JP6913147B2 - 真空ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプに関する。この真空ポンプは、インレット、アウトレット、および、少なくとも二つのホルベック段を有している。ホルベック段は、共通の一つの回転軸に対して同軸であり、ポンプ方向においてインレットとアウトレットの間で互いに連続している。

真空ポンプは様々な技術分野で使用される。要求に応じて真空ポンプは、一、又は複数のポンプ段を有する。ホルベックポンプ段（ここでは簡単にホルベック段とも称する）は、分子真空ポンプの部類に属し、そしてホルベックステーターに対するホルベックローターの回転によって分子流を発生する。真空ポンプは、一、又は複数のホルベック段を有する。その際、複数のホルベック段が、互いにシリアルにもパラレルにもポンピングを行う。ホルベック段は、典型的には、ターボ分子真空ポンプ内で使用され、そして、一、又は複数のターボ分子ポンプ段に後接続されている。

ホルベック段は、ホルベックローターとホルベックステーターを有している。その際、ホルベックローターは、ローターシャフトを有している。これに、例えばディスク形状のホルベックハブによって、一、又は複数のホルベックスリーブ（以下ではロータースリーブとも称される）が同軸に取り付けられている。ホルベックステーターは、一段、又は多段のホルベックねじ溝を設けられている。搬送すべきガス分子は、ホルベックステーターに対するホルベックローターの回転動作によって、ねじピッチに沿ってインレットからアウトレットへと搬送される。ねじピッチは、ウェブの壁部によって境界付けられる、周回するホルベックチャネルを有する。ロータースリーブがステーターに対して回転するとき、このチャネル内でガス分子が搬送される。逆流損失を最小とするために、半径方向の間隙（ホルベック間隙）の幅は、ウェブの上側とロータースリーブの間で小さく保たれる必要がある。

いわゆる「折りたたまれた」ホルベック装置が公知である。この装置においては、複数のホルベック段が互いに入れ子式に配置されているので、半径方向で直接連続するホルベック段のポンプ方向は互いに反対向きである。二つの互いに連続するホルベック段、つまり（半径方向で）外側のホルベック段と、（半径方向で）内側のホルベック段は、一つの共通な、両側にホルベックねじ溝を設けられた、以下では「ダブルサイド式の」とも称されるホルベックステーターを有することが可能である。これは、二つのロータースリーブの間に存在している。

更に、いわゆる「円錐状（テーパー状）の」ホルベック段を設けることも公知である。このホルベック段においては、ホルベックステーターは、ウェブ高さがポンプ方向において減少するように形成されている。これは、ホルベックステーターの軸方向の長さにわたって一定の直径のままであるウェブ上側においては、いわゆる溝ベース部直径がポンプ方向において増加することによって達成される。そのような円錐形のホルベック段はより良好なポンプ特性を有することが示された。

軸方向における所定の箇所でのウェブ高さは、当該開示の枠内においては、この箇所におけるホルベックねじ溝の公称径と、その溝ベース部直径の間の差の半分であると介されよう。結果、ウェブ高さは、当該箇所におけるねじ溝深さと同じである。

本発明の課題は、冒頭に記載した形式の真空ポンプのポンプ特性を、真空ポンプの他の特性（特に、機械的安定性のようなもの、特にホルベック段の安定性のようなもの）にネガティブな影響を与えることなく最適化することである。

この課題は請求項１に記載の特徴を有する真空ポンプによって解決される。

発明に従い、ホルベック段が、其々ホルベックねじ溝と回転軸を中心として回転するホルベックスリーブを有していること、およびホルベック段においてホルベックねじ溝のウェブ高さが其々、ポンプ方向において減少することが意図されている。

本発明は、互いに連続する少なくとも二つのホルベック段において、ウェブ高さを一定にしないという包括的思想に基づいている。例えば、それぞれ独自のホルベックステーターを有するか、又は共通のホルベックスターターを有する少なくとも二つのホルベック段（これらは其々円錐状に形成されている）が、互いに連続することができる。

これら措置は、改善されたポンプ特性をもたらし、その際、ホルベック装置の安定性が損なわれるということに通じることは無い。

結果、本発明によって、ホルベック装置のポンプ性能は、さらに十分な機械的安定性のもと改善されることが可能である。

真空ポンプが、ホルベック装置に前接続される別のポンプ段を有さないとき、ホルベック装置のインレットは、真空ポンプの唯一のインレットである。そうでない場合、例えば好ましい実施形に従い、ターボ分子ポンプ（以下簡単のためターボ段）が前接続されているとき、ホルベック装置のインレットは、ターボ段のアウトレットの後流に存在する。これと関係なく、同軸な複数のホルベック段には、一、又は複数の別のホルベック段が前接続、及び／又は後接続されていることが可能である。

本発明の可能な態様においては、同軸に配置された三以上のホルベック段が、それぞれポンプ方向において減少するウェブ高さを有し、設けられていることが可能である。互いに連続する二つのホルベック段は、一つの共通なホルベックステーターを有し得る。そのような特別な態様は、以下に詳細に説明される。

ホルベック段は、ターボ分子ポンプに接続していることが可能である。

本発明の好ましい実施形にしたがい、互いに連続する二つのホルベック段が、両側にホルベックねじ溝を設けられた一つの共通なホルベックステーターと、回転軸を中心として回転する各一つのホルベックスリーブを有し、その際、ホルベックステーターの外側においても、ホルベックステーターの内側においても、ホルベックねじ溝のウェブ高さはポンプ方向において減少する。

驚くべきことに、これら措置は、一方では改善されたポンプ特性をもたらし、そして他方では、両方のロータースリーブによって画成されるリング空間の幅が変化しない際に、共通のホルベックステーターの安定性に許容不可能な影響をもたらさないということが示された。

好ましい態様においては、ターボ段には、其々、ポンプ方向において減少するウェブ高さを有する、同軸に配置された三つのホルベック段が続く。その際、ポンプ方向において最後の両方のホルベック段は、共通のホルベックステーターを有している。これら両方のホルベック段の外側のホルベック段と、ポンプ方向において最初のホルベック段の間において、真空ポンプは、中間インレットを有することが可能である。これは、外側のポンプ段のインレットに直接割り当てられている。そのような配置は、特に、いわゆるスプリットフロー真空ポンプにおいて使用されることが可能である。これは、当業者に基本的に公知であり、ここでは詳細には説明の必要がない。

一般的に、完全に記載すると、ポンプの作動の間には、ホルベック間隙のサイズは、回転するロータースリーブに作用する遠心力に基づいてわずかに変化する可能性がある。変化の範囲は、軸方向の位置に依存することが可能である。つまり、静止したロータースリーブにおいて、ホルベック間隙の軸方向における一定の幅は、作動中、軸方向において変化することが可能である。

本発明の別の実施形は、従属請求項、以下の明細書、および図面中にも記載されている。

一つの実施形に従い、ホルベックステーターの外側は、外側の溝ベース部直径を有する。これは、ポンプ方向において増加している。

一つの実施形に従い、ホルベックステーターの内側は、内側の溝ベース部直径を有する。これは、ポンプ方向において減少している。

好ましくは、外側の溝ベース部直径は、ポンプ方向において増加し、そして内側の溝ベース部直径はポンプ方向において減少している。

このようにして、ポンプ方向において減少するホルベックねじ山のウェブ高さは、シリンダー状のホルベックスリーブと関連して達成されることが可能である。

溝ベース部直径は、ここでは各ホルベックチャネルのベース部に関連するホルベックステーターの直径（各軸方向箇所（以下「局所的」とも称する）における直径）であると介されよう。換言すると、ホルベックステーターの外側における溝ベース部直径は、局所的に最も小さい直径であり、ホルベックステーターの内側で、局所的に最大の直径である。

発展形に従い、ホルベックステーターの外側のインレット側の溝ベース部直径は、ホルベックステーターの内側のインレット側の溝ベース部直径よりも小さい。

換言すると、外側のホルベック段の溝ベース部は、そのインレットにおいて、内側のホルベック段のインレット側の溝ベース部よりも回転軸の近くに置かれている。ホルベックステーターのそのような造形によって、特に高いポンプ性能が図られることが可能である。特に、これによって各インレット側で、比較的大きなウェブ高さが達成されることが可能である。

別の実施形に従い、外側のホルベックねじ溝の溝ベース部によって定義される（外側の）テーパー角度と、内側の溝ベース部によって定義される（内側の）テーパー角度が互いに異なっている。好ましくは、外側のテーパー角度は、内側のテーパー角度よりも大きい。

以下の具体的な値と比率は、５０ｍｍの軸方向構造長を有するホルベックステーターに関するが、他の軸方向構造長においても、同様に各与えられた値領域内にある。ホルベック間隙のサイズのための好ましい値は、０．３ｍｍである。

外側のテーパー角度は、５度から１５度の間、好ましくは８度から１０度の間、特に９．１度であることが可能である。

内側のテーパー角度は、１°度から５度の間、好ましくは２度から４度の間、特に３．１度であることが可能である。

別の実施形に従い、外側のホルベックねじ溝においてインレット側で、二倍のウェブ高さの溝ベース部直径に対しる比率は、０．１よりも大きく、好ましくは０．１５よりも大きく、特に約０．１９である。

更に、内側のホルベックねじ溝においてインレット側で、二倍のウェブ高さの溝ベース部直径に対する比率は、０．４よりも大きく、好ましくは０．６よりも大きく、特に約０．８である。

比較的大きなインレット側のウェブ高さは、同時に比較的小さなホルベックステーターの壁厚においても、十分な安定性を保証することが可能である。

ホルベックステーターの（局所的な）壁厚は、当該軸方向箇所における外側の溝ベース部直径と内側の溝ベース部直径の間の差異の半分である。

発展形に従い、外側のホルベックねじ溝において、インレット側のウェブ高さのアウトレット側のウェブ高さに対する比率は、０．１よりも小さく、好ましくは０．２５よりも小さく、特に約０．２３である。

更に、内側のホルベックねじ溝において、インレット側のウェブ高さのアウトレット側のウェブ高さに対する比率は、０．５よりも小さく、好ましくは０．４よりも小さく、特に約０．３６であることが意図されていることが可能である。

上述した態様は、其々、それ自体行われ、そして任意の組み合わせで、ダブルサイド式のホルベックステーターの安定性を損なうことなく、ホルベック装置の特別良好なポンプ性能へと通じるということが示された。

一つの実施形に従い、ホルベックステーターは、その軸方向の延在に沿って一定の壁厚を有する。

一定の壁厚では、外側のテーパー角度は、内側のテーパー角度と同じである。

一つの実施形に従い、ホルベックステーターは、その軸方向の延びに沿って、特に外側のホルベック段のポンプ方向において、増加する壁厚を有しており、その際、好ましくは壁厚は常に増加する。

増加する壁厚は、両方のホルベック段の異なるテーパー角度と連動する。両方のホルベック段には、異なる要求がつきつけられる可能性がある。この為、外側および内側で異なるホルベックねじ溝が形成されることが可能である。外側のホルベック段のポンプ方向において壁厚が増加することは、外側のホルベックねじ溝のテーパー角度が、内側のホルベックねじ溝のテーパー角度よりも大きいことを意味する。

発展形においては、ホルベックステーターの壁厚は、最大のウェブ高さの領域において最小である。

ウェブ高さは、ホルベックステーターの安定性に寄与するので、比較的大きなウェブ高さの領域においては、比較的小さな壁厚が存在することが可能であることが分かった。

好ましくは、ホルベックステーターの最小の壁厚は、２ｍｍよりも小さく、好ましくは１．５ｍｍよりも小さく、特に好ましくは約１ｍｍである。

一つの実施形に従い、ホルベックステーターはアルミニウムから製造されている。

別の実施形に従い、ホルベックステーターは、統合的に製造されており、特に一つのピースから旋削されている。

以下に本発明を、例示的に基づき添付の図面を参照しつつ説明する。図は以下を示している。

発明に係るものではないターボ分子ポンプの斜視図 図１のターボ分子ポンプの下側の図 図２に示された線Ａ−Ａに沿うターボ分子ポンプの断面図 図２に示された線Ｂ−Ｂに沿うターボ分子ポンプの断面図 図２に示された線Ｃ−Ｃに沿うターボ分子ポンプの断面図 三つのホルベック段と、ダブルサイド式ホルベックステーターを有するホルベック装置の簡略的な長手方向断面図 図６の詳細図 発明に係るホルベックステーターの実施形の長手方向断面図

図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３に取り囲まれたポンプインレット１１５を有する。このポンプインレットには、公知の方法で、図示されていない真空容器が接続されることが可能である。真空容器からのガスは、ポンプインレット１１５を介して真空容器から吸引され、そしてポンプを通してポンプアウトレット１１７へと搬送されることが可能である。ポンプアウトレットには、予真空ポンプ（例えばロータリーベーンポンプ）が接続されていることが可能である。

インレットフランジ１１３は、図１の真空ポンプの向きにおいては、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。これには、側方にエレクトロニクスハウジング１２３が設けられている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、真空ポンプ１１１の電子的、及び／又は電子的コンポーネントが収容されている。これらは例えば、真空ポンプ内に配置される電動モーター１２５を作動させるためのものである。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリーのための複数の接続部１２７が設けられている。更に、データインターフェース１２９（例えばＲＳ４８５スタンダードに従うもの）と、電源供給接続部１３１がエレクトロニクスハウジング１２３には設けられている。

ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、フローインレット１３３が、特にフローバルブの形式で設けられている。これを介して真空ポンプ１１１は溢出を受けることが可能である。下部分１２１の領域には、更にシールガス接続部１３５（洗浄ガス接続部とも称される）が設けられている。これを介して洗浄ガスが、ポンプによって搬送されるガスに対して電動モーター１５を保護するため、モーター室１３７内に取り込まれることが可能である。モーター室内には、真空ポンプ１１１の電動モーター１２５が収容されている。下部分１２１内には、更に二つの冷却媒体接続部１３９が設けられている。その際、一方の冷却媒体接続部は冷却媒体のインレットとして、そして他方の冷却媒体接続部はアウトレットとして設けられている。冷却媒体は、冷却目的で真空ポンプ内に導かれることが可能である。

真空ポンプの下側面１４１は、起立面として使用されることが可能であるので、真空ポンプ１１１は下側面１４１上に起立して作動させられることが可能である。しかしまた、真空ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３を介して真空容器に固定されることも可能であり、これによっていわば懸架して作動させられることが可能である。更に真空ポンプ１１１は、図１に示されたものと異なった向きとされているときにも作動させられることが可能であるよう構成されていることが可能である。下側面１４１が下に向かってではなく、当該面に向けられて、又は上に向けられて配置されている真空ポンプの実施形も実現されることが可能である。

図２に表わされている下側面１４１には、更に、種々のスクリュー１４３が設けられている。これらによって、ここでは詳細に特定されない真空ポンプの構造部材が互いに固定されている。例えば、支承部カバー１４５が下側面１４５に固定されている。

下側面１４１には、更に、固定穴１４７が設けられている。これを介してポンプ１１１は例えば載置面に固定されることが可能である。

図２から５には、冷却媒体配管１４８が表わされている。この中に、冷却媒体接続部１３９を介して導入、又は導出される冷却媒体が循環していることが可能である。

図３から５の断面図に示されているように、真空ポンプは、複数のプロセスガスポンプ段を有している。これは、ポンプインレット１１５に及ぶプロセスガスをポンプアウトレット１１７に搬送するためのものである。

ハウジング１１９内には、ローター１４９が配置されている。このローターは、回転軸１５１を中心として回転可能なローター軸１５３を有している。

ターボ分子ポンプ１１１は、ポンプ効果を奏するよう互いにシリアルに接続された複数のポンプ段を有している。これらポンプ段は、ローター軸１５３に固定された複数の半径方向のローターディスク１５５と、ローターディスク１５５の間に配置され、そしてハウジング１１９内に固定されているステーターディスク１５７を有している。その際、一つのローターディスク１５５とこれに隣接する一つのステーターディスク１５７がそれぞれ一つのターボ分子ポンプ段を形成している。ステーターディスク１５７は、スペーサーリング１５９によって互いに所望の軸方向間隔に保持されている。

真空ポンプは、更に、半径方向において互いに入れ子式に配置され、そしてポンプ作用を奏するよう互いにシリアルに接続されたホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段のローターは、ローターシャフト１５３に設けられるローターハブ１６１と、ローターハブ１６１に固定され、そしてこれによって担持されるシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ１６３，１６５を有している。これらは、回転軸１５１と同軸に向けられており、そして半径方向において互いに入れ子式に接続されている。更に、シリンダー側面形状の二つのホルベックステータースリーブ１６７，１６９が設けられている。これらは同様に、回転軸１５１に対して同軸に向けられており、そして半径方向で見て互いに入れ子式に接続されている。

ポンプ効果を発揮するホルベックポンプ段の表面は、側面によって、つまり、ホルベックロータースリーブ１６３，１６５とホルベックステータースリーブ１６７，１６９の内側面、及び／又は外側面によって形成されている。外側のホルベックステータースリーブ１６７の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ、外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、ターボ分子ポンプに後続する第一のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ、内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、第二のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ、内側のホルベックロータースリーブ１６５の半径方向外側面と向かい合っており、そしてこれと、内側のホルベックポンプ段を形成する。

ホルベックロータースリーブ１６３の下側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられれていることが可能である。これを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が、中央のホルベック間隙１７３と接続されている。更に、ホルベックステータースリーブ１６９の上側端部には、半径方向に延びるチャネルが設けられれていることが可能である。これを介して、中央のホルベック間隙１７３が、半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５と接続されている。これによって、入れ子式に接続される複数のホルベックポンプ段が互いにシリアルに接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータースリーブ１６５の下側の端部には、更に、アウトレット１１７への接続チャネル１７９が設けられていることが可能である。

ホルベックステータースリーブ１６３、１６５の上述したポンプ効果を発揮する表面は、それぞれ、螺旋形状に回転軸１５１の周りを周回しつつ軸方向に延びる複数のホルベック溝を有する。他方で、ホルベックロータースリーブ１６３、１６５のこれに向かい合った側面は、滑らかに形成されており、そして真空ポンプ１１１の作動のためのガスをホルベック溝内へと駆り立てる。

ローターシャフト１５３の回転可能な支承のため、ポンプインレット１１７の領域にローラー支承部１８１、およびポンプアウトレット１１５の領域に永久磁石支承部１８３が設けられている。

ローラー支承部１８１の領域には、ローター軸１５３に円錐形のスプラッシュナット１８５が設けられている。これは、ローラー支承部１８１の方に向かって増加する外直径を有している。スプラッシュナット１８５は、作動媒体貯蔵部の少なくとも一つのスキマー（独語：Ａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）と滑り接触状態にある。作動媒体貯蔵部は、互いに積層された吸収性の複数のディスク１８７を有する。これらディスクは、ローラー支承部１８１のための作動媒体、例えば潤滑剤を染み込ませてある。

真空ポンプ１１１の作動中、作動媒体は、毛細管効果によって作動媒体貯蔵部からスキマーを介して回転するスプラッシュナット１８５へと伝達され、そして、遠心力によってスプラッシュナット１８５に沿って、スプラッシュナット９２の大きくなる外直径の方向へと、ローラー支承部１８１に向かって搬送される。そこでは例えば、潤滑機能が発揮される。ローラー支承部１８１と作動媒体貯蔵部は、真空ポンプ内において槽形状のインサート１８９と、支承部カバー１４５に囲まれている。

永久磁石支承部１８３は、ローター側の支承半部１９１と、ステーター側の支承半部１９３を有している。これらは、各一つのリング積層部を有している。リング積層部は、軸方向に互いに積層された永久磁石の複数のリング１９５、１９７から成っている。リングマグネット１９５，１９７は、半径方向の支承部間隙１９９を形成しつつ互いに向き合っており、その際、ローター側のリングマグネット１９５は、半径方向外側に、そしてステーター側のリングマグネット１９７は半径方向内側に設けられている。支承部間隙１９９内に存在する地場は、リングマグネット１９５，１９７の間の磁気的反発力を引き起こす。これは、ローター軸１５３の半径方向の支承を実現する。ローター側のリングマグネット１９５は、ローター軸１５３のキャリア部分２０１によって担持されている。これは、リングマグネット１９５を半径方向外側で取り囲んでいる。ステーター側のリングマグネット１９７は、ステーター側のキャリア部分２０３によって担持されている。これは、リングマグネット１９７を通って延びており、そしてハウジング１１９の支材２０５に吊架されている。回転軸１５１に平行に、ローター側のリングマグネット１９５が、キャリア部分２０３と連結されるカバー要素２０７によって固定されている。ステーター側のリングマグネット１９７は、回転軸１５１に平行に一つの方向で、キャリア部分２０３と接続される固定リング２０９によって、およびキャリア部分２０３と接続される固定リング２１１によって固定されている。その上、固定リング２１１とリングマグネット１９７の間には、さらばね２１３が設けられていることが可能である。

磁石支承部の内部には、緊急用または安全用支承部２１５が設けられている。これは、真空ポンプの通常の作動時には、非接触で空転し、そしてローター１４９がステーターに対して半径方向において過剰に偏移した際に初めて作用するに至る。ローター１４９のための半径方向のストッパーを形成するためである。ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのが防止されるからである。安全用支承部２１５は、潤滑されないローラー支承部として形成されており、そして、ローター１４９及び／又はステーターと半径方向の間隙を形成する。この間隙は、安全用支承部２１５が通常のポンプ作動中は作用しないことに供する。安全用支承部が作用するに至る半径方向の間隙は、十分大きく寸法取られているので、安全用支承部２１５は、真空ポンプの通常の作動中は作用せず、そして同時に十分小さいので、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのがあらゆる状況で防止される。

真空ポンプ１１１は、ローター１４９を回転駆動するための電動モーター１２５を有している。電動モーター１２５のアンカーは、ローター１４９によって形成されている。そのローター軸１５３はモーターステーター２１７を通って延びている。ローター軸１５３の、モーターステーター２１７を通って延びる部分には、半径方向外側に、または埋め込まれて、永久磁石装置が設けられていることが可能である。ローター１４９の、モーターステーター２１７を通って延びる部分と、モーターステーター２１７との間には、中間空間２１９が設けられている。これは、半径方向のモーター間隙を有する。これを介して、モーターステーター２１７と永久磁石装置は、駆動トルク伝達のため、互いに磁気的に影響することが可能である。

モーターステーター２１７は、ハウジング内において、電動モーター１２５のために設けられるモーター室１３７の内部に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、シールガス（洗浄ガスとも称され、これは例えば空気や窒素であることが可能である）が、モーター室１３７内へと至る。シールガスを介して電動モーター１２５は、プロセスガス、例えばプロセスガスの腐食性の部分に対して保護されることが可能である。モーター室１３７は、ポンプアウトレット１１７を介しても真空引きされることが可能である、つまりモーター室１３７は、少なくとも近似的に、ポンプアウトレット１１７に接続される読真空ポンプによって実現される予真空状態となっている。

モーター室１３７を画成する壁部２２１とローターハブ１６１の間には、更に、いわゆる公知のラビリンスシール２２３が設けられていることが可能である。特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対してモーター室２１７をより良好にシールすることを達成するためである。

発明に係るホルベック装置は、図６から８に基づいて後に説明されるように、特に図１から５の真空ポンプ内で使用されることが可能である。

図６および７は、真空ポンプ１１、例えばターボ分子ポンプのホルベック装置のみを示す。真空ポンプは、回転軸１３を中心として回転可能に支承されたローター軸１５を有する。ローター軸１５にはローターハブ１７が設けられ、これが二つのシリンダー状のロータースリーブ１９を担持している。

更に二つのホルベックステーター２１，２３が設けられている。内側の、両方のロータースリーブ１９の間に配置されたホルベックステーター２１は、発明に係る方法において、ダブルサイド式に形成されており、つまり、ダブルサイド式にホルベックねじ溝３７，３９を設けられている（図７）。外側のロータースリーブ１９の半径方向外側には、外側のホルベックステーター２２が設けられている。これは、例えばポンプハウジングによって形成されることが可能である。外側のホルベックステーター２３と外側のロータースリーブ１９は第一のホルベック段２５を形成する。外側のロータースリーブ１９は、追加定期に、内側のホルベックステーター２１と、正確に言うとその外側面と、第二のポンプ段２７を形成する。これは、ここでもまた外側のポンプ段、又はホルベック段と称される。内側のロータースリーブ１９とホルベックステーター２１の内側面は、第三のポンプ段を形成する。これはここでもまた、内側のポンプ段、又はホルベック段と称される。矢印は、ポンプ方向と、ホルベック段２５、２７，２９内を搬送される気体分子の搬送方向を示している。

その際、ポンプ方向は、ホルベック装置２５，２７，２９のインレット３３からポンプ段２５，２７，２９のアウトレット３５へと延びている。冒頭で述べたように、真空ポンプは、図示されていない中間インレットを有することが可能である。これは、外側のインレットに直接割り当てられている。この中間インレットは、例えば「スプリットフロー」インレットであることが可能である。これら、搬送されるべき気体分子が、図６において破線で示されているように、外側のホルベック段２７のインレットの方へと流れることが可能である。

発明に係るホルベックステーター２１は、図７に基づいて正確に説明される。

図７は、図６の詳細図である。回転軸１３に沿ったホルベック装置の半分の断面が表わされている。

矢印によってあらわされているポンプ方向は、外側のホルベック段２７のもとを、そのインレットからアウトレットへと延びている。外側のホルベック段２７のアウトレットは、ホルベックステーター２１の外面に存在している。そのアウトレットには、内側のホルベック段２９のインレットが続く。よってインレットは、ホルベックステーター２１の内側面に存在している。ポンプ方向は、このインレットから、内側のホルベック段２９のアウトレットへと延びている。

ホルベックステーター２１は、外側のねじ山３７と内側のねじ山３９を有している。ねじ山３７、３９のウェブ４１は、其々、ポンプ方向において増加する（高くなる）ウェブ高さ４３を有している、つまり、ねじ山深さは増し、その際、ウェブ上側は、外側も、内側も回転軸１３を中心とする円形シリンダー上に位置していて、各ロータースリーブ１９と一定のホルベック間隙４７を形成する。これは、ホルベックステーター２１の円錐形によって、内側面においても外側面においても達成される。その際、テーパー角度は、外側面において内側面においてよりも大きい。

既に冒頭に記載したように、ポンプの作動の間、ホルベック間隙４７のサイズは、有効な遠心力に基づいてわずかに変化する。

テーパー角度は、図６および図７においては誇張のために大きく表わされており、具体的な実施形（図８も参照のこと）、好ましくは１０度より大きくない。

ことなる大きさのテーパー角度により、ホルベックステーター２１の壁厚は一定ではない。ここで、ホルベックステーター２１の壁厚は、外側のポンプ段２７の方向において増加する（厚くなる）。換言すると、壁厚は、外側のポンプ段２７のインレットにおいて、よって内側のポンプ段２９のアウトレットにおいて最小であり、外側のポンプ段２７のアウトレットにおいてよりも小さく、よって内側のポンプ段２９のインレットにおいてよりも小さい。

図８は、回転軸１３ｓに沿った長手方向断面図で、ホルベックステーター２１の可能な具体的実施形を示す。ホルベックステーター２１は、内側のホルベックねじ山を有する内側面と、外側のホルベックねじ山を有する外側面を有する。矢印は、ここでもまた各ポンプ段のポンプ方向を示している。

図８のホルベックステーター２１の形状幾何（ジオメトリー）は、図７において簡略的に、縮尺が正確に表されていないホルベックステーター２１のそれに相当している。その結果、ホルベックステーター２１の壁厚は、ここでも外側のポンプ段のポンプ方向において増加し、内側のポンプ段のポンプ方向において減少する一方で、その上側が回転軸１３を中心とする円形シリンダー上に位置する各ウェブ４１の高さは、外側のポンプ段２７のポンプ方向においても、内側のポンプ段２９のポンプ方向においても減少する。

両方のポンプ段のテーパーは、各溝ベース部５３，５５によって定義されている。つまり、各溝ベース部５３，５５によって、図８に示されているように、テーパー角度を有するテーパーが決定され、その際、テーパー角度αａは、外側の溝ベース部５３に関し、そしてテーパー角度αｉは、内側の溝ベース５５に関する。テーパー角度αａは、テーパー角度αｉよりも大きく、これから変化する壁厚が生じる。両方のテーパー角度αａ、αｉが同じであるとき、一定の壁厚が生ずる。そのようなホルベックステーター２１は、同様に発明に係る方法において両側が円錐形に形成されよう。

外側のポンプ段のインレットにおける外側の溝ベース部直径は、図８においてＮＧＤＡＥ、外側のポンプ段のアウトレットにおける溝ベース部直径はＮＧＤＡＡ、内側のポンプ段のインレットにおける内側の溝ベース部直径はＮＧＤＩＥ、そして内側のポンプ段のアウトレットにおける内側の溝ベース部直径はＮＧＤＩＡと符号を与えられている。インレットおよびアウトレットの軸方向の位置は、ここでは、ホルベックステーターの角軸方向端部によって定義されている。表わされた実施例においては、ＮＧＤＡＥはＮＧＤＩＥよりわずかに小さい。しかしまた、ＮＧＤＡＥ＞ＮＧＤＩＥ、又はＮＧＤＡＥ＝ＮＧＤＩＥという実施形も可能である。

１１ 真空ポンプ
１３ 回転軸
１５ ローターシャフト
１７ ホルベックハブ
１９ ホルベックスリーブ
２１ ダブルサイド式のホルベックステーター
２３ 外側のホルベックステーター
２５ 第一のホルベック段
２７ 第二の外側のホルベック段
２９ 第三の内側のホルベック段
３３ インレット
３５ アウトレット
３７ 外側のホルベックねじ溝
３９ 内側のホルベックねじ溝
４１ ウェブ
４３ ウェブ高さ
４７ ホルベック間隙
５３ 外側の溝ベース部
５５ 内側の溝ベース部
１１１ ターボ分子ポンプ
１１３ インレットフランジ
１１５ ポンプインレット
１１７ ポンプアウトレット
１１９ ハウジング
１２１ 下部分
１２３ エレクトロニクスハウジング
１２５ 電動モーター
１２７ アクセサリー接続部
１２９ データインターフェース
１３１ 電源供給接続部
１３３ フローインレット
１３５ シールガス接続部
１３７ モーター室
１３９ 冷却媒体接続部
１４１ 下側面
１４３ ねじ
１４５ 支承部カバー
１４７ 固定穴
１４８ 冷却媒体配管
１４９ ローター
１５１ 回転軸
１５３ ローターシャフト
１５５ ローターディスク
１５７ ステーターディスク
１５９ スペーサーリング
１６１ ローターハブ
１６３ ホルベックロータースリーブ
１６５ ホルベックロータースリーブ
１６７ ホルベックステータースリーブ
１６９ ホルベックステータースリーブ
１７１ ホルベック間隙
１７３ ホルベック間隙
１７５ ホルベック間隙
１７９ 接続チャネル
１８１ ローラー支承部
１８３ 永久磁石支承部
１８５ スプラッシュナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１ ローター側の支承半部
１９３ ステーター側の支承半部
１９５ リングマグネット
１９７ リングマグネット
１９９ 支承部間隙
２０１ 担持部分
２０３ 担持部分
２０５ 半径方向の支柱
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ さらばね
２１５ 緊急用または安全用支承部
２１７ モーターステーター
２１９ 中間空間
２２１ 壁部
２２３ ラビリンスシール
αｉ 内側のテーパー角度
αａ 外側のテーパー角度
ＮＧＤＡＥ インレットにおける外側の溝ベース部直径
ＮＧＤＡＡ アウトレットにおける外側の溝ベース部直径
ＮＧＤＩＥ インレットにおける内側の溝ベース部直径
ＮＧＤＩＡ アウトレットにおける内側の溝ベース部直径

Claims (13)

1. 真空ポンプであって、
   インレット（３３）を有し、
   アウトレット（３５）を有し、そして、
   一つの共通の回転軸（１３）に対して同軸であり、ポンプ方向においてインレット（３３）とアウトレット（３５）の間に互いに連続する少なくとも二つのホルベック段（２５，２７，２９）を有し、これらが其々、ホルベックねじ溝（３７，３９）と、回転軸（１３）を中心として回転するホルベックスリーブ（１９）を有し、そしてこれらホルベック段において、ホルベックねじ溝（３７，３９）のウェブ高さ（４３）が其々、ポンプ方向において減少していること、及び外側のホルベックねじ山（３７）の溝ベース部（５３）によって定義されるテーパー角度（αａ）と、内側のホルベックねじ山（３９）の溝ベース部（５５）によって定義されるテーパー角度（αｉ）が互いに異なっていることを特徴とする真空ポンプ（１１）。
2. 互いに連続する二つのホルベック段（２７，２９）が、両側にホルベックねじ溝（３７，３９）を設けられた一つの共通なホルベックステーター（２１）を有しており、そしてその際、ホルベックステーター（２１）の外側面においても、ホルベックステーター（２１）の内側面においても、ホルベックねじ溝（３７，３９）のウェブ高さ（４３）が、其々ポンプ方向において減少することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ（１１）。
3. 共通のホルベックステーター（２１）の外側面が、ポンプ方向において増加する外側の溝ベース部直径を有することを特徴とする請求項２に記載の真空ポンプ（１１）。
4. 共通のホルベックステーター（２１）の内側面が、ポンプ方向において減少する内側の溝ベース部直径を有することを特徴とする請求項２または３に記載の真空ポンプ（１１）。
5. 外側の溝ベース部直径がポンプ方向において増加し、そして内側の溝ベース部直径がポンプ方向において減少することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
6. ホルベックステーター（２１）の外側面におけるインレット側の溝ベース部直径（ＮＧＤＡＥ）が、ホルベックステーター（２１）の内側面におけるインレット側の溝ベース部直径（ＮＧＤＩＥ）よりも小さいことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
7. 外側のホルベックねじ山（３７）の溝ベース部（５３）によって定義されるテーパー角度（αａ）が５度から１５度の間にあり、及び／又は内側のホルベックねじ山（３９）の溝ベース部（５５）によって定義されるテーパー角度（αｉ）が１度から５度の間にあることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
8. 外側のホルベックねじ山（３７）においてインレット側で、溝ベース部直径に対する二倍されたウェブ高さの比率が０．１０より大きく、及び／又は、内側のホルベックねじ山（３９）においてインレット側で、溝ベース部直径に対する二倍されたウェブ高さ（４３）の比率が、０．４より大きいことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
9. 外側のホルベックねじ山（３７）においてアウトレット側のウェブ高さ（４３）に対するインレット側のウェブ高さ（４３）の比率が０．３より小さく、及び／又は、内側のホルベックねじ山（３９）においてアウトレット側のウェブ高さ（４３）に対するインレット側のウェブ高さ（４３）の比率が、０．５より小さいことを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
10. ホルベックステーター（２１）が、その軸方向の延びに沿って、外側のホルベック段（２７）のポンプ方向において、増加する壁厚（４５）を有していることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
11. ホルベックステーター（２１）の壁厚（４５）が、外側のホルベック段（２７）の最大のウェブ高さ（４３）の領域において最小であることを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
12. ホルベックステーター（２１）の最小の壁厚（４５）が２ｍｍより小さいことを特徴とする請求項２から１１のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。
13. ホルベックステーター（２１）がアルミニウムから製造されており、及び／又はホルベックステーター（２１）が一体式に製造されていることを特徴とする請求項２から１２のいずれか一項に記載の真空ポンプ（１１）。

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