JP4907774B2 - ガス摩擦ポンプ - 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ガス摩擦ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの供給のために種々の構造形式のガス摩擦ポンプが既知である。その作動方式は可動壁から気体粒子への力積の伝達に基づいている。このようにして、ガス流れが希望方向に発生される。気体分子の平均自由飛行距離がポンプの幾何形状寸法より大きい圧力範囲即ち分子流れ領域において作動するガス摩擦ポンプは分子ポンプと呼ばれる。
【０００３】
このタイプの最初のガス摩擦ポンプがゲーデ（文献、Ｗ．Ｇａｅｄｅ，Ａｎｎ．Ｐｈｙｓ．４１（１９１３）３３７−）により紹介され、この基本原理を有するその他の技術的変更態様が、ジークバーン（文献、Ｍ．Ｓｉｅｇｂａｈｎ，Ａｒｃｈ．Ｍａｔｈ．Ａｓｔｒ．Ｆｙｓ．３０Ｂ（１９４３））、ホルベック（文献、Ｆ．Ｈｏｌｗｅｃｋ，Ｃｏｍｐｔｅｓ ｒｅｄｕｓ Ａｃａｄ．Ｓｃｉｅｎｃｅ １７７（１９２３）４３−）およびベッカー（文献、Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ，Ｖａｋｕｕｍ Ｔｅｃｈｎｉｋ ９／１０（１９６６））の構造である。後者はターボ分子ポンプとして既知であり且つ技術および科学の広い分野において高く評価されている。したがって、本発明を説明するために例としてターボ分子ポンプが引用される。
【０００４】
以下に記載の従来から既知のポンプの欠点および本発明の範囲におけるこれらの欠点の除去は他のガス摩擦ポンプに対しても同様に適用される。
ターボ分子ポンプの排気速度は、本質的に、吸込フランジの入口断面積の関数であり、ポンプ吐出空間の方向を向くロータ羽根リングの平均周速およびロータ羽根リングの幾何形状構造の関数であり、さらには個々の段の間の圧縮比および排気速度の大きさがそれにより決定されるポンプの内部構造の関数であり、およびもとよりポンプまたはポンプ複合体の大気圧に排気する部分の関数である。
【０００５】
上記のロータ羽根リングに衝突した分子の大部分がポンプにより排出可能なように、これらの関係を最適に形成し且つ技術的に可能な範囲で回転速度をさらに上昇させることができる。この場合、吸込フランジの入口断面積に到達したすべての分子は捕獲されない。この面積の大部分の領域は、ガス供給構造を有していないロータ前面により形成される。ロータ羽根リングがロータ前面の領域までさらに拡大されたときにおいても、排気速度は吸込フランジの断面積により制限されたままとなる。入口段のガス供給構造に衝突した分子よりも多量の分子はポンプにより排出することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
吸込フランジの断面積が同じままであっても通常の構造に比較して明らかにより高い排気速度を有するガス摩擦ポンプを提供することが本発明の課題である。
【０００７】
【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ないし７は本発明のその他の実施態様を示す。
【０００８】
請求項１および２に記載の本発明による装置においては、単段または多段で構成されてもよい追加ポンプ・ユニットが設けられ、これによりポンプ・ハウジングの外部で軸方向供給に追加して半径方向供給が行われる。請求項１の特徴に対応して、半径方向のみの供給もまた可能である。これにより、ポンプの排気速度が吸込フランジの断面積によりもはや制限されないことになる。ガス供給構造を備えた、分子を捕獲する全面積は明らかに増大され、このために半径方向供給構成部品が設けられている。
【０００９】
ポンプ作用ロータ構造部分およびステータ構造部分の種々の実施態様があとに続く請求項に記載されている。
追加ポンプ・ユニットが全部または一部ハウジングの外部に装着されているとき、本発明による装置は最大効果を与える。しかしながら、構造上の理由から、追加ポンプ・ユニットを全部または一部ハウジングの内部に装着しなければならないことが必要となることがある。このときにおいても、追加の半径方向供給構成部分により通常の構造形式よりも顕著な利点が得られる。
【００１０】
図１ないし４により本発明をターボ分子ポンプの例で詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、吸込開口２およびガス流出開口３が設けられているハウジング１を有するガス摩擦ポンプを示す。ロータ軸４は軸受５および６内に固定され且つモータ７により駆動される。ロータ軸４上にロータ・ディスク１２が固定されている。ロータ・ディスク１２はポンプ作用構造を備え、および同様にポンプ作用を備えているステータ・ディスク１４と共にポンプ効果を与える。
【００１２】
本発明により、吸込開口２側にポンプ・ユニット２０が装着されている。ポンプ・ユニット２０はこの実施態様においては単段で設計されている。詳細な説明のために、図２に線Ａ／Ａによる断面図が示され、図３に線Ｂ／Ｂによる断面図が示され、および図４に斜視図が示されている。この追加ポンプ・ユニットのロータ構造部分２１およびステータ構造部分２２はそれぞれ、前側ディスク形セクション２３、２４および円筒形セクション２５、２６からなっている。前側ディスク形セクションのポンプ作用構造２３ａ、２４ａはターボ分子ポンプにおける対応構造部分の構造にならっている。円筒形セクション２５、２６のポンプ作用構造２５ａ、２６ａは羽根車の構造に対応している。
【００１３】
図５に示す実施態様においては、追加ポンプ・ユニット３０のロータ構造部分３１およびステータ構造部分３２が円錐形構造形状に形成されている。この構造部分のポンプ作用構造は供給方向に傾斜された羽根プロフィルに対応している。
【００１４】
図６に示す追加ポンプ・ユニット４０の実施態様は、それぞれ半球形構造形状に形成されたロータ構造部分４１およびステータ構造部分４２を示す。この場合もまた、ポンプ作用構造は供給方向に傾斜された羽根プロフィルに対応している。
【００１５】
図７に、追加ポンプ・ユニット２０がハウジング１の内部に存在する例が示されている。これはここでは図１の追加ポンプ・ユニットの実施態様２０の例で示されている。同様に、図５および６の追加ポンプ・ユニットの実施態様３０および４０もまたハウジングの内部に存在していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の断面図である。
【図２】前側ディスク形ポンプ作用面のＡ／Ａ断面図である。
【図３】円筒形ポンプ作用面のＢ／Ｂ断面図である。
【図４】追加ポンプ・ユニットのロータ構造部分の斜視図である。
【図５】本発明による装置の他の実施態様の断面図である。
【図６】本発明による装置のさらに他の実施態様の断面図である。
【図７】本発明による装置のさらに他の実施態様の断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 吸込開口
３ ガス流出開口
４ ロータ軸
５、６ 軸受
７ モータ
１２ ロータ・ディスク（ロータ構造部分）
１４ ステータ・ディスク
２０、３０、４０ 追加ポンプ・ユニット
２１、３１、４１ ロータ構造部分
２２、３２、４２ ステータ構造部分
２３ ディスク形セクション（ロータ構造部分）
２３ａ ポンプ作用構造（ロータ構造部分のディスク形セクション）
２４ ディスク形セクション（ステータ構造部分）
２４ａ ポンプ作用構造（ステータ構造部分のディスク形セクション）
２５ 円筒形セクション（ロータ構造部分）
２５ａ ポンプ作用構造（ロータ構造部分の円筒形セクション）
２６ 円筒形セクション（ステータ構造部分）
２６ａ ポンプ作用構造（ステータ構造部分の円筒形セクション）

Claims (5)

1. 吸込開口（２）およびガス流出開口（３）を有するハウジング（１）からなり、この場合、ハウジング内に、ガスを供給し且つ圧縮比を形成するためのロータ構造部分（１２）およびステータ構造部分（１４）が存在するガス摩擦ポンプにおいて、
   吸込開口（２）側に単段または多段ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）が装着され、ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）は、ロータ構造部分とステータ構造部分とを有し、かつガス供給が半径方向に行われるように形成されているガス供給構造を有することと、
   このポンプ・ユニットのロータ構造部分（２１、３１、４１）およびその他のガス摩擦ポンプのロータ構造部分（１２）が同じロータ軸（４）上に存在することと、および
   ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）が全部または一部ハウジング（１）の外部に装着されていることと
   を特徴とするガス摩擦ポンプ。
2. ポンプ・ユニット（２０、３０、４０）によりガス供給が軸方向および半径方向に行われることを特徴とする請求項１のガス摩擦ポンプ。
3. ポンプ・ユニット（２０）のロータ構造部分（２１）およびステータ構造部分（２２）がそれぞれ、ポンプ作用のための翼構造を含む前側ディスク形ポンプ作用セクション（２３、２４）および円筒形ポンプ作用セクション（２５、２６）からなり、ディスク形ポンプ作用セクションはガスを軸方向に供給し、円筒形ポンプ作用セクションはガスを半径方向に供給し、前記前側は軸方向におけるガス入口側であることを特徴とする請求項１または２のガス摩擦ポンプ。
4. ポンプ・ユニット（３０）のロータ構造部分（３１）およびステータ構造部分（３２）がそれぞれ円錐形構造形状を有し、これらの円錐形構造形状は互いに同心状に重なっており、ロータ軸(４)が円錐形構造形状のロータ構造部分の中心を支持していることを特徴とする請求項１または２のガス摩擦ポンプ。
5. ポンプ・ユニット（４０）のロータ構造部分（４１）およびステータ構造部分（４２）がそれぞれ半球形構造形状を有し、これらの半球形構造形状は互いに同心状に重なっており、ロータ軸(４)が半球形構造形状のロータ構造部分の中心を支持していることを特徴とする請求項１または２のガス摩擦ポンプ。

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