JP2016114059A - Rotor device for vacuum pump, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、請求項1の上位概念に係るローター装置、請求項7の上位概念に係るローター装置、請求項14の上位概念に係るローター装置の製造の為の方法、および請求項15の上位概念に係るローター装置の製造のための方法に関する。
The invention relates to a rotor device according to the superordinate concept of claim 1, a rotor device according to the superordinate concept of claim 7, a method for manufacturing a rotor device according to the superordinate concept of
例えばターボ分子ポンプのような真空ポンプは、異なる技術領域で使用され、各プロセスに必要な真空を達成する。ターボ分子ポンプは、典型的には一つのローター軸、該ローター軸に接続された複数のローターディスク、及び該ローターディスクの間に配置されたステーターディスクを有する。ローターディスク及びステーターディスクは、その際、其々、複数の羽根を有する。該羽根は、ブレードともまた称される。羽根は、ポンプ効果を発する構造を形成し、そしてステーター装置に対するローター装置の高速回転の際に、所望のポンプ作用を奏する。 Vacuum pumps, such as turbomolecular pumps, are used in different technical areas to achieve the vacuum required for each process. A turbo-molecular pump typically has one rotor shaft, a plurality of rotor disks connected to the rotor shaft, and a stator disk disposed between the rotor disks. The rotor disk and the stator disk then each have a plurality of blades. The vanes are also referred to as blades. The vanes form a pumping structure and perform the desired pumping action during high speed rotation of the rotor device relative to the stator device.
先行技術から、ターボ分子ポンプのローター装置をモノリスブロックから機械加工により製造すること、または複数の個々のローターディスクから組み合わせることが公知である。その際、一つの塊からの製造は、極めて時間がかかり、かつ製造が複雑である。複数のディスクからのローター装置の組合せは、これと反対に、それほど時間もかからず、製造もそれほど複雑で無い。その際、ローターディスクは、個々に製造され、そして引き続いてき、軸と組み合わせられる。接合は、ローター軸上へのローターディスクのプレス嵌め(独語:Aufpressen)、収縮嵌め(又は焼き嵌め、独語:Aufschrumpfen)、またははさみ嵌め(独語:Aufklemmen)によって行われる。 From the prior art, it is known to manufacture a turbomolecular pump rotor device by machining from a monolith block or from a plurality of individual rotor disks. In that case, the production from one lump is extremely time consuming and complicated. The combination of rotor devices from multiple disks, on the other hand, takes less time and is less complicated to manufacture. In that case, the rotor disks are manufactured individually and subsequently combined with the shaft. Joining is performed by press fitting of the rotor disk onto the rotor shaft (German: Aufpressen), shrink fitting (or shrink fitting, German: Aufschlumpen), or scissor fitting (German: Aufklemen).
特許文献1から、更に、ローター軸を複数のローター要素から組み合わせることが公知である。各ローター要素は、その際、円形状、シリンダー状のエクステンションを有する。該エクステンションは、其々ローターディスクと接続されている。ローター要素は、収縮過程を通じて互いに接続され、そしてその際ローター軸も形成する。 From patent document 1 it is further known to combine the rotor shaft from a plurality of rotor elements. Each rotor element then has a circular, cylindrical extension. The extensions are each connected to a rotor disk. The rotor elements are connected to each other through the contraction process and also form the rotor shaft.
プレス嵌め、焼き嵌め、または挟み嵌めされたローターディスクを有するローター軸を有するローター装置においては、ローターディスクは高い接合力でローター軸に固定されている必要がある。というのは、ローターディスクが運転中、ローター軸から外れないということはそのようにしてのみ保証されることが可能だからである。特に、真空ポンプにおいてや、特にターボ分子ポンプにおいて発生することが可能であるようなローター装置の高い回転数において、強い遠心力にもとづいて接合力が減少させられるからである。温度の影響によっても、接合力は減少する可能性がある。その上、ローターディスクとローター軸の間の接合箇所に対する材料負荷が、停止状態において既に極めて高い。更に、増加するローター回転数において、ローターディスク内の比較応力は、遠心力の影響のもと甚大である。 In a rotor device having a rotor shaft having a press-fitted, shrink-fitted or pinched rotor disc, the rotor disc needs to be fixed to the rotor shaft with a high joining force. This is because it can only be ensured that the rotor disk does not come off the rotor shaft during operation. In particular, the bonding force is reduced on the basis of strong centrifugal forces at high rotational speeds of the rotor device which can occur in vacuum pumps, in particular in turbomolecular pumps. The bonding force may also decrease due to the influence of temperature. Moreover, the material load on the joint between the rotor disk and the rotor shaft is already very high in the stopped state. Furthermore, at increasing rotor speeds, the relative stress in the rotor disk is significant under the influence of centrifugal force.
よって本発明の課題は、真空ポンプの為、特にターボ分子ポンプの為の改善されたローター装置であって、製造技術上簡単な方法で製造可能であり、かつこれらに発生する材料負荷に関して及び改善された特性を接合箇所に関して有するものを提供することである。 The object of the present invention is therefore an improved rotor arrangement for vacuum pumps, in particular for turbomolecular pumps, which can be manufactured in a simple manner in terms of manufacturing technology and with regard to the material loads generated thereby and improvements It is to provide what has the properties obtained with respect to the joint.
この課題は、請求項1に記載の特徴を有するローター装置、又は請求項7に記載の特徴を有するローター装置によって解決される。 This problem is solved by a rotor device having the features of claim 1 or a rotor device having the features of claim 7.
本発明は、更に、真空ポンプの為の改善されたローター装置の製造の為の方法を提供することを課題とする。 The invention further aims to provide a method for the manufacture of an improved rotor arrangement for a vacuum pump.
この課題は、請求項14に記載の特徴を有するローター装置の製造の為の方法、又は請求項15に記載の特徴を有するローター装置の製造の為の方法によって解決される。
This problem is solved by a method for manufacturing a rotor device having the features of
真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為の発明に係るローター装置は、ローター軸と少なくとも一つのローターディスクを有する。ローターディスクは、ローター軸の収容の為の中央の収容開口部を有している。その際、ローターディスクは、ローター軸上に設けられており、そしてローターディスクとローター軸の間には機械的な接続が形成されている。その際、機械的な接続は熱的な接合過程によって実現されている。 The rotor device according to the invention for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, has a rotor shaft and at least one rotor disk. The rotor disk has a central receiving opening for receiving the rotor shaft. In this case, the rotor disk is provided on the rotor shaft, and a mechanical connection is formed between the rotor disk and the rotor shaft. At that time, the mechanical connection is realized by a thermal bonding process.
よって発明に係るローター装置においては、ローター軸は、ローター軸上にプレス嵌め、焼き嵌め、又は挟み嵌めされておらず、熱的な接合過程によってローター軸と機械的に接続されている。これによって、ローターディスクとローター軸の間に材料負荷が生じないか、または僅かのみ生じ、これによって特にローター軸の高回転(特にターボ分子ポンプにおいて発生するような)における挙動も改善されることが可能である。ローターディスクとローター軸の間の熱的な接合過程によって実現される機械的な接続によって、ローター軸とローターディスクは長期にわたって解除不可能に一体に組み合わせられる。発明に係るローター装置は、よって少なくとも基本的に、特に内部応力挙動に関して、モノリス式に製造されたローター装置と同様の特性を有する。その際、発明に係るローター装置においては、ローターディスクは個々に製造されていることが可能であり、このことは、モノリス式のローター装置の製造に対して時間コスト及び製造コストが安価である。 Therefore, in the rotor device according to the invention, the rotor shaft is not press-fitted, shrink-fitted, or pinched on the rotor shaft, and is mechanically connected to the rotor shaft by a thermal joining process. This can result in no or only a slight material load between the rotor disk and the rotor shaft, which also improves the behavior of the rotor shaft, especially at high rotations (especially as occurs in turbomolecular pumps). Is possible. Due to the mechanical connection realized by the thermal joining process between the rotor disk and the rotor shaft, the rotor shaft and the rotor disk are combined together in an unreleasable manner for a long time. The rotor device according to the invention thus has at least basically the same characteristics as a monolithically manufactured rotor device, in particular with regard to internal stress behavior. In that case, in the rotor device according to the invention, the rotor disk can be manufactured individually, which means that the time cost and the manufacturing cost are low compared to the manufacturing of the monolithic rotor device.
熱的な接合過程は、特に、溶接過程、好ましくはレーザー溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接、又はこれら溶接過程の組合せ、又ははんだ付け過程であることが可能である。 The thermal joining process can in particular be a welding process, preferably laser welding, electron beam welding, friction welding, friction stir welding, or a combination of these welding processes, or a soldering process.
本発明の形態に従い、収容開口部を縁取るローターディスクの内側壁部は、ローター軸の外側面を取り囲み、そして機械的な接続は、内側壁部と外側面の間に形成されている。よってローターディスクの内側面は、外周囲を形成するローター軸の外側面と機械的に接続されている。これは、機械的な接続が、特に簡単に熱的な接合過程によって内側壁部と外側面の間に形成されることが可能であるというメリットを有する。というのは、ローターディスクがローター軸に差し込まれているとき、内側壁部と外側面は互いに向き合っているからである。 In accordance with an aspect of the present invention, the inner wall of the rotor disk that borders the receiving opening surrounds the outer surface of the rotor shaft, and the mechanical connection is formed between the inner wall and the outer surface. Therefore, the inner surface of the rotor disk is mechanically connected to the outer surface of the rotor shaft that forms the outer periphery. This has the advantage that a mechanical connection can be made between the inner wall and the outer surface, in particular by a simple thermal joining process. This is because when the rotor disk is inserted into the rotor shaft, the inner wall portion and the outer surface face each other.
好ましくは、機械的な接続は、外側面と内側壁部の間でローター軸の全周にわたって形成されている。よってローター軸の周囲方向で見て、機械的接続は、ローター軸の全周にわたって、その外側面とローターディスクの内側壁部の間に形成されている。これによって、回転するローター装置の運転特性が向上されることが可能である。特に、ローターディスクとローター軸の間の機械的な接続によって引き起こされるアンバランスが防止される、または少なくとも低く保たれることが可能である。 Preferably, the mechanical connection is formed over the entire circumference of the rotor shaft between the outer surface and the inner wall portion. Therefore, when viewed in the circumferential direction of the rotor shaft, the mechanical connection is formed between the outer surface of the rotor shaft and the inner wall portion of the rotor disk over the entire circumference of the rotor shaft. As a result, the operating characteristics of the rotating rotor device can be improved. In particular, the imbalance caused by the mechanical connection between the rotor disk and the rotor shaft can be prevented or at least kept low.
内側壁部と外側面の間の機械的な接続は、内側壁部の全軸方向長さにわたって形成されていることが可能である。これによって特に堅固な機械的接続が、ローター軸とローターディスクの間に達成されるので、極めて高い回転数と、これによってローターディスクに引き起こされる高い遠心力においても、ローターディスクはローター軸から外れることが無い。 The mechanical connection between the inner wall portion and the outer surface can be formed over the entire axial length of the inner wall portion. As a result, a particularly rigid mechanical connection is achieved between the rotor shaft and the rotor disc, so that the rotor disc can be disengaged from the rotor shaft even at very high rotational speeds and at high centrifugal forces caused thereby. There is no.
好ましくは、ローターディスクは(熱的な接合過程によって達成されるローターディスクとローター軸の間の機械的接続に追加的に)ローター軸にプレス嵌め、焼き嵌め、又は挟み嵌めされていない。プレス嵌め、焼き嵌め、又は挟み嵌めによって引き起こされる材料負荷は、よって防止されることが可能である。 Preferably, the rotor disk is not press-fit, shrink-fitted or pinched to the rotor shaft (in addition to the mechanical connection between the rotor disk and the rotor shaft achieved by a thermal joining process). Material loading caused by press fit, shrink fit or pinch fit can thus be prevented.
好ましくは、ローター軸は少なくとも一つの部分を有する。その外直径は、ローター軸の、軸方向でみて先行する領域の外直径よりも大きく、そしてローター軸の、方向でみて後続する領域の外直径よりも小さい。その際、少なくとも一つのローターディスクが該部分に差し込まれている。ローター軸は、よって段差状とされたローター軸の形式で形成されていることが可能であり、このローター軸は、その長さ方向延在でみて、異なる外直径を有する領域又は部分を有する。その際、少なくとも一つのローターディスク、好ましくはちょうど一つのローターディスクが、該部分に差し込まれている。一以上のローターディスク、例えば2または3のローターディスクが、該部分に差し込まれているとき、これは通常、比較的薄い又は平坦なローターディスクである。複数のローターディスクが、接合過程においてローター軸と接続されることが可能である。 Preferably, the rotor shaft has at least one part. The outer diameter of the rotor shaft is larger than the outer diameter of the preceding region in the axial direction and smaller than the outer diameter of the subsequent region of the rotor shaft in the direction. In this case, at least one rotor disk is inserted into the part. The rotor shaft can thus be formed in the form of a stepped rotor shaft, which rotor region has regions or parts with different outer diameters when viewed in its longitudinal extension. In this case, at least one rotor disk, preferably just one rotor disk, is inserted into the part. When one or more rotor disks, for example two or three rotor disks, are inserted into the part, this is usually a relatively thin or flat rotor disk. A plurality of rotor disks can be connected to the rotor shaft during the joining process.
好ましくは、軸方向でみて先行する領域が直接該部分に続いている。これは後続する領域に対してもそうである。よって先行する領域から該部分及び該部分から後続する領域への移行部は、好ましくは唐突に推移している。 Preferably, a region preceding in the axial direction directly follows the portion. This is also the case for subsequent areas. Therefore, the transition from the preceding region to the portion and from the portion to the subsequent region preferably changes suddenly.
好ましくは、ローター軸の部分の軸方向の長さは、少なくとも基本的に、少なくとも一つのローターディスクの軸方向の長さに相当する。好ましくは、ローター軸の部分の軸方向の長さは、少なくとも基本的に、差し込まれたローターディスクの軸方向の長さに相当する。後続する領域には、軸方向で見て、ローター軸の別の部分が引き続く。その外直径は、後続する領域の外直径よりも大きく、そしてここでもまた少なくとも一つのローターディスクが差し込まれていることが可能である。その際、好ましくは、後続する領域の軸方向の長さは、前記部分と前記別の部分に差し込まれたローターディスクの間に所望の間隔が生じるように選択される。 Preferably, the axial length of the rotor shaft portion corresponds at least essentially to the axial length of at least one rotor disk. Preferably, the axial length of the rotor shaft portion corresponds at least essentially to the axial length of the inserted rotor disk. Subsequent regions are followed by another portion of the rotor shaft as viewed in the axial direction. Its outer diameter is larger than the outer diameter of the subsequent area, and here too it is possible for at least one rotor disk to be inserted. In so doing, preferably the axial length of the subsequent area is selected such that a desired spacing occurs between the part and the rotor disk inserted into the other part.
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為のローター装置であって、二以上のローターディスクを有するものに関する。これらローターディスクは、回転軸に関して整列されており、そして回転軸の方向でみて連続して設けられている。その際、隣接するローターディスクの間には機械的接続が形成されている。この機械的接続は、直接、隣接するローターディスクの間に熱的な接合過程によって実現されている。 The present invention relates to a rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, having two or more rotor disks. These rotor disks are aligned with respect to the axis of rotation and are provided continuously in the direction of the axis of rotation. At that time, a mechanical connection is formed between adjacent rotor disks. This mechanical connection is realized by a thermal bonding process directly between adjacent rotor disks.
ローター装置においては、隣接するローターディスクが、熱的な接合過程によって直接機械的に互いに接続される。これは、相並ぶローターディスクがそれ自体でローター軸を形成することが可能であるというメリットを有する。 In the rotor device, adjacent rotor disks are mechanically connected directly to each other by a thermal joining process. This has the advantage that the side-by-side rotor disks can themselves form the rotor shaft.
熱的な接合過程は、好ましくは、溶接過程、例えば、レーザー溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接、又はこれらの溶接過程の組合せ、又ははんだ付け過程である。 The thermal joining process is preferably a welding process, such as laser welding, electron beam welding, friction welding, friction stir welding, or a combination of these welding processes, or a soldering process.
ローターディスクの熱的接合過程による機械的接続によって、ローターディスクは個々に製造され、そして引き続いて一体に組み合わせられることができるので、これから形成されるローター装置は、基本的に、モノリス式のローター装置と同じ特性を有する。発明に係るローター装置は、モノリス式のローター装置に比較して少ないコストで製造可能であるにも関わらずである。 Since the rotor disks can be manufactured individually and subsequently combined together by mechanical connection by the thermal joining process of the rotor disks, the rotor device formed from this is basically a monolithic rotor device Have the same characteristics. The rotor device according to the invention can be manufactured at a lower cost compared to the monolithic rotor device.
本発明の一つの態様に従い、各ローターディスクは一つのディスク状体を有する。これには、回転軸に関して半径方向外側に向かって起立するローターブレードが設けられている。そして機械的接続は、隣接するローターディスクのディスク状体の間に形成されている。隣接するローターディスクのディスク状体は、よって、熱的接合過程によって直接互いに接続されている。これによってローターディスクの間の長期にわたる接続が簡単に達成されることが可能である。これは、ローターディスクを高回転時においても確実に組合わせる。 According to one embodiment of the present invention, each rotor disk has a disk-like body. This is provided with a rotor blade that rises radially outward with respect to the rotational axis. A mechanical connection is formed between the disk-like bodies of adjacent rotor disks. The disk-like bodies of adjacent rotor disks are thus directly connected to each other by a thermal bonding process. This allows a long-term connection between the rotor disks to be easily achieved. This reliably combines the rotor disks even at high rotations.
好ましくは、ローターディスクは、ローターディスクのディスク状体の下面が、隣接するローターディスクのディスク状体の上面と向かい合っており、そして機械的接続が、一方のローターディスクの下面と他のローターディスクの上面の間に形成されているように連続して設けられている。これによって、隣接するローターディスクの間の直接的な機械的接続が達成されることが可能である。 Preferably, the rotor disk is such that the lower surface of the disk-like body of the rotor disk faces the upper surface of the disk-like body of the adjacent rotor disk, and the mechanical connection is between the lower surface of one rotor disk and the other rotor disk. It is provided continuously so as to be formed between the upper surfaces. Thereby, a direct mechanical connection between adjacent rotor disks can be achieved.
好ましくは、各ローターディスクのディスク状体の下面に、及び各ローターディスクのディスク状体の上面に、収容開口部に対して補完的に形成されたセンターピースが形成されている。その際、ローターディスクのディスク状体のセンターピースは、特に、差込み接続を形成しつつ、隣接するローターディスクのディスク状体の収容開口部内に差し込まれている。隣接するローターディスクは、よって簡単に重ね合わせて組合わせられることができる。特に、差込みのあと、ローターディスクは熱的な接合過程によって、その後、機械的に長期にわたって互いに接続されることが可能である。 Preferably, a center piece is formed on the lower surface of the disk-shaped body of each rotor disk and on the upper surface of the disk-shaped body of each rotor disk so as to be complementary to the accommodation opening. At that time, the center piece of the disk-shaped body of the rotor disk is inserted into the receiving opening of the disk-shaped body of the adjacent rotor disk, in particular, forming an insertion connection. Adjacent rotor disks can thus be easily stacked and combined. In particular, after insertion, the rotor disks can be mechanically connected to each other for a long time by a thermal joining process.
発明に係る一つの態様に従い、センターピースは、収容開口部の内直径に対してしまりばめの形式で形成されている外直径を有する。これによって、差し込まれたローターディスクが既に、収容開口部とセンターピースの間に実現された差込み接続によって互いに堅固に接続されているということが達成されることが可能である。このことは、例えば、ローターディスクの熱的な接合の為にも有利である。 In accordance with one aspect of the invention, the centerpiece has an outer diameter that is formed in the form of an interference fit with respect to the inner diameter of the receiving opening. Thereby, it can be achieved that the inserted rotor disks are already firmly connected to one another by means of a plug connection realized between the receiving opening and the center piece. This is also advantageous, for example, for the thermal joining of the rotor disks.
好ましくは、収容開口部とセンターピースは、回転軸に対して中央に、各ディスク状体の上面又は下面に設けられている。これによって、簡単に、回転軸又はローテーション軸に関するディスクの互いのセンタリングが達成されることが可能である。 Preferably, the accommodation opening and the center piece are provided on the upper surface or the lower surface of each disk-like body in the center with respect to the rotation axis. This makes it easy to achieve centering of the disks with respect to the rotation axis or rotation axis.
本発明は、発明に係るローター装置、該ローター装置と組みわせられたステーター装置、及び、ローター装置の回転駆動の為の駆動部を有する真空ポンプにも関している。 The present invention also relates to a rotor device according to the invention, a stator device combined with the rotor device, and a vacuum pump having a drive unit for rotationally driving the rotor device.
真空ポンプは、特にターボ分子ポンプであるか、又は他の形式の真空ポンプであって、高速に回転するローター、特に10,000回転/分より多くの回転数で回転するローターが使用される真空ポンプである。 The vacuum pump is in particular a turbo-molecular pump or other type of vacuum pump, in which a rotor rotating at high speed, in particular a rotor rotating at a rotational speed of more than 10,000 revolutions / minute, is used. It is a pump.
本発明は、また、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為のローター装置の製造の為の方法に関する。この方法においては、ローター軸の収容の為の中央の収容開口部を有するローターディスクが、ローター軸上に設けられており、ローターディスクとローター軸の間に機械的な接続が形成される。その際、機械的な接続は、熱的な接合過程によって実現される。 The invention also relates to a method for the production of a rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump. In this method, a rotor disk having a central receiving opening for receiving the rotor shaft is provided on the rotor shaft, and a mechanical connection is formed between the rotor disk and the rotor shaft. At that time, the mechanical connection is realized by a thermal joining process.
好ましくは、収容開口部を縁取る内側壁部は、ローター軸に差し込まれたローター軸の外側面を取り囲んでおり、そしてローターディスクの内側壁部とローター軸の外側面の間の機械的接続が形成される。機械的な接続は、好ましくはローター軸の全周囲にわたって見て、ローター軸の外側面とローターディスクの内側壁部の間に形成される。好ましくは、機械的な接続は、ローターディスクの内側壁部とローター軸の外側面の間の内側壁部の全ての長さにわたって形成される。 Preferably, the inner wall portion that borders the receiving opening surrounds the outer surface of the rotor shaft inserted into the rotor shaft, and the mechanical connection between the inner wall portion of the rotor disk and the outer surface of the rotor shaft is provided. It is formed. The mechanical connection is preferably formed between the outer surface of the rotor shaft and the inner wall of the rotor disk, as viewed over the entire circumference of the rotor shaft. Preferably, the mechanical connection is made over the entire length of the inner wall between the inner wall of the rotor disk and the outer surface of the rotor shaft.
ローターディスクは、特にローター軸にプレス嵌め、焼き嵌め、又は挟み嵌めされない。 The rotor disc is not particularly press-fit, shrink-fit or pinched on the rotor shaft.
本発明の一つの好ましい態様に従い、ローター軸であって、その外直径が、ローター軸の、軸方向で見て先行する領域の外直径よりも大きく、そしてローター軸の、軸方向で見て後続する領域の外直径よりも小さい少なくとも一つの部分を有するローター軸が提供され、そしてローターディスクは該部分上に差し込まれ、そして該部分とローターディスクの間に熱的な接合過程によって機械的接続が作りだされる。 In accordance with one preferred embodiment of the present invention, the rotor shaft, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the region of the rotor shaft that precedes it in the axial direction, and the rotor shaft that follows in the axial direction. A rotor shaft having at least one part smaller than the outer diameter of the region to be covered is provided, and the rotor disk is inserted over the part, and a mechanical connection is established between the part and the rotor disk by a thermal joining process. Created.
本発明は、二以上のローターディスクを有する真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為のローター装置の製造のための方法にも関する。これらローターディスクは、回転軸にかんして整列されており、そして回転軸の方向でみて連続して設けられている。その際、隣接するローターディスクの間に機械的な接続が形成され、その際、機械的な接続は隣接するローターディスクの間に直接、熱的な接合過程によって実現される。 The invention also relates to a method for the manufacture of a rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, having two or more rotor disks. These rotor disks are aligned with respect to the rotation axis and are provided continuously in the direction of the rotation axis. In doing so, a mechanical connection is formed between adjacent rotor disks, in which case the mechanical connection is realized by a thermal joining process directly between adjacent rotor disks.
本発明の一つの態様に従い、各一つのディスク状体を有するローターディスクが提供される。該ディスク状体には、回転軸に関して半径方向外側に起立する複数のローターブレードが設けられている。そして機械的な接続は、隣接するローターディスクのディスク状体の間に直接、形成される。 According to one embodiment of the present invention, a rotor disk having one disk-like body is provided. The disk-like body is provided with a plurality of rotor blades that stand up radially outward with respect to the rotation axis. A mechanical connection is then made directly between the disk-like bodies of adjacent rotor disks.
ローターディスクは、特に一つのローターディスクのディスク状体の下面が、隣接するローターディスクのディスク状体の上面と向かい合っているよう連続して設けられている。そして、機械的な接続は、一方のローターディスクの下面と他方の隣接するローターディスクの上面の間に形成される。 In particular, the rotor disk is continuously provided so that the lower surface of the disk-shaped body of one rotor disk faces the upper surface of the disk-shaped body of the adjacent rotor disk. A mechanical connection is then formed between the lower surface of one rotor disk and the upper surface of the other adjacent rotor disk.
好ましくは、各ローターディスクのディスク状体の下面には、収容開口部が形成され、そして各ローターディスクのディスク状体の上面には、収容開口部に補完的に形成されたセンターピースが形成されており、その際、ローターディスクのディスク状体のセンターピースは、隣接するローターディスクのディスク状体の収容開口部内に差し込まれ、特にこれは両方のローターディスクの間の差込み接続を形成しつつ行われる。 Preferably, a receiving opening is formed on the lower surface of the disk-shaped body of each rotor disk, and a center piece formed complementary to the receiving opening is formed on the upper surface of the disk-shaped body of each rotor disk. In this case, the center piece of the disk-shaped body of the rotor disk is inserted into the receiving opening of the disk-shaped body of the adjacent rotor disk, in particular this is done while forming a plug connection between both rotor disks. Is called.
発明に係る方法において使用される接合過程は、特に溶接過程、特にレーザー溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接又はこれら溶接過程の組合せ、又ははんだ付け過程である。 The joining process used in the method according to the invention is in particular a welding process, in particular laser welding, electron beam welding, friction welding, friction stir welding or a combination of these welding processes, or a soldering process.
ローターディスクは、特に個々に、レーザーによって製造されていることが可能である。これは特にレーザー除去及び/又はレーザー切断によってである。 The rotor disks can be manufactured individually, in particular individually, by a laser. This is in particular by laser removal and / or laser cutting.
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為のローター装置にも関する。該ローター装置は、ローター軸及びローターディスクを有し、ローターディスクは、ローター軸の収容の為の中央の収容開口部を有している。その際、ローターディスクは、ローター軸上に設けられ、そしてローターディスクとローター軸の間には機械的接続が形成されている。その際、機械的接続は接着によって実現されている。機械的接続の形成の為によって、接着剤が使用されることが可能である。 The invention also relates to a rotor device for vacuum pumps, in particular turbomolecular pumps. The rotor device has a rotor shaft and a rotor disk, and the rotor disk has a central receiving opening for receiving the rotor shaft. In this case, the rotor disk is provided on the rotor shaft, and a mechanical connection is formed between the rotor disk and the rotor shaft. At that time, the mechanical connection is realized by bonding. Depending on the formation of the mechanical connection, an adhesive can be used.
本発明は、二以上のローターディスクを有する真空ポンプ、特にターボ分子ポンプの為のローター装置にも関する。該ローターディスクは、回転軸に関して整列されており、そして回転軸の方向でみて相連続して設けられている。その際、隣接するローターディスクの間には、機械的接続が形成されている。その際、機械的接続は、隣接するローターディスクの間に直接、接着によって実現されている。 The invention also relates to a rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, having two or more rotor disks. The rotor disks are aligned with respect to the axis of rotation and are provided in succession in the direction of the axis of rotation. At that time, a mechanical connection is formed between adjacent rotor disks. In this case, the mechanical connection is realized by bonding directly between adjacent rotor disks.
以下に本発明を添付の図面を参照しつつ、例示的に、有利な実施形に基づいて説明する。 In the following, the invention will be described by way of example on the basis of advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings.
図1に示された真空ポンプは、インレットフランジ11によって取り囲まれたポンプインレット10とポンプアウトレット12、並びにポンプインレット10に及ぶプロセスガスをポンプアウトレット12へと搬送するためのプロセスガスポンプ段を有する。真空ポンプは、ハウジング64と、ハウジング64内に配置されたローター16を有する。ローター16は、回転軸14を中心として回転可能に支承されたローター軸15を有する。
The vacuum pump shown in FIG. 1 has a
ポンプは、本実施例においてはターボ分子ポンプとして形成されている。そして、互いにシリアルに接続され、ポンプ作用を奏する、複数のターボ分子的ポンプ段を有する。これらポンプ段は、ローター軸15に固定された、半径方向の複数のローターディスク66と、ローターディスク66の間に配置され、そしてハウジング64内に固定された複数のステーターディスク68を有する。その際、ローターディスク66及びこれと隣接するステーターディスク68が、其々一つのポンプ段を形成する。ステーターディスク68は、スペーサーリング70によって互いに所定の軸方向間隔に保持されている。
In this embodiment, the pump is formed as a turbo molecular pump. It has a plurality of turbomolecular pump stages that are serially connected to each other and have a pumping action. These pump stages have a plurality of
その上、真空ポンプは、半径方向において入れ子式(独語:ineinander)に配置され、および互いにシリアルに接続されたポンプ作用を奏する四つのホルベックポンプ段を有している。ホルベックポンプ段のローターは、ローター軸15と一体に形成されたローターハブ72と、該ローターハブ72に固定され、これによって担持されたシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ74,76を有する。更に、シリンダー側面形状の二つのホルベックステータースリーブ78,80が設けられている。これらは、同様にローター軸14に対して同軸に向けられ、そして半径方向において入れ子式に接続されている。第三のホルベックステータースリーブは、ハウジング64の収容部分132によって形成されている。該収容部分は、駆動モーター20の収容及び固定の為に使用される。
In addition, the vacuum pump has four Holbeck pump stages which are arranged in a radial manner in German and are connected in series with one another. The rotor of the Holbeck pump stage has a rotor hub 72 formed integrally with the
ホルベックポンプ段のポンプ効果を発する表面は、カバー側面、つまりホルベックロータースリーブ74,76、ホルベックステータースリーブ78,80、および収容部分132の半径方向内側面及び外側面によって形成されている。外側のホルベックステータースリーブ78の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙82を形成しつつ、外側のホルベックロータースリーブ74の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第一のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータースリーブ74の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙84を形成しつつ内側のホルベックステータースリーブ80の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第二のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータースリーブ80の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙86を形成しつつ内側のホルベックロータースリーブ76の半径方向外側面に向かい合っており、そしてこれと第三のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックロータースリーブ76の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙87を形成しつつ、収容部分132の半径方向外側面と向き合っており、そしてこれと第四のホルベックポンプ段を形成する。
The pumping surface of the Holbeck pump stage is formed by the sides of the cover, that is, the
収容部分132とホルベックステータースリーブ78,80の上述したポンプ効果を発する表面は、其々、複数の回転軸を中心として軸方向にスパイラル形状に推移する複数のホルベック溝を有している。一方で、ホルベックロータースリーブ74,76の向かい合ったカバー側面は、滑らかに形成されており、そしてガスを、真空ポンプの運転中にホルベック溝内へと搬送する。
The above-described pumping surfaces of the
ローター軸15の回転可能な支承の為に、ローラー支承部88がポンプアウトレット12の領域に設けられており、そして永久磁石支承部90がポンプインレット10の領域に設けられている。
A
ローラー支承部の領域内においては、ローター軸15に円すい形のスプラッシュナット92が設けられている。これは、ローター支承部88の方に向かって増加する外直径を有している。スプラッシュナット92は、作動媒体アキュームレータの少なくとも一つのスクレーパー(独語:Abstreifer)と滑り接触状態にある。作動媒体アキュームレータは、互いに積層された吸収性の複数のディスク94を有する。これらディスクは、ローラー支承部88の為の作動媒体(例えば潤滑媒体)を含ませられている。真空ポンプの運転中、作動媒体は、毛細管効果によって、作動媒体アキュームレータからスクレーパーを介して回転するスプラッシュナット92へと伝達され、そして遠心力の結果スプラッシュナット92に沿って、スプラッシュナット92の大きくなる外直径の方向へ、ローラー支承部88に向かって搬送され、そこで例えば潤滑機能を満足する。ローラー支承部88と作動媒体アキュームレータは、槽形状(独語:wannenfoermig)のインサート(独語:Einsatz)96と、真空ポンプの蓋部要素98によって囲まれている。
In the region of the roller support portion, a
永久磁石支承部は、ローター側の支承半部100とステーター側の支承半部102を有する。これらは、それぞれ一つのリング積層部を有する。このリング積層部は、軸方向に互いに積層された永久磁石の複数のリング104または106から成っている。磁石リング104,106は、半径方向の支承間隙108を形成しつつ互いに向き合っている。その際、ローター側の磁石リング104は半径方向外側、そしてステーター側の磁石リング106は半径方向内側に配置されている。支承間隙108内に存在する磁場は、磁石リング104,106の間の磁気的反発力を引き起こす。当該反発力は、ローター軸15の半径方向の支承を行う。
The permanent magnet bearing has a rotor-
ローター側の磁石リング104は、ローター側のキャリア部分110によって担持されている。これは磁石リング104を半径方向外側で取り囲んでいる。ステーター側の磁石リングは、ステーター側のキャリア部分112によって担持されている。これは、磁石リング106を通って延在しており、そしてハウジング64の半径方向の支柱114に懸吊されている。回転軸14に対して平行に、ローター側の磁石リング104は、一方の方向では、キャリア部分110と連結された蓋部要素116によって、そして他方の方向では半径方向に突き出した、キャリア部分110のショルダー部分によって固定されている。ステーター側の磁石リング106は、回転軸14に対して平行に、一方の方向では、キャリア部分112と接続される固定リング118及び、固定リング118と磁石リング106の間に配置されたバランス要素112によって、そして他方の側では、キャリア部分112と接続される支持リング122によって固定されている。
The rotor-
磁石支承部の内側では、緊急用又は安全用支承部(独語:Not− bzw. Fanglager)16が、ステーターに対して係合しており、ローター16の為の半径方向のストッパーを形成する。このストッパーは、ローター側の構造が、ステーター側の構造と衝突するのを防止する。安全用支承部124は、潤滑されていないローラー支承部として形成されている。そして、ローター16及び/又はステーターと半径方向の間隙を形成する。これは、安全用支承部124が、通常のポンプ作動中に係合状態でないことを実現する。半径方向の偏向(該偏向の際に安全用支承部124が係合状態となる)は、十分大きく寸法決めされているので、安全用支承部124は真空ポンプの通常の運転中係合しない。そして同時に十分小さいので、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突することがあらゆる状況で防止される。
Inside the magnet bearing, an emergency or safety bearing (German: Not-bzw. Fanglager) 16 is engaged with the stator and forms a radial stop for the
真空ポンプは、ローター16の回転可能な駆動の為の駆動モーター20を有する。駆動モーター20は、モーターステーター22を有する。これは、一つのコア38と、図1には簡略的にのみ表されている一又は複数のコイル42を有する。これらは、コア38の半径方向内側面に設けられたコア38の溝内に固定されている。
The vacuum pump has a
駆動モーター20のアンカー(独語:Anker)は、ローター16によって形成されている。そのローター軸15は、モーターステーター22を通って延在している。モーターステーター22を通って延在しているローター軸15の部分には、半径方向外側に、永久磁石装置128が固定されている。モーターステーター22とモーターステーター22を通って延在するローター16の部分の間には、中間室24が設けられている。これは、半径方向のモーター間隙を含む。該モーター間隙を介してモーターステーター22と永久磁石装置128は駆動トルクの伝達の為に磁気的に影響を及ぼす。
An anchor (German) of the
永久磁石装置128は、軸方向でローター軸15を通して差し込まれた固定スリーブ126によってローター軸15に固定されている。カプセル130は、永久磁石装置128をその半径方向外側面において取り囲んでおり、そしてこれを中間室134に対してシールする。
The
モーターステーター22は、ハウジング64内で、ハウジング固定の収容部分132によって固定されている。この収容部分は、モーターステーター22を半径方向外側で取り囲んでおり、そしてモーターステーター22を半径方向及び軸方向で支持している。収容部分132は、ローターハブ72と共にモーター室18を境界づけており、このモーター室内に、駆動モーター20が収容されている。
The motor stator 22 is fixed within the
モーター室18は、中間室の側に配置されたインレットであって、かつ内側に位置する第四のホルベックポンプ段とガスを導くよう接続されたインレット28を有し、そして、中間室24と反対側に配置されたアウトレットであって、ポンプアウトレット12とガスを導くよう接続されたアウトレット30を有する。
The
モーターステーター22のコア38は、その半径方向外側面において、図1の左側に示された領域に空所部34を有しており、この空所部が、収容部分132のこれと隣接する領域とともに一つのチャネル32を形成する。このチャネルを通して、モーター室18内に搬送されるプロセスガスが、中間室24を通過し、インレット28からアウトレット30へと搬送可能である。
The core 38 of the motor stator 22 has a
ガス経路上では、プロセスガスがポンプインレット10からポンプアウトレット12へと至る。これは図1においては矢印26によって見て取れる。プロセスガスは、ポンプインレット10からまず順にターボ分子的ポンプ段を通って、そして引き続いて順に、ホルベックポンプ段を通って搬送される。第四のホルベックポンプ段から発生するガスは、モーター室18に達し、そしてモーター室18のインレットからチャネル32を通ってモーター室18のアウトレット30及びポンプアウトレット12へと搬送される。
On the gas path, process gas reaches from the
図1の真空ポンプにおいては、ローター16はローター装置を形成する。これは、ローター軸15とローター軸15に設けられたローターディスク66を有する。ローター16は、その際、発明に係るローター装置を意味する。このローター装置においては、ローター軸154と各ローターディスク66の間の機械的な接続は、熱的な接合過程によって実現される。特に、各ローターディスク66はローター軸15と溶接されていることが可能である。これは例えば、レーザー溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接、またはこれら溶接方法の組合せである。代替として、ローターディスク66は、ローター軸15とはんだ付け(独語:Verloeten)されていることが可能である。
In the vacuum pump of FIG. 1, the
図2には、発明に係るローター装置のバリエーションが表されている。このローター装置は、段差上とされたローター軸15及び複数のローターディスク66を有する。各ローターディスク66は、リング状体134を有する。このリング状体は、ローター軸15の収容のための中央の収容開口部と、その外周において周囲方向でみて互いにオフセットされて配置されたローターブレード135が設けられている。
FIG. 2 shows a variation of the rotor device according to the invention. The rotor device includes a
ローターディスク66のリング状体134は、(回転軸14に対して半径方向内側に位置し、かつ収容開口部を縁取る)内側壁部138を有している。この内側壁部は、ローター軸15に差し込まれたローターディスク66において、ローター軸15の外側面と向き合っている(図2参照)。各ローターディスク66とローター軸15の間の機械的な接続は、各ローターディスク66の内側壁部138が、熱的接合過程によって、ローター軸15の外側面と機械的に接続されることによって成し遂げられる。その際、機械的な接続は、ローター軸15の全周囲にわたって外側面と内側壁部138の間に形成され、そして各ローターディスク66の内側壁部138の全ての軸方向長さにわたって形成される。その際、軸方向の長さは、回転軸14に関し内側壁部138の長手方向の延在に関する。
The ring-shaped
ローターディスク66のローター軸15との熱的な接合によって、ローターディスク66は長期にわたり、かつ、固定的にローター軸15と接続される。ローターディスク66は、その際、ローター軸15に追加的にプレス嵌め、焼き嵌め、又は挟み嵌めされる必要が無い。好ましくは、各ローターディスク66の収容開口部の内直径と、ローター軸15の各部分の外直径(これに各ローターディスク66が差し込まれている)は、とまりばめ(又は中間ばめ、独語:Uebergangspassung)、または軽度のプレスばめ(独語:Presspassung)の形式で、互いに寸法決めされている。
Due to the thermal joining of the
図2のローター装置においては、ローター軸15は段差状とされたローター軸として形成されている。ローター軸15は、第一の部分140、第二の部分142、及び第三の部分144を有する。回転軸14の方向で見て、第一の部分140の前に、ローター軸15の第一の領域146が存在している。第一の部分140と第二の部分142の間には、ローター軸15の第三の部分148が存在している。第二の部分142と第三の部分144の間には、ローター軸15の第三の領域150が、そして軸方向でみて第三の部分144の後方には、ローター軸15の第四の領域152が存在している。図2に示されているように、ローター軸15においては、段差状の形状又は階段状の形状は、外直径が、軸方向でみて部分から部分へと、または領域から領域へと増加することによって達成される。
In the rotor device of FIG. 2, the
図2のローター装置の製造の際に、第三の部分144には、中央の収容開口部が、第三の部分144の外直径に合わせられている(特にとまりばめ又は軽度のプレスばめの形式で合わせられている)内直径を有するローターディスク66が差し込まれている。引き続いて、ローターディスク66の内側壁部138と第三の部分144の外側面の間には、熱的接合過程によって機械的な接続154が形成される。
During the manufacture of the rotor device of FIG. 2, the central receiving opening of the
第三の部分144上へのディスク66の差込みの際には、半径方向に推移するリング形状の壁部156(該壁部は、第三の部分144の外側面と第四の部分152の外側面の間の移行部を形成する)がローターディスク66のストッパーとして作用する。その際、機械的な接続は、リング状体134とリング形状の壁部156の間の熱的接合過程によって形成されている。
When the
ローターディスク66が第三の部分144と機械的に接続された後に、相応した方法でローターディスク66は、第二の部分142に差し込まれる。ローターディスクの収容開口部は、第二の部分142の外直径に、特にとまりばめの形式で又は軽度のプレスばめの形式で適合されている内直径を有する。その際、ここでもまた、ローターディスク66の内側壁部138と第2の部分142の外側面の間の機械的な接続154は、熱的な接合過程によって形成されている。更に追加的に、リング形状の壁部158とローターディスク66のリング状態134の間に熱的な接合過程による機械的な接続が形成されることが可能である。リング形状の壁部158は、その際、半径方向でみて、第二の部分142の外側面と第三の領域150の外側面の間を推移し、そしてローターディスク66を第二の部分142のストッパーとして差し込む際に使用される。
After the
相応する方法で上述したように、ローターディスク66(その収容開口部は、特にとまりばめ又は軽度のプレスばめの形式で第一の部分140の外直径に適合されている)は第一の部分140上に差し込まれ、そして熱的な接合過程によって第一の部分140の外側面と内側壁部138の間に機械的な接続が形成される。追加的に、リング形状の壁部160とローターディスク66の間に、同様に機械的な接続が熱的な接合過程によって実現されることが可能である。リング形状の壁部60は、その際、半径方向でみて第一の部分140の外側面と第二の領域148の外側面の間に延在している。
As described above in a corresponding manner, the rotor disk 66 (whose opening is adapted to the outer diameter of the
各部分140,142,144の軸方向の長さは、各ローターディスク66の軸方向の長さ、又は各ローターディスク66の内側壁部138の軸方向の長さに合わせられている。その上、領域150の軸方向の長さは、第二及び第三の部分142,144に差し込まれているローターディスク66の間の予め定められる間隔に相当する。相応して、第二の領域148の軸方向の長さは、第一及び第二の部分140,142に差し込まれているローターディスク66の間の所望の間隔に合わせられている。
The length in the axial direction of each
図2のローター装置においては、ローター軸15と各ローターディスク66の間の機械的な接続154は、熱的な接合過程によって実現されている。これによってローターディスク66は長期にわたってローター軸15に保持される。機械的な接続154の実現の為の熱的な接合過程の使用にもとづいて、ローター装置は基本的にモノリス式に製造されたローター装置と同じ特性を有し、そして、追加的に、ローター軸15とローターディスク66が其々個々に製造されることが可能であるというメリットを有する。その際、ローターディスク66は例えばレーザー切除(独語:Laserablation)及び/又はレーザー切断によって製造されることが可能である。
In the rotor apparatus of FIG. 2, the
図2のローター装置のローター軸15上への三つのローターディスク66の配置は、単に例としてのものである。当然、ローター軸15が複数又は少ない段数を有することも可能である。その結果、複数又は少ないローターディスクがローター軸上に設けられることができる。
The arrangement of the three
少なくとも一つの部分140,142,144の上に、一つより多くのローターディスクが差し込まれていることが可能である。例えば、一つの部分140,142,144上に少なくとも二つ又は三つの薄いローターディスクが差し込まれていることが可能である。ローターディスクは、接合過程によってローター軸15に固定されることが可能である。
It is possible that more than one rotor disk is inserted on at least one
図3は、発明に係るローター装置の別のバリエーションを示す。このバリエーションにおいては三つのローターディスク66が回転軸14に対して整列されており、そして回転軸14の方向でみて連続して設けられている。隣接するローターディスク66の間には、直接、各機械的接続154が、熱的な接合過程によって実現されている。接合過程は、特にここでもまた、例えばレーザー溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接、またはこれらの溶接過程の組合せのような溶接過程であるか、またははんだ付け過程である。図3のローター装置においては、隣接するローターディスク66は、よって直接互いに余溶接されるかはんだ付けされるので、その結果、直接的な機械的溶接接続又ははんだ接続154が、図3のローター装置の隣接するローターディスク66の間に形成されている。
FIG. 3 shows another variation of the rotor device according to the invention. In this variation, three
各ローターディスク66は、一つのディスク状体162を有する。その半径方向外側に位置する外側面に、回転軸に関して半径方向外側に離れるように起立したローターブレード136が設けられている。その際、周囲方向でみて、互いにオフセットして設けられた複数のローターブレード136は、各ディスク状体162の外側面上に設けられている。
Each
各ディスク状体162は、表されたバリエーションにおいて中実に(独語:massiv)形成されている。代替として各ディスク状体162が、中央の貫通開口部(特に断面は円形状である)を有することも可能である。材料節約を達成するため、及びローター装置の重量を減少させるためである。
Each disk-
各ディスク状体162は、上面及び下面を有する。ローターディスク66は、その際、ローターディスク66のディスク状体162の下面が、隣接するローターディスク66のディスク状体162の上面に向き合っているように連続して設けられている。機械的な接続154は、隣接するローターディスク66の上面及び下面の間に形成されている。つまり、ローターディスク66の下面は、ローターディスク66の上面と、熱的な接合接続によって直接機械的に接続されている。
Each disk-
ローターディスク66の回転軸14に関するセンタリングの為に、ディスク状体162の下面に収容開口部164が形成され、各上面にセンターピース(独語:Aufsatz)166が形成されている。センターピースは、凸部(独語:Noppe)としても見られることが可能である。図3に示されているように、ローターディスク66のセンターピース166は、隣接するローターディスク66の収容開口部164内に差し込まれる。
For centering the
センターピース166の外直径は、収容開口部164の内直径に関し、少なくともわずかなしまりばめ(独語:Uebermasspassung)の形式に形成されていることが可能である。よって、隣接する共にさしこまれたローターディスク66の間には、回転軸に関して半径方向でみて、一つの形状結合的な接続168が形成され、この接続は、少なくとも軽度のしまりばめに基づいて、軸方向において両方のローターディスク66の間の力結合も引き起こす。
The outer diameter of the
収容開口部164とセンターピース166は、その上、各ディスク状体162の上面又は仮面において環天竺14に対して中央に設けられている。これによって、複数のローターディスク66を共に差し込む際に、形成されるローター装置の回転軸14に関してのセンタリングが行われる。
In addition, the
収容開口部164と、相応してセンターピース166は、好ましくは円形状の断面を有する。ただし、例えば正方形断面のような、他の断面も可能である。
The receiving
図3に示されるように、互いに整列した、そして熱的な接合過程によって機械的に互いに接続されたローターディスク66がローター軸を形成することが可能である。三つのローターディスク66の図3に示された数量は、ここでもまた、単に例として表されている。
As shown in FIG. 3,
10 ポンプインレット
11 インレットフランジ
12 ポンプアウトレット
14 回転軸
15 ローター軸
16 ローター
18 モーター室
20 駆動モーター
22 モーターステーター
24 中間室
26 矢印、ガス経路
28 インレット
30 アウトレット
32 チャネル
34 空所部
38 コア
42 コイル
64 ハウジング
66 ローターディスク
68 ステーターディスク
70 スペーサーリング
72 ローターハブ
74,76 ホルベックロータースリーブ
78,80 ホルベックステータースリーブ
82,84,86,87 ホルベック間隙
88 ローラー支承部
90 永久磁石支承部
92 スプラッシュナット
94 吸収性のディスク
96 槽形状のインサート
98 蓋部要素
100 ローター側の支承半部
102 ステーター側の支承半部
104,106 磁石リング
108 支承間隙
110,112 キャリア部分
114 支柱
116 蓋部要素
118 固定リング
120 バランス要素
122 支持リング
124 安全用支承部
126 固定スリーブ
128 永久磁石装置
130 カプセル
132 収容部分
134 リング状体
136 ローターブレード
138 内側壁部
140 第一の部分
142 第二の部分
144 第三の部分
146 第一の領域
148 第二の領域
150 第三の領域
152 第四の領域
154 機械的接続
156 リング形状の壁部
158 リング形状の壁部
160 リング形状の壁部
162 ディスク状体
164 収容開口部
166 センターピース
168 形状結合的接続
DESCRIPTION OF
Claims (15)
機械的接続(154)が、熱的接合過程によって実現されていることを特徴とするローター装置。 A rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, comprising a rotor shaft (15) and at least one rotor disk (66), the caller disk being used for accommodating the rotor shaft (15) With a central receiving opening, in which a rotor disk (66) is provided on the rotor shaft (15) and mechanically connected between the rotor disk (66) and the rotor shaft (15) ( 154) is formed,
Rotor device characterized in that the mechanical connection (154) is realized by a thermal joining process.
機械的接続(154)が、内側壁部(138)の全軸方向長さにわたって形成されていることを特徴とする請求項2に記載のローター装置。 The mechanical connection (154) is formed around the entire circumference between the outer surface of the rotor shaft (15) and the inner surface (138) of the rotor disk (66), and / or
The rotor device according to claim 2, characterized in that the mechanical connection (154) is formed over the entire axial length of the inner wall (138).
機械的接続(154)が、直接、隣接するローターディスク(66)の間に熱的接合過程によって実現されていることを特徴とするローター装置。 Rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, having two or more rotor disks (66), which are aligned with respect to the axis of rotation (14) and in the direction of the axis of rotation (14) In a rotor arrangement in which a mechanical connection (154) is formed between adjacent rotor disks (66),
A rotor arrangement characterized in that the mechanical connection (154) is realized directly by a thermal joining process between adjacent rotor disks (66).
各ローターディスク(66)において、収容開口部(164)およびセンターピース(166)が、回転軸の中央に、ディスク状体(162)の上面又は下面に設けられていることを特徴とする請求項10に記載のローター装置。 The center piece (166) has an outer diameter formed in the form of an interference fit to the inner diameter of the receiving opening (164) and / or
In each rotor disk (66), the accommodation opening (164) and the center piece (166) are provided on the upper surface or the lower surface of the disk-shaped body (162) at the center of the rotating shaft. The rotor device according to 10.
機械的接続(154)が、熱的接合過程によって実現される方法。 A rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, in particular a method for manufacturing a rotor device according to any one of claims 1 to 6, comprising a central receiving opening for receiving the rotor shaft (15) In a method in which a rotor disk (66) having a portion is provided on a rotor shaft (15) and a mechanical connection (154) is formed between the rotor disk (66) and the rotor shaft (15),
A method wherein the mechanical connection (154) is realized by a thermal bonding process.
機械的接続(154)が、直接、隣接するローターディスク(66)の間に熱的接合過程によって実現されることを特徴とする方法。 Method for the manufacture of a rotor device for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, in particular a rotor device having two or more rotor disks (66) according to any one of claims 7 to 12, comprising: The rotor disks are aligned with respect to the axis of rotation (14) and are provided one after the other in the direction of the axis of rotation (14), with a mechanical connection (154) between adjacent rotor disks (66). In the method formed,
A method characterized in that the mechanical connection (154) is realized directly by a thermal bonding process between adjacent rotor disks (66).
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---|---|---|---|---|
CN110043485A (en) * | 2019-05-16 | 2019-07-23 | 江苏博联硕焊接技术有限公司 | A kind of turbo-molecular pump rotor and its diffusion welding method |
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CN114932329B (en) * | 2022-04-21 | 2023-12-22 | 楚天科技股份有限公司 | Method for processing stator and rotor of super-gravity purification bed |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61210289A (en) * | 1985-03-14 | 1986-09-18 | Shimadzu Corp | Rotor fitting structure of turbo-molecular pump |
JPS62265496A (en) * | 1986-05-12 | 1987-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | Provided with moving vanes |
JPS62184190U (en) * | 1986-05-16 | 1987-11-21 | ||
JPH02112997U (en) * | 1989-02-27 | 1990-09-10 | ||
JPH03249398A (en) * | 1990-02-28 | 1991-11-07 | Shimadzu Corp | Turbo-molecular pump |
JPH05133384A (en) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Rotor |
JP2001129677A (en) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Omc Kk | Method and apparatus for welding rotating body with laser beam |
JP2014173433A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Shimadzu Corp | Vacuum pump |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1503704C3 (en) * | 1966-12-30 | 1972-03-23 | Arthur Pfeiffer Hochvakuumtechnik Gmbh, 6330 Wetzlar | BLADE FOR A WHEEL AND OR GUIDE WHEEL OF A TURBOMOLECULAR PUMP |
CH499019A (en) * | 1970-04-10 | 1970-11-15 | Balzers Patent Beteilig Ag | Disc for a turbo-molecular vacuum pump |
JPS60162585A (en) * | 1984-02-01 | 1985-08-24 | Hitachi Ltd | Manufacture of rotor for turbo molecular pump |
JP2006194083A (en) * | 2003-09-16 | 2006-07-27 | Boc Edwards Kk | Fixing structure of rotor shaft and rotor and turbo-molecular pump having the fixing structure |
US7287960B2 (en) * | 2004-07-28 | 2007-10-30 | B{dot over (o)}rgWarner, Inc. | Titanium aluminide wheel and steel shaft connection thereto |
JP2006046074A (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | Boc Edwards Kk | Vacuum pump |
EP2096317B1 (en) * | 2008-02-27 | 2012-08-15 | Agilent Technologies, Inc. | Method for manufacturing the rotor assembly of a rotating vacuum pump |
DE102008056352A1 (en) | 2008-11-07 | 2010-05-12 | Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh | vacuum pump rotor |
JP5193960B2 (en) * | 2009-06-30 | 2013-05-08 | 株式会社日立製作所 | Turbine rotor |
KR20120073629A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 주식회사 포스코 | Fan prevented crack of blade |
-
2014
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61210289A (en) * | 1985-03-14 | 1986-09-18 | Shimadzu Corp | Rotor fitting structure of turbo-molecular pump |
JPS62265496A (en) * | 1986-05-12 | 1987-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | Provided with moving vanes |
JPS62184190U (en) * | 1986-05-16 | 1987-11-21 | ||
JPH02112997U (en) * | 1989-02-27 | 1990-09-10 | ||
JPH03249398A (en) * | 1990-02-28 | 1991-11-07 | Shimadzu Corp | Turbo-molecular pump |
JPH05133384A (en) * | 1991-11-12 | 1993-05-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Rotor |
JP2001129677A (en) * | 1999-11-02 | 2001-05-15 | Omc Kk | Method and apparatus for welding rotating body with laser beam |
JP2014173433A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Shimadzu Corp | Vacuum pump |
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