JP2020505547A - 多段真空ブースタポンプのカップリング - Google Patents

Abstract

多段真空ブースタポンプの段間カップリング、真空ポンプ及び方法を開示する。多段真空ポンプの段間カップリングは、多段真空ポンプの第１の隣接段によって受け取られるように構成された第１の結合面と、多段真空ポンプの第２の隣接段によって受け取られるように構成された第２の結合面と、再循環器とを備え、この再循環器は、第１の結合面に形成された再循環入口開口と、第１の結合面に形成された再循環出口開口と、再循環入口開口を再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された再循環バルブを有する再循環導管とを含む。このようにして、ロータに対する負担を軽減するために、第１の段のポンプの１つの部分から第１の段のポンプの別の部分に蓄積ガスを再循環させるために出口開口を入口開口に流体的に結合することによって、段内の圧力を緩和することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、多段真空ブースタポンプの段間カップリング、真空ポンプ及び方法に関する。

真空ポンプは周知である。通常、これらのポンプは、装置の排気を行う真空システムのコンポーネントとして使用される。また、これらのポンプは、例えば半導体の生産において使用される加工設備の排気を行うためにも使用される。単一のポンプを用いて単段で真空から大気への圧縮を行うのではなく、真空から大気圧への移行に必要な完全圧縮範囲の一部を各段が実行する多段真空ポンプを設けることが知られている。

このような多段真空ポンプは利点をもたらすものの、独自の欠点も有する。従って、改善された多段真空ポンプの構成を提供することが望ましい。

第１の態様によれば、多段真空ポンプの段間カップリングであって、多段真空ポンプの第１の隣接段によって受け取られるように構成された第１の結合面と、多段真空ポンプの第２の隣接段によって受け取られるように構成された第２の結合面と、再循環器とを備え、再循環器が、第１の結合面に形成された再循環入口開口と、第１の結合面に形成された再循環出口開口と、再循環入口開口を再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された再循環バルブを有する再循環導管とを含む段間カップリングが提供される。

第１の態様は、段の排気側にガスが蓄積することによってそのロータに応力が生じ得ることが多段真空ポンプの問題であると認識する。ガスが蓄積し得る理由は、例えばポンプ入口の通気時に後続の段が対処できるよりも多くのガスが段によって排気されるからである。従って、段間カップリングを設ける。この段間カップリングは、多段ポンプのためのものとすることができる。ポンプは、真空ポンプとすることができる。カップリングは、第１の結合面を含むことができる。第１の結合面は、ポンプの隣接段を受け取るか、これに接合又は接続して、この隣接段を画定、閉鎖又は密封するように構成、配置又は寸法決めすることができる。カップリングは、第２の結合面を含むことができる。第２の結合面は、ポンプの別の隣接段を受け取るか、これに接合又は接続して、この隣接段を画定、閉鎖又は密封するように構成、配置又は寸法決めすることができる。段間カップリングは、別個のステータハウジングを有する段同士を結合するために設けることも、或いは単一のステータハウジングを別個の段に分割するために使用することもできる。カップリングは、再循環器を含むこともできる。再循環器は、第１の結合面に形成された又は設けられた再循環入口開口又は開口部を定めることができる。再循環器は、やはり第１の結合面に形成された又は設けられた再循環出口開口を定めることもできる。再循環器は、再循環バルブを有する再循環導管を含むこともできる。再循環導管及び再循環バルブは、再循環入口開口を再循環出口開口に選択的に結合するように構成又は配置することができる。このようにして、ロータに対する負担を軽減するために、第１の段のポンプの１つの部分から第１の段のポンプの別の部分に蓄積ガスを再循環させるために出口開口を入口開口に流体的に結合することによって、段内の圧力を緩和することができる。

１つの実施形態では、再循環器が、段間カップリングの第１の結合面と第２の結合面との間に収容される。従って、再循環器を段間カップリング自体の内部に配置することができ、これによってとりわけコンパクトな内蔵型構成が可能になるとともに、多段ポンプの複雑性が最小化される。また、段間に再循環器を設けることにより、ポンプを取り囲む低温周囲条件から再循環器が隔離され、圧送媒体から固形物が凝縮する可能性が高い用途では、再循環器内の高温によって凝縮のリスクが低下し、これによって再循環器が停止して役に立たなくなるリスクが低下する。

１つの実施形態では、第１及び第２の結合面の各々の少なくとも一部が、多段真空ポンプのそれぞれの隣接段の端部を密封するプレートとして構成される。従って、結合面が隣接段を密封し、これによってこれらの段のハウジングの一部として機能することができる。

１つの実施形態では、再循環入口開口が第１の隣接段の排気口と流体連通するように配置され、再循環出口開口が第１の隣接段の入口と流体連通するように配置される。従って、再循環器は、第１の隣接段の排気を受け取ることができ、ロータ全体の圧力不均衡を抑えるために、バルブを介して排気又はその少なくとも一部を第１の隣接段の入口に再循環させることができる。

１つの実施形態では、第１の結合面が、第１の隣接段からの排気を受け取る入口開口を定め、第２の結合面が、この排気を第２の隣接段に送出する出口開口を定め、段間カップリングが、入口開口を出口開口に流体的に結合するように構成された移送導管を定める。従って、段間カップリングを使用して、第１の隣接段から第２の隣接段にガスを移送することもできる。

１つの実施形態では、入口開口が第１の隣接段の流体的に下流に配置され、出口開口が第２の隣接段の流体的に上流に配置される。従って、第１の隣接段の排気が入口開口から供給され、出口開口を介して第２の隣接段の入口に送出される。

１つの実施形態では、入口開口が入口再循環開口を含み、移送導管が再循環導管の少なくとも一部を共有する。従って、入口開口と入口再循環開口とを共有することによって、及び／又は移送導管と再循環導管とを共有することによって、カップリングの複雑性を低減することができる。

１つの実施形態では、再循環バルブが、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して再循環入口開口を再循環出口開口に結合するように作動可能な圧力作動式バルブを含む。従って、再循環バルブは、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された又は所定の圧力差の下で、再循環入口開口を再循環出口開口に結合することができる。換言すれば、再循環バルブは、選択された圧力差未満の下で再循環入口開口と再循環出口開口とが流体的に分断される分離位置を有することができる。その後、選択された又は所定の圧力差よりも圧力差が大きくなると、再循環入口開口及び再循環出口開口は流体的に結合することができる。

１つの実施形態では、再循環バルブが、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して再循環入口開口を再循環出口開口に結合するように変位可能な可動部材を含む。再循環バルブは、部材が並進運動によって変位するように構成することができる。この実施形態では、可動部材をピストンとすることができる。再循環バルブは、部材が回転運動又は角運動によって変位するように構成することもできる。この実施形態では、可動部材を枢動フラップとすることができる。従って、再循環導管を閉鎖又は遮断する位置から再循環導管を開放又は解除する位置に変位又は移動するピストン、フラップ又は可動部材を設けることができる。

１つの実施形態では、可動部材が、分離位置において付勢力及び重量の一方を受け、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して結合位置に変位可能である。従って、ピストン、フラップ又は可動部材は、付勢力又は重量によって分離位置に至ることができる。ピストン、フラップ又は可動部材は、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して結合位置に変位することもできる。

１つの実施形態では、段間カップリングが、第２の結合面に形成された第２の再循環入口開口と、第２の結合面に形成された第２の再循環出口開口と、第２の再循環入口開口を第２の再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された第２の再循環バルブを有する第２の再循環導管とを含む第２の再循環器を含む。従って、カップリング内には、第２の隣接段内のガス再循環を可能にするさらなる再循環器を設けることができる。

第２の態様によれば、第１のポンプ段と、第２のポンプ段と、第１のポンプ段を第２のポンプ段に結合する第１の態様の段間カップリングとを含む多段真空ポンプが提供される。

第３の態様によれば、多段真空ポンプの第１の隣接段によって受け取られるように構成された第１の結合面を設けるステップと、多段真空ポンプの第２の隣接段によって受け取られるように構成された第２の結合面を設けるステップと、再循環器を設けるステップとを含み、再循環器が、第１の結合面に形成された再循環入口開口と、第１の結合面に形成された再循環出口開口と、再循環入口開口を再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された再循環バルブを有する再循環導管とを含む、方法が提供される。

１つの実施形態では、方法が、段間カップリングの第１の結合面と第２の結合面との間に再循環器を収容するステップを含む。

１つの実施形態では、方法が、第１及び第２の結合面の各々の少なくとも一部を、多段真空ポンプのそれぞれの隣接段の端部を密封するプレートとして構成するステップを含む。

１つの実施形態では、再循環入口開口を第１の隣接段の排気口と流体連通するように配置するステップと、再循環出口開口を第１の隣接段の入口と流体連通するように配置するステップを含む。

１つの実施形態では、方法が、第１の隣接段からの排気を受け取る入口開口を第１の結合面に定めるステップと、この排気を第２の隣接段に送出する出口開口を第２の結合面に定めるステップと、入口開口を出口開口に流体的に結合するように構成された移送導管を定めるステップとを含む。

１つの実施形態では、方法が、第１の隣接段の流体的に下流に入口開口を配置するステップと、第２の隣接段の流体的に上流に出口開口を配置するステップとを含む。

１つの実施形態では、入口開口が入口再循環開口を含み、移送導管が再循環導管の少なくとも一部を共有する。

１つの実施形態では、再循環バルブが圧力作動式バルブを含み、方法が、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して再循環入口開口を再循環出口開口に結合するステップを含む。

１つの実施形態では、再循環バルブが変位可能部材を含み、方法が、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して再循環入口開口を再循環出口開口に結合するステップを含む。

１つの実施形態では、方法が、部材が分離位置において付勢力及び重量の一方を受け、再循環入口開口と再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して結合位置に変位可能であることを含む。

１つの実施形態では、方法が、第２の結合面に形成された第２の再循環入口開口と、第２の結合面に形成された第２の再循環出口開口と、第２の再循環入口開口を第２の再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された第２の再循環バルブを有する第２の再循環導管とを含む第２の再循環器を設けるステップを含む。

添付の独立請求項及び従属請求項には、さらなる特定の好ましい態様を示す。従属請求項の特徴は、必要に応じて、また特許請求の範囲に明確に示すもの以外の組み合わせで、独立請求項の特徴と組み合わせることができる。

ある機能を提供するものとして装置の特徴を説明している場合には、その機能を提供する、又はその機能を提供するように適合又は構成された装置の特徴を含むと理解されるであろう。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態をさらに説明する。

１つの実施形態による２段ブースタポンプを示す図である。 １つの実施形態による２段ブースタポンプを示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂの２段ブースタポンプで使用されるロータの斜視図である。 １つの実施形態による再循環器との段間カップリングの構成を示す図である。 １つの実施形態による再循環器との段間カップリングの構成を示す図である。 １つの実施形態による再循環器との段間カップリングの構成を示す図である。 フラップ構成を含む再循環器との段間カップリングの構成を示す図である。 図６のフラップ構成をさらに詳細に示す図である。

実施形態をさらに詳細に説明する前に、最初に概要を示す。実施形態は、多段ポンプのためのカップリングを提供する。カップリングは、隣接する段を互いに結合するために使用することができる。カップリングは、隣接する段内に発生する有害な圧力差を上回る圧力差を防ぐことによって、この段内における損傷の発生を防ぐのに役立つ。潜在的に有害な圧力差が発生すると、カップリングの再循環バルブが、ロータ又はポンプに損傷を与える恐れがある圧力差を避けるために、隣接するポンプの排気側をその入口側に結合して排気口から入口にガスを再循環させるように動作する。各隣接段ポンプには、それぞれが段間カップリングのハウジング内に設けられるさらなる再循環器を設けることができる。カップリングを単純化してコンパクトな構成を提供するために、再循環器は、隣接する段間でガスを移送するように設けられた開口及び導管を共有することができる。

２段ポンプ
図１Ａ及び図１Ｂに、１つの実施形態による２段ブースタポンプを大まかに符号１０で示す。第１のポンプ段２０は、段間カップリングユニット４０を介して第２のポンプ段３０に結合する。第１のポンプ段２０は、第１の段の入口２０Ａ及び第１の段の排気口２０Ｂを有する。第２のポンプ段３０は、第２の段の入口３０Ａ及び第２の段の排気口３０Ｂを有する。

カップリング
段間カップリング４０は、第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂから形成される。第１の部分４０Ａは、第２の部分４０Ｂに解除可能に固定することができる。第１及び第２の部分４０Ａ、４０Ｂは、一体になると、段間カップリングユニット内に、ポンプの動作中にガスが通過できる回廊（ｇａｌｌｅｒｙ）１３０を定める。段間カップリングユニット４０は、段間カップリングユニット４０の幅を通じて延びる円筒状空隙１００を定める。第１の部分４０Ａは、空隙１００の第１の部分を形成し、第２の部分４０Ｂは、空隙１００の第２の部分を形成する。空隙１００は、以下でさらに詳細に説明する一体部品型ロータ５０を受け取るように分離する。

ロータ
図２は、ロータ５０の斜視図である。ロータ５０は、噛み合うローブ対を利用する容積型ローブポンプにおいて使用されるタイプのロータである。各ロータは、回転シャフトの周囲に対称的に形成された１対のローブを有する。各ローブ５５は、交互する湾曲部の接線断面（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｕｒｖｅｓ）によって定められる。周知のように、これらの湾曲部は、円弧、又は内サイクロイド及び外サイクロイド曲線、或いはこれらの組み合わせなどのあらゆる好適な形とすることができる。この例では、ロータ５０が、単一の金属元素から機械加工された単体構造であり、ローブ５５を通じて円筒状空隙５８が軸方向に延びて質量を低減する。

シャフトの第１の軸端６０は、第１のポンプ段２０のヘッドプレート(図示せず)によって形成される軸受内に受け取られて、第１の段２０のステータ内に受け取られる第１の回転翼部分９０Ａから延びる。回転翼部分９０Ａからは、中間軸部８０が延びて空隙１００内に受け取られる。空隙１００は、中間軸部８０の表面に緊密に一致するが、軸受としては機能しない。中間軸部８０からは、第２の回転翼部分９０Ｂが軸方向に延びて第２の段３０のステータ内に受け取られる。第２の回転翼部分９０Ｂからは、第２の軸端７０が軸方向に延びる。第２の軸端７０は、第２のポンプ段３０のヘッドプレート(図示せず)の軸受によって受け取られる。ロータ５０は、単一部品として機械加工され、ローブ対５５の表面はカッターによって形成される。軸部６０、７０、８０は、第１の回転翼部分９０Ａ及び第２の回転翼部分９０Ｂを形成するように旋盤加工される。

理解されるように、やはり段間カップリング４０の幅を通じて延びる、ただし第１の空隙１００から横方向に離間した第２の空隙１００内に第２のロータ５０(図示せず)が受け取られる。第２のロータ５０は、上述したロータ５０と同一であり、２つのロータ５０が同期して噛み合うように、上述したロータ５０に対して９０°回転オフセットされる。

ポンプ段ステータ
図１Ａを参照すると、第１のポンプ段２０は、内部にチャンバ２４を形成する単一ステータ２２を含む。チャンバ２４は、一端をヘッドプレート(図示せず)によって密封され、他端を段間カップリングユニット４０によって密封される。単一ステータ２２は、第１の内面２０Ｃを有する。この実施形態では、第１の内面２０Ｃが等しい半円部分によって定められ、これらの半円部分は、その間を接線方向に延びてロータ５０を受け取る空隙／チャンバ２４を定める直線部分に結合される。しかしながら、実施形態は、概ね８の字形断面の空隙を定めることもできる。第２のポンプ段３０は、内部にチャンバ３４を形成する単一ステータ３２を含む。チャンバ３４は、一端をヘッドプレート(図示せず)によって密封され、他端を段間カップリングユニット４０によって密封される。単一ステータ３２は、ロータ５０を受け取るわずかに８の字形断面のチャンバ３４を定める第２の内面３０Ｃを有する。単一ステータ２２、３２の存在によって機械的完全性が大きく向上し、第１のポンプ段２０及び第２のポンプ段３０の複雑性が低減される。別の実施形態では、ヘッドプレートを各ステータユニット２２、３２に一体化してバケットタイプの構成を形成することもでき、このようにすると、存在するコンポーネントの数がさらに減少する。

ロータ５０の第１の回転翼部分９０Ａは、動作中に噛み合い、第１の内面２０Ｃに従って上流のデバイス又は装置から第１の段の入口２０Ａに供給されたガスを圧縮し、第１の段の排気口２０Ｂに圧縮ガスを供給する。第１の段の排気口２０Ｂに供給された圧縮ガスは、段間カップリングユニット４０の第１の面１１０Ａに形成された入口開口１２０Ａを通過する。第１の面１１０Ａは、第１のポンプ段２０と回廊１３０との間の境界に相当する。圧縮ガスは、段間カップリングユニット４０内に形成された回廊１３０を通って進み、段間カップリングユニット４０の第２の面１１０Ｂの出口開口１２０Ｂから排出される。第２の面１１０Ｂは、回廊１３０と第２のポンプ段３０との間の境界に相当する。出口開口１２０Ｂから排出された圧縮ガスは、第２の段の入口３０Ａに受け取られる。第２の段の入口３０Ａにおいて受け取られた圧縮ガスは、第２の回転翼部分９０Ｂが噛み合って第２の内面３０Ｃに従うにつれてロータ５０の第２の回転翼部分９０Ｂによってさらに圧縮され、第２の段の排気口３０Ｂを介して排出される。

組み立て
通常、２段ブースタポンプ１０の組み立ては反転固定具（ｔｕｒｎ−ｏｖｅｒ ｆｉｘｔｕｒｅ）上で行われる。この構築固定具（ｂｕｉｌｄ ｆｉｘｔｕｒｅ）に第１のポンプ段２０の単一ステータ２２を固定する。ステータ２２にヘッドプレートを取り付け、その後に組立体を１８０度回転させる。

第１の段のステータ２２内に２つのロータ５０を降下させる。段間カップリング４０の第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂを共に中間軸部８０上に摺動させて、第１の回転翼部分９０Ａを第１のポンプ段２０内に保持する。次に、通常は段間カップリングユニット４０の第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂを共にダボ接合してボルト締めする。次に、この組み立てた段間カップリング４０の半分を第１のポンプ段２０の単一ステータ２２に取り付ける。

次に、第２のポンプ段３０の単一ステータ２２を第２の回転翼部分９０Ｂ上に注意深く降下させて、段間カップリングユニット４０に取り付ける。

次に、第２の段のポンプ３０の単一ステータ３２にヘッドプレートを取り付ける。２つのロータ５０を、軸受によって２つのヘッドプレート内に保持する。

再循環バルブ
図３に、１つの実施形態による段間カップリングの構成を大まかに４０Ｃで示す。この実施形態では、段間カップリング４０Ｃが単一ハウジングから形成される。しかしながら、上述したものと同様の分割ハウジングを等しく設けることもできると理解されるであろう。

段間カップリング４０Ｃは、第１のポンプ段２０と第２のポンプ段３０との間に着座する。段間カップリング４０Ｃは、第１のポンプ段２０を受け取る第１の面１１０Ｃと、第２のポンプ段３０を受け取る対向する第２の面１１０Ｄとを有する。第１の面１１０Ｃには入口開口１２０Ｃ（又は複数の開口）が形成され、導管１４０を介して、対向する第２の面１１０Ｄの出口開口１２０Ｄ（又は複数の開口）に結合する。第１の面１１０Ｃには、再循環入口開口１５０（又は複数の開口）も設けられ、再循環導管１７０Ａを介して、やはり第１の面１１０Ｃ上に設けられた再循環出口開口１６０Ａに結合する。

変位可能なバルブ部材１８０Ａは、ばね１９０Ａによって、バルブ部材１８０Ａが再循環入口開口１５０を閉じて再循環入口開口１５０から再循環出口開口１６０Ａへのガスの移動を防ぐ閉位置に付勢される。再循環入口開口１５０と再循環出口開口１６０Ａとの間のガスの圧力差がばね１９０Ａの付勢に打ち勝つほど十分になると、バルブ部材１８０Ａが第２のポンプ段３０に向かって軸方向に変位して、再循環入口開口１５０を再循環出口開口１６０Ａに流体的に結合させる。すると、再循環入口開口１５０から再循環導管１７０Ａを介して再循環出口開口１６０Ａの外へガスが流れて第１のポンプ段２０内の圧力差を低減する。

図４には、図３の構成と同様の構成の、ただし（第１の面１１０Ｅに設けられた）共通入口１８５を再循環出口開口１６０Ｂ（又はやはり第１の面１１０Ｅに設けられた複数の開口）と出口開口１２０Ｅ（又は第２の面１１０Ｆに設けられた複数の開口）とに結合する共通導管１７５が設けられた段間カップリング４０Ｄを示す。ばね１９０Ｂによって付勢されて再循環出口開口１６０Ｂを共通導管１７５から密封するバルブ部材１８０Ｂが設けられる。共通導管は、隣接する段間で共通入口１８５から出口開口１２０Ｅにガスを移動させるためにも使用される。

共通入口１８５と再循環出口開口１６０Ｂとの間の圧力差が、ばね１９０Ｂの付勢力に打ち勝ってバルブ部材１８０Ｂを第１のポンプ段２０の方向に軸方向に変位させるほど十分になると、第１のポンプ段２０内の圧力差を低減するために、共通入口１８５から共通導管１７５を介して再循環出口開口１６０Ｂにガスが流れることができる。

様々な異なるバルブ構成が可能であると理解されるであろう。特に、図５に示すような段間カップリングユニット４０Ｅの１つの実施形態は、再循環導管１７５Ｃ内で垂直に変位するような重量及び配向のバルブ部材１８０Ｃを想定したものである。この構成では、バルブがその重量によって（単独で又は垂直付勢ばね１９０Ｃを伴って）閉位置に保持されるが、共通入口１８５Ｃと再循環出口開口１６０Ｃとの間の圧力差によって変位する。同様の垂直変位可能部材を、図３に示すタイプの構成に実装することもできる。

図３〜図５に示す実施形態では、バルブ部材をピストン構成によって表現している。バルブ部材１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃは、並進運動的な意味で変位可能である。図６及び図７に示すような別の実施形態では、バルブ部材が、ヒンジ１８２によって共通導管１７５Ｄの表面に接続された、フラップ１８０Ｄを含むフラップ構成によって提供される。ヒンジ１８２の周囲には、フラップ１８０Ｄを閉位置に付勢するばね１９０Ｃが設けられる。図６に示す構成では、第１のポンプ段２０と第２のポンプ段３０との間に段間カップリングユニット４０Ｆが位置する。図４と同様に、回廊１３０は共通導管１７５Ｄに相当する。この共通導管１７５Ｄは、第１の面１１０Ｉの共通入口１８５Ｄを、１又は２以上の再循環出口開口１６０Ｄと、第２の面１１０Ｊの１又は２以上の出口開口１２０Ｇとに結合する。

第１の面１１０Ｉは、第１のポンプ段２０と段間カップリング４０Ｆとの間の境界を明確に表す。第２の面１１０Ｊ、及び第２の面１１０Ｊの延長部１１０Ｊ’は、段間カップリングユニット４０Ｆと第２の段３０との間の境界を明確に表す。共通導管１７５Ｄは、これらの２つの境界間の領域によって定められる。

フラップ構成は、共通導管１７５Ｄ内に配置される。フラップ構成は、出口開口１２０Ｇと再循環出口開口１６０Ｄとの間の流路内に位置する。フラップ構成は、フラップ機構のヒンジ１８２及びばね１９０Ｃの大部分を収容するためにポンプチャンバ２４、３４の範囲の半径方向外側に配置される。フラップ１８０Ｄは、ヒンジ１８２の周囲を図示のような第１の閉位置と第２の開位置(図示せず)との間で枢動するように構成される。フラップ１８０Ｄは、ばね１９０Ｃによって第１の閉位置に向かって付勢される。

上述した段間カップリング４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆは、隣接する段の２つのステータを接合するために使用されるが、１つの実施形態では、単一のステータ本体内に収まって隣接する段を分離する、再循環バルブを有する段間カップリングが設けられる。

従って、実施形態は、多段真空ポンプの段を結合するカップリングを提供することが分かる。すなわち、カップリングは、多段真空ポンプの段間に着座する。多段真空ポンプは、あらゆる数の段を有することができ、１又は２以上のカップリングは、これらの段のうちの、第１及び第２のポンプ段を必要としないいずれかの隣接する２つの段間に着座することができる。カップリングユニットは、隣接する段に取り付けられた対向する１対の外向きの結合面を有する。カップリングは、一方の結合面に形成された入口をその結合面に形成された出口に結合する内部構成を有する。この構成は、入口と出口との間の圧力差に応答して入口を出口に選択的に結合するバルブを有する。このカップリングは、例えばポンプの放出時に発生し得る、その段の排気口に過剰ガスが導入されるいわゆる「ガスダンプ」が発生した場合に、そのポンプ段に対する負担を軽減するために、隣接する段の排気口からその段の入口に過剰ガスを戻して再循環させる。実施形態は、様々な異なる圧力によって作動するバルブ構成を想定する。いくつかの実施形態は、再循環器の一部を提供するために既存の段間移送導管（ｉｎｔｅｒ−ｓｔａｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｎｄｕｉｔ）を再利用する。

実施形態は、クラムシェル型ポンプの組み立て法及び多段ブースタ設計への組み込みに特に適した、ポンプ段間に組み込まれたリリーフバルブを提供する。実施形態は、「外部」装置を凌ぐ占有面積上の利点を有し、全ての部品が捕捉される（ｃａｐｔｉｖａｔｅｄ）ように（すなわち、行程容積に進入しないように）することができる。

一部のポンプは、後続の段が対処できるよりも多くのガスを排気しようと試みる可能性がある大きな段を有すると理解されるであろう。これらの状況では、大きな段と次の段との間に高圧が生じるようになる。この圧力は、機械にとって非常に高い動作パワー（ｒｕｎｎｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）を引き起こす。この圧力は、異なる方法で緩和することができ、機械の動作速度を落とすと大きな段の変位が低下してその内部漏れが圧力を緩和し、出口段における圧力がポンプ全体の出口圧力を上回ろうとしている場合には、ガスを排気口内に噴出させることができ、圧力がそこまで高くなろうとはしていない場合、或いは（他の理由で）ポンプ全体の排気口に大きな段の出口を接続することが望ましくない場合には、段の入口にガスを逆噴出させることができる。最初の事例と最後の事例は、後方漏れ（ｂａｃｋ−ｌｅａｋａｇｅ）とポンプ変位との相対的サイズが変化するという点で類似しており、最初の事例では漏れが一定であって変位が減少し、最後の事例では漏れが増加して変位が一定である。

実施形態では、１つの段を次の段から分離する分離器内にリリーフバルブが位置し、ガス経路が分離器内を通り抜ける。最大の利点は、一般に占有面積の縮小である。他の方法は、行程容積の外側の周囲の通路を伴うことが多く、明らかにポンプの外径の増加が必要である。実施形態では、このバルブを、分離器のキャビティに挿入されるカートリッジタイプのコンポーネントとすることができる。分離器内のバルブは、段間プレートが、ステータを形成する本体の残りの部分から分離したコンポーネントである時にとりわけ有利であり、この場合、バルブは、分離器と、ステータの残り部分と、効果的に捕捉されてポンプ機構の残り部分に放出できないそのコンポーネントとを組み立てる前に適所に構築することができる。

従って、実施形態は、２段ブースタクラムシェルカップリング（移送段／移送ポート）を提供することが分かる。第１の段及び第２の段のブースタロータは、いずれも従来通りに機械加工された一体部品型ステータ内で動作することができる。第１の段から第２の段にガスを搬送する移送ポートは、両ロータの軸に沿って分割された２つの半分から成るクラムシェル設計である。

実施形態は、従来のブースタステータが一体部品型設計であると認識する。これらは、機械加工するのが容易であるとともに、ロータの故障イベントに非常に強い。しかしながら、実施形態は、３つの独立したステータコンポーネント（第１の段のステータ、一体部品型移送段及び第２の段ステータ）を使用する２段ブースタでは、ポンプを組み立てるために第２の段のブースタロータを別のコンポーネントにする必要があることも認識する。

実施形態は、一体部品型ロータを使用する場合には、頂部及び底部クラムシェルステータが第１及び第２の段のロータを収容して移送段を形成できることも認識する。しかしながら、これらの２つのコンポーネントは、機械加工中及び組み立て中の歪みを避けるために非常に剛性が高くなるように設計する必要がある。これらは、そのサイズに起因して機械加工するのも比較的困難になる。

実施形態は、一体部品型ロータ及び容易に機械加工されたコンポーネントの使用を可能にする。第１及び第２の段のブースタロータは、いずれも従来通りに機械加工された一体部品型ステータ内で動作することができる。移送段は、第１の段の排気出口から第２の段の入口にガスを搬送し、両ロータの軸に沿って分割された２つの半分から成るクラムシェル設計である。

実施形態は、一体部品型ステータの容易な製造及び高強度を維持するが、移送段にクラムシェルを利用する。これにより、２段ブースタポンプのための一体部品型ロータ設計の組み立てが可能になる。実施形態は、多段ポンプを、特にルート設計（ｒｏｏｔｓ ｄｅｓｉｇｎｓ）の多段ポンプを提供する。クラムシェル移送段及び一体部品型貫通孔ステータを使用することにより、さらに厳しい公差を維持することができる。貫通孔型ステータでは、通常はステータの止まり穴の隅部の半径を通過するために必要とされる先端半径を有していないロータを使用することができる。コンポーネントの精度を改善して公差制御をさらに厳しくすれば、６段又は７段設計ではなく、依然として同じ低圧が可能な５段ルート設計を可能にすることもできる。

１つの実施形態では、段間カップリングのクラムシェルの半分がポンプの外側に延びる。別の実施形態では、段間カップリングのクラムシェルの半分がステータの一端に収容される。具体的に言えば、クラムシェルの半分は、２つのステータの一方の内部に、好ましくは短い方の第２の段のステータに収容することができる。

本明細書では、添付図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態を詳細に説明したが、本発明はこれらの詳細な実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、添付の特許請求の範囲及びその同等物によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態において様々な変更及び修正を行うことができると理解される。

Claims (17)

1. 多段真空ポンプの段間カップリングであって、
   前記多段真空ポンプの第１の隣接段によって受け取られるように構成された第１の結合面と、
   前記多段真空ポンプの第２の隣接段によって受け取られるように構成された第２の結合面と、
   再循環器と、を備え、前記再循環器は、
   前記第１の結合面に形成された再循環入口開口と、
   前記第１の結合面に形成された再循環出口開口と、
   前記再循環入口開口を前記再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された再循環バルブを有する再循環導管と、を備えている、
   ことを特徴とする段間カップリング。
2. 前記再循環器は、前記段間カップリングの前記第１の結合面と前記第２の結合面との間に収容される、
   請求項１に記載の段間カップリング。
3. 前記第１及び第２の結合面の各々は、前記多段真空ポンプの前記それぞれの隣接段の端部を密封するプレートを含む、
   請求項１又は２に記載の段間カップリング。
4. 前記再循環入口開口は、前記第１の隣接段の排気口と流体連通するように配置され、前記再循環出口開口は、前記第１の隣接段の入口と流体連通するように配置される、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の段間カップリング。
5. 前記第１の結合面は、前記第１の隣接段からの排気を受け取る入口開口を定め、前記第２の結合面は、前記排気を前記第２の隣接段に送出する出口開口を定め、前記段間カップリングは、前記入口開口を前記出口開口に流体的に結合するように構成された移送導管を定める、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の段間カップリング。
6. 前記入口開口は、前記第１の隣接段の流体的に下流に配置され、前記出口開口は、前記第２の隣接段の流体的に上流に配置される、
   請求項５に記載の段間カップリング。
7. 前記入口開口は、前記入口再循環開口を含み、前記移送導管は、前記再循環導管の少なくとも一部を共有する、
   請求項５又は６に記載の段間カップリング。
8. 前記再循環バルブは、前記再循環入口開口と前記再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して前記再循環入口開口を前記再循環出口開口に結合するように作動可能な圧力作動式バルブを含む、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の段間カップリング。
9. 前記再循環バルブは、前記再循環入口開口と前記再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して前記再循環入口開口を前記再循環出口開口に結合するように変位可能なバルブ部材を含む、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の段間カップリング。
10. 前記再循環バルブは、前記バルブ部材が並進運動によって変位するように構成される、
    請求項９に記載の段間カップリング。
11. 前記バルブ部材はピストンである、
    請求項１０に記載の段間カップリング。
12. 前記再循環バルブは、前記バルブ部材が回転によって変位するように構成される、
    請求項９に記載の段間カップリング。
13. 前記バルブ部材はヒンジフラップである、
    請求項１０に記載の段間カップリング。
14. 前記部材は、分離位置において付勢力及び重量の一方を受け、前記再循環入口開口と前記再循環出口開口との間の選択された圧力差に応答して結合位置に変位可能である、
    請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の段間カップリング。
15. 前記第２の結合面に形成された第２の再循環入口開口と、前記第２の結合面に形成された第２の再循環出口開口と、前記第２の再循環入口開口を前記第２の再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された第２の再循環バルブを有する第２の再循環導管とを含む第２の再循環器を備える、
    請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の段間カップリング。
16. 多段真空ポンプであって、
    第１のポンプ段と、
    第２のポンプ段と、
    前記第１のポンプ段を前記第２のポンプ段に結合する請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の段間カップリングと、を備える、
    ことを特徴とする多段真空ポンプ。
17. 前記多段真空ポンプの第１の隣接段によって受け取られるように構成された第１の結合面を設けるステップと、
    前記多段真空ポンプの第２の隣接段によって受け取られるように構成された第２の結合面を設けるステップと、
    再循環器を設けるステップと、備え、
    前記再循環器は、
    前記第１の結合面に形成された再循環入口開口と、
    前記第１の結合面に形成された再循環出口開口と、
    前記再循環入口開口を前記再循環出口開口に選択的に流体的に結合するように構成された再循環バルブを有する再循環導管と、を備えている、
    ことを特徴とする方法。

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