JP3957761B2 - 摩擦真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は少なくとも１つのターボ分子ポンプ段と、その吐出側に接続された１つのねじポンプ段とを備えた摩擦真空ポンプに関する。ターボ分子ポンプ段の下流にねじポンプ段を配置することにより、ターボ分子真空ポンプの予真空限界圧が改善されることは公知である。ねじポンプ段の効果的な利用の問題は、ねじの入口（ねじの吸込側端部）における可能な限り圧力に依存しない効果的な吸込能力が保証されないことにある。その理由は、ターボ分子ポンプ段とねじポンプ段との間の移行領域内で搬送されるガス流の挙動が（圧力＜１０-3ｍｂａｒで）分子状から（ほぼ１０-2ｍｂａｒ以上で）層流状まで変化することにある。ターボ分子ポンプ段とねじポンプ段との間の移行領域の公知構成が有する欠点とするところは、流れの剥離が生じることにある。このことが著しくポンプの吸込能力を阻害する。
ドイツ連邦共和国特許第３６２７６４２号明細書（請求項４）からは、この種の摩擦真空ポンプが公知である。ターボ分子ポンプ段にねじポンプ段が接続されている。ねじポンプ段の入口は特別な構成を有していない。ねじの深さはねじポンプ段の長さにわたり変化していない。
本発明の課題はねじポンプ段の入口領域の改善により冒頭に記載した形式の摩擦真空ポンプの吸込能力を向上させることにある。
本発明によればこの課題は請求項に記載した特徴要件により解決される。
本発明にもとづく手段はターボ分子ポンプ段とねじポンプ段との間の移行領域が流線形に適合したジオメトリを有するという効果を有している。この移行領域内で分子状から層流状へ移行する流れはほとんど妨害されない。流れの剥離が生じない。充填段の特性が質量流れ、実現される圧縮及び絶対圧に適合される。
有利な１実施例では、充填段の複数の又はすべての羽根が、ねじポンプ段のウエブの翼状に形成された終端部分から成る。これにより充填段及びねじポンプ段の製作が簡単化される。
次ぎに、本発明のその他の利点及び詳細を、第１図から第６図までに示した実施例につき説明する。ここに、
第１図は本発明にもとづくねじポンプ段及び充填段の第１の実施例を左側に、第２実施例を右側に示す組合せ部分断面を示す。
第２図は本発明にもとづくねじポンプ段及び充填段の第３実施例を左側に、第４実施例を右側に示す組合せ部分断面を示す。
第３図はねじポンプ段のねじウエブが充填段の１つの羽根に移行している、第１図の右側の実施例を拡大して示す。
第４図は本発明にもとづき形成されたロータのターボ分子ポンプ段とねじポンプ段との間の移行領域の１実施形の部分図を示す。
第５図は本発明にもとづき形成されたロータのターボ分子ポンプ段とねじポンプ段との間の移行領域の別の１実施形の部分図を示す。
第６図は本発明にもとづき形成されたロータのターボ分子ポンプ段とねじポンプ段との間の移行領域のさらに別の１実施形の部分図を示す。
第１図及び第２図は本発明にもとづくポンプ１が、ターボ分子ポンプ段２と、充填段３と、ねじポンプ段４とを有することを示す。ロータ５（ロータ部分５ａ及び５ｂ）とステータ６との間でガス搬送が行われる。ロータの回転軸線は符号７で示されている。ロータ５及び又はステータ６は、ガス搬送を生ぜしめる構造を有している。
ターボ分子ポンプ段２の構成部分はステータ羽根列１１とロータ羽根列１２とから成る。充填段３は複数の翼１３を備えている。ねじポンプ段４はねじ１４により示されている。
第１図及び第２図は都合４つの実施例を充填段３及びねじポンプ段４の構成に関連して示している。すなわち、

ねじ１４のそれぞれ１つのウエブに１つの翼１３を対応して配置する必要はない。使用例に応じて少ない又は多い翼１３をねじウエブ１４として設けることができる。ロータ５とステータ６との間に隙間が設けられており、この隙間は可能な限り狭くなければならず、かつ一般的には１ミリメートルより小さい。
特に第３図（第１図の右側）にもとづく実施例の拡大図示）からは翼１３がどのように形成されているかが分かる。この実施例はねじ１４の、翼状に形成された終端部分に関しており、このねじ１４は実際にねじ深さｔが著しく増大していることにより特徴づけられている。この増大は破線１６の高さを起点として、ロータ５の、符号ｈで示した比較的短い長さ部分にわたって行われている。
ねじ深さｔは吸込側の方向へ、ターボ分子ポンプ段２の吸込側に位置するステータ羽根列１１もしくはロータ羽根列１２の羽根の有効長さにほぼ相応する値だけ増大している。ねじ深さｔのこの著しい増大は、有利には、ターボ分子ポンプ段２の吸込側に位置する羽根の長さより小さな、有利にはこの羽根の長さｌの半分より小さな、ロータ５の長さ部分ｈにわたり行われている。この領域内ではねじ深さｔは４倍から８倍まで、有利にはほぼ６倍に増大している。さらに、吐出側の方向でねじ深さｔは従来一般であるように比較的徐々に減少している。翼１３の迎え角はターボ分子ポンプ段２の隣合う羽根の迎え角と、隣合うねじウエブ１４の傾き（ウエブ角α）との間にある。
翼１３が回転する実施形（第１図及び第２図の右側）では、組立状態で翼１３の直接上方にステータ羽根列１１が位置している。そのさらに上方に位置する、ターボ分子ポンプ段２のロータ羽根列１２は充填段３又はねじポンプ段４のロータ５ｂに固定されることもでき、このことが特に第４図から第６図までから看取される。
翼１３が静止している（第１図及び第２図の左側）実施形では、ロータ羽根列の羽根１２が、静止している翼１３の直接上方に位置している。この実施形でも、羽根列１２は充填段３及びねじポンプ段４のロータ５ｂに固定されている。
第４図から第６図までから分かるように、ねじポンプ段４は複数の、例えば４ないし１６の、有利には８つのねじウエブ１４を有している。（水平に対する）ウエブ角αはほぼ１０°と２０°との間にある。さらに、ターボ分子ポンプ段２の吐出側に位置する最後の羽根列の羽根１２が図示されており、この羽根は第１図から第３図までについて説明したように、充填段３及びねじポンプ段４のロータ部分５ｂにも固定されている。羽根１２の数はほぼ１．５ないし５倍、有利には４倍だけ翼１３の数を上回っている。
第５図及び第６図にもとづく実施形では翼１３の数はねじウエブ１４の数より大きい。ねじウエブ１４の翼の形状で吸込側に形成されたそれぞれの終端部分１３の間には別の１つの翼１３が設けられている。

Claims (11)

1. 少なくとも１つのターボ分子ポンプ段（２）と、その吐出側に接続されたねじポンプ段（４）とを備えた摩擦真空ポンプにおいて、ターボ分子ポンプ段（２）とねじポンプ段（４）との間に、翼（１３）を備えた充填段（３）が設けられており、その翼の長さが、吸込側では、ターボ分子ポンプ段（２）の吐出側に位置する羽根の有効長さに相応しており、かつ吐出側では、ねじポンプ段（４）のねじ（１４）の吸込側の領域の深さに相応していることを特徴とする摩擦真空ポンプ。
2. ねじウエブ（１４）の吸込側端部が翼状に形成されており、かつ充填段（３）の翼（１３）を形成していることを特徴とする請求項１記載の摩擦真空ポンプ。
3. 翼（１３）の迎え角が、吸込側に位置する、ターボ分子ポンプ段（２）の羽根の迎え角と、吐出側に位置する、ねじポンプ段（４）のねじ（１４）のウエブ角（α）との間にあることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦真空ポンプ。
4. ねじポンプ段（４）が複数のねじウエブ（１４）を備えており、そのウエブ角（α）が１０°と２０°との間にあることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の摩擦真空ポンプ。
5. ４ないし１６、有利には８つのねじウエブ（１４）が設けられていることを特徴とする請求項４記載の摩擦真空ポンプ。
6. 充填段（３）の翼（１３）の数がねじポンプ段（４）のねじウエブ（１４）の数より大きいことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の摩擦真空ポンプ。
7. 翼（１３）に隣合う羽根列（１１，１２）の羽根の数が翼（１３）の数より１．５ないし５倍、有利には４倍大きいことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の摩擦真空ポンプ。
8. 翼（１３）が、もしくはねじ深さ（ｔ）の増大が、ターボ分子ポンプ段（２）の羽根の長さより小さな、ロータ（５）の長さ部分（ｈ）にわたり延びていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の摩擦真空ポンプ。
9. 長さ部分（ｈ）が羽根の長さのほぼ半分の大きさを有している請求項８記載の摩擦真空ポンプ。
10. ねじポンプ段（４）及び充填段（３）のロータ（５ｂ）が、別個に製作された構成部分であることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の摩擦真空ポンプ。
11. ロータ（５ｂ）が吸込側にターボ部分ポンプ段（２）の羽根列（１２）を支持していることを特徴とする請求項１０記載の摩擦真空ポンプ。

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