JP2010265894A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】サイド・チャネル・ポンプ段が、改善された真空特性値と同時に、ポンプ能動部品の簡単に製造可能な形状とを有する真空ポンプを提供する
【解決手段】ガス入口、ガス出口およびサイド・チャネル・ポンプ段を備えた真空ポンプであって、前記サイド・チャネル・ポンプ段は、外周部を設けた回転運動させられる羽根車を含み、前記羽根車は第１の部分羽根６２１および第２の部分羽根６２２を設けた羽根６０２を有し、前記羽根は羽根車の外周部に配置されている。改善された真空特性値および同時に簡単に製造可能なポンプ能動部品の形状を達成させるために、少なくとも１つの部分羽根６２１、６２２と羽根の運動方向６０７との間の角度６１５が９０°より小さい値であることが提案される。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の真空ポンプに関するものである。

サイド・チャネル・ポンプ段を備えた真空ポンプは従来技術において既知であり、且つますます経済的意義を高めている。サイド・チャネル・ポンプ段は、ターボ分子ポンプ内に使用されたとき、ターボ分子ポンプをより高い圧力に対して排出させることを可能にする。ホルベック（Ｈｏｌｗｅｃｋ）ポンプ段およびサイド・チャネル・ポンプ段を備えた真空ポンプは、きわめてコンパクトな構造サイズにおいて、分子流動範囲内の終端圧力を達成させる。このような真空ポンプに対する一例をドイツ特許公開第１９９３０９５２号が提供し、ドイツ特許公開第１９９３０９５２号は、吸込領域内において並列に作動するホルベック・ポンプ段を備え、且つそれに続くガス流れ内に複数のサイド・チャネル・ポンプ段を備えている。このサイド・チャネル・ポンプ段内に使用されている羽根車は簡単な構造に形成されている。即ち、ディスク形状の羽根車の羽根は羽根車の外周部に配置され、且つディスクから半径方向に突出している。羽根の間に中間ウェブが伸長し、中間ウェブは羽根車の全外周に沿って羽根と同じ高さを有している。

サイド・チャネル・ポンプ段の真空特性値、特にポンプの排気速度および入口と出口との間の圧力比は、羽根、チャネルおよび回転部分と固定部分との間の隙間などの形態の関数である。一般に、良好な真空特性値は製造コストを上昇させることになる。

他方で、サイド・チャネル・ポンプのポンプ能動部品の製造コストを低く抑える必要性が存在する。
上記の羽根車は従来良好な妥協を示してきたが、この妥協に対してさらに改善が求められる。

ドイツ特許公開第１９９３０９５２号

したがって、本発明の課題は、真空ポンプのサイド・チャネル・ポンプ段が、改善された真空特性値と、同時に、ポンプ能動部品の簡単に製造可能な形状とを有する、真空ポンプを提供することである。

この課題は、独立請求項１の特徴により解決される。本発明の有利な形態が従属請求項２−６に記載されている。
請求項１に記載の羽根の形状は、コスト的に有利に製造可能である。冒頭記載の従来技術に比較して、少なくとも１つの部分羽根と羽根の運動方向との間の、９０°より小さい角度により、低真空の範囲内における、サイド・チャネル・ポンプ段の入口と出口との間の圧力比の改善が結果として得られる。

さらに、隣接する羽根の間の中間ウェブが、少なくとも部分的に、羽根より小さい高さを有するとき、この利点はさらに顕著となる。
少なくとも１つの部分羽根が回転方向に関して後方に位置する後部を有し、この後部が羽根車の外周部の中心線を超えて伸長するとき、真空特性値、特に圧力比のさらなる改善が達成される。

羽根の後部に面取り部が設けられているとき、利点のさらなる拡大が達成される。
周方向における部分羽根のオフセットは有利に働き、且つ結果をさらに改善させる。
ガス流れ内において、サイド・チャネル・ポンプ段が他のサイド・チャネル・ポンプ段の後方に配置され、他のサイド・チャネル・ポンプ段はロータ羽根を備えたロータを含み、ロータ羽根が、回転方向に関して後方に位置する側に面取り部を有するとき、有利な組み合わせが得られる。羽根形態のこの選択は、従来技術に比較して、サイド・チャネル・ポンプ段の数を少なくすることを可能にし、したがって、改善された真空特性値において製造コストを低減させる。

これらの変更態様の一実施例により本発明を詳細に説明し、且つそれらの利点を掘り下げることとする。

図１は、サイド・チャネル・ポンプ段を備えた真空ポンプの軸方向断面図を示す。 図２は、線Ｉ−Ｉ′による、軸中心線に直角な断面図を示す。 図３は、第１および第２の羽根を備えた羽根車を見た図を示す。 図４は、線ＩＩ−ＩＩ′による、第１および第２の羽根を備えた羽根車の断面図を示す。 図５は、一変更態様における、いくつかの羽根を備えた一部分を見た図を示す。 図６は、他のポンプ段のロータの部分を見た図を示す。

図１に、この実施例の真空ポンプ１が縦断面図で示されている。ガス入口２およびガス出口３を設けた真空ポンプのハウジングは複数のハウジング部分２０、２１、２２および２３を有し、これらのハウジング部分内に、以下に説明される構成要素が装着されている。

ガスは、ガス入口を通過して、はじめに、分子ポンプ段４内に到達し、分子ポンプ段は、ここでは、ホルベック構造様式で形成されている。分子ポンプ段は、内部ねじ山溝４０７を設けた内部ステータ４０５、および外部ねじ山溝４０８を設けた外部ステータ４０６を含む。ねじ山溝はねじ山状に伸長し、且つ内部ステータと外部ステータとの間に存在する回転シリンダ４０２と協働して、分子流動範囲内においてポンプ作用が設定される。シリンダは支持体４００上に装着され、一方、支持体は軸８と結合されている。分子ポンプ段は対称に形成され且つ第２のシリンダ４０２′を有し、第２のシリンダは、それに付属のステータ構造部分と協働する。この形態により、並列供給機構が得られる。

軸は駆動装置７により回転させられる。この駆動装置は、ステータ側に電気コイル１２を含み、軸側に永久磁石１３を含む。軸は転がり軸受１０および１１内に支持されている。

分子ポンプ段から、ガスは、下流側に、第１の移送チャネル２４を通過して高真空側のサイド・チャネル・ポンプ段５内に流入する。高真空側のサイド・チャネル・ポンプ段はロータ５００を有し、ロータには少なくとも１つのロータ羽根が設けられている。ロータ羽根はサイド・チャネル５０１内において円運動を行う。このポンプ段内においてさらに圧縮されたガスは、第２の移送チャネル２５を介してサイド・チャネル・ポンプ段６に移送され、ここでさらに圧縮され、最終的に、ガス出口を介して真空ポンプから排出される。

図２に、サイド・チャネル・ポンプ段６が線Ｉ−Ｉ′による断面図で示されている。サイド・チャネル・ポンプ段を包囲するハウジング部分２２は、リング状のサイド・チャネル６０１を有している。このサイド・チャネルのリングは中断部６０４により中断される。中断部は吸込側および吐出側を相互に分離し、且つ羽根車において搬送されたガス流れを羽根車から切り離す。サイド・チャネル内において、羽根車６００の外周部６０３に配置されている少なくとも１つの羽根６０２が円運動を行う。羽根はこの外周部において半径方向に伸長している。羽根車が軸８により回転させられ且つガスが移送チャネル２５を通過してサイド・チャネル内に流入したとき、ガスは羽根によりチャネルに沿って移動される。周方向におけるガスのこの搬送は中断部６０４において終端する。中断部において、ガスは後続のチャネルに移送される。チャネルは、このとき、他のポンプ段またはガス出口３に連絡している。

図３に、羽根車の羽根の形態が外周部を見た図で示されている。羽根６０２は、第１の部分羽根６２１および第２の部分羽根６２２を有している。これらの部分羽根の各々は部分羽根後部６２５および６２６を有している。これらの両方の部分羽根の少なくとも１つは、羽根の運動方向６０７と、９０°より小さい角度６１５を形成している。両方の部分羽根がこのような角度に傾斜され、且つ両方が共に運動方向に開いたＶを形成するとき、それは好ましい。この手段は、羽根により達成される圧力比を上昇させる。さらなる上昇が面取り部６１６により達成され、面取り部は、部分羽根後部６２５および６２６に設けられ、且つ羽根車の面内に存在する部分羽根の外側角部に位置している。羽根の表面は平面から構成することが有利であり、その理由は、このとき、羽根はのこ引き加工によりきわめて簡単に且つコスト的に有利に製造可能であるからである。この方法においては、のこ歯が羽根車の外周部をのこ引き加工し、このとき、のこ歯は、羽根車の回転軸に対して傾斜され、即ち、回転軸はのこ歯の面内には存在していない。

羽根車は羽根６０２のほかにさらに他の羽根６１２を有し、他の羽根は同じに形成されていることが有利である。羽根６０２および６１２の間に中間ウェブ６３０が配置されている。

中間ウェブの形態は図４から明らかである。図４は、線ＩＩ−ＩＩ′による断面図を示す。中間ウェブ６３０は羽根６０２および６１２の間に配置されている。中間ウェブ高さ６３１は、少なくとも部分的に、羽根高さ６３２より小さいので、羽根の間に貫通空間が形成されている。貫通空間は圧力比を改善させる。この場合、形状は同様にのこ引き加工により容易に形成可能である。のこ引き加工の間に、のこ歯は羽根車の外周部の中心線を超えて入り込み、且つ中間ウェブの材料を除去する。のこ歯が上記のように傾斜されている場合、のこ引き過程内に形状が形成され、この形状において、中間ウェブのより高い部分は、運動方向６０７に関して、羽根６０２の前方に配置されている。

図５における羽根車の外周部を見た図は、羽根の一変更態様を示す。羽根６０２′は２つの部分羽根６５１および６５２を有している。部分羽根の各々は部分羽根後部６５３および６５４を有している。これらの部分羽根後部の各々に面取り部６５６が配置され、面取り部は、羽根車の面内に存在する部分羽根の外側角部に位置している。部分羽根は、運動方向６０７と、９０°より小さい角度６１５′を形成している。部分羽根は運動方向にオフセット量６６１だけ相互にオフセットされている。部分羽根後部は羽根車の中心線６６０を超えて伸長している。この変更態様は、同様に、のこ引き加工により簡単に製造可能であり、且つ達成可能な圧力比を上昇させる。

図６に、高真空側のサイド・チャネル・ポンプ段５のロータの外周部を見た図が示されている。ロータの外周部に配置されている羽根５０２は、部分羽根後部５１３を設けた部分羽根５５１および５５２を有している。部分羽根後部に面取り部５１６が設けられている。

図３−６に示されている構造は複数回反復され、且つ羽根車の外周部に沿って整数倍だけ現われる。
分子ポンプ段４と、図６に示すように形成されたロータを有する高真空側のサイド・チャネル・ポンプ段および図３−５に示す特徴をもつ羽根車を有するサイド・チャネル・ポンプ段との組み合わせは、改善された真空特性値を有する、コスト的に有利に製造可能な、コンパクトな真空ポンプを提供する。

１ 真空ポンプ
２ ガス入口
３ ガス出口
４ 分子ポンプ段
５ 高真空側のサイド・チャネル・ポンプ段
６ サイド・チャネル・ポンプ段
７ 駆動装置
８ 軸
１０、１１ 転がり軸受
１２ 電気コイル
１３ 永久磁石
２０、２１、２２、２３ ハウジング部分
２４ 第１の移送チャネル
２５ 第２の移送チャネル
４００ 支持体
４０２、４０２′ シリンダ
４０５ 内部ステータ
４０６ 外部ステータ
４０７ 内部ねじ山溝
４０８ 外部ねじ山溝
５００、６００ 羽根車、ロータ
５０１、６０１ サイド・チャネル
５０２、６０２、６０２′、６１２ 羽根
５１３、６２５、６２６、６５３、６５４ 部分羽根後部
５１６、６１６、６５６ 面取り部
５５１、５５２、６２１、６２２、６５１、６５２ 部分羽根
６０３ 外周部
６０４ 中断部
６０７ 運動方向
６１５、６１５′ 角度
６３０ 中間ウェブ
６３１ 中間ウェブ高さ
６３２ 羽根高さ
６６０ 中心線
６６１ オフセット量

Claims (6)

1. ガス入口（２）、ガス出口（３）およびサイド・チャネル・ポンプ段（６）を備えた真空ポンプ（１）であって、前記サイド・チャネル・ポンプ段は、外周部を設けた回転運動させられる羽根車（６００）を含み、前記羽根車は第１の部分羽根（６２１；６５１）および第２の部分羽根（６２２；６５２）を設けた羽根（６０２；６０２′）を有し、前記羽根は羽根車の外周部に配置されている、真空ポンプにおいて、
   少なくとも１つの部分羽根（６２１、６２２；６５１、６５２）と羽根の運動方向（６０７）との間の角度（６１５；６１５′）が９０°より小さい値であることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記羽根車が第２の羽根（６１２）を有し、且つ前記羽根（６０２；６０２′；６１２）の間において羽根車（６００）の周方向に中間ウェブ（６３０）が配置され、中間ウェブ高さ（６３１）は、少なくとも部分的に、羽根高さ（６３２）より小さいことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 少なくとも１つの部分羽根（６２１、６２２；６５１、６５２）が回転方向に関して後方に位置する後部（６５３、６５４）を有し、前記後部は羽根車の外周部の中心線（６６０）を超えて伸長することを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ。
4. 少なくとも１つの羽根（６０２；６０２′；６１２）がその後部（６２５、６２６；６５３、６５４）に面取り部（６１６；６５６）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空ポンプ。
5. 第１および第２の部分羽根（６５１、６５２）が周方向に相互にオフセット配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の真空ポンプ。
6. 真空ポンプが前記サイド・チャネル・ポンプ段（６）と前記ガス入口（２）との間に他のポンプ段（５）を含み、前記他のポンプ段はロータ羽根（５０２）を備えたロータ（５００）を含み、前記ロータ羽根は、回転方向に関して後方に位置する側に面取り部（５１６）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の真空ポンプ。

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