JP4056725B2 - ターボ分子ポンプ用ディスク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念に記載のターボ分子ポンプ用ディスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターボ分子ポンプはロータ・ディスクおよびステータ・ディスクから構成され、ロータ・ディスクおよびステータ・ディスクは交互に相前後して配置され且つ羽根リングを有している。ポンプ作用は、ロータ・ディスクの羽根により、ポンプ排出すべきガスの分子にポンプ排出方向に力積が伝達されることに基づいている。２つの本質的なポンプ特性即ち排気速度および圧縮比はロータ・ディスクの回転速度に著しく依存する。排気速度は回転速度に比例して上昇するが、圧縮比は指数関数的に上昇する。最適なポンプ作用を達成させるために、ロータの回転速度はできるだけ高くなければならない。これにより、ロータ・ディスクの羽根の形状、機械的強度および安定性に関してロータ・ディスクの羽根に高い要求が課せられる。
【０００３】
最適なポンプ特性のための他の前提条件は羽根の最小厚さである。ポンプ排出すべきガスのための大きな通過断面積により排気速度は上昇されるが、この大きな通過断面積の利点のほかに、ここでは強度の考慮が重要である。高い回転速度を目指すために、羽根、羽根基部およびロータ・ディスクの内径に作用する遠心力は最小に制限されなければならない。
【０００４】
最適なポンプ特性に対する他の基準は個々のディスクの光学的に密な構造である。これにより、ディスク束の内部における軸方向の逆流が防止される。
従来、ターボ分子ポンプに対して本質的に２つのタイプの羽根が既知である。１つのタイプは中実なディスクから製作され、中実なディスク内に、ディスク平面に対して傾いて半径方向に伸長するスリットがフライス削りで加工されている。他方のタイプは薄板から製作され、この場合、ディスク平面からのディスク面の一部の打抜きおよび曲げ成形により羽根が形成される。
【０００５】
フライス削りで加工されるディスクはアルミニウムから製作される。その理由は、この材料はフライス削りにきわめて適しているからである。ターボ分子ポンプを使用する場合に、多くの適用例において腐食性ガスを供給することが必要となる。アルミニウムは耐食性がないので、このように製作されたディスクは、この場合、対応する表面処理によりディスクに耐食性が与えられたのちにのみ使用可能である。これにより、羽根の製作は労力がかかり且つ高価となる。
【０００６】
一方で、他の材料例えば高張力耐食鋼はフライス削りに適していない。しかしながら、この材料は薄板の形で打抜きおよび変形可能である。
このように羽根の打抜きおよび曲げ成形により製作されたディスクは、それらが光学的に密ではないという重大な欠点を有している。この結果、ポンプの内部で高い逆流損失が発生することになる。支持リングの半径方向面積に対して、ディスクの羽根の全質量が相対的に大きいことが他の欠点である。これにより、支持リングに高い遠心力が与えられ、これが一方でポンプの回転速度を制限し、したがってその性能を制限することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の欠点を有していないターボ分子ポンプ用ディスクを提供することが本発明の課題である。特に、ディスクは耐食材料からなり、および労力がかからず且つコスト的に有利に製作可能であるべきである。光学的に密な構造が十分に保証され且つ遠心力による荷重が所定の限界内に保持され、この所定の限界内でポンプが最大回転速度で安全に運転可能なようにすべきである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項１の特徴項に記載の特徴により解決される。請求項２および３は本発明の他の実施態様を示す。
【０００９】
本発明のディスクにより、その製作のために耐食材料を使用することが可能となり、この耐食材料から、ディスク平面からのスリットの打抜きおよび羽根の捩り成形によりガス供給構造が製作される。複数の部分ディスクの相互結合により全体ディスクの光学的に密な構造が形成され、これにより１つのディスクの内部のみならず全体ディスク束の内部においても逆流が防止される。さらに、この構造は、光学的に密な構造を得るために、一体部品として、枚数の少ない羽根を有する個々の部分ディスクを備えることを可能にする。
【００１０】
これにより、ロータ・ディスクの場合、羽根基部および支持リングにかかる遠心力による荷重が最小に制限されるので、より高い回転速度により最適なポンプ特性を達成することができる。フライス削りで形成された羽根に比較して、打抜きにより形成された羽根は明らかにより薄く、したがってより大きい通過断面積により、より良好なポンプ特性を有するという利点が得られる。このこともまた、遠心力による荷重を小さくする要因となっている。
【００１１】
図１−３により、本発明を、ロータ軸に組み立てられる、２つの部分ディスクからなるディスクの例で詳細に説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は２つの部分ディスク１１および１２を示す。ここで支持リングが符号２１および２２で示されている。ディスク平面に対して傾けて配置された羽根３１および３２は、それらがガス供給構造を形成するように構成されている。羽根の間に、半径方向に伸長するスリット４１および４２の形の開口が存在する。２つのディスクは、図３に示すように、１つのディスク１として相互に結合される。図２は中間段階を示し、この中間段階においては２つの部分ディスク１１および１２は既に相互に接近しているが、まだ相互に結合されていない。図３においては、２つの部分ディスクが継手部材５１および５２により相互に結合されている。したがって、内部支持リング２と、およびディスク平面に対して傾けて配置された羽根３とを有するディスクが形成される。羽根３の間に、半径方向に伸長するスリット４の形の開口が存在する。羽根３は、部分ディスク１１、１２の羽根３１、３２から、それらが軸方向に光学的に密であるように組み立てられ且つ構成されている。部分ディスク１１、１２は薄板本体から形成され、および羽根３１、３２はディスク平面から打抜きおよびそれに続く捩り成形により形成される。
【００１３】
この例においては、２つの部分ディスクからなるロータ・ディスクが示されている。同様に、３つ以上の部分ディスクが１つの全体ディスクとして相互に結合されてもよい。本発明の範囲内で、ステータ・ディスクもまた同様な方法で相互に結合されていてもよい。このときは、一般に、羽根は半径方向に支持リングの内部に存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】相互に結合される前の２つの部分ディスクの斜視図である。
【図２】相互結合の中間段階における２つの部分ディスクの斜視図である。
【図３】２つの部分ディスクが相互に結合された全体ディスクの斜視図である。
【符号の説明】
１ ディスク
２、２１、２２ 支持リング
３、３１、３２ 羽根
４、４１、４２ スリット
１１、１２ 部分ディスク
５１、５２ 継手部材

Claims (3)

1. 支持リング（２）と、並びにリング状領域内でディスク平面に対して傾けて配置された羽根（３）とが設けられ、したがって羽根の間に半径方向に伸長するスリット（４）の形の開口を有する、ターボ分子ポンプ用のロータディスクにおいて、
   該ロータディスク（１）が軸方向に相互に結合された複数の部分ディスク（１１、１２）からなり、各部分ディスクは組合わされたディスクの羽根よりも少ない数の羽根を有し、および部分ディスク（１１、１２）は、各部分ディスク（１１、１２）の羽根（３１、３２）がそれぞれ次の部分ディスクのスリット（４１、４２）を完全にまたは部分的に被覆するように相互に結合されていることを特徴とするターボ分子ポンプ用のロータディスク。
2. 部分ディスク（１１、１２）は、それらが軸方向に光学的に透過できないように相互に結合されていることを特徴とする請求項１のロータディスク。
3. 部分ディスク（１１、１２）が薄板本体として形成され、および羽根（３１、３２）がディスク平面から打抜きおよびそれに続く捩り成形により形成されていることを特徴とする請求項１または２のロータディスク。

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