JP2013541669A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、吐出体（１３、１４）を駆動する、二つの駆動可能に結合された吐出体シャフト（２、３）と、モータ回転子（１９）、モータシャフト（２）及びモータ固定子（２０）を有するモータと、前記吐出体（１３、１４）が位置しているワーキングチェンバ（５）と、モータ／ギアリングチェンバ（７）とに分けられ、これらのチェンバが、前記吐出体シャフト（２、３）のうちの一つが通過する隔壁（９）によって、さらに分けられているポンプハウジングと、を有する真空ポンプ、特にスクリューポンプに関する。省スペースかつ費用効率の高いデザインと有利なベアリング条件を得ることができる真空ポンプ、特にスクリューポンプを提供するために、前記モータ回転子（１９）が取り付けられた、前記モータシャフト（２）は、同時に前記吐出体シャフト（２、３）のうちの一つとして形成されて、前記隔壁（９）に取り付けられており、該吐出体シャフトによって駆動される吐出体（１３）が、前記隔壁（９）に対して、前記モータ回転子（１９）と反対側に位置しており、前記吐出体シャフト（２、３）が、外壁を形成しているワーキングチェンバ壁に、それぞれ取り付けられていることが提案される。

Description

本発明は、吐出体を駆動する、二つの駆動可能に結合された吐出体シャフトと、モータ回転子、モータシャフト及びモータ固定子を有するモータと、前記吐出体が位置しているワーキングチェンバと、モータ／ギアリングチェンバとに分けられ、これらのチェンバが、前記吐出体シャフトのうちの一つが通過する隔壁によって、さらに分けられているポンプハウジングと、を有する真空ポンプ、特にスクリューポンプに関する。

これらのタイプの真空ポンプは、様々な形態のものが既に知られている。先行技術に関しては、例えば、特許文献１及び特許文献２が参照される。

国際公開第９４／２９５９６Ａ１号（米国特許第５７６７６３５Ａ号明細書） 国際公開第０１／７９７０１Ａ１号（米国特許出願公開第２００３／０１５２４６８Ａ１号明細書）

構成に関して、モータシャフトを中空シャフトとして実装し、及び一つの吐出体シャフトである、第一吐出体シャフトは、モータシャフトを貫通するが、第一吐出体シャフトの駆動は、モータ体シャフト及び第二吐出体シャフトの間にギアシャフトを有し、同様にモータシャフトを貫通する第一吐出体シャフトを駆動する、ギアリングによって駆動する第二吐出体シャフトに由来していることが、後の引用文献により知られている。このデザインは、複雑であるだけでなく、モータに標準コンポーネントを使用できないことから、システム関連費用上の不利益とも関係する。第一引用文献は、異なるデザインの真空ポンプに関する。吐出体シャフトは、その一つが他方の後に位置し、シャフト縦軸に対して横方向に重なり合うことなく、反対端にて駆動されている。このため、いずれの場合も、専用電動モータが備えられ、駆動の同期のために電子制御システムが備えられ、これらは、比較的大きな距離を隔てて、互いに分離している。

第一引用文献に基づいて、本発明の技術的目的は、省スペースかつ費用効率の高いデザインを有するとともに、有利なベアリング条件を得ることができる真空ポンプ、特にスクリューポンプを提供することである。

目的を達成するための一つのとり得る手段は、主題についての第一発明概念によれば、モータ回転子が取り付けられた、モータシャフトは、同時に吐出体シャフトのうちの一つ（第一）として形成されて、隔壁に取り付けられており、該吐出体シャフトによって駆動される吐出体が、前記隔壁に対して、前記モータ回転子と反対側に位置しており、また、前記隔壁に取り付けられていることに加え、前記吐出体シャフトが、外壁を形成するワーキングチェンバ壁に取り付けられている。

一つ、好ましくは唯一つの吐出体シャフトが、同時にモータシャフトとしても形成される。それでもなお、モータシャフトとして形成された、この吐出体シャフトも、モータの両側、及びモータの外側、すなわち、一方では隔壁に、及び他方ではワーキングチェンバ壁に取り付けられる。これは、本来の電動モータのモータシャフト取付と比較して、複雑なデザインを有する従来の吐出体シャフトベアリングに関係する。具体的には、下記に詳述されるように、吐出体シャフトベアリングは、油潤滑されたベアリングとして設けられ得る。モータが、いわば、一つの吐出体シャフトに統合された結果、モータ／ギアリングチェンバ内の空間的所要量は比較的低い。唯一の要求は駆動であり、それはギアホイールの係合、及び、従って、第一吐出体シャフトによる第二吐出体シャフトとの同時同期によって、容易に達成され得る。両方の吐出体シャフトは、同じチェンバ、即ち、モータ／ギアリングチェンバと関連して、同じベアリング、例えば、油潤滑されたベアリングを伴って、取り付けられ得る。その他のタイプのベアリングは、モータ／ギアリングチェンバでは不要である。隔壁に収容されるベアリングは、好ましくは、特に、作動中に発生する軸方向力及び径方向力を吸収するように構成される。これに対し、外側モータチェンバ壁に収容されるベアリングは、好ましくは、基本的には、径方向力（だけ）を吸収するように構成される。一つ（第一）吐出体は、モータ回転子と、同じシャフトの同一線上に位置している。第一吐出体シャフトは、隔壁の両側に、同じくらいに大きい寸法を有する。両方の吐出体シャフトは、好ましくは、隣接して位置し、及び互いに平行であり、同じデザイン、並びに、特に同じ長さでもある。電動モータの駆動について、標準コンポーネントを使用することができる。シャフトに取り付けられる回転子の取付寸法は、回転子に適合する固定子も同様に、標準寸法に合致するように選択することができるからである。

このような真空ポンプは、比較的小さな寸法、比較的低重量のポンプユニット、及び比較的少数のコンポーネントであることに起因する、安価製造によって特徴付けられる。

第一及び第二吐出体シャフトについて、上述され、及び後述されるが、真空ポンプの概念は、これに限定されない。一つ又はそれ以上のさらなる吐出体シャフト、及びそれらに対応して取り付けられる吐出体を備えることができ、任意にさらなる吐出体シャフトに同様の回転子及び吐出体を、また、その場合、当然に関連する固定子も、取り付けることさえもできる。しかしながら、二つだけの吐出体シャフトを有する構成もここに述べられ、好ましい態様である。

本発明のさらなる特徴は、しばしば上述した概念の好ましい関連として、以下に述べられ、及び説明され、図面によっても図示される。しかしながら、本発明の特徴は、ここで述べられ、又は図示される、又は独立して説明される、又はその他の全体的な概念として説明される、唯一又はそれ以上の個別の特徴に関連しても重要であり得る。

全てのベアリング、従って、モータ／ギアリングチェンバに関する真空ポンプのいずれのベアリング、即ち、隔壁のベアリングも（外側）モータチェンバ壁のベアリングも、油潤滑されることが望ましい。この場合、電動モータでは、本来一般的であるグリース潤滑されたベアリングは、モータがモータ／ギアリングチェンバに位置するときに、モータ／ギアリングチェンバ内に存在するが、ここでは原則として、モータ／ギアリングチェンバでは、不要とすることができる。これにより、少なくともモータ／ギアリングチェンバについては、統一された、高品質のベアリングデザインが実現される。このように備えられたベアリングは、（油ポンプによって）均一に供給され及び使用される。

吐出体について、好ましくは、これらは、いずれの場合にも、吐出体シャフトに交換可能に連結している。吐出体シャフトと、吐出体とでは、異なる素材を選択することができる。例えば、吐出体は、アルミニウム又はその他の良好な加熱条件を有する素材で作ることができる。関連する良好な加熱条件について、このような構成は、吐出体に高度に均一な熱分布を達成することができ、同時に、吐出体の実質的に同一の熱膨張を確実にする。そして、作動温度にほとんど依存しない、非常に正確な嵌合が、このようにして可能となる。

吐出体シャフトの素材は、特に、高合金鋼のような、非磁化性素材を基礎として選択することができる。

さらに好ましくは、モータ回転子も、モータシャフト、即ち、第一吐出体シャフトに、交換可能に連結している。このような方法により、異なるパワーレベルのモータを容易に達成することができる。連結は、従来のシャフトハブ連結、例えば、キーのような駆動要素、及び例えば、取付クランプ、即ち、円錐表面によって相互に連動するリング部材によって確立され得る。

モータ固定子は、ギアリング／モータハウジングの中で収縮することができる。モータ固定子は、既にブッシングの中に収縮しているが、ブッシングによって、モータ／ギアリングチェンバ内に挿入されることもできる。

吐出体シャフトについて、特に、同時にモータシャフトとして設けられる方は、好ましくは、吐出体シャフトが中空である。さらに好ましくは、モータ回転子及び吐出体の両方を冷却するために、冷却媒体が中空内部に導入される。中空デザインは、連続穿孔機によって得ることができる。好ましくは、同時にモータシャフトとしても形成される吐出体シャフトだけが、この方法によって冷却される。しかしながら、追加的に、さらに第二吐出体シャフトを中空シャフトとして形成して、同じ方法で、対応して同様に冷却することも可能である。

もう一つの好ましい実施形態では、モータシャフトとして形成される第一吐出体シャフトは、そのワーキングチェンバ側の端部が、第三ベアリングによって支持される。さらに好ましくは、両方の吐出体シャフトが、それらのワーキングチェンバ側の端部が、第三ベアリングによって支持される。この第三ベアリングは、特に好ましくは、吐出体シャフトの軸方向動作、特に線熱膨張に起因する動作を容易に吸収するように形成される。この目的のために、シャフト端部の支持は、軸方向に弾性であり、それは、第三ベアリングによってもたらされる。さらに好ましくは、上述の第三ベアリングは、径方向力の吸収が制限されるように構成される。この目的を達成するために、第三ベアリングの外側リングは、径方向ダンピングを設けることができる。この第三ベアリングは、また好ましくは、グリース潤滑されたベアリングとして設けることができ、特に好ましくは、カバーキャップ（いわゆる、シールドベアリング）を備えるベアリングとして設けることができる。

さらに好ましくは、潤滑剤ポンプを備える。潤滑剤ポンプは、少なくとも上述した油潤滑されたベアリングに供給するために使用されるが、好ましくは、例えば、一つ又は両方の吐出体シャフトの上述した可能な中空デザインを冷却するためにも使用される。冷却は、好ましくは、潤滑剤によって実施され、それは、好ましくは潤滑油でもある。第一吐出体シャフトについて、モータ回転子の冷却だけでなく、同時に第一吐出体シャフトに位置する吐出体の冷却も達成され得る。冷却媒体が吐出体シャフトの中空デザインに起因して、モータ／ギアリングチェンバから、ワーキングチェンバの領域に流入するが、同時に当該領域は、吐出体シャフトの外側空間と密閉してわけられており、このため、冷却媒体は、吐出体シャフトの内側にしか流入しない。この関連で、特に好ましくは、潤滑剤ポンプが、（外側）ワーキングチェンバ壁を越えて、突出する吐出体シャフトの部分によって駆動される。潤滑剤ポンプは、好ましくは、対応してハウジングの外側に位置し、従って、直接接触可能であり、そのため有利に冷却可能でもある。さらに好ましくは、上述した吐出体シャフトの部分は、同時に潤滑剤ポンプのシャフトを形成する。潤滑剤ポンプは、具体的には油ポンプである。潤滑剤ポンプは、より好ましくは、同時にモータシャフトでない、第二吐出体シャフトによって駆動される。

モータ固定子は、ギアリング／モータハウジングの外側に形成された冷却リブによって、冷却され、任意に、これらの冷却リブに気流を伴って作用する独立したファンによって活発に補助される。代替的に、又は追加的に、ハウジングの冷却チャネルから導入された冷却液体によって、液体冷却が実施され得る。さらに、追加的に、又は代替的に、ワインディング端部の噴霧が、油又は（全体的な）オイルミスト冷却に変化させて、冷却のために提供され得る。

駆動、即ち、電動モータは、好ましくは、周波数変換機によって速度制御される。従って、標準的なモータの回転速度を大幅に上回る回転速度を達成することが可能である。モータは、好ましくは、（電源周波数に対する）同一回転速度を超えるように構成される。潤滑剤ポンプが、好ましくは、第二吐出体シャフトによって直接駆動されるため、これにより、回転速度に適合するような、潤滑剤ポンプの規制が直接的にもたらされる。

回転子を第一吐出体シャフトに位置し、及び回転速度を規制することに起因して、減速ギアリング、又は通常備えている、追加的駆動シャフトが不要となる。唯一要求されるのは、吐出体シャフトの直接結合又は同期結合である。

二つの吐出体シャフトは、同期ギアリングによって、協動する。これは、一方では、同時にモータシャフトとして設けられた第一吐出体シャフトから、第二吐出体シャフトへの駆動力の伝達、及び、他方では、吐出体シャフトの同期運転を確実にする。特に、好ましくは、同期ギアリングは、ワーキングチェンバ壁とモータの間に位置する。この構成は、真空ポンプの取付において、及びこれらのタイプのユニットの取付に常に関連するユニットのバランシングにおいても、特に有利である。

吐出体シャフト、ベアリング及びベアリングブッシング、第一吐出体シャフトの場合は、さらに取付済みモータ回転子、また、いずれの場合も、その上に置かれる同期ギアホイールで構成される組立済みモジュールがバランス調整され得る点において、上述した全体的な構成は、バランシングについて有利である。同期ギアリングだけは、取付のために取り外す必要がある。その他の点では、追加的に分解することなく、ここで述べた組立済みキットは、ポンプハウジング内に挿入され、及びそこ固定されることができる。同期ギアリングの位置に印を付けることにより、バランシングにおける、それらの指定位置は、取付の際、容易に再現することができる。ポンプハウジング内に取り付けた状態での追加的なバランシングを省略することができる。

本発明は、添付の図面を参照して、以下に、より詳細に説明されるが、これらは、くれぐれも例として、例示的実施形態を表しているに過ぎない。図面は、以下の事項を示す。

図１は真空ポンプの概略横断面図を示す。 図２は図１の対象の縦断面図を示す。 図３は第一モジュールの図を示す。 図４は第二モジュールの図を示す。 図５は第一及び第二モジュールの挿入前のモータ／ギアリングハウジングを示す。

説明され、及び述べられている、真空ポンプ１は、例示的実施形態にて、スクリューポンプとして形成されている。真空ポンプ１は、第一吐出体シャフト２及び第二吐出体シャフト３を有している。

ポンプは、好ましくは、乾式ポンプである。

真空ポンプ１は、ポンプハウジングも有しており、これは、ワーキングチェンバ５と関連するハウジング部材４と、モータ／ギアリングチェンバ７として形成されるハウジング部材６に分割されている。ハウジング部材４、６、特にハウジング部材６は、吐出体シャフト２、３に対して径方向に閉鎖しているハウジング部材であり、及びこの関連で一体的に形成されている。ハウジング部材は、例えば、鋳造部材とすることができる。塞ぎ板が吐出体シャフト２、３の軸方向に設けられており、塞ぎ板は、ワーキングチェンバ壁８を形成するモータ／ギアリングチェンバ７と関連する。

隔壁９は、本例では、モータ／ギアリングチェンバを形成するハウジング部材６と一体的に形成されており、モータ／ギアリングチェンバ７とワーキングチェンバ５との間に設けられている。吐出体シャフト２、３は、それぞれ第一ベアリング１０、１１によって、隔壁９に支持されている。シール１２は、ベアリング１０、１１の前に位置し、ワーキングチェンバ５に関連するシールブッシングに収容されている。シールは、接触及び／又は非接触のシャフトシールであることができる。シール及びシールブッシングは、好ましくは、隔壁９の一方側だけに対応して位置している。

それぞれ吐出体１３、１４を伴う、吐出体シャフト２、３は、ワーキングチェンバ側に設けられている。例示的実施形態では、吐出体シャフト及び吐出体は、スクリュー様態様にて、しかし非接触にて、通例通り、連動する。

吐出体シャフト２、３は、ワーキングチェンバ５から離れた端面にて、それぞれ第二ベアリング１５、１６によって支持されている。これらのベアリング１５、１６は、外側壁８に収容されている。具体的には、ベアリングは、同じく外側壁８に挿入されているベアリングシート１７、１８に収容されている。

モータ／ギアリングチェンバ６内の駆動について、モータ回転子１９が第一吐出体シャフト２上に位置している。第一吐出体シャフト２は、よって、同時にモータシャフトを形成している。

モータ／ギアリングチェンバ７には、関連するモータ固定子２０も位置し、モータ回転子１９の取付領域を包囲するように設けられている。標準的なモータの常法に従って、モータ固定子は、ハウジング部材６内に収縮するか、又はブッシングによって、収縮してハウジング部材６内に装着されることができる。

第一吐出体シャフト２について、吐出体１３は、隔壁９との関係では、モータ回転子１９と反対側に位置している。吐出体１３は、同じシャフト、即ち、吐出体シャフト２上にて、隔壁９の一方側に位置しており、及びモータ回転子１９は、他方側に位置している。

吐出体シャフト２、３は、いずれの場合もそれぞれ、第一ベアリング１０、１１及び第二ベアリング１５、１６に支持されているだけではなく、第三ベアリング２１、２２によっても、それぞれ支持されている。いずれの場合も、第三ベアリング２１、２２は、ハウジングカバー２５に固定されており、ハウジングカバー２５は、それぞれ別々の受入部材２３、２４によって、ハウジング部材４の吸入側を閉鎖する。同時に、ハウジングカバー２５は、真空ポンプ１の吸入口２６を形成する。

第一及び第二ベアリング１０、１１及び１５、１６は、それぞれ油潤滑されている。これに対し、第三ベアリング２１、２２は、好ましくは、グリース潤滑されている。

図２によれば明らかであるが、真空ポンプ１の排出口２８は、消音器２７を備えて、吸入口２６の下方に設けられている。

吐出体１３、１４は、それぞれ、吐出体シャフト２、３に交換可能に固定されている。具体的には、吐出体１３、１４の領域において、チューブ状部材３１、３２の形に延出している吐出体シャフトにて、吐出体１３、１４をそれぞれ固定している固定板２９、３０が設けられている。

さらに、モータ回転子１９が、例示的実施形態において、キー３３によって、第一吐出体シャフト２に交換可能に取り付けられている。

図２から明らかな通り、モータ固定子２０のモータケーブル３４は、ハウジング部材６の外側の油密ケーブル貫通孔３５を経由して、電力接続部３６に通じている。ケーブル貫通孔３５は、ハウジング部材５の加工面にて、平坦パッキング３７によって封止されている。よって、油が、外部に漏出することが効果的に防止されている。

モータ回転子１９及びモータ固定子２０と、外側壁７との間に、ギアホイール３８、３９が設けられており、これらは、それぞれ、駆動及び同期のために、吐出体シャフト２、３上に位置している。これらのギアホイールは、吐出体シャフト２、３に着脱可能に固定されており、好ましくは、中間ばめによって固定されている。

モータ回転子１９の外径は、第一ベアリング１０が挿入される、ハウジング隔壁９に形成された開口４０の直径よりも小さくなるように選択されている。

よって、図４に図示するモジュールは、ギアホイール３８を除いて、全体として、吐出体シャフト２の軸方向にて、ハウジング部材６内に挿入することが可能である。図３に図示する吐出体シャフト３のモジュールについても同様である。ワーキングチェンバ５を形成するために、実質的に円筒形状のハウジング部材４は、次に、隔壁領域にてハウジング部材６と接続するために、吐出体を避けて通ることができる。代替として、上述のモジュールの挿入時には、ハウジング部材４、６が既に相互に接続されている態様も提供され得る。

閉鎖壁８及びハウジング部材４を伴わない、このハウジング部材６の断面図が図５に図示されている。

ポンプハウジング及びモジュールのこの構築は、図３及び４に図示されるモジュールが、ユニットとしてバランス調整されており、取付準備ができた状態にすることを可能にする。取り付けるには、ギアホイール３８、３９を取り外すだけでよく、その後、吐出体シャフト２、３を取り付けた状態で、外側壁８にて最後に閉鎖される開口から、ギアホイールを取り付ける。

潤滑剤ポンプ４１は、ここでは概略的に示されるだけだが、外側壁８の外側に位置している。この潤滑剤ポンプ４１は、ポンプシャフトを有しており、本例では、同時に吐出体シャフト３として形成されている。

真空ポンプ１の上述したデザインは、製造者によって、容易に、モジュール式ポンプキットの構成とすることを可能にし、及びこれは、異なるポンプ容量及び／又は異なる駆動力とも関連する。吐出体シャフト２、３を変更せずに、異なる（より長い又はより短いデザインの）吐出体１３、１４を取り付けることもできる。これには、キットセットの最小デザインに基づいて、適切な過大な長さ及びワーキングチェンバ５内の対応する軸方向自由空間が考慮され得る。異なる駆動力は、第一に、異なる作動速度によって達成することができる。しかしながら、追加的に、又は代替的に、それらは、固定子／回転子の直径、及び／又は、固定子／回転子の長さの変更によって達成することができる。前記異なるポンプ部材にかかわらず、全ての他のコンポーネントは不変であることができる。

開示された全ての特徴は（それ自体で）、本発明に関連している。関連する／付随する先行文献（先行出願の写し）の開示内容も、これらの文献の特徴を本出願のクレームに組み入れる目的を含めて、ここに本出願の開示として全て含まれている。それらの任意的な下位の構成である従属クレームは、特に、これらのクレームに基づいて分割出願を行うにあたり、先行技術に対する独立した創作性のある改良として特徴付けられる。

Claims (12)

1. 吐出体（１３、１４）を駆動する、２つの駆動可能に結合された吐出体シャフト（２、３）と、
   モータ回転子（１９）、モータシャフト（２）及びモータ固定子（２０）を有するモータと、
   前記吐出体（１３、１４）が位置しているワーキングチェンバ（５）と、モータ／ギアリングチェンバ（７）とに分けられ、これらのチェンバが、前記吐出体シャフト（２、３）のうちの一つが通過する隔壁（９）によって、さらに分けられているポンプハウジングと、を有する真空ポンプ、特にスクリューポンプであって、
   前記モータ回転子（１９）が取り付けられた、前記モータシャフト（２）は、同時に前記吐出体シャフト（２、３）のうちの一つとして形成されて、前記隔壁（９）に取り付けられており、
   該吐出体シャフトによって駆動される吐出体（１３）が、前記隔壁（９）に対して、前記モータ回転子（１９）と反対側に位置しており、
   前記吐出体シャフト（２、３）が、外壁を形成するワーキングチェンバ壁に、それぞれ取り付けられていることを特徴とする真空ポンプ。
2. 前記モータ／ギアリングチェンバ（７）に関連する全てのベアリング（１０、１１、１５、１６）が、油潤滑されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記吐出体（１３、１４）が、前記吐出体シャフト（２、３）に、交換可能に連結していることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. 前記モータ回転子（１９）が、前記吐出体シャフト（２）に、交換可能に連結していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポンプ。
5. 前記中空モータシャフト（２）が、中空内部に導入された冷却媒体によって、冷却されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空ポンプ。
6. 前記モータシャフト（２）は、前記ワーキングチェンバ側の端部が、第三ベアリングによって支持されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の真空ポンプ。
7. 前記第三ベアリングが、前記吐出体シャフト（２、３）の長さの変化を吸収することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の真空ポンプ。
8. 潤滑剤ポンプを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の真空ポンプ。
9. 前記潤滑剤ポンプが、吐出体シャフト（２、３）によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の真空ポンプ。
10. 前記潤滑剤ポンプ（４）が、前記モータ／ギアリングチェンバの壁（８）を越えて、外側に突出する前記吐出体シャフト（３）の部分と連動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の真空ポンプ。
11. 前記吐出体シャフト（２、３）が、同期ギアリングによって連動することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の真空ポンプ。
12. 前記同期ギアリングが、前記ワーキングチェンバ壁（８）と前記モータの間に位置していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の真空ポンプ。

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