JP2008519191A - Vacuum pump impeller - Google Patents

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Abstract

本発明は、スチール製シャフト（１４）と、シャフト（１４）によって保持された、シャフトのスチールとは異なる材料から成る一体構造のロータ（１２）とを有する真空ポンプインペラに関する。シャフト（１４）は軸方向中空室（２２）を有しており、ロータ（１２）は軸方向連結部（１６）を有しており、該軸方向連結部（１６）は形状結合及び／又は摩擦結合によってシャフトの中空室（２２）に着座している。  The present invention relates to a vacuum pump impeller having a steel shaft (14) and a monolithic rotor (12) held by the shaft (14) and made of a material different from the steel of the shaft. The shaft (14) has an axial hollow chamber (22), the rotor (12) has an axial connection (16), the axial connection (16) being shape coupled and / or It is seated in the hollow chamber (22) of the shaft by frictional coupling.

Description

本発明は、スチールシャフトと、該シャフトに保持された、シャフトのスチールとは異なる材料から成る一体構造のロータとを有する真空ポンプインペラ、及び真空ポンプインペラの製造方法に関する。   The present invention relates to a vacuum pump impeller having a steel shaft and an integrally structured rotor made of a material different from the steel of the shaft, which is held by the shaft, and a method of manufacturing the vacuum pump impeller.

真空ポンプインペラは、種々の構成が知られており、例えば、螺旋状インペラ、ターボインペラ、回転プランジャインペラ、流路インペラがあり、特に真空ポンプインペラは、オーバーハングするように構成可能である。即ち、このインペラは、軸方向の一端においてのみ支承されていて、ロータが片持ち式に配置されている。インペラは、部分的に、高い回転数で駆動されるので、大きな半径方向の力が生じる場合がある。このようなインペラの構成に対して、予め、特にロータの重量を可能な限り少なくすることが、シャフトの強度及び硬度を可能な限り大きくすることによって試みられている。このことは、実際に、スチール製シャフトの外側に、可能な限り軽い金属、例えばアルミニウムから成るロータが固定されることによって実現されている。ロータは運転中に、高温度及び遠心力によってシャフトよりも大きく延びるので、耐久性があり且つ遊びの無いロータのシャフトへの結合は、手間及び費用のかかる、例えば、溶接、はんだ付け、貼着、軸方向の付勢による正面噛み合い、及びタイロッド等によって成される必要がある。   Various configurations of the vacuum pump impeller are known, for example, a spiral impeller, a turbo impeller, a rotary plunger impeller, and a flow channel impeller. In particular, the vacuum pump impeller can be configured to overhang. That is, the impeller is supported only at one end in the axial direction, and the rotor is disposed in a cantilever manner. Since the impeller is driven in part at a high rotational speed, a large radial force may occur. For such an impeller configuration, it has been attempted in advance to reduce the weight of the rotor as much as possible by increasing the strength and hardness of the shaft as much as possible. This is in fact realized by fixing a rotor made of the lightest possible metal, for example aluminum, on the outside of the steel shaft. Because the rotor extends larger than the shaft during operation due to high temperature and centrifugal force, the durable and play-free coupling of the rotor to the shaft is laborious and costly, e.g. welding, soldering, sticking , Front meshing by axial urging and tie rods or the like.

これに対して、本発明の課題は、簡単で耐久性のある、ロータのシャフトへの結合を可能にする真空ポンプインペラ及びその製造方法を提供することにある。   On the other hand, an object of the present invention is to provide a vacuum pump impeller that can be easily and durablely coupled to a shaft of a rotor, and a method for manufacturing the same.

上記課題は、本発明に従って、請求項１〜９の特徴部によって解決される。   The object is solved according to the invention by the features of claims 1-9.

本発明に係る真空ポンプインペラにおいては、シャフトが軸方向端部に軸方向中空室を有しており、また、ロータが相応する軸方向連結部を有しており、この連結部は形状結合及び／又は摩擦結合によって上記シャフトの軸方向中空室に着座している。ロータは、従って、もはやシャフトの外側に固定されるのではなく、主に中空のスチール製シャフトのさや状部分の内側に固定されている。運転時に発生する遠心力及び加熱により、ロータにおいて、シャフト内に着座するロータ連結部が中空シャフトより大きく膨張することができる。これにより、運転時において、特に高回転時において、ロータとシャフトとの間の結合が強固になる。この構成は、引っ張り留め金具等による費用のかかる結合配置を不要にすることを可能にし、シャフト及びロータにおける穴を避けるものであるので、均一な摩擦結合によりシャフト又はロータの破損が防止される。加えて、費用のかかる固定配置を不要にすることにより、インペラの重量も低く保たれて、特に高回転時に例えばターボインペラによって駆動される場合は、軸受け構造を簡素化する。このため、本発明に係る真空ポンプインペラによれば、高回転及び／又はインペラの重量若しくは構造容積の低減が実現可能になる。   In the vacuum pump impeller according to the present invention, the shaft has an axial hollow chamber at the axial end, and the rotor has a corresponding axial connecting portion, the connecting portion having a shape coupling and It is seated in the axial hollow chamber of the shaft by frictional coupling. The rotor is therefore no longer fixed outside the shaft, but rather fixed inside the sheath of the hollow steel shaft. Due to the centrifugal force and heating generated during operation, in the rotor, the rotor connecting portion seated in the shaft can expand more than the hollow shaft. This strengthens the connection between the rotor and the shaft during operation, particularly during high rotation. This arrangement makes it possible to eliminate the need for costly coupling arrangements such as tension clasps and avoids holes in the shaft and rotor, so that the shaft or rotor is prevented from being damaged by uniform frictional coupling. In addition, by eliminating the need for costly fixed arrangements, the weight of the impeller is kept low, simplifying the bearing structure, especially when driven by, for example, a turbo impeller at high revolutions. For this reason, according to the vacuum pump impeller according to the present invention, it is possible to realize high rotation and / or reduction of the weight or structural volume of the impeller.

好ましくは、ロータ連結部及びシャフトは中空室において各々、互いに形状結合を軸方向及び／又は周方向において形成する成形部を有する。この形状結合の形成により、確実且つ簡単に形成可能な、ロータとシャフトとの間の結合が形成される。   Preferably, the rotor connecting portion and the shaft each have a forming portion that forms a shape coupling with each other in the axial direction and / or the circumferential direction in the hollow chamber. The formation of this shape connection forms a connection between the rotor and the shaft that can be reliably and easily formed.

より好ましい形態によれば、ロータは鋳造体であり、ロータの連結部は、シャフト中空室内に鋳込まれる。ロータの鋳造の前に、シャフトが、中空室を有する部分において、枠鋳型内に挿入され、次いで、液状のロータ用材料がロータ用枠鋳型内に注入される。このとき、液状のロータ用材料がシャフト中空室内に流れ込む。この方法により、すでにロータ鋳造において、シャフトの中空室内の形状に倣って、ロータ連結部が成形される。更なるロータをシャフトに固定するための作業工程は不用になる。これにより、同様に、重量が低減され、アンバランスの原因が取り除かれる。   According to a more preferred embodiment, the rotor is a cast body, and the connecting portion of the rotor is cast into the shaft hollow chamber. Prior to casting the rotor, the shaft is inserted into the frame mold at the part having the hollow chamber, and then the liquid rotor material is injected into the rotor frame mold. At this time, the liquid rotor material flows into the shaft hollow chamber. By this method, in rotor casting, the rotor connecting portion is formed following the shape of the hollow chamber of the shaft. The work process for fixing the further rotor to the shaft is unnecessary. This likewise reduces the weight and eliminates the cause of imbalance.

好ましくは、溝及びウエブとしての成形部が形成されている。これらの溝及びウエブは、軸方向及び周方向に配置可能である。ウエブ及び溝の詳細な形状及び向きは、特に、使用されるロータ材料及びシャフト材料の熱膨張特性、運転時の回転数若しくは遠心力、及びその他の周囲条件に依存している。   Preferably, a molded part as a groove and a web is formed. These grooves and webs can be arranged in the axial direction and the circumferential direction. The detailed shape and orientation of the web and groove will depend in particular on the thermal expansion characteristics of the rotor and shaft materials used, the rotational speed or centrifugal force during operation, and other ambient conditions.

より好ましい形態によれば、シャフトのロータ側端部において、シャフトの壁厚さが中空室開口に向かって減少しているので、即ち、シャフトケースの壁厚さが開口に向かって連続的に減少しているので、シャフト端部の剛性が中空室開口に向かって減少しており、また、軸方向に向かう中空室の開口部は半径方向に比較的に弾性的になっている。これにより、大きな曲げ荷重及びねじり荷重をもたらし、従って特に大きな交番荷重の際に、早期の、割れをもたらす材料疲労を惹き起こし得る、シャフトの慣性モーメントの大きな及び／又は即座の変動が防止される。ロータ連結部が上述のように壊れる危険は著しく減り、相応するサイズの縮小及びこれによるロータ連結部の重量削減が実現可能になる。このような危険を低減する壁厚さは、シャフトの全長に対して１／１０未満となっており、しかしながら、少なくとも３ｍｍとされる。   According to a more preferred form, the wall thickness of the shaft decreases toward the hollow chamber opening at the rotor end of the shaft, that is, the wall thickness of the shaft case decreases continuously toward the opening. Therefore, the rigidity of the shaft end portion decreases toward the opening of the hollow chamber, and the opening portion of the hollow chamber extending in the axial direction is relatively elastic in the radial direction. This prevents large and / or immediate fluctuations in the moment of inertia of the shaft which can result in large bending and torsional loads and thus can cause premature cracking material fatigue, especially during large alternating loads. . The risk of breaking the rotor connection as described above is significantly reduced, and a corresponding reduction in size and thus a reduction in the weight of the rotor connection can be realized. The wall thickness that reduces this risk is less than 1/10 of the total length of the shaft, however, it is at least 3 mm.

基本的に、真空ポンプインペラは、２つのシャフトを有することが可能であり、これら２つのシャフトは各々、ロータの軸方向端部に配置されている。しかしながら、好ましくは、ロータの軸方向端部を保持するただ１つのシャフトが設けられている。この構成により、片持ち支承式の真空ポンプインペラが任意に使用され、これは、本発明に係る構成によって実現可能な重量削減に対して特に有利である。   Basically, the vacuum pump impeller can have two shafts, each of which is arranged at the axial end of the rotor. However, preferably only one shaft is provided to hold the axial end of the rotor. With this arrangement, a cantilevered vacuum pump impeller is optionally used, which is particularly advantageous for the weight reduction that can be achieved with the arrangement according to the invention.

好ましくは、ロータ用材料は、軽金属又はプラスチックである。ロータを鋳造体として形成する場合、ロータ用材料は、スチール製シャフトが破損することなくロータ用材料のシャフト中空室内への鋳込みが可能となる融解温度を有する必要がある。軽金属、特にアルミニウムではなく、ロータはまた、プラスチック、若しくは繊維強化プラスチックから成っていてもよい。   Preferably, the rotor material is light metal or plastic. When the rotor is formed as a cast body, the rotor material needs to have a melting temperature at which the rotor material can be cast into the shaft hollow chamber without damaging the steel shaft. Instead of light metals, in particular aluminum, the rotor may also be made of plastic or fiber reinforced plastic.

軸方向連結部を有するロータと、対応する中空室を有するスチール製シャフトとを備える真空ポンプインペラの製造方法によれば、軸方向中空室を有するシャフトをロータ用鋳型に挿入する処理工程と、液状のロータ用鋳物材料をロータ用鋳型及びシャフト中空室内に注入する処理工程と、冷却後に鋳型から真空ポンプインペラを取り出す処理工程とが設けられている。   According to the method of manufacturing a vacuum pump impeller comprising a rotor having an axial connection portion and a steel shaft having a corresponding hollow chamber, a processing step of inserting the shaft having an axial hollow chamber into a rotor mold, A process step of injecting the rotor casting material into the rotor mold and the shaft hollow chamber and a process step of removing the vacuum pump impeller from the mold after cooling are provided.

上記製造方法を用いて、シャフト中空室に相応する成形部を設けることにより、シャフトとロータとの間の形状結合を形成することができる。これにより、ロータとシャフトとの間の形状結合を形成するための更なる構成要素を不要にすることができる。この製造方法は、比較的簡単であり、それ故に低コストである。   By using the manufacturing method described above, a shape coupling between the shaft and the rotor can be formed by providing a molding portion corresponding to the hollow shaft chamber. This eliminates the need for further components for forming a shape connection between the rotor and the shaft. This manufacturing method is relatively simple and therefore low cost.

真空ポンプインペラの他の製造方法によれば、軸方向中空室を有するシャフトがロータ用鍛造型に挿入され、加熱されたロータ用鍛造材料がロータ用鍛造型及びシャフト中空室内で鍛造され、そして、真空ポンプインペラが鍛造型から取り出される。   According to another method of manufacturing a vacuum pump impeller, a shaft having an axial hollow chamber is inserted into a rotor forging die, the heated rotor forging material is forged in the rotor forging die and the shaft hollow chamber, and A vacuum pump impeller is removed from the forging die.

この製造方法によれば、鋳造方法の場合と同様の効果が生ずる。   According to this manufacturing method, the same effect as in the casting method is produced.

以下に、図面に基づいて、本発明の複数の実施例を詳細に説明する。   Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１には、シャフト内に鋳造されて、次いで切削加工されたロータを有する第１の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面が図示されており、
図２には、図１の真空ポンプインペラにおけるシャフトの縦断面が図示されており、
図３には、第２の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面が図示されており、
図４には、第３の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面が図示されており、
図５には、第４の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面が図示されている。 FIG. 1 shows a longitudinal section of a vacuum pump impeller according to a first embodiment having a rotor cast into a shaft and then machined,
FIG. 2 shows a longitudinal section of a shaft in the vacuum pump impeller of FIG.
FIG. 3 shows a longitudinal section of a vacuum pump impeller according to the second embodiment.
FIG. 4 shows a longitudinal section of a vacuum pump impeller according to the third embodiment.
FIG. 5 shows a longitudinal section of a vacuum pump impeller according to the fourth embodiment.

図１には、螺旋状真空ポンプの２つのインペラの１つを成す真空ポンプインペラ１０が図示されている。このインペラ１０は、主として、２つの部分、つまり一体構造のアルミニウム製ロータ１２と一体構造のスチール製シャフト１４とから成る。シャフト１４は、その全長手方向長さに渡って中空シャフトとして形成されている。図１には、ロータの鋳造直後であって、切削加工の前のロータ１２及びシャフト１４を示すシャフト１４´及びロータ１２´の輪郭が破線によって図示されている。   FIG. 1 shows a vacuum pump impeller 10 that forms one of two impellers of a spiral vacuum pump. The impeller 10 is mainly composed of two parts, that is, a monolithic aluminum rotor 12 and a monolithic steel shaft 14. The shaft 14 is formed as a hollow shaft over its entire length in the longitudinal direction. In FIG. 1, the outlines of the shaft 14 ′ and the rotor 12 ′ showing the rotor 12 and the shaft 14 immediately after casting of the rotor and before the cutting are illustrated by broken lines.

ロータ１２は、長手方向に向かう２つの部分、つまり連結部１６及び作動部１８を備えている。作動部１８は半径方向外側に螺旋状構造部２０を有している。   The rotor 12 includes two portions extending in the longitudinal direction, that is, a connecting portion 16 and an operating portion 18. The operating portion 18 has a helical structure portion 20 on the radially outer side.

シャフト１４は、長手方向全体に亘って、軽くテーパーしている形状の及び又は円筒形の中空室２２を有しており、この中空室２２内には、ロータ１２の連結部（連結管）１６が密に鋳込まれて形状結合されている。シャフト中空室２２内には、凹部長手方向ウエブ２４及び横方向ウエブ２６が配置されており、これらウエブ２４及びウエブ２６は、連結部１６の対応する長手方向溝２８及び横方向溝３０内にはまり込んでいる。   The shaft 14 has a lightly tapered and / or cylindrical hollow chamber 22 in the entire longitudinal direction, and a connecting portion (connecting tube) 16 of the rotor 12 is provided in the hollow chamber 22. Are tightly cast and shape coupled. In the shaft hollow chamber 22, a concave longitudinal web 24 and a lateral web 26 are arranged, and these webs 24 and 26 are placed in corresponding longitudinal grooves 28 and lateral grooves 30 of the connecting portion 16. I'm stuck.

シャフト１４のロータ側端部３２において、中空シャフトの壁厚さは、中空室開口３４に向かって連続的に減少しており、シャフト１４の剛性が、この領域において、ロータ側端部３２に向かって減少するようになっている。大きなねじりモーメントをシャフト１４からロータ１２に伝達可能にするために、横方向ウエブ及び横方向溝２４，２６，２８，３０を介した形状結合が十分でない場合は、大きなねじりモーメントがシャフト１４からロータ１２に伝達可能となるように、シャフト端部３２は、図示のように、軸方向に歯を付けて形成されても良い。シャフト端部３２は、外側にも内側にも、軸方向に向かって約５°の角度で傾斜されている。横断面において傾斜した側面を有する、シャフト１４及びロータ１２の横方向ウエブ及び横方向溝２４，２６，２８，３０に関連して、ロータ１２及びシャフト１４が構成される２つの異なる材料の異なる熱膨張係数に基づく熱膨張効果作用も補償される。このようにして常に遊びの無い結合が保証されている。   At the rotor-side end 32 of the shaft 14, the wall thickness of the hollow shaft continuously decreases toward the hollow chamber opening 34, and the rigidity of the shaft 14 is directed toward the rotor-side end 32 in this region. It has come to decrease. In order to allow a large torsional moment to be transmitted from the shaft 14 to the rotor 12, a large torsional moment can be transferred from the shaft 14 to the rotor if the shape coupling through the lateral webs and lateral grooves 24, 26, 28, 30 is not sufficient. 12, the shaft end 32 may be formed with teeth in the axial direction as shown. The shaft end 32 is inclined at an angle of about 5 ° in the axial direction both on the outside and on the inside. In relation to the transverse webs and transverse grooves 24, 26, 28, 30 of the shaft 14 and rotor 12 having side surfaces that are inclined in cross-section, the different heats of the two different materials from which the rotor 12 and shaft 14 are constructed. The thermal expansion effect action based on the expansion coefficient is also compensated. In this way, a play-free connection is always guaranteed.

真空ポンプインペラ１０の製造においては、先ず、図２に図示されているシャフト１４´の未加工の鋳造品が、型枠内にはめ込まれ、型枠が閉鎖されて、ロータ材料アルミニウムが溶融状態でこの型枠内に満たされる。このとき、溶融アルミニウムはシャフト中空室２２内にも流入して、シャフト側のウエブ２４，２６と相補する外形を形成する。次いで、冷却後、ロータ１２´及びシャフト１４´が型枠から取り出されて、切削加工されて、これにより、これらロータ及びシャフトが、図１に図示するような最終形状となる。   In the manufacture of the vacuum pump impeller 10, first, the raw cast product of the shaft 14 'shown in FIG. 2 is fitted into the mold, the mold is closed, and the rotor material aluminum is in a molten state. This form is filled. At this time, the molten aluminum also flows into the shaft hollow chamber 22 to form an outer shape complementary to the webs 24 and 26 on the shaft side. Next, after cooling, the rotor 12 ′ and the shaft 14 ′ are taken out from the formwork and are cut, so that the rotor and the shaft have a final shape as shown in FIG. 1.

上述の製造方法によって、力及びねじりモーメントを受ける全ての成形要素が、鋳造技術によって製造可能になる。鋳造されたシャフトを使用することによって、更なる加工がもはや必要ではなくなるという利点が得られる。さらに、上述の鋳造方法によって、ほぼ全ての構成要素が鋳造半径を有して形成され、鋳造半径（丸み）は、特に応力集中の低減故に、アルミニウム製ロータ１２とスチール製シャフト１４との間の良好な結合につながるものである。中空シャフト１４はロータ１２の鋳造の際に冷却鉄材として作用でき、これによってロータの適切な冷却過程、これによる巣の除去及びロータ材料のより良い組織が実現可能となる。   With the manufacturing method described above, all forming elements that are subjected to forces and torsional moments can be manufactured by casting techniques. By using a cast shaft, the advantage is obtained that further processing is no longer necessary. Furthermore, almost all of the components are formed with a casting radius by the casting method described above, and the casting radius (roundness) is particularly between the aluminum rotor 12 and the steel shaft 14 due to the reduced stress concentration. It leads to a good bond. The hollow shaft 14 can act as a cooling iron during the casting of the rotor 12, thereby enabling a proper cooling process of the rotor, thereby removing the nest and better organization of the rotor material.

上述の鋳造方法に代えて、本インペラは、類似の方法において実行される鍛造方法によっても製造可能である。   Instead of the casting method described above, the impeller can also be manufactured by a forging method performed in a similar manner.

図３には、第２の実施の形態に係る、破線によって図示された遠心圧縮機ロータ５２及び中空シャフト５４から形成される真空ポンプインペラ５０が図示されている。円錐形ロータ連結部５６は、円錐形シャフト中空部５８内に鋳込まれる。ロータ５２とシャフト５４との間の形状結合は、長手方向及び周方向のウエブ及び溝によって生ずる。ロータ５２に加工されるロータ鋳造体５２´は実線によって図示されている。   FIG. 3 shows a vacuum pump impeller 50 formed from a centrifugal compressor rotor 52 and a hollow shaft 54, which are illustrated by broken lines, according to the second embodiment. The conical rotor connection 56 is cast into the conical shaft hollow 58. The geometric coupling between the rotor 52 and the shaft 54 is caused by longitudinal and circumferential webs and grooves. The rotor casting 52 ′ processed into the rotor 52 is illustrated by a solid line.

図４には、同様に、遠心圧縮機ロータ６０が図示されている。この遠心圧縮機ロータ６０のロータ６２は、精密鋳造によって、特にロストワックス精密鋳造によって生成される羽根６６を有しており、この羽根６６には、単に、更に、外側の輪郭が切削加工によって製造されなければならない。シャフト６４は、全軸方向長さに亘って延びているのではなく、軸方向長さの約３分の１に亘って延びている中空部分６７を有している。中空部分６７の範囲において、円錐形の又は円筒形の軸方向中空室６５が設けられており、この中空室６５内に、ロータ６２の円錐形若しくは円筒形の軸方向連結部６３が着座している。ロータ６２とシャフト６４との間の形状結合は、少なくとも１つの偏心ロータプラグ６８によって形成されており、１つ又は複数の、所望の数の偏心ロータプラグ６８は、シャフト６４の偏心凹部６９に着座している。ロータ材料とシャフト材料との違いによるアンバランスを回避するために、プラグ６８は、例えば１８０°間隔で２つのプラグを、又は１２０°間隔で３つのプラグを配置することによって、可能な限りの重量バランスが生じるように、配置される必要がある。図４には、全体を理解するために、１つのプラグのみが図示されている。シャフト鋳造体６４´及びロータ鋳造体は、実線を用いて、切削仕上げされたロータ６２、若しくは切削加工されたシャフト６４は破線を用いて図示されている。   FIG. 4 similarly shows a centrifugal compressor rotor 60. The rotor 62 of this centrifugal compressor rotor 60 has vanes 66 produced by precision casting, in particular by lost wax precision casting, which is simply further produced by cutting the outer contour. It must be. The shaft 64 has a hollow portion 67 that does not extend over the entire axial length, but extends over about one third of the axial length. A conical or cylindrical axial hollow chamber 65 is provided in the area of the hollow portion 67, and a conical or cylindrical axial connection 63 of the rotor 62 is seated in the hollow chamber 65. Yes. The geometric coupling between the rotor 62 and the shaft 64 is formed by at least one eccentric rotor plug 68, with one or more desired number of eccentric rotor plugs 68 seated in the eccentric recess 69 of the shaft 64. is doing. In order to avoid imbalance due to the difference between the rotor material and the shaft material, the plug 68 is as heavy as possible, for example by placing two plugs at 180 ° intervals or three plugs at 120 ° intervals. It needs to be placed so that a balance can occur. Only one plug is shown in FIG. 4 for the sake of overall understanding. The shaft casting 64 ′ and the rotor casting are illustrated using solid lines, and the rotor 62 that has been cut or the shaft 64 that has been cut using broken lines.

図５には、斜流圧縮機ロータ８２とシャフト８４とを有する真空ポンプインペラ８０が図示されている。シャフト８４は軸方向中空室８６を有しており、軸方向中空室８６は、シャフト８４の軸方向長さの約３分の１のみに亘って延びている。シャフト中空室８６内には、ロータ８２の相応する連結部８８が着座している。未加工ロータ８２´及び未加工シャフト８４´は実線を用いて、切削加工されたロータ８２及び切削加工されたシャフト８４は破線を用いて図示されている。   FIG. 5 shows a vacuum pump impeller 80 having a mixed flow compressor rotor 82 and a shaft 84. The shaft 84 has an axial hollow chamber 86 that extends over only about one third of the axial length of the shaft 84. A corresponding connecting portion 88 of the rotor 82 is seated in the shaft hollow chamber 86. The raw rotor 82 ′ and the raw shaft 84 ′ are shown using solid lines, and the cut rotor 82 and the cut shaft 84 are shown using broken lines.

機械的な及び／又は熱的な負荷が高い場合、鋳造ロータは強度限界に達するときがあるため、他の製造方法や材料が必要とされている。図５に示すインペラ８０のロータ８２は、鍛造部品であり、例えばアルミニウムから成り、鍛造型において熱間鍛造され、この鍛造型内に、シャフト８４がその中空室８６でもって押し込まれる。ロータの強度は、鍛造法のみではなく、半径方向歯付きフランジ９０によっても改善される。このフランジ９０は、遠心力による応力を低減し、材料切り取り及び／又は、例えば重量ネジのような調整重量の嵌め込みによる重量バランスに利用可能である。摩擦結合の補助のために、更にフランジ９２が形成されてもよく、このフランジ９２はシャフトの相応する対向溝９４と共に、軸方向の固定を行う。   If the mechanical and / or thermal load is high, the casting rotor may reach its strength limit, so other manufacturing methods and materials are needed. The rotor 82 of the impeller 80 shown in FIG. 5 is a forged part, which is made of, for example, aluminum and is hot forged in a forging die, and the shaft 84 is pushed into the forging die with the hollow chamber 86. The strength of the rotor is improved not only by the forging method but also by the radial toothed flange 90. The flange 90 reduces stress due to centrifugal force, and can be used for material balance and / or weight balance by fitting an adjusted weight such as a heavy screw. To assist in frictional coupling, a further flange 92 may be formed, which, together with the corresponding counter groove 94 of the shaft, provides axial fixation.

アルミニウム鋳造体の耐食性は、根本的に、陽極酸化又は硬質陽極酸化処理によって改善可能である。   The corrosion resistance of the aluminum casting can be fundamentally improved by anodizing or hard anodizing.

シャフト内に鋳造されて、次いで切削加工されたロータを有する第１の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a vacuum pump impeller according to a first embodiment having a rotor cast into a shaft and then machined. FIG. 図１の真空ポンプインペラにおけるシャフトの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the shaft in the vacuum pump impeller of FIG. 第２の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the vacuum pump impeller which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the vacuum pump impeller which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施の形態に係る真空ポンプインペラの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the vacuum pump impeller which concerns on 4th Embodiment.

Claims (10)

真空ポンプインペラ（１０）であって、
スチール製のシャフト（１４）と、該シャフト（１４）によって保持された、シャフトのスチールとは異なる材料から成る一体構造のロータ（１２）とを有する形式のものにおいて、
シャフト（１４）は軸方向中空室（２２）を有しており、ロータ（１２）は軸方向連結部（１６）を有しており、該軸方向連結部（１６）は、形状結合及び／又は摩擦結合によって軸方向中空室（２２）に着座していることを特徴とする、真空ポンプインペラ（１０）。 A vacuum pump impeller (10),
In the type having a steel shaft (14) and a monolithic rotor (12) held by the shaft (14) and made of a material different from the steel of the shaft,
The shaft (14) has an axial hollow chamber (22), the rotor (12) has an axial connection (16), the axial connection (16) has a shape coupling and / or Alternatively, the vacuum pump impeller (10) is seated in the axial hollow chamber (22) by frictional coupling. ロータ連結部（１６）及びシャフト（１４）は中空室（２２）において夫々成形部（２４，２６，２８，３０）を有しており、該成形部（２４，２６，２８，３０）は互いに軸方向及び周方向の形状結合を形成する、請求項１記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The rotor connecting portion (16) and the shaft (14) have molded portions (24, 26, 28, 30) in the hollow chamber (22), respectively, and the molded portions (24, 26, 28, 30) are mutually connected. The vacuum pump impeller (10) of claim 1, wherein the vacuum pump impeller (10) forms an axial and circumferential shape connection. ロータ（１２）は鋳造体であり、該ロータ（１２）の連結部（１６）はシャフト中空室（２２）内に鋳込まれている、請求項１又は２記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The vacuum pump impeller (10) according to claim 1 or 2, wherein the rotor (12) is a cast body, and the connecting portion (16) of the rotor (12) is cast into the shaft hollow chamber (22). 成形部（２４，２６，２８，３０）は溝及びウエブとして形成されている、請求項２又は３記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The vacuum pump impeller (10) according to claim 2 or 3, wherein the forming part (24, 26, 28, 30) is formed as a groove and a web. ロータ側端部（３２）において、シャフト（１４）の壁厚さが中空室開口（３４）に向かって減少している、請求項１から４までのいずれか１項記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The vacuum pump impeller (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the wall thickness of the shaft (14) decreases toward the hollow chamber opening (34) at the rotor end (32). ). ロータ（１２）は１つのシャフト（１４）によって保持されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The vacuum pump impeller (10) according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotor (12) is held by one shaft (14). ロータ材料は軽金属又はプラスチックである、請求項１から６までのいずれか１項記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The vacuum pump impeller (10) according to any one of claims 1 to 6, wherein the rotor material is light metal or plastic. ロータ材料はアルミニウムである、請求項７記載の真空ポンプインペラ（１０）。   The vacuum pump impeller (10) according to claim 7, wherein the rotor material is aluminum. 軸方向中空室（２２）を有するシャフト（１４）をロータ用鋳型に挿入する処理工程と、
液状のロータ用鋳物材料を、前記ロータ用鋳型及び前記シャフト中空室（２２）内に注入する処理工程と、
ロータ（１２）の冷却後に、真空ポンプインペラ（１０）を前記ロータ用鋳型から取り出す処理工程とを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の真空ポンプインペラ（１０）の鋳造による製造方法。 A process of inserting a shaft (14) having an axial hollow chamber (22) into a rotor mold;
A process of injecting a liquid rotor casting material into the rotor mold and the shaft hollow chamber (22);
The vacuum pump impeller (10) according to any one of claims 1 to 8, further comprising a processing step of removing the vacuum pump impeller (10) from the rotor mold after the rotor (12) is cooled. ) Manufacturing method by casting. 軸方向中空室（８６）を有するシャフト（８４）をロータ用鍛造型に挿入する処理工程と、
加熱されたロータ用鍛造材料を、前記ロータ用鍛造型及び前記シャフト中空室（８６）内で鍛造する処理工程と、
真空ポンプインペラ（８０）を前記ロータ用鍛造型から取り出す処理工程とを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の真空ポンプインペラ（８０）の鍛造による製造方法。 A process of inserting a shaft (84) having an axial hollow chamber (86) into a rotor forging die;
A process for forging the heated forging material for the rotor in the rotor forging die and the shaft hollow chamber (86);
The method for producing the vacuum pump impeller (80) by forging according to any one of claims 1 to 8, further comprising a processing step of taking out the vacuum pump impeller (80) from the forging die for the rotor.
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