JP2020133631A - 真空システム及びこのような真空システムを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータハウジング内に配置されたポンプロータを備える真空ポンプ、真空システム装置の製造及び取付を簡素化する方法を提供する。【解決手段】ロータハウジング内に配置されたポンプロータを備える真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ及び／又はスプリットフロー真空ポンプと、チャンバハウジングによって包囲された真空チャンバを有する真空システム、特に質量分析システムであって、ロータハウジングとチャンバハウジングが、ハウジング体によって一部材として構成され、ハウジング体が、押出成形部品である。【選択図】図１

Description

本発明は、ロータハウジング内に配置されたポンプロータを備える真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ及び／又はスプリットフロー真空ポンプと、チャンバハウジングによって包囲された真空チャンバを有する真空システム、特に質量分析システムに関する。

本発明は、更に、真空システム、特に質量分析システムを製造するための方法であって、真空システムが、ロータハウジング内に配置されたポンプロータを備える真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ及び／又はスプリットフロー真空ポンプと、チャンバハウジングによって包囲された真空チャンバを有するものに関する。

マルチチャンバ真空システムの現在の設計において、どのようにスプリットフローポンプが１つ又は複数の真空チャンバと最善に接続され得るかの問題が生じる。ここで、取付けスペース、部品の数、製造コスト、検査費用、寸法及び重量、特に搬送を顧慮して後者は、最適化の過程での重要な決定因子である。基本的に、押出成形部品として形成されかつ真空チャンバのチャンバハウジングを接続するための少なくとも１つの結合フランジを備えるロータハウジングをスプリットフローポンプに装備することが知られている。この場合、ボックスタイプポンプも話題にされる。たいていの設備は、簡単に構成されている。例えば、ボックスタイプとしてのポンプは、マルチチャンバハウジングにネジ固定される。その場合、多数の結合面がシールされるべきである。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の真空システムの製造及び／又は取付けを簡素化すること、及び／又は、それと結びついたコストを低減することである。

この課題は、請求項１に記載の真空システムによって、特に、ロータハウジングとチャンバハウジングが、ハウジング体によって一部材として構成され、ハウジング体が、押出成形部品であることによって解決される。

本発明によるハウジング体は、特に簡単かつ安価に製造することができ、ロータハウジング及びチャンバハウジングは、別々に製造する必要も、費用をかけて結合及びシールする必要もない。これにより、取付け費用が低減されるだけではない。また、ロータハウジングとチャンバハウジングに対して、従来技術でのように別々のリークテストを実施する必要もない。

加えて、ロータハウジングとチャンバハウジングの間に薄い壁厚を実現することができ、これに対して、周知のフランジ継手は、両ハウジング間に大きい取付けスペースを取る。換言すると、本発明により、ポンプロータと真空チャンバもしくはその中に配置された機能要素は、互いに近くに配置することができる。一般に、結合領域には薄い壁厚が可能であり、これは、必要な取付けスペースを更に縮小する。特に、チャンバの大きさは、十分にポンプロータの大きさ及び／又はフランジ継手の大きさに依存しない。従って、チャンバは、例えば特に小さくかつポンプロータの近くに形成することができるので、真空引きすべき容積及び真空引きをするために必要な排気時間は、相応に小さい。しかしながら、基本的に、チャンバハウジングは、ロータハウジングよりも大きく及び／又は広幅に形成することもできる。基本的に、チャンバが少なくとも領域的にポンプロータの周囲に延在することも考えられる。

特に、本発明は、また、高いプロセス信頼性と、特に少ない材料クズを、従って更にまたコストの利点を提供する。

後の時点で生じ得る個別の負荷のため、これにより課題を解決するために更に、ロータハウジング内に配置されたポンプロータを備える真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ及び／又はスプリットフロー真空ポンプと、チャンバハウジングによって包囲された真空チャンバを有する真空システム、特に質量分析システムであって、ロータハウジングとチャンバハウジングが、ハウジング体によって一部材として構成され、ハウジング体が、成型部品、シリンダ体及び／又は押出成形部品として形成されているものが開示される。ここで、“シリンダ”との用語は、円筒に限定されない。特に、成形部品は成形軸を備え、シリンダ体はシリンダ軸を備え、及び／又は、押出成形部品はポンプロータに対して平行に延在するストランド軸を備える。

特に、ハウジング体は、２重押出成形プロファイルとして形成することができる、及び／又は、一方がロータハウジングを構成し、他方がチャンバハウジングを構成する少なくとも２つの部分ストランドを備えることができる。基本的に、２つより多くの部分ストランドを設けることも考えられる。従って、例えば少なくとも２つのチャンバをポンプロータの周りに位置をずらして配置することもできる。

その点で、ここでは、半径方向、軸方向又は横方向に関して、これら用語は、ポンプロータ及び／又はハウジング体のストランド軸又は成形体軸に関係し、ポンプロータ及びストランド軸もしくは成形体軸は、特に互いに平行に整向されている。

特に、ハウジング体内には、ポンプロータと真空チャンバの間に開口が形成されている。この開口を経て、真空チャンバは、排気することができる。この開口は、ポートと呼ぶこともできる。何故なら、この開口は、真空チャンバとポンプロータの間の接続部を形成するからである。従って、このポートは、ハウジング体に統合されている。

ハウジング体は、特に、平行に整向された少なくとも２つのシリンダ状の空所を備えることができ、好ましくは、ポンプロータが、第１の空所内に配置され、真空チャンバが、第２の空所内に構成されている。空所は、特にハウジング体の平行に整向された部分ストランド及び／又は部分成形体の形態で形成することができる。ハウジング体は、例えば第３のシリンダ状の空所を有することができ、特に、第３のシリンダ状の空所内に、別のポンプロータ及び／又は別の真空チャンバが設けられている。基本的に、例えば２つのポンプロータを別個のシリンダ状の空所内に、特に第１と第３のシリンダ状の空所内に設けることができ、これら空所により、共に少なくとも１つの真空チャンバ、特に第２のシリンダ状の空所内の真空チャンバを真空引きすることができる。従って、真空チャンバのために、特に高い吸気能力を提供することができる。基本的に、ポンプロータは、別個のシリンダ状の空所内に設けられた２つの真空チャンバを真空引きすることもできる。基本的に、ハウジング体は、平行に整向された３つより多くのシリンダ状の空所を有することもできる。

１つの実施形態の場合、ポンプロータが、ロータハウジング内に嵌入されて配置されている。これは、システムの特に簡単な取付けを可能にする。従って、更に、真空チャンバ及びその中に存在する機能要素に影響を与えることなく、ポンプを整備することができる。特に、ロータは、ロータハウジングに直接的に嵌入されている。即ち、特に、ポンプロータとロータハウジングの間に中間スリーブが設けられていない。しかしながら、ターボ分子ポンプの場合、例えばステータディスク及び場合によってはステータディスク用のスペーサも共に嵌入することができる。即ち、特に、ポンプロータは、せいぜいステータディスク及び場合によってはスペーサスリーブによってロータハウジングの内壁から分離されている。しかしながら選択的に、基本的には、ロータ及び場合によってはステータディスク用の付加的なスリーブを設けることもできる。基本的に、軸受要素を、特にそのために設けられたサポート、特にいわゆるスター状部材と共にロータハウジングに嵌入することができる。

別の実施形態の場合、ポンプが、ポンプベース要素を備え、このポンプベース要素が、特に少なくとも１つの固定要素によって、ハウジング体に固定されている。例えば、ポンプベース要素は、ハウジング体とネジ固定することができる。別の例の場合、ポンプベース要素は、ハウジング体にねじ込まれるネジによってハウジング体に固定することができる。ポンプベース要素は、例えばポンプロータ用の駆動装置、制御装置及び／又は軸受装置を有することができる。

１つの発展形によれば、ハウジング体が、少なくとも１つの突起、特に固定突起を備え、この突起に、何らかの機能部品、特にポンプベース要素を固定することができる。これにより、機能部品もしくはポンプベース要素は、特に簡単かつ確実に固定することができる。特に、突起は、ロータハウジングに形成、特に成形及び／又はロータハウジングと一部材で形成することができる、例えば、突起は、ロータ軸に対して半径方向及び／又は横方向に突出するように形成することができる。好ましくは、突起は、実質的に一定の横断面で及び／又はロータハウジング、チャンバハウジング及び／又はハウジング体の軸方向全長に沿って延在する。突起は、例えば軸方向に延在する材料柱として形成することができる。

例えば、ポンプベース要素は、少なくとも１つの固定ネジによって突起にねじ込むことができる。好ましくは、ポンプベース要素は、例えば貫通孔を備える、ハウジング体の突起に対応する少なくとも１つの固定突起を備える。

例えば、真空チャンバ内に、機能要素が配置され、好ましくは、ハウジング体、特にチャンバハウジングは、機能要素用の取付け開口を備えることができる。これにより、機能要素は、特に簡単に真空チャンバに導入することができる。機能要素は、特に質量分析システムにおいて例えばイオン光学、四重極等であり得る。取付け開口は、特に横方向及び／又は半径方向に配置することができ、これは、機能要素の特に簡単な取付けを可能にする。基本的に、取付け開口は、軸方向開口として形成することもできる。特に、ハウジング体もしくは押出成形プロファイルの軸方向終端の開口、特に真空チャンバを規定するシリンダ状の空所の開口も、取付け開口として使用することができる。従来技術では、機能要素を開放したポートを経て真空チャンバに導入することがしばしば必要であり、その場合、ポートとは反対の側で機能要素の固定を行なう必要があり、しかしながら、この固定は、チャンバハウジングによって大いにブロックされていた。従って、取付けは、困難であるか、特別な取付けシステムを必要とした。これに対して、本実施形態の場合、機能要素は、例えば簡単にサポート、特に、取付け開口に装着され、特に取付け開口を架橋するカバーに固定することができる。サポート又はカバーへの機能要素の固定は、システム外で、特に人間工学的作業環境で行なうことができる。次いで、カバーは、取付け開口を覆うためだけに固定される。この場合、固定は、好ましくは外から操作可能なネジによって行なうことができるので、それは、取付け工によって簡単に実施可能である。一般に、ハウジング体は、取付け開口を囲む領域で加工され、封止を効果的に行ない得るために、特に低い粗さを備える。

別の実施例によれば、真空システムは、少なくとも１つの第２の真空チャンバを備えることができ、好ましくはこの第２の真空チャンバも、ハウジング体、特に第１の真空チャンバ及び／又はポンプロータと同じ部分ストランド内に構成されている。従って、簡単にマルチチャンバシステムを実現することができる。真空チャンバは、例えば軸方向に相前後して配置しかつポンプロータに対して平行に整向すること、及び／又は、押出成形部品の同じシリンダ状の空所によって構成すること、ができる。基本的に、１つ又は複数の真空チャンバを、ロータハウジングの軸方向の延長部内及び／又はポンプロータと同じシリンダ状の空所内に配置することもできる。

真空チャンバは、ポンプロータ関してこのポンプロータに対して半径方向及び／又は軸方向に隣接して配置することができる。特に、真空チャンバは半径方向に隣接して配置すること、及び、真空チャンバは軸方向に隣接して配置することもできる。これは、省スペース構造を可能にする。更に有利には、達成可能な取付けスペースに関して、ポンプロータに対して軸方向に隣接する真空チャンバは、少なくとも部分的に、ポンプロータも含むシリンダ状の空所によって構成することができる。即ち特に例えば真空チャンバは、ロータハウジングストランドの連続体の形態で形成することができる。しかしながら好ましくは、軸方向に隣接する真空チャンバは、付加的にチャンバハウジングのストランドもしくはシリンダ状の空所によって構成することができ、例えばロータハウジングの連続体とチャンバハウジングの間に貫通口を設けることができる。

例えば、ハウジング体の２つの部分ストランド及び／又はポンプロータ用のシリンダ状の空所及び真空チャンバ用のシリンダ状の空所は、共通の、特に一部材のカバーによって閉鎖されている。これにより、取付けは、更に単純化される。特に、チャンバハウジング及びロータハウジングは、共通の、特に一部材のカバーによって軸方向に閉鎖することができる。カバーは、例えばプレートとして、例えばポンプベース要素とは反対の側に形成することができる。しかしながら、カバーは、ポンプベース要素に配置及び／又は成形することもできる。

一般に、ロータハウジングとチャンバハウジングは、例えば軸方向に同じ高さで終了すること又はしないことができ、これは、低圧端にも、例えば予真空端のような圧力端にも当て嵌まる。

例えば、ロータハウジングとチャンバハウジング及び／又はこれらハウジング内にそれぞれ設けられたシリンダ状の空所が、その断面積に関して好ましくは明らかに異なる大きさであり、例えば少なくとも２０％、特に少なくとも４０％、特に少なくとも６０％の大きさの違いを備える。この場合、断面積は、特にロータ軸に対して垂直に延在する。例えば、比較的小さい真空チャンバを備える比較的大きいポンプロータ及びその逆のものを使用することができる。従って、真空システムは、必要に応じて特に簡単に設計することができ、介装される結合フランジが大きさを設定する又は少なくとも大きさに影響を与えることはない。

課題は、独立した方法の請求項に記載の方法によっても解決され、しかも、ロータハウジングとチャンバハウジングが、ハウジング体によって一部材として構成され、このハウジング体が、押出成形機によって製造されることによって解決される。

基本的に、押出成形後、例えば開口及び／又は当接面及び／又はシール面を形成するために、特に切削加工が可能である。

ハウジング体は、少なくとも２つの部分ストランド、特にそれぞれロータハウジング用の部分ストランドとチャンバハウジング用の部分ストランドを備える２重押出成形プロファイルとして形成することができる。一般に、ハウジング体は、好ましくは部分ストランド用の共通のダイスによって押出成形される。

簡単な取付けの実施形態の場合、ポンプロータが、ロータハウジング内に嵌入さる。

１つの発展形によれば、開口、特に取付け開口が、ハウジング体、特にチャンバハウジングに形成され、特に、機能要素が、この開口を経て真空チャンバ内に導入される。開口は、例えば、外方へ整向することができ、即ち、例えば外からの機能要素の取付けを可能にする。基本的に、機能要素の取付けは、ポンプロータを嵌入する前に、例えば真空チャンバとポンプロータの間の開口を経ても考えられる。

別の例の場合、ロータハウジングの内部、特にポンプロータを真空チャンバと接続する開口が、ハウジング体に形成される。

一般に、開口は、背後から作用する切削工具、特にＴスロットカッタによって簡単に形成することができる。このため、例えば、切削工具が、ロータハウジング、特にポンプロータ用のシリンダ状の空所、及び／又は、チャンバハウジング、特に真空チャンバ用のシリンダ状の空所内に軸方向に導入され、特に引き続き切削すべき材料に対して横方向に送られる。

真空システムのここで説明した実施形態及び特徴は、相応に説明した方法の発展のために考慮すること及びその逆をすることもできる。

以下で、本発明を、添付図に関係づけた有利な実施形態により模範的に説明する。

ターボ分子ポンプの斜視図 図１のターボ分子ポンプの下側の図 図２に示した切断線Ａ−Ａに沿ったターボ分子ポンプの横断面図 図２に示した切断線Ｂ−Ｂに沿ったターボ分子ポンプの横断面図 図２に示した切断線Ｃ−Ｃに沿ったターボ分子ポンプの横断面図 スプリットフロー真空ポンプのロータハウジングとチャンバハウジング用の共通のハウジング体の斜視図 ハウジング体の別の実施形態の側面図 真空システムの１つの実施形態 真空システムの１つの実施形態 真空システムの１つの実施形態 真空システムの１つの実施形態

図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３に取り囲まれたポンプインレット１１５を有する。このポンプインレットには、公知の方法で、図示されていない真空容器が接続されることが可能である。真空容器からのガスは、ポンプインレット１１５を介して真空容器から吸引され、そしてポンプを通してポンプアウトレット１１７へと搬送されることが可能である。ポンプアウトレットには、予真空ポンプ（例えばロータリーベーンポンプ）が接続されていることが可能である。

インレットフランジ１１３は、図１の真空ポンプの向きにおいては、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。これには、側方にエレクトロニクスハウジング１２３が設けられている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、真空ポンプ１１１の電子的、及び／又は電子的コンポーネントが収容されている。これらは例えば、真空ポンプ内に配置される電動モータ１２５を作動させるためのものである。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリーのための複数の接続部１２７が設けられている。更に、データインターフェース１２９（例えばＲＳ４８５スタンダードに従うもの）と、電源供給接続部１３１がエレクトロニクスハウジング１２３には設けられている。

ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、フローインレット１３３が、特にフローバルブの形式で設けられている。これを介して真空ポンプ１１１は溢出を受けることが可能である。下部分１２１の領域には、更にシールガス接続部１３５（洗浄ガス接続部とも称される）が設けられている。これを介して洗浄ガスが、ポンプによって搬送されるガスに対して電動モータ１２５（例えば図３参照）を保護するため、モータ室１３７内に取り込まれることが可能である。モータ室内には、真空ポンプ１１１の電動モータ１２５が収容されている。下部分１２１内には、更に２つの冷却媒体接続部１３９が設けられている。その際、一方の冷却媒体接続部は冷却媒体のインレットとして、そして他方の冷却媒体接続部はアウトレットとして設けられている。冷却媒体は、冷却目的で真空ポンプ内に導かれることが可能である。

真空ポンプの下側面１４１は、起立面として使用されることが可能であるので、真空ポンプ１１１は下側面１４１上に起立して作動させられることが可能である。しかしまた、真空ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３を介して真空容器に固定されることも可能であり、これによっていわば懸架して作動させられることが可能である。更に真空ポンプ１１１は、図１に示されたものと異なった向きとされているときにも作動させられることが可能であるよう構成されていることが可能である。下側面１４１が下に向かってではなく、当該面に向けられて、又は上に向けられて配置されている真空ポンプの実施形も実現されることが可能である。

図２に表わされている下側面１４１には、更に、種々のスクリュー１４３が設けられている。これらによって、ここでは詳細に特定されない真空ポンプの部材が互いに固定されている。例えば、支承部カバー１４５が下側面１４１に固定されている。

下側面１４１には、更に、固定穴１４７が設けられている。これを介してポンプ１１１は例えば載置面に固定されることが可能である。

図２から５には、冷却媒体配管１４８が表わされている。この中に、冷却媒体接続部１３９を介して導入、又は導出される冷却媒体が循環していることが可能である。

図３から５の断面図に示されているように、真空ポンプは、複数のプロセスガスポンプ段を有している。これは、ポンプインレット１１５に及ぶプロセスガスをポンプアウトレット１１７に搬送するためのものである。

ハウジング１１９内には、ロータ１４９が配置されている。このロータは、回転軸１５１を中心として回転可能なロータ軸１５３を有している。

ターボ分子ポンプ１１１は、ポンプ効果を奏するよう互いにシリアルに接続された複数のポンプ段を有している。これらポンプ段は、ロータ軸１５３に固定された複数の半径方向のロータディスク１５５と、ロータディスク１５５の間に配置され、そしてハウジング１１９内に固定されているステータディスク１５７を有している。その際、１つのロータディスク１５５とこれに隣接する１つのステータディスク１５７がそれぞれ１つのターボ分子ポンプ段を形成している。ステータディスク１５７は、スペーサリング１５９によって互いに所望の軸方向間隔に保持されている。

真空ポンプは、更に、半径方向において互いに入れ子式に配置され、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続されたホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段のロータは、ロータ軸１５３に設けられるロータハブ１６１と、ロータハブ１６１に固定され、そしてこれによって担持されるシリンダ側面形状の２つのホルベックロータスリーブ１６３，１６５を有している。これらは、回転軸１５１と同軸に向けられており、そして半径方向において互いに入れ子式に接続されている。更に、シリンダ側面形状の２つのホルベックステータスリーブ１６７，１６９が設けられている。これらは同様に、回転軸１５１に対して同軸に向けられており、そして半径方向で見て互いに入れ子式に接続されている。

ポンプ効果を発揮するホルベックポンプ段の表面は、側面によって、つまり、ホルベックロータスリーブ１６３，１６５とホルベックステータスリーブ１６７，１６９の内側面、及び／又は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スリーブ１６７の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ、外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、ターボ分子ポンプに後続する第１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スリーブ１６３の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ、内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、第２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スリーブ１６９の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ、内側のホルベックロータスリーブ１６５の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、第３のホルベックポンプ段を形成する。

ホルベックロータスリーブ１６３の下側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられていることが可能である。これを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が、中央のホルベック間隙１７３と接続されている。更に、ホルベックステータスリーブ１６９の上側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられていることが可能である。これを介して、中央のホルベック間隙１７３が、半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５と接続されている。これによって、入れ子式に接続される複数のホルベックポンプ段が互いにシリアルに接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータスリーブ１６５の下側の端部には、更に、アウトレット１１７への接続チャネル１７９が設けられていることが可能である。

ホルベックステータスリーブ１６３、１６５の上述したポンプ効果を発揮する表面は、それぞれ、螺旋形状に回転軸１５１の周りを周回しつつ軸方向に延びる複数のホルベック溝を有する。他方で、ホルベックロータスリーブ１６３、１６５のこれに向かい合った側面は、滑らかに形成されており、そして真空ポンプ１１１の作動のためのガスをホルベック溝内へと駆り立てる。

ロータ軸１５３の回転可能な支承のため、ポンプインレット１１７の領域にローラ支承部１８１、およびポンプアウトレット１１５の領域に永久磁石支承部１８３が設けられている。

ローラ支承部１８１の領域には、ロータ軸１５３に円錐形のスプラッシュナット１８５が設けられている。これは、ローラ支承部１８１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１８５は、作動媒体貯蔵部の少なくとも１つのスキマー（独語：Ａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）と滑り接触状態にある。作動媒体貯蔵部は、互いに積層された吸収性の複数のディスク１８７を有する。これらディスクは、ローラ支承部１８１のための作動媒体、例えば潤滑剤を染み込ませてある。

真空ポンプ１１１の作動中、作動媒体は、毛細管効果によって作動媒体貯蔵部からスキマーを介して回転するスプラッシュナット１８５へと伝達され、そして、遠心力によってスプラッシュナット１８５に沿って、スプラッシュナット１８５の大きくなる外直径の方向へと、ローラ支承部１８１に向かって搬送される。そこでは例えば、潤滑機能が発揮される。ローラ支承部１８１と作動媒体貯蔵部は、真空ポンプ内において槽形状のインサート１８９と、支承部カバー１４５に囲まれている。

永久磁石支承部１８３は、ロータ側の支承半部１９１と、ステータ側の支承半部１９３を有している。これらは、各１つのリング積層部を有している。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１９５、１９７から成っている。リングマグネット１９５，１９７は、半径方向の支承部間隙１９９を形成しつつ互いに向き合っており、その際、ロータ側のリングマグネット１９５は、半径方向外側に、そしてステータ側のリングマグネット１９７は半径方向内側に設けられている。支承部間隙１９９内に存在する地場は、リングマグネット１９５，１９７の間の磁気的反発力を引き起こす。これは、ロータ軸１５３の半径方向の支承を実現する。ロータ側のリングマグネット１９５は、ロータ軸１５３のキャリア部分２０１によって担持されている。これは、リングマグネット１９５を半径方向外側で取り囲んでいる。ステータ側のリングマグネット１９７は、ステータ側のキャリア部分２０３によって担持されている。これは、リングマグネット１９７を通って延びており、そしてハウジング１１９の支材２０５に吊架されている。回転軸１５１に平行に、ロータ側のリングマグネット１９５が、キャリア部分２０３と連結されるカバー要素２０７によって固定されている。ステータ側のリングマグネット１９７は、回転軸１５１に平行に１つの方向で、キャリア部分２０３と接続される固定リング２０９によって、およびキャリア部分２０３と接続される固定リング２１１によって固定されている。その上、固定リング２１１とリングマグネット１９７の間には、皿バネ２１３が設けられていることが可能である。

磁石支承部の内部には、緊急用または安全用支承部２１５が設けられている。これは、真空ポンプの通常の作動時には、非接触で空転し、そしてロータ１４９がステータに対して半径方向において過剰に偏移した際に初めて作用するに至る。ロータ１４９のための半径方向のストッパーを形成するためである。ロータ側の構造がステータ側の構造と衝突するのが防止されるからである。安全用支承部２１５は、潤滑されないローラ支承部として形成されており、そして、ロータ１４９及び／又はステータと半径方向の間隙を形成する。この間隙は、安全用支承部２１５が通常のポンプ作動中は作用しないことに供する。安全用支承部が作用するに至る半径方向の間隙は、十分大きく寸法取られているので、安全用支承部２１５は、真空ポンプの通常の作動中は作用せず、そして同時に十分小さいので、ロータ側の構造がステータ側の構造と衝突するのがあらゆる状況で防止される。

真空ポンプ１１１は、ロータ１４９を回転駆動するための電動モータ１２５を有している。電動モータ１２５のアンカーは、ロータ１４９によって形成されている。そのロータ軸１５３はモータステータ２１７を通って延びている。ロータ軸１５３の、モータステータ２１７を通って延びる部分には、半径方向外側に、または埋め込まれて、永久磁石装置が設けられていることが可能である。ロータ１４９の、モータステータ２１７を通って延びる部分と、モータステータ２１７との間には、中間空間２１９が設けられている。これは、半径方向のモータ間隙を有する。これを介して、モータステータ２１７と永久磁石装置は、駆動トルク伝達のため、互いに磁気的に影響することが可能である。

モータステータ２１７は、ハウジング内において、電動モータ１２５のために設けられるモータ室１３７の内部に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、シールガス（洗浄ガスとも称され、これは例えば空気や窒素であることが可能である）が、モータ室１３７内へと至る。シールガスを介して電動モータ１２５は、プロセスガス、例えばプロセスガスの腐食性の部分に対して保護されることが可能である。モータ室１３７は、ポンプアウトレット１１７を介しても真空引きされることが可能である、つまりモータ室１３７は、少なくとも近似的に、ポンプアウトレット１１７に接続される読真空ポンプによって実現される予真空状態となっている。

モータ室１３７を画成する壁部２２１とロータハブ１６１の間には、更に、いわゆる公知のラビリンスシール２２３が設けられていることが可能である。特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対してモータ室２１７をより良好にシールすることを達成するためである。

前記のターボ分子真空ポンプは、真空チャンバ用のインレット、即ちインレットフランジ１１３を備える。以下では、複数の真空チャンバ用の複数のインレットを備える真空ポンプ、いわゆるスプリットフロー真空ポンプを説明する。前記のターボ分子ポンプの一般的な構成及び任意の詳細な特徴が、別の図で概略的に示されたに過ぎないスプリットフロー真空ポンプの構築のために考慮され得ることがわかる。

図６には、一体的に形成されたハウジング体２０が示されており、このハウジング体は、押出成形部品として形成され、平行に整向された２つの部分ストランド２２及び２４を備え、これら部分ストランドが、ロータハウジング２６もしくはチャンバハウジング２８を構成する。部分ストランド２２及び２４は、それぞれシリンダ状の空所３０もしくは３２を備える。シリンダ状の空所３０は、ここには図示してないポンプロータを収容するために設けられ、これに対して、シリンダ状の空所３２は、少なくとも１つの、好ましくは複数の真空チャンバを構成する。

図７には、注視方向が２つのシリンダ状の空所３０及び３２を経て延在するように、別のハウジング体２０が側面図で示されている。更にまた、シリンダ状の空所３０が、図示してないポンプロータ用の収容空間を構成し、シリンダ状の空所３２が複数の真空チャンバを構成する。

図７のハウジング体２０も、ロータハウジング２６とチャンバハウジング２８を備える。これらハウジングは、互いに一体的に結合され、共通の押出成形部品として形成されている。この場合、押し出されたストランドは、画像平面から奥へ延在する。

ポンプロータ用のシリンダ状の空所３０は、この実施例では円筒状に形成されている。内壁のその最終的な形状及び表面品質は、例えば切削で形成することができるが、押出成形時に好ましくは既に相応のシリンダ状の空所が設けられている。

図６及び７の両実施形態の場合、ハウジング体２０は、横方向に突出する複数の突起３４を備え、これら突起に、例えばここに示してないポンプベース要素を、固定、特にネジ固定することができる。更にまた両実施形では、例えば３つのこのような突起３４が設けられている。突起３４、どのような数でも、例えばロータハウジング２６の周囲にわたって均等に又はここでのように不均等に分配してロータハウジングに配置することができる。選択的又は付加的に、同様の突起をチャンバハウジング２８に配置することができる。突起３４は、好ましくは図６に見られるようにハウジング体２０の全長にわたって延在する。

突起３４により、ここでは付加的な機能構造が、押出成形部品、即ちハウジング体２０に実現されている。これら機能構造は、ほんの僅かな追加コストで設けることができる。同様に、例えばケーブルチャネルとしての例えば切欠き又は溝、又は、例えばリブ又は流体ラインのような温度調整構造のような他の機能構造を設けることもできる。

チャンバハウジング２８内には、ここに図示してない機能要素を真空チャンバに特に簡単に導入できるように、好ましくは取付け開口が設けられている。例えば、取付け開口は横方向に−これは、図７で画像平面に沿った方向に相当する−整向することができる。図７に関して、取付け開口は、例えばチャンバハウジング２８の上の壁、右の壁及び／又は下の壁に設けることができる。図８では、２つの取付け開口が見られ、これら取付け開口は、ここでは模範的にチャンバハウジング２８のロータハウジング２６とは反対の壁に配置されている。

しかしながら例えばまた、基本的に、機能要素は、例えばハウジング体２０の図７で空所３０及び３２によって可視の軸方向の開口経るような軸方向の開口を経て導入することもできる。

押出成形プロファイルもしくはハウジング体２０の両空所３０と３２の間に設けられた壁には、好ましくは同様に複数の開口が配置されており、これら開口は、軸方向に、即ち図７で画像平面から奥への方向に離間している。これら開口は、ポンプロータとそれぞれこれに付設された真空チャンバの間の複数のポートを構成する。

図８には、スプリットフロー真空ポンプ４４のそれぞれのポートに接続された複数の真空チャンバ４２を備える真空システム４０が示されている。ポートは、スプリットフロー真空ポンプ４４のポンプロータ４８と真空チャンバ４２との間の開口４６によって実現されている。

真空チャンバ４２は、壁５０によって軸方向に互いに分離されているが、この例では、それにもかかわらず小さい流体流が可能であるように、壁５０内の小さい開口によって互いに接続されている。各真空チャンバ４２に対して、複数の機能要素のために１つの取付け開口３６が設けられており、適用例に応じて、１つの眞空チャンバのために複数の取付け開口３６を設けることもできる、及び／又は、１つの真空チャンバが横方向に個別の取付け開口を備えるのではなく、例えば軸方向の開口を経て機能要素を備えられる。

ポンプロータ４８は、この例では２つの離間したターボ段５２と１つのホルベック段５４を有する。図８で上の開口４６を無視して、開口４６は、それぞれポンプロータ４８の離間したポンプ段の間に配置されている。

ポンプロータ４８は、ロータハウジング２６内に嵌入されて配置されている。真空チャンバ４２は、チャンバハウジング２８内に形成されている。ロータハウジング２６とチャンバハウジング２８は、押出成形によって製造された１つの共通のハウジング体２０によって構成されている。

開口４６は、真空チャンバ４２とポンプロータ４８の間のハウジング体２０の壁に設けられている。開口は、例えば背後から作用する切削工具、例えばＴスロットカッタによって押出成形プロファイルに形成することができる。例えば、切削工具は、そのために図８で上から下又は下から上に向かって軸方向にロータハウジング２６及び／又はチャンバハウジング２８に導入すること、及び、次に壁の方向に送ることができる。選択的又は付加的に、開口４６を形成するために、開口３６を切削工具用のアクセス路として使用することも可能である。

ポンプベース要素５６は、ハウジング体２０の図８で下の軸方向の終端に配置され、ここには詳細に図示してない方法でハウジング体２０、例えば図６及び７に示したような突起３４に固定されている。ポンプベース要素５６は、ポンプロータ４８用の駆動装置と軸受装置を有する。ポンプロータ４８のポンプベース要素５６とは反対側の終端で、ポンプロータは、好ましくは同様に、例えばロータハウジング２６に支持されたサポート、特にいわゆるスター状部材を介して及び例えば磁気軸受によって軸受けされている。

ポンプベース要素５６に一致する軸方向領域で、ポンプベース要素５６に隣接して及び真空チャンバ４２の延長部内に、この例では真空チャンバではなく別の機能部分５８が設けられ、この別の機能部分は、例えば真空チャンバ４２に導入された機能要素用の制御装置又は例えば真空ポンプ４４用の制御装置を有することができる。しかしながらまた選択的に、図８で下の真空チャンバ４２は、ポンプベース要素５６の軸方向の領域内へ突出することもできる。

ポンプベース要素５６と機能部分５８は、ここでは真空システム４０の高圧側の終端に配置されている。図８で上の低圧側の終端で、チャンバハウジング２８は、ロータハウジング２６よりも長く形成されている。ロータハウジング２６の延長部内の自由な軸方向部分は、例えばハウジング体２０の押出成形後に切削で除去することができる。何故なら、この自由な軸方向領域は、この実施形態では使用されないからである。

それにもかかわらず、真空ポンプ４４及び／又はポンプロータ４８によって占められてない領域は、例えば取付けスペース全体を最適に利用するために、別に使用することができる。従って、図９は、ロータハウジング２６を構成する部分ストランド２２内に、例えば内部に機能要素を配置した真空チャンバ４２が設けられている例を示す。部分ストランド２２内に配置された真空チャンバ４２は、この例では、開口によって、真空ポンプ４４の入り口領域と、隣接する他方の部分ストランド２４内に配置された真空チャンバ４２と接続されている。

真空ポンプ４４は、この例では、ターボ段５２と、ターボユニットとホルベックユニットを備える組合せ式のポンプ段６０を有する。

真空ポンプ４４は、出口接続部、特に予真空接続部６２を有する。同じ圧力レベルに、別の真空チャンバ４２への開口６４が設定されている。開口６４は、この例でも押出成形プロファイルもしくはハウジング体２０内に形成されている。

部分ストランド２２及び２４は、共通のカバー６６によって閉鎖されている。この実施形態では、カバー６６は、軸方向にだけ真空チャンバ４２を閉鎖する。しかしながら、カバー６６は、軸方向に共に終了するロータハウジング及びチャンバハウジング２６，２８の場合、これら両方を閉鎖することもできる。

図１０は、内側の構成に関して例えば少なくとも部分的に図９のものと一致し得る真空システム４０を示す。図９で部分ストランドは作動中に垂直に整向されているが、一般に図１０による水平配置も可能であり、他の配置の可能である。

図１１には、２つの真空チャンバ４２を備える、質量分析システムとして形成された模範的な真空システム４０が示されている。図１１で上の低圧側の真空チャンバ４２は、部分ストランド２２内にも、部分ストランド２４内にも構成され、１つの開口４６が、真空チャンバ４２の部分ストランド内に配置された部分領域を接続する。第１の真空チャンバ４２内に、第１の四重極６８が配置され、第１の真空チャンバ４２が、真空ポンプ４４の中間入口と接続されている。第２の低圧側の真空チャンバ４２内に、第２の四重極７０が配置されている。分析すべきイオン流は、まず第１の四重極６８を経て、次いで第２の四重極７０を経て進行し、イオン流用の図示してない変更装置が、四重極の間に設けられている。第２の四重極７０の通過後、イオン流は、検出器７２に達する。四重極と検出器７２は、真空チャンバ４２内の機能要素を構成する。

１１１ ターボ分子ポンプ
１１３ インレットフランジ
１１５ ポンプインレット
１１７ ポンプアウトレット
１１９ ハウジング
１２１ 下部分
１２３ エレクトロニクスハウジング
１２５ 電動モータ
１２７ アクセサリー接続部
１２９ データインターフェース
１３１ 電源供給接続部
１３３ フローインレット
１３５ シールガス接続部
１３７ モータ室
１３９ 冷却媒体接続部
１４１ 下側面
１４３ ネジ
１４５ 支承部カバー
１４７ 固定穴
１４８ 冷却媒体配管
１４９ ロータ
１５１ 回転軸
１５３ ロータ軸
１５５ ロータディスク
１５７ ステータディスク
１５９ スペーサリング
１６１ ロータハブ
１６３ ホルベックロータスリーブ
１６５ ホルベックロータスリーブ
１６７ ホルベックステータスリーブ
１６９ ホルベックステータスリーブ
１７１ ホルベック間隙
１７３ ホルベック間隙
１７５ ホルベック間隙
１７９ 接続チャネル
１８１ ローラ支承部
１８３ 永久磁石支承部
１８５ スプラッシュナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１ ロータ側の支承半部
１９３ ステータ側の支承半部
１９５ リングマグネット
１９７ リングマグネット
１９９ 支承部間隙
２０１ 担持部分
２０３ 担持部分
２０５ 半径方向の支柱
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ 皿バネ
２１５ 緊急用または安全用支承部
２１７ モータステータ
２１９ 中間空間
２２１ 壁部
２２３ ラビリンスシール
２０ ハウジング体
２２ 部分ストランド
２４ 部分ストランド
２６ ロータハウジング
２８ チャンバハウジング
３０ シリンダ状の空所
３２ シリンダ状の空所
３４ 突起
３６ 取付け開口
４０ 真空システム
４２ 真空チャンバ
４４ スプリットフロー真空ポンプ
４６ 開口
４８ ポンプロータ
５０ 壁
５２ ターボ段
５４ ホルベック段
５６ ポンプベース要素
５８ 機能部分
６０ 組合せ式のポンプ段
６２ 予真空接続部
６４ 開口
６６ カバー
６８ 四重極
７０ 四重極
７２ 検出器

Claims (15)

1. ロータハウジング（２６）内に配置されたポンプロータ（４８）を備える真空ポンプ（４４）、特にターボ分子ポンプ及び／又はスプリットフロー真空ポンプと、チャンバハウジング（２８）によって包囲された真空チャンバ（４２）を有する真空システム（４０）、特に質量分析システムにおいて、
   ロータハウジング（２８）とチャンバハウジング（２６）が、ハウジング体（２０）によって一部材として構成され、ハウジング体（２０）が、押出成形部品であること、を特徴とする真空システム（４０）。
2. ハウジング体（２０）内には、ポンプロータ（４８）と真空チャンバ（４２）の間に開口（４６）が形成されていること、を特徴とする請求項１に記載の真空システム（４０）。
3. ハウジング体（２０）内には、平行に整向された少なくとも２つのシリンダ状の空所（３０，３２）が形成され、ポンプロータ（３０）が、第１の空所（３０）内に配置され、真空チャンバ（４２）が、第２の空所（３２）内に構成され、特に、ハウジング体が、第３のシリンダ状の空所を有し、第３のシリンダ状の空所内に、別のポンプロータ及び／又は別の真空チャンバが設けられていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の真空システム（４０）。
4. ポンプロータ（４８）が、ロータハウジング（２８）内に嵌入されて配置されていること、を特徴とする請求項１〜３の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
5. ポンプ（４４）が、ポンプベース要素（５６）を備え、このポンプベース要素が、ハウジング体（２０）に固定されていること、を特徴とする請求項１〜４の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
6. ハウジング体（２０）が、少なくとも１つの突起（３４）を備え、この突起に、ポンプ（４４）のポンプベース要素（５６）が固定されていること、を特徴とする請求項１〜５の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
7. 真空チャンバ（４２）内に、機能要素（６８，７０）が配置され、ハウジング体（２０）が、機能要素用の取付け開口（３６）を備えること、を特徴とする請求項１〜６の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
8. 真空システム（４０）が、少なくとも１つの第２の真空チャンバ（４２）を備え、この第２の真空チャンバも、ハウジング体（２０）内に構成されていること、を特徴とする請求項１〜７の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
9. 真空チャンバ（４２）が、ポンプロータ（４８）関してこのポンプロータに対して半径方向及び／又は軸方向に隣接して配置されていること、及び／又は、ロータハウジングとチャンバハウジング及び／又はこれらハウジング内にそれぞれ設けられたシリンダ状の空所が、その断面積に関して異なる大きさであり、好ましくは少なくとも２０％の大きさの違いを備えること、を特徴とする請求項１〜８の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
10. ポンプロータ（４８）用のシリンダ状の空所（３０）と、真空チャンバ（４２）用のシリンダ状の空所（３２）が、共通のカバー（６６）によって閉鎖されていること、を特徴とする請求項１〜９の少なくとも１項に記載の真空システム（４０）。
11. 真空システム（４０）、特に質量分析システム及び／又は請求項１〜１０のいずれか１項に記載の真空システムを製造するための方法であって、真空システム（４０）が、ロータハウジング（２６）内に配置されたポンプロータ（４８）を備える真空ポンプ（４４）、特にターボ分子ポンプ及び／又はスプリットフロー真空ポンプと、チャンバハウジング（２８）によって包囲された真空チャンバ（４２）を有するものにおいて、
    ロータハウジング（２６）とチャンバハウジング（２８）が、ハウジング体（２０）によって一部材として構成され、このハウジング体が、押出成形機によって製造されること、を特徴とする方法。
12. ポンプロータ（４８）が、ロータハウジング（２８）内に嵌入さること、を特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 開口（３６）が、チャンバハウジング（２８）に形成され、機能要素が、この開口（３６）を経て真空チャンバ（４２）内に導入されること、を特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. ロータハウジング（２６）の内部を真空チャンバ（４２）と接続する開口（４６）が、ハウジング体（２０）に形成されること、を特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 開口（４６）が、背後から作用する切削工具によって形成されること、を特徴とする請求項１４に記載の方法。

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