JP2020502409A - ポンプシーリング - Google Patents

Abstract

ポンプ組立体が開示される。ポンプ組立体は、ローター軸部分（８０）を有するローター（５０）と、ローター軸部分を収容するためのボアを定めるボア部分を有するステータ（１００）と、ボア部分とローター軸部分との間で半径方向に延びてボア内に広がる円周方向の突出部とを備え、突出部と、ローター軸部分またはボア部分の対応する表面の少なくとも一方は、接触すると、他方によって摩耗するように構成される。このように、ボア部分とローター軸部分との間の間隙は、シールをもたらすために円周方向の突出部によって少なくとも部分的に満たすことができる。突出部と、ボア部分およびローター軸部分の一方とは、硬度が異なる材料から形成することができる。異なる硬さの材料を設けることにより、突出部と、ボア部分またはローター軸部分との間の何らかの接触が可能になり、両者の間にシールを強化するための摩耗がもたらされる。【選択図】図３

Description

本発明はポンプ組立体に関する。

圧縮機および真空ポンプは公知である。真空ポンプは、通常、装置を排気するための真空システムの構成部品として使用される。また、これらのポンプは、例えば半導体の製造に用いる製造装置を排気するために使用される。真空から大気への圧縮を、単段式ポンプを利用して単一段で行うのではなく、多段式真空ポンプを使用することが知られており、ここでは各段が真空から大気圧に移行するのに必要な全圧縮範囲の一部を行う。圧縮機に関しても同様の構成が存在する。

当該圧縮機および真空ポンプは利点をもたらすが、それらに特有の欠点もある。従って、多段式ポンプのための改善された構成を提供することが望ましい。

第１の態様によれば、ポンプ組立体が提供される。ポンプ組立体は、ローター軸部分を有するローターと、ローター軸部分を収容するためのボアを定めるボア部分を有するステータと、ボア部分とローター軸部分との間で半径方向に延びてボアに広がる円周方向の突出部とを備え、突出部と、ローター軸部分またはボア部分の対応する表面の少なくとも一方は、接触すると、他方によって摩耗するように構成される。

第１の態様は、漏れ、特に多段式ポンプの異なるポンプ段の間の漏れを防ぐために、ローターとステータとの間をシールするのは難しい場合が多いという既存のポンプ組立体に関する問題を認識する。既存のシール構成は、ポンプ内の環境に対して複雑であるかまたは不適当である場合が多い。一部の形式のポンプに関して、既存のシール構成は、ローターとステータとの間の半径方向の間隔を広げ、これがポンプ内でシールの周りの円周方向の漏れ経路をもたらすという理由で不適切である。

従って、ポンプ組立体または装置が提供される。ポンプ組立体は、ローターまたはローター組立体を備えることができる。ローターは、ローター軸部分または軸を有することができる。また、ポンプ組立体は、ステータまたはステータハウジングを備えることができる。ステータは、ボア部分または壁を有することができる。ボア部分は、ローター軸部分を収容するボアまたは開口を定めることができる。また、ポンプ組立体は、ボア内に半径方向に広がる円周方向の突出部または隆起部を含むことができる。突出部は、ステータのボア部分とローターのローター軸部分との間に延びることができる。突出部およびボア部分、または突出部およびローター軸部分は、それらの間で接触が生じると、１または２以上の接触面が摩耗するように構成できる。このようにして、ボア部分とローター軸部分との間の間隙は、シールをもたらすために円周方向の突出部によって少なくとも部分的に満たされる。相互作用する接触構成部品自体を使用して、それらの間の衝突が生じる場所で材料を摩耗させることによって、結果として生じる接触面は、特定の構成部品の何らかの組み合わせに関して、ローター軸部分の表面とボア部分の表面との間の実際の嵌合関係を非常に密接にもたらし、結果的に特有の特別のシーリング構成をもたす。

突出部と、ボア部分およびローター軸部分の一方とは、硬度が異なる材料から形成することができる。異なる硬さの材料を設けることにより、突出部とボア部分またはローター軸部分との間の何らかの接触が可能になり、両者の間にシールを強化するための摩耗が引き起こされる。

１つの実施形態では、突出部と、ボア部分およびローター軸部分の一方との間の接触により、より軟質な材料が摩耗する。従って、より軟質な材料は、より硬質の材料によって摩耗して、密接した回転可能なシールがもたらされる。

１つの実施形態では、突出部およびローター軸部分の一方が、ボア部分および突出部の他方よりも硬質である。従って、突出部はボア部分よりも硬質とすることができ、またはローター軸部分は突出部よりも硬質とすることができる。これにより、材料同士が接触する場所において、一方が他方よりも軟質であり、より軟質な材料が摩耗することを保証する。従って、突出部がボア部分の一部を摩耗させるか、またはローター軸部分が突出部の一部を摩耗させることができ、密接した回転可能なシールをもたらすことができる。もしくは、異なる構成部品が類似の硬度特性を有する場合、各構成部品からの材料は、他の構成部品によって摩耗することができる。

１つの実施形態では、突出部は、ボア部分およびローター軸部分の一方と一体である。従って、突出部は、ボア部分の一部またはローター軸部分の一部の何れかとして形成され、そこから延びることができる。

１つの実施形態では、突出部は、ボア部分およびローター軸部分の一方から直立する。従って、突出部は、ボア部分またはローター軸部分の何れかから直立または突出することができる。

１つの実施形態では、突出部は、最大でボア部分とローター軸部分との間の嵌合公差までの距離だけ半径方向に直立する。従って、突出部は、ボア部分とローター軸部分との間で指定された寸法公差を超えない範囲で直立することができる。これにより、突出部は、最大公差のもとで、ボア部分とローター軸部分との間の何らかの間隙に完全に嵌合することが保証される。

１つの実施形態では、突出部は、最大でボア部分とローター軸部分との間の嵌合公差、並びにローター軸部分の変位公差を成す距離だけ半径方向に直立する。従って、突出部は、寸法公差以上に直立することもできる。従って、突出部は、追加の公差で直立することができ、追加の公差は、温度変化および／または振動または他の曲げモードに起因して生じ得るような、ボア部分に対するローター軸部分のあらゆる変位を考慮する。

１つの実施形態では、距離は、約５０μｍから１５０μｍの間である。この距離は、ポンプデザインおよび用途に応じて変わり得ることを理解されたい。

１つの実施形態では、突出部は、この距離よりも大きな軸方向幅を有する。従って、突出部は、半径方向の高さよりも大きな軸方向幅または長さを有することができる。

１つの実施形態では、軸方向幅は、約１００μｍから１ｍｍの間である。この幅はポンプデザインおよび用途に応じて変わり得ることを理解されたい。

１つの実施形態では、ポンプは、ボアに沿って軸方向に分離された複数の突出部をさらに備える。従って、追加のシールおよびさらに強化されたシーリングをもたらすために、ボアの軸方向長さに沿って複数の突出部がもたらされ。

１つの実施形態では、ステータは複数のボアを定め、各々は、内部に半径方向に延びる少なくとも１つの突出部を有する。従って、ステータは、２つ以上のボアを有し、それらのボアの各々は、各ボアにシールをもたらすために１または２以上の突出部を有する。

１つの実施形態では、突出部はボア部分と一体であり、突出部はローター軸部分よりも軟質である。従って、突出部は、ローター軸部分よりも軟質なボア部分の一部として設けることができる。従って、突出部は、該突出部が作動接触のもとで嵌合して密接なシールをもたらすように形作るために、ローター軸部分との何らかの接触によって摩耗することができる。

１つの実施形態では、突出部はローター軸部分と一体であり、突出部はボア部分よりも硬質である。従って、突出部は、ボア部分よりも硬質のローター軸部分の一部として設けることができる。従って、ボア部分は、該ボア部分が作動接触のもとで嵌合いて密接なシールをもたらすように形作るために、突出部との何らかの接触によって摩耗することができる。

１つの実施形態では、ステータは、各ボアの第１の部分を定める第１のハウジング部分と、各ボアの第２の部分を定める第２のハウジング部分とを備え、第１のハウジング部分および第２のハウジング部分は、各ボアを定めるように結合可能である。従って、クラムシェル形ステータ構成のような多部品ステータが得られる。もしくは、多段式ポンプ装置のスライス構成を提供することができる。

さらなる特定の好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、適宜、独立請求項の特徴と組み合わせること、および請求項に明示的に記載された以外の特徴と組み合わせることができる。

装置の特徴部がある機能をもたらすように動作可能であると記載された場合、これは、その機能をもたらすか、またはその機能をもたらように適応または構成された装置の特徴部を含むことを理解されたい。

添付の図面を参照して本発明の実施形態をさらに説明する。

クラムシェル型で製造および組み立てられた、多段式ルーツポンプまたはクローポンプのステータ構成部品を示す概略図である。 ローター組立体の簡略化された斜視図である。 図１のステータ組立体に組み込むように構成されたローター組立体の斜視図である。 １つの実施形態によるローター軸と開口との間のシールを改善するためのシーリング構成を示す図である。 １つの実施形態によるローター軸と開口との間のシールを改善するためのシーリング構成を示す図である。 突出シールの例示的な断面外形を示す図である。

実施形態をさらに詳しく説明する前に、まず概要を説明する。実施形態により、多段式真空ポンプのようなポンプ組立体内の回転シールを改善する配列が提供される。ローター軸とステータとの間のボア内に、半径方向に延びる円周方向の突出部またはリブが設けられる。このリブとローター軸またはステータボアの協働する表面との間の相対的な接触により、回転中に、突出部は、それが接触する材料を摩耗させ、またはその材料によって摩耗する可能性がある。言い換えれば、ステータ内でローター軸が回転すれば接触および摩耗が生じ、それにより突出部とそれが接触する材料との間に密接な稼働時接触がもたらされる。この接触により非常に密接したシールが得られ、シールは、流体がローターに沿って軸方向に漏れるのを防ぐ。さらに、摩耗により、ローターとステータとの間に非常にきつい公差を保つことが可能となり、こうしてポンプの排気口と入口との間で流体が円周方向に漏れるのが防止される。

このシールをさらに向上させて摩耗機構を促進するために、突出部およびボアまたは突出部およびローター軸の何れかを、硬さが異なる材料で形成することができる。

ステータ
図１は、クラムシェル型で製造および組み立てられた多段式ルーツポンプまたはクローポンプの主要な構成部品を示す概略図である。当該ポンプのステータ１００は、第１および第２のハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４を備え、それらは一緒になって複数のポンプ室１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６を定める。ハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４の各々は、第１および第２の長手方向伸長面１１８、１２０を有し、それらは、組み合わされる場合に他のハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４のそれぞれの長手方向伸長面と相互に係合する。図１ではハーフシェルステータ構成部品１０２の２つの長手方向伸長面１１８、１２０のみが見える。組み立て時、２つのハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４は、矢印Ｒで示す横断方向または半径方向に一緒にされている。

ステータ１００は、第１および第２の端部ステータ構成部品１２２、１２４をさらに備える。２つのハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４が組み合わされると、第１および第２の端部ステータ構成部品１２２、１２４は、結合された２つのハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４のそれぞれの端面１２６、１２８に、矢印Ｌで示すほぼ軸方向または長手方向に嵌合される。第１および第２の端部ステータ構成部品１２２、１２４の内面１３０、１３２は、ハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４のそれぞれの端面１２６、１２８と相互に係合する。

ポンプ室１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６の各々は、ハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４の各横方向壁１３４の間に形成される。この概略図では、これらのポンプ室は、同じ大きさで示されているが、通常、ポンプ長に沿って大きさは様々である。図１では、ハーフシェルステータ構成部品１０２の横方向壁１３４のみが見える。ハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４が組み立てられると、横方向壁１３４は、１つのポンプ室と隣接するポンプ室との間の、またはポンプ室１０６、１１６と端部ステータ構成部品１２２、１２４との間の軸方向の距離間隔をもたらす。

ハーフシェルステータ構成部品１０２、１０４が組み合わされると、長手方向に延びる２つのローター軸（図示せず）が、横方向壁１３４に形成された開口１３６に配置される。組み立てに先だって、ローブ（ｌｏｂｅ）が軸に嵌合され（図示せず）、２つのローブは、各ポンプ室１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６内に配置される。端部ステータ構成部品１２２、１２４の各々は、ローター軸が貫通する２つの開口１２３、１２５を有する。ローター軸は端部ステータ構成部品１２２、１２４に軸受（図示せず）によって支持され、モータおよびギア機構（図示せず）によって駆動される。

ローター
図２ａは、簡略化されたローター組立体５０の斜視図である。本実施例では、２セットのローブを有するローター組立体５０を示すが、３セット以上のローブを設けることができることを理解されたい（図１に示すポンプは６セット、すなわち各ポンプ室１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６に対して１セットが必要になる）。さらに、ローター軸上の各セットに３以上のローブ（例えば、３、４、または５のローブ）を設けることができ、ローブは、ルーツ、クロー、または他の形式とすることができる。図２ｂには、６段に相当するより複雑なローター組立体５０’が例示されている。各ローブセットの幅は、それぞれのポンプ段のポンプ要件に応じて様々である。対応するポンプ室１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６は、それに基づいた大きさになっている。

図２ａに戻ると、簡略化されたローター組立体５０は、ローブのかみ合い対を利用する容積式ローブポンプに使用する形式のローターである。ローター組立体５０は、回転軸の周りに対称的に形成された一対のローブを示す。各ローブ５５は、内サイクロイド曲線および外サイクロイド曲線の交互接線セクションによって規定される。本実施例では、ローター組立体５０は単体構造であり、単一の金属要素から機械加工され、質量低減のために円筒形の空隙がローブ５５を貫通して延びる。

ローター軸の第１の軸方向端部６０は、端部ステータ構成部品１２２により提供される軸受に収容されると共に、隣接するポンプ室に収容された第１の回転羽根部分９０Ａから延びる。中間の軸方向軸部分８０は第１の回転羽根部分９０Ａから延び、開口１３６に収容される。開口１３６は、中間の軸方向軸部分８０の表面にぴったりとはまるが、軸受としては作用しない。次に、各ポンプ室のためのさらなる回転羽根部分が設けられており、各回転羽根部分は、中間の軸方向軸部分によって分離される。中間の軸方向部分から最後の回転羽根部分９０Ｂが軸方向に延び、最後のポンプ室内に収容されている。最後の回転羽根部分９０Ｂから第２の軸方向端部７０が軸方向に延びる。第２の軸方向端部７０は、端部ステータ構成部品１２４の開口１２５に配置された軸受に収容される。

多段真空ポンプは、ポンプ室の内部で大気圧未満の潜在的に１０^-3ｍｂａｒ程度の低い圧力で動作する。従って、外気圧とポンプ内部との間には圧力差がある。周囲ガスが、ポンプの中で各ポンプ室１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６の間に漏洩するのを最小限に抑制する必要がある。

ローターに基づくシール
図３は、ローター組立体５０のローター軸と開口１３６との間のシールを改善するためのシーリング構成を示す。図３に概略的に示すように（正確な縮尺ではない）、中間の軸方向軸部分８０Ａが設けられており、これは、半径方向に直立しかつその外面の周りに円周方向に延びる隆起部または突出部３０Ａを有する。

一般的に、突出部３０Ａの高さは、中間の軸方向部分８０Ａの外面の半径と開口１３６の半径との間の製造公差にほぼ等しくなるように選択される。例えば、中間の軸方向部分８０Ａの外径は約１００ｍｍであり、開口１３６の内径は約１００ｍｍである。中間の軸方向部分８０Ａおよび開口１３６の製造公差は、５０から１５０ミクロンの間の間隙をもたらすように設定できる。従って、突出部３０Ａの高さＨは、この公差、すなわち５０から１５０μｍに設定することができる。ローター組立体５０、５０’の変位の偏差が生じる構成の場合（例えば、曲げ、撓み、軸方向位置調整オフセットに起因して、または温度効果に起因して）、突出部３０Ａの高さＨは、この追加の変位値／公差を含むように設定することもできる。

中間の軸方向部分８０Ａを形成する材料は、内部に開口１３６が形成される材料よりも硬質となるように選択することができる。換言すると、横方向壁１３４を形成する材料は、中間の軸方向部分８０Ａを形成する材料よりも軟質とすることができる。

中間の軸方向部分８０Ａと開口１３６との実際の相対寸法に応じて、突出部３０Ａは、開口１３６にぴったり接触するかまたはこれに当接することになる。この実施形態では、２つの材料の硬度差によって突出部３０Ａが開口１３６に当接すると仮定すると、突出部３０Ａは、開口１３６を超えて横方向壁１３４に及ぶことになる。ローターが回転すると、開口１３６上での突出部３０Ａの研磨（ａｂｒａｓｉｏｎ）によって、開口１３６の表面に局所的な溝が形成されることになる。従って、突出部３０Ａの表面と開口１３６に切り込まれた何らかの溝との間に非常に密接な嵌合がもたらされ、それにより各ポンプ室の間で強化された軸方向流体シールがもたらされる。また、中間の軸方向部分８０Ａの外径と開口１３６との間で別のやり方で厳しい公差を維持することは、円周方向の漏れがポンプ室の排気口側からそのポンプ室の入口側に戻るのを最小限にするのを助ける。

対照的に、別の実施形態において、突出部３０Ａが、開口１３６が形成される横方向壁１３４よりも軟質の材料で形成される場合、２つの表面の間の相対運動によって生じる研磨は、横方向壁１３４よりも突出部３０Ａを摩耗させる働きをすることになる。

別の実施形態において、回転組立体５０、５０’および対応する突出部３０Ａは、ステータ組立体１００の横方向壁１３４と同じ材料（すなわち実質的に硬度特性が同じ材料）から形成することができる。この実施形態では、２つの表面の間の相対運動によって生じる研磨は、突出部３０Ａと横方向壁１３４の局所的表面部分との両方を摩耗させる働きをすることになる。

開口に基づくシール
図４は、ローター軸と開口との間のシールを改善するための代替的なシーリング構成を示す。図４に概略的に示すように（縮尺通りではない）、開口１３６Ｂが設けられており、これは、半径方向に直立しかつその表面の周りに円周方向に延びる隆起部または突出部３０Ｂを有する。

一般的に、突出部３０Ｂの高さは、中間の軸方向部分８０の外面の半径と開口１３６Ｂの半径との間の製造公差にほぼ等しくなるように選択される。例えば、中間の軸方向部分８０の外径は約１００ｍｍとすることができ、開口１３６Ｂの内径は約１００ｍｍである。中間の軸方向部分８０および開口１３６Ｂの製造公差は、５０から１５０ミクロンの間の間隙をもたらすように設定できる。従って、突出部３０Ｂの高さＨは、この公差、すなわち５０から１５０ミクロンに設定することができる。ローター組立体５０、５０’の変位に偏差が生じる構成の場合（例えば、曲げ、撓み、軸方向位置調整オフセットに起因して、または温度効果に起因して）、突出部３０Ｂの高さＨは、この追加の変位値を含むように設定することもできる。

中間の軸方向部分８０を形成する材料は、突出部３０Ｂが形成される材料よりも硬質となるように選択できる。換言すると、横方向壁１３４Ｂを形成する材料は、中間の軸方向部分８０を形成する材料よりも軟質とすることができる。

中間の軸方向軸部分８０と開口１３６Ｂとの実際の相対寸法に応じて、突出部３０Ｂは中間の軸方向軸部分８０にぴったり接触するかまたはこれと当接することになる。この実施形態では、２つの材料の硬度差によって突出部３０Ｂが中間の軸方向部分８０に当接すると仮定すると、突出部３０Ｂが摩滅することになる。ローターが回転すると、中間の軸方向部分８０と接触する突出部の先端が摩耗する。従って、突出部３０Ｂの表面と中間の軸方向部分８０との間に非常に密接な嵌合がもたらされ、それにより各ポンプ室の間で強化された軸方向流体シールがもたらされる。また、中間の軸方向部分８０の外径と開口１３６Ｂとの間で別にやり方で厳しい公差を維持することは、円周方向の漏れがポンプ室の排気口側からそのポンプ室の入口側に戻るのを最小限にするのを助ける。

別の実施形態において、突出部３０Ｂが中間の軸方向軸部分８０よりも硬質の材料で形成される場合、２つの表面の間の相対運動に起因する研磨は、突出部３０Ａではなく軸部分８０の表面を摩耗させる働きをすることになる。

別の実施形態において、ローター組立体５０、５０’、従って軸方向軸部分８０は、横方向の壁１３４Ｂ並びにステータ組立体１００の対応する突出部３０Ｂと同じ材料（すなわち実質的に硬度特性が同じ材料）から形成することができる。この実施形態では、２つの表面の間の相対運動に起因して生じる研磨は、突出部３０Ｂと横方向壁１３４Ｂの局所的な表面部分との両方を摩耗させる働きをすることになる。

上記の実施形態では、単一の突出部３０Ａ、３０Ｂが設けられるが、軸方向に離間した複数の突出部を設け得ることを理解されたい。例えば、一対の突出部を設けることができ、一方は開口１３６、１３６Ｂの各端部の方にある。さらに、高さが異なる突出部を設けることができる。例えば、図５ａに示すように、高さがより高い突出部を開口１３６、１３６Ｂの中心の方に設けることができる。さらに、中間の軸方向部分および開口の両方に、半径方向で反対方向に延びる突出部を設けることができる。

図３および４に概略的に示すように、突出部３０Ａ、３０Ｂの寸法を考慮すると、それらを機械加工するのは難しいことが理解される。結果的に、図５ｂおよび図５ｃは、例示的な突出部３０Ｃ、３０Ｄの例示的な断面外形を示す。一般的に、突出部の上面の幅は、約１００ミクロンから１ミリメートルである。

実施形態では、中間の軸方向軸部分８０Ａは鋼鉄製であり、横方向壁１３４はアルミニウム合金製である。もしくは、構成部品のいずれかは（軸方向軸部分８０または横方向壁１３４）鋳鉄から成ることができる。

上述したように、実施形態は、多段式ルーツポンプの段間のシーリングを改善することを目的としている。段間の主たる漏れ経路の１つは、軸とステータとの間のボアを通る。実施形態では、ステータ上に隆起部が機械加工され、これは、軸と周縁接触して軸に沿って漏れるガスを良好にシーリングするように設計されている。動作時、隆起部は、軸との接触によって部分的に摩耗することができる。他の実施形態において、逆の構成がもたらされ、この構成では隆起部がローター上に機械加工される。

ポンプ動作時にこのステータに基づく突出部または隆起部３０Ｂが、ローター軸部分８０に優先して摩耗するように構成された実施形態では、摩耗が局所的に発生し、結果的に摩耗セクションが静止したままなので、強化されたシーリングが達成される。隆起部または突出部３０Ａがローター軸８０に設けられ、これがポンプ動作時に横方向壁１３４を局所的に研磨する実施形態でも同様の利点が見込まれる。この場合も、回転部材が一時的経路（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｐａｔｈ）をたどるので、摩耗セクションは静止したままであるが、各構成部品の間のシールは、回転サイクルを通してその完全性を維持する。

対照的に、摩耗部分が回転構成部品上に位置する場合、円周方向範囲全体の周りに摩耗が生じる可能性があり、結果的に、最も密接した公差に適応するために軸を完全に一周して最小漏れ経路を形成することができる。良好なシールが依然として達成され、漏れ経路が制限されることになるが、ステータに基づいた構成部品上に摩耗が生じる実施形態よりも効果が弱い可能性がある。

多段式ルーツポンプは公知であり、非常に低電力のポンプを提供することが望まれている。これは、より小さな容量の排気段を必要とする。段の容量が減少するので、良好な圧縮比を維持するためにシール品質を改善する必要がある。軸に沿った段間の漏れは、重要な問題であり、段サイズが減少するにつれて支配的になる。

実施形態では、そうでなければポンプ構造部の公差のばらつきに適応するために開いたままとする必要がある間隙の一部を閉じるために、ステータクラムまたはローター軸上に機械加工された幅約０．３ｍｍ、高さ約０．１５ｍｍの小さな隆起部が使用される。１または２以上の隆起部を使用できる。実施形態では、ステータ材料は、軽量化および高速機械加工の理由からアルミニウムを選択した。アルミニウムは、鋳鉄製の軸よりも軟質の材料なので、軸の余分な材料を摩耗させてぴったりしたシールを作ることは比較的容易である。

隆起部の高さは、単に運転間隔に対処するのに必要な高さである。ルーツポンプは、段の排気側に高圧を生成し、これによって軸の排気側から吸気側への円周方向の流れが引き起こされることになる。これは、軸とステータとの間の密接な嵌合によって最小限にされる。摩耗可能な隆起部を追加しても、軸とステータとの間の全体的な間隔が増大するのを許容しないので、隆起部は、単に稼働時公差の中に収まるのに十分な高さにすることができる。

比較的大きな半径方向高さを有することが多い他のシールとは異なり、実施形態では軸方向の流れおよび円周方向の流れの両方を防止する必要であるので、シールの隆起部の高さは、公差のばらつきのみを吸収するのに十分な程度に非常に小さくできる。これにより、段間の領域には、ガスが軸の一方側から他方側へ流れるための最小間隙が残る。改善されたシール手段の段サイズはより小さくできるので、動力を低減することができる。

この手法は、圧縮機デザインまたは他の回転機械に使用できることを理解されたい。

本発明の例示的な実施形態は、添付の図面を参照して詳細に開示したが、本発明は、詳細は実施形態に限定されず、当業者であれば、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定まる本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を行い得ることを理解できる。

５０ ローター
５５ ローブ
６０、７０ 軸方向端部
８０ 中間の軸方向部分
９０Ａ、９０Ｂ 回転羽根部
１００ ステータ組立体
１０２、１０４ ステータ部品
１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６ ポンプ室
１１８、１２０ 表面
１２２、１２４ 端部ステータ部品
１２３、１２５ 端部ステータ構成部品の開口
１２６、１２８ 端面
１３０、１３２ 内面
１３４ 横方向壁
１３６ 開口
Ｌ 長手方向
Ｒ 半径方向

Claims (16)

1. ポンプ組立体であって、
   ローター軸部分を有するローターと、
   前記ローター軸部分を収容するためのボアを定めるボア部分を有するステータと、
   前記ボア部分と前記ローター軸部分との間で半径方向に延びて前記ボアに広がる円周方向の突出部と、
   を備え、
   前記突出部と、前記ローター軸部分または前記ボア部分の対応する表面の少なくとも一方は、接触すると、他方によって摩耗するように構成されることを特徴とするポンプ組立体。
2. 前記突出部と、前記ボア部分および前記ローター軸部分の一方とは、硬度が異なる材料から形成される、請求項１に記載のポンプ組立体。
3. 前記突出部と、前記ボア部分および前記ローター軸部分の一方との間の接触により、より軟質の材料が摩耗する、請求項２に記載のポンプ組立体。
4. 前記突出部および前記ローター軸部分の一方は、前記ボア部分および前記突出部の他方よりも硬質である、請求項１から３のいずれかに記載のポンプ組立体。
5. 前記突出部は、前記ボア部分および前記ローター軸部分の一方と一体である、請求項１から４のいずれかに記載のポンプ組立体。
6. 前記突出部は、前記ボア部分および前記ローター軸部分の一方から直立する、請求項１から５のいずれかに記載のポンプ組立体。
7. 前記突出部は、最大で前記ボア部分と前記ローター軸部分との間の嵌合公差までの距離だけ半径方向に直立する、請求項１から６のいずれかに記載のポンプ組立体。
8. 前記突出部は、最大で前記ボア部分と前記ローター軸部分との間の前記嵌合公差、並びに前記ローター軸部分の変位公差を成す前記距離だけ半径方向に直立する、請求項７に記載のポンプ組立体。
9. 前記距離は、約５０μｍから１５０μｍの間である、請求項７または８に記載のポンプ組立体。
10. 前記突出部は、前記距離よりも大きい軸方向幅を有する、請求項７から９のいずれかに記載のポンプ組立体。
11. 前記軸方向幅は、約１００μｍから１ｍｍの間である、請求項１０に記載のポンプ組立体。
12. 前記ボアに沿って軸方向に分離された複数の前記突出部を備える、請求項１から１１のいずれかに記載のポンプ組立体。
13. 前記ステータは複数のボアを定め、各々は、内部に半径方向に延びる少なくとも１つの前記突出部を有する、請求項１から１２のいずれかに記載のポンプ組立体。
14. 前記突出部は前記ボア部分と一体であり、前記突出部は前記ローター軸部分よりも軟質である、請求項１から１３のいずれかに記載のポンプ組立体。
15. 前記突出部は前記ローター軸部分と一体であり、前記突出部は前記ボア部分よりも硬質である、請求項１から１４のいずれかに記載のポンプ組立体。
16. 前記ステータは、各ボアの第１の部分を定める第１のハウジング部分と、各ボアの第２の部分を定める第２のハウジング部分とを備え、前記第１のハウジング部分および前記第２のハウジング部分は、各ボアを定めるように結合可能である、請求項１から１５のいずれかに記載のポンプ組立体。

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