧縮行程時では圧縮室からガス吸気部へのガス流が、ポンプの効率を著しく悪化させない程度に低くなるように設定される。ピストン側壁とシリンダ側壁との間のギャップは同時に補償流路および弁でもある。このことは１０〜１００μｍのギャップ幅において保証されている。この場合、ギャップ幅は１００ｍｂａｒよりも大きな差圧の場合には５０μｍよりも下になければならない。   Advantageously, the compensation flow path and the valve are formed by a gap between the piston side wall and the cylinder side wall, the gap width of the gap being 10-100 μm. That is, the compensation flow path and the valve are partitioned by the piston side wall and the cylinder side wall. The gap width is such that a sufficient gas flow is realized between the gas intake section and the compression chamber during the intake stroke, and the gas flow from the compression chamber to the gas intake section during the compression stroke increases the pump efficiency. It is set so as to be low enough not to deteriorate significantly. The gap between the piston side wall and the cylinder side wall is also a compensation flow path and a valve. This is guaranteed for a gap width of 10-100 μm. In this case, the gap width must be below 50 μm for differential pressures greater than 100 mbar.

補償流路の途中でピストンに貯え室が設けられていると有利である。この貯え室は吸込行程と圧縮行程との間の死点前後のピストン位置で充填されるので、直接に吸込行程の開始時にピストン端面壁によって貯え室と圧縮室との間での圧力補償が行われ得ると同時にガス吸気部が閉じられる。   It is advantageous if a storage chamber is provided in the piston in the middle of the compensation flow path. Since this storage chamber is filled at the piston position before and after the dead center between the suction stroke and the compression stroke, the pressure compensation between the storage chamber and the compression chamber is performed directly by the piston end wall at the start of the suction stroke. At the same time, the gas intake is closed.

前記補償流路および前記弁が、ピストン側壁またはシリンダ側壁に設けられた、ほぼ軸方向の溝によって形成されていると有利である。この溝は軸方向に延びているが、しかし螺線の形で斜めにピストン側壁またはシリンダ側壁に形成されていてもよい。こうして同じく、機械的なエレメントなしで十分となる、簡単に製造され得る補償流路が形成される。弁作用は前記溝の横断面の適宜な設定から得られる。溝の横断面は、吸込行程時では十分な圧力補償が保証されるように、ただし圧縮行程時では過度に大きな逆流損失が生じないように設定される。   Advantageously, the compensation flow path and the valve are formed by substantially axial grooves provided in the piston or cylinder side wall. The groove extends in the axial direction, but may be formed in the side wall of the piston or cylinder side at an angle in the form of a spiral. This also forms a compensation channel that can be easily manufactured, which is sufficient without mechanical elements. The valve action is obtained from an appropriate setting of the cross section of the groove. The cross section of the groove is set so that sufficient pressure compensation is ensured during the suction stroke, but no excessively large backflow loss occurs during the compression stroke.

本発明のさらに別の有利な構成では、前記弁が絞りとして形成されている。すなわち、この弁は可動部分なしに実現され、これにより高い信頼性が達成され、僅かな製造コストが実現される。   In a further advantageous configuration of the invention, the valve is formed as a restriction. That is, the valve is realized without moving parts, thereby achieving high reliability and a small manufacturing cost.

以下に、本発明の複数の実施例を図面につき詳しく説明する。   In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、ピストンに配置された補償流路と弁とを備えたピストン真空ポンプの第１実施例を圧縮行程と吸込行程との間でのピストンの死点で示す断面図であり、
図２は、図１に示したピストン真空ポンプを吸込行程の間の位置で示す断面図であり、
図３は、環状のガス吸気溝を備えたピストン真空ポンプの第２実施例を示す断面図であり、
図４は、ピストン側壁に設けられた環状のガス吸気溝を備えたピストン真空ポンプの第３実施例を示す断面図であり、
図５は、ピストン側壁とシリンダ側壁との間の、補償流路と弁とを形成するギャップを備えたピストン真空ポンプの第４実施例を示す断面図であり、
図６は、補償流路と弁とが、ピストン側壁に設けられた軸方向の溝によって形成される、ピストン真空ポンプの第５実施例を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a piston vacuum pump provided with a compensation flow path and a valve arranged in a piston, at a dead center of the piston between a compression stroke and a suction stroke,
FIG. 2 is a sectional view showing the piston vacuum pump shown in FIG. 1 at a position during the suction stroke;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a piston vacuum pump having an annular gas intake groove,
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the piston vacuum pump provided with an annular gas intake groove provided on the piston side wall,
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of a piston vacuum pump having a gap between a piston side wall and a cylinder side wall that forms a compensation flow path and a valve;
FIG. 6 is a sectional view showing a fifth embodiment of the piston vacuum pump in which the compensation flow path and the valve are formed by axial grooves provided in the piston side wall.

図１〜図６には、それぞれピストン真空ポンプのピストンシリンダ装置１０，５０，６０，７０，８０が図示されている。この場合、主としてピストンおよびシリンダの範囲しか図示されておらず、ピストン駆動装置は図示されていない。   1 to 6 show piston cylinder devices 10, 50, 60, 70, 80 of a piston vacuum pump, respectively. In this case, only the range of the piston and the cylinder is mainly shown, and the piston driving device is not shown.

図示のピストン真空ポンプは単段式に形成されていてよい。すなわち、図示のピストン真空ポンプは唯１つのピストンと唯１つのシリンダとを備えている。しかし、ピストン真空ポンプは、１つのピストンボディにより形成された２つのピストンを装備していてもよい。その場合、両ピストンは２つの圧縮室を形成する。これらの圧縮室は直列に接続されて２段式のピストン真空ポンプを形成することができるが、しかし互いに並列に接続されていてもよい。図示のピストン真空ポンプは小さなポンプ容積、つまり４.０ｍ３／ｈよりも小さなポンプ容積および５０ｍｍよりも小さなピストン直径もしくはシリンダ直径を有するピストン真空ポンプである。 The illustrated piston vacuum pump may be formed in a single stage. In other words, the illustrated piston vacuum pump includes only one piston and only one cylinder. However, the piston vacuum pump may be equipped with two pistons formed by one piston body. In that case, both pistons form two compression chambers. These compression chambers can be connected in series to form a two-stage piston vacuum pump, but they may be connected in parallel with each other. The illustrated piston vacuum pump is a piston vacuum pump having a small pump volume, ie a pump volume of less than 4.0 m 3 / h and a piston diameter or cylinder diameter of less than 50 mm.

図１および図２に示したピストンシリンダ装置１０は主として横断面円形のピストン１２により形成される。このピストン１２は円形のシリンダ１４内で軸方向可動に配置されている。ピストンシリンダ装置１０は１つの横方向平面に対して対称的に形成されているので、唯一つのピストンボディにより２つのピストン１２，１２´が形成される。両ピストン１２，１２´ならびに両ピストン１２，１２´にそれぞれ対応するシリンダ１４は中心横方向平面に対して鏡像対称的に形成されている。   The piston cylinder device 10 shown in FIGS. 1 and 2 is mainly formed by a piston 12 having a circular cross section. The piston 12 is disposed so as to be movable in the axial direction within a circular cylinder 14. Since the piston cylinder device 10 is formed symmetrically with respect to one lateral plane, two pistons 12, 12 'are formed by only one piston body. The two pistons 12 and 12 'and the cylinders 14 corresponding to the two pistons 12 and 12' are formed mirror-symmetrically with respect to the central lateral plane.

シリンダ１４は主としてシリンダ側壁１６とシリンダ排気弁１８とにより形成される。シリンダ排気弁１８はシリンダ底部を形成する。シリンダ排気弁１８は平坦な弁ヘッドもしくは弁板２０と圧縮ばね２２とにより形成される。この圧縮ばね２２は弁板２０にその閉鎖位置へ向かってプリロードもしくは予荷重をかけている。   The cylinder 14 is mainly formed by a cylinder side wall 16 and a cylinder exhaust valve 18. The cylinder exhaust valve 18 forms the cylinder bottom. The cylinder exhaust valve 18 is formed by a flat valve head or valve plate 20 and a compression spring 22. The compression spring 22 preloads or preloads the valve plate 20 toward its closed position.

ピストン１２は中空体であって、円筒状のピストン側壁２４と平坦なピストン端面壁２６とを有している。ピストン１２はシリンダ１４内で吸込行程と圧縮行程との間もしくは圧縮行程と吸込行程との間の２つの死点の間を往復運動する。圧縮行程と吸込行程との間の死点は図１に示されている。   The piston 12 is a hollow body and has a cylindrical piston side wall 24 and a flat piston end wall 26. The piston 12 reciprocates in the cylinder 14 between two dead centers between the suction stroke and the compression stroke or between the compression stroke and the suction stroke. The dead center between the compression stroke and the suction stroke is shown in FIG.

シリンダ側壁１６には、２つのガス吸気部３０が設けられている。両ガス吸気部３０はシリンダ底部から、つまり弁板２０から、軸方向で規定の距離だけ遠ざけられて配置されている。互いに向かい合って位置する両ガス吸気部３０は、ピストンが吸込行程と圧縮行程との間の死点に到達しない限りは、図２に示したように両ガス吸気部３０が吸込行程および圧縮行程の間、ピストンによって閉鎖されるような距離だけシリンダ底部から遠ざけられて配置されている。この死点に到達してはじめてピストン１２のピストン端面壁２６はガス吸気部３０を完全に通過しているので、ガスはガス吸気部３０から直接に、ピストン１２とシリンダ１４とにより形成された圧縮室２８内へ流入することができる。ピストン１２が圧縮行程を開始するやいなや、ピストン１２のピストン側壁２４は再びガス吸気部３０を閉鎖する。   Two gas intake portions 30 are provided on the cylinder side wall 16. Both the gas intake portions 30 are disposed away from the cylinder bottom portion, that is, from the valve plate 20 by a predetermined distance in the axial direction. As shown in FIG. 2, the two gas intake portions 30 located opposite to each other are in the intake stroke and the compression stroke as long as the piston does not reach the dead point between the intake stroke and the compression stroke. In the meantime, it is arranged away from the bottom of the cylinder by a distance that is closed by the piston. Only after reaching this dead point, the piston end wall 26 of the piston 12 has completely passed through the gas intake section 30, so that the gas is compressed directly from the gas intake section 30 by the piston 12 and the cylinder 14. It can flow into the chamber 28. As soon as the piston 12 starts the compression stroke, the piston side wall 24 of the piston 12 closes the gas intake part 30 again.

ピストン１２のピストン側壁２４は２つのピストン側壁開口３２を有している。両ピストン側壁開口３２はピストン中空室に開口しており、このピストン中空室は貯え室３４を形成している。ピストン端面壁２６の軸方向の中心には、端面壁開口３６が設けられている。この端面壁開口３６は、ピストン端面壁２６の外側に取り付けられたばね舌片３８と共に逆止弁４０を形成している。貯え室３４内のガス圧が圧縮室２８内のガス圧よりも高くなるやいなや、逆止弁４０は開く。このことは、図２に示したピストン１２の吸込行程の際に云える。これにより、吸込行程の間、貯え室３４と圧縮室２８との間で圧力補償が行われる。ピストン１２の圧縮行程の間、逆止弁４０は閉鎖されたままとなる。   The piston side wall 24 of the piston 12 has two piston side wall openings 32. Both piston side wall openings 32 open to the piston hollow chamber, and the piston hollow chamber forms a storage chamber 34. An end wall opening 36 is provided at the axial center of the piston end wall 26. The end wall opening 36 forms a check valve 40 together with a spring tongue 38 attached to the outside of the piston end wall 26. As soon as the gas pressure in the storage chamber 34 becomes higher than the gas pressure in the compression chamber 28, the check valve 40 opens. This can be said during the suction stroke of the piston 12 shown in FIG. Thereby, pressure compensation is performed between the storage chamber 34 and the compression chamber 28 during the suction stroke. During the compression stroke of the piston 12, the check valve 40 remains closed.

ピストンシリンダ装置１０の機能形式は以下の通りである：
ピストン１２の圧縮行程の間、逆止弁４０は閉鎖されており、ガスは圧縮室２８内で圧縮される。圧縮室２８内のガス圧が排気圧に達するやいなや、シリンダの排気弁１８が開き、圧縮室２８からガスが流出する。ピストン１２の圧縮行程の終了時にピストン１２は図１に示した死点に到達する。このピストン位置では、両ガス吸気部３０がピストン側壁開口３２と合致するので、圧力補償が行われ、ガスが貯え室３４に流入する。その後に、図２に示した吸込行程が開始する。ガス吸気部３０とピストン側壁開口３２とはもはや互いに合致しなくなるので、ガスはもはや貯え室３４内に後流入し得ない。圧縮室２８内のガス圧が貯え室３４内のガス圧よりも明らかに下にまで低下するやいなや、逆止弁４０が開くので、ガスは貯え室３４から圧縮室２８内へ流入する。これにより、吸込行程中に圧縮室２８内に著しい負圧が形成されることが回避されるので、吸込行程のために必要となる駆動出力は比較的小さくなる。吸込行程の終了時および吸込行程を終了させる死点への到達時に、ピストン１２はもはやガス吸気部３０を閉鎖していないので、ガスはガス吸気部３０から直接に圧縮室２８内へ流入する。吸込行程の終了と共に圧縮行程が開始させると、ピストン１２はガス吸気部３０を圧縮室２８に関して再び閉鎖する。引き続き圧縮行程が行われる間、逆止弁４０は再び閉鎖されている。 The functional form of the piston cylinder device 10 is as follows:
During the compression stroke of the piston 12, the check valve 40 is closed and the gas is compressed in the compression chamber 28. As soon as the gas pressure in the compression chamber 28 reaches the exhaust pressure, the exhaust valve 18 of the cylinder opens and the gas flows out of the compression chamber 28. At the end of the compression stroke of the piston 12, the piston 12 reaches the dead point shown in FIG. At this piston position, both the gas intake portions 30 coincide with the piston side wall opening 32, so that pressure compensation is performed and gas flows into the storage chamber 34. Thereafter, the suction stroke shown in FIG. 2 starts. Since the gas intake 30 and the piston side wall opening 32 no longer coincide with each other, the gas can no longer flow back into the storage chamber 34. As soon as the gas pressure in the compression chamber 28 is clearly lowered below the gas pressure in the storage chamber 34, the check valve 40 opens, so that gas flows from the storage chamber 34 into the compression chamber 28. This avoids the formation of a significant negative pressure in the compression chamber 28 during the suction stroke, so that the drive output required for the suction stroke is relatively small. Since the piston 12 no longer closes the gas intake portion 30 at the end of the intake stroke and when reaching the dead point at which the intake stroke ends, the gas flows directly into the compression chamber 28 from the gas intake portion 30. When the compression stroke starts with the end of the suction stroke, the piston 12 closes the gas intake portion 30 again with respect to the compression chamber 28. During the subsequent compression stroke, the check valve 40 is closed again.

図３に示した実施例では、唯一つのガス吸気部３０しか設けられていない。このガス吸気部３０は環状溝５２に開口している。この環状溝５２はシリンダ側壁１６に全周にわたって加工成形されている。図４には、類似のピストンシリンダ装置６０が図示されているが、図３に示した実施例とは異なり、環状溝６２がピストン側壁２４に加工成形されている。環状溝５２，６２は軸方向で、ガス吸気部３０の幅もしくは口径の数倍に相当する長さにわたって延びている。これにより、なおピストン１２の、図３および図４に示した吸込行程の間、ガス吸気部３０と貯え室３４との間に接続が形成される。   In the embodiment shown in FIG. 3, only one gas intake part 30 is provided. The gas intake part 30 opens in the annular groove 52. The annular groove 52 is formed on the cylinder side wall 16 over the entire circumference. FIG. 4 shows a similar piston cylinder device 60, but unlike the embodiment shown in FIG. 3, an annular groove 62 is machined into the piston side wall 24. The annular grooves 52 and 62 extend in the axial direction over a length corresponding to several times the width or diameter of the gas intake portion 30. Thereby, a connection is formed between the gas intake part 30 and the storage chamber 34 during the suction stroke of the piston 12 shown in FIGS. 3 and 4.

図１〜図４に示したピストンシリンダ装置のピストン側壁開口３２および貯え室３４は、ピストン１２の吸込行程の間、圧縮室２８内の（負）圧力を補償するための補償流路を形成する。   The piston side wall opening 32 and the storage chamber 34 of the piston cylinder device shown in FIGS. 1 to 4 form a compensation flow path for compensating the (negative) pressure in the compression chamber 28 during the suction stroke of the piston 12. .

図５および図６に示したピストンシリンダ装置７０，８０では、補償流路が、図１〜図４に示したピストンシリンダ装置１０，５０，６０の場合とは異なって形成されている。   In the piston cylinder devices 70 and 80 shown in FIGS. 5 and 6, the compensation flow path is formed differently from the piston cylinder devices 10, 50 and 60 shown in FIGS. 1 to 4.

図５に示したピストンシリンダ装置７０では、補償流路がピストン７４のピストン側壁７３とシリンダのシリンダ側壁７５との間のギャップ７２として形成されている。このギャップ７２は約５０μｍのギャップ幅を有している。しかしギャップ幅はこれよりも大きいかまたは小さくてもよく、ガス吸気部３０と圧縮室２８との間の圧力差がどれぐらいの大きさであるのかに関連している。ギャップ７２はその絞り作用に基づき弁をも形成しているので、ギャップ７２は補償流路をも、弁をも形成している。ギャップ幅は、ピストン７４の圧縮行程時の逆流損失ができるだけ少なくなるように小さく設定される。しかしギャップ幅は、吸込行程時にガス吸気部３０と圧縮室２８との間である程度の圧力補償が行われるような大きさに設定される。   In the piston cylinder device 70 shown in FIG. 5, the compensation flow path is formed as a gap 72 between the piston side wall 73 of the piston 74 and the cylinder side wall 75 of the cylinder. The gap 72 has a gap width of about 50 μm. However, the gap width may be larger or smaller and is related to how large the pressure difference between the gas intake 30 and the compression chamber 28 is. Since the gap 72 also forms a valve based on the throttling action, the gap 72 forms both a compensation flow path and a valve. The gap width is set to be small so that the backflow loss during the compression stroke of the piston 74 is as small as possible. However, the gap width is set such that a certain amount of pressure compensation is performed between the gas intake portion 30 and the compression chamber 28 during the intake stroke.

図６に示したピストンシリンダ装置８０の実施例では、補償流路および弁がピストン側壁８４に設けられた軸方向の溝８２として形成されている。択一的に補償流路および弁はシリンダ側壁に設けられた軸方向の溝として形成されていてもよい。   In the embodiment of the piston cylinder device 80 shown in FIG. 6, the compensation flow path and the valve are formed as an axial groove 82 provided in the piston side wall 84. Alternatively, the compensation flow path and the valve may be formed as an axial groove provided on the cylinder side wall.

軸方向の溝８２の横断面は、ピストン８６の吸込行程の間、ガス吸気部３０と圧縮室２８との間で十分な圧力補償が行われるように、ただしピストン８６の圧縮行程の間に、圧縮室２８から溝８２を介してガス吸気部３０へガスが逆流することによる逆流損失が少なくなるように設定されている。   The cross-section of the axial groove 82 is sufficient to provide sufficient pressure compensation between the gas intake 30 and the compression chamber 28 during the piston 86 suction stroke, but during the piston 86 compression stroke. The backflow loss due to the backflow of gas from the compression chamber 28 to the gas intake portion 30 through the groove 82 is set to be small.

ピストンに配置された補償流路と弁とを備えたピストン真空ポンプの第１実施例を圧縮行程と吸込行程との間でのピストンの死点で示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a piston vacuum pump provided with a compensation flow path and a valve disposed in a piston, with a dead point of the piston between a compression stroke and a suction stroke. 図１に示したピストン真空ポンプを吸込行程の間の位置で示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piston vacuum pump shown in FIG. 1 in the position between suction strokes. 環状のガス吸気溝を備えたピストン真空ポンプの第２実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Example of the piston vacuum pump provided with the cyclic | annular gas intake groove | channel. ピストン側壁に設けられた環状のガス吸気溝を備えたピストン真空ポンプの第３実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Example of the piston vacuum pump provided with the cyclic | annular gas intake groove provided in the piston side wall. ピストン側壁とシリンダ側壁との間の、補償流路と弁とを形成するギャップを備えたピストン真空ポンプの第４実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 4th Example of a piston vacuum pump provided with the gap which forms a compensation flow path and a valve between a piston side wall and a cylinder side wall. 補償流路と弁とが、ピストン側壁に設けられた軸方向の溝によって形成される、ピストン真空ポンプの第５実施例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of a piston vacuum pump in which a compensation flow path and a valve are formed by axial grooves provided in a piston side wall.

Claims (9)

ピストン真空ポンプであって、
シリンダ（１４）とピストン（１２）とが設けられており、該ピストン（１２）がシリンダ（１４）と共に圧縮室（２８）を形成していて、シリンダ（１４）内で圧縮行程と吸込行程とによって往復運動するようになっており、
シリンダ（１４）のシリンダ側壁（１６）にガス吸気部（３０）が設けられており、該ガス吸気部（３０）が、吸込行程の開始時ではピストン（１２）によって閉鎖されていて、吸込行程の終了時では開いており、
弁を備えた補償流路が設けられており、吸込行程の開始時にガスが前記ガス吸気部（３０）から前記補償流路と前記弁とを通って圧縮室（２８）に流入するようになっている
形式のものにおいて、
ピストン（１２）が前記補償流路と前記弁とを形成していることを特徴とするピストン真空ポンプ。 A piston vacuum pump,
A cylinder (14) and a piston (12) are provided, and the piston (12) forms a compression chamber (28) together with the cylinder (14), and a compression stroke and a suction stroke in the cylinder (14). It is designed to reciprocate by
A gas intake part (30) is provided on the cylinder side wall (16) of the cylinder (14), and the gas intake part (30) is closed by the piston (12) at the start of the intake stroke. Open at the end of,
A compensation flow path having a valve is provided, and gas flows from the gas intake section (30) through the compensation flow path and the valve into the compression chamber (28) at the start of the suction stroke. In the form of
Piston vacuum pump, characterized in that a piston (12) forms the compensating flow path and the valve. 前記補償流路が、ピストン（１２）に設けられたピストン側壁開口（３２）とピストン端面壁開口（３６）との間に形成されており、該ピストン端面壁開口（３６）とガス吸気部（３０）とが吸込行程の開始時に互いに接続されている、請求項１記載のピストン真空ポンプ。   The compensation flow path is formed between a piston side wall opening (32) and a piston end face wall opening (36) provided in the piston (12), and the piston end face wall opening (36) and the gas intake section ( 30. The piston vacuum pump according to claim 1, wherein 30) are connected to each other at the start of the suction stroke. 前記弁が、ガス吸気部（３０）の方向では遮断しかつ圧縮室（２８）の方向では開く逆止弁（４０）である、請求項１または２記載のピストン真空ポンプ。   The piston vacuum pump according to claim 1 or 2, wherein the valve is a check valve (40) that shuts off in the direction of the gas intake (30) and opens in the direction of the compression chamber (28). 前記逆止弁（４０）がピストン端面壁（２６）に配置されている、請求項３記載のピストン真空ポンプ。   The piston vacuum pump according to claim 3, wherein the check valve (40) is arranged on the piston end wall (26). ガス吸気部（３０）に、シリンダ側壁（１６）および／またはピストン側壁（２４）に設けられた環状溝（５２，６２）が対応配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のピストン真空ポンプ。   5. The annular groove (52, 62) provided in the cylinder side wall (16) and / or the piston side wall (24) is correspondingly arranged in the gas intake part (30). The piston vacuum pump described. 前記補償流路の途中でピストン（１２）に貯え室（３４）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のピストン真空ポンプ。   The piston vacuum pump according to any one of claims 1 to 5, wherein a storage chamber (34) is provided in the piston (12) in the middle of the compensation flow path. 前記補償流路および前記弁が、ピストン側壁（７３）とシリンダ側壁（７５）との間のギャップ（７２）により形成されており、該ギャップのギャップ幅が１０〜１００μｍである、請求項１記載のピストン真空ポンプ。   The compensation channel and the valve are formed by a gap (72) between a piston side wall (73) and a cylinder side wall (75), the gap width of the gap being 10 to 100 µm. Piston vacuum pump. 前記補償流路および前記弁が、ピストン側壁（８４）またはシリンダ側壁に設けられた、ほぼ軸方向の溝（８２）によって形成されている、請求項１記載のピストン真空ポンプ。   The piston vacuum pump according to claim 1, wherein the compensation flow path and the valve are formed by a substantially axial groove (82) provided in the piston side wall (84) or cylinder side wall. 前記弁が絞りとして形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のピストン真空ポンプ。   9. The piston vacuum pump according to claim 1, wherein the valve is formed as a throttle.
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