JP7016398B2 - ターボ分子ポンプとターボ分子ポンプ用のステータディスクを製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、周囲にわたって分配されて配置された複数のロータブレードを備えた１つのロータと、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレードを備える少なくとも１つのステータディスクを有し、ロータが、回転軸を中心として回転してポンプ作用を発生させるために駆動可能であり、ポンプ作用を発生させるためにロータがステータディスクと協働し、ステータディスクのステータブレードが、ロータの回転軸に対して垂直に延在するディスク平面に関して斜めに整向されているターボ分子ポンプに関する。

本発明は、ターボ分子ポンプ用の、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレードを備えたステータディスクを製造するための方法にも関する。

ターボ分子ポンプ用のステータディスクは、通常は、中実材料から切削により製造、例えばミーリング加工又は鋸引き加工されるか、板金から製造される。板金からの製造の場合、ステータブレードは、典型的に、打ち抜かれ、次いで曲げによりディスク平面に関して斜めに整向される。ディスク平面は、組み立てられたポンプの場合、ロータの回転軸に対して垂直に延在するものであり、例えばステータディスクの少なくとも１つのカラーによって規定されている。

板金からのステータディスクの製造は、特にコスト的に有利であるが、性能が同等の場合、板金から製造されたステータディスク用の方が切削により製造されたステータディスク用よりも多くの軸方向の取付けスペースが必要であるとの欠点を備える。その理由は、異なる製造方法が、ステータブレードの異なる形状を生じさせることである。

本発明の課題は、板金から製造されたステータディスクの軸方向の取付けスペースを、特に真空性能を制限することなく減少させることである。

これに関連して明らかなアプローチは、ステータブレードを単純に「少ない傾斜で」形成すること、即ちその角度をディスク平面に関して減少させることにある。但し、これは、ステータディスクのポンプ作用に、従って真空性能に著しい影響を及ぼす。

課題は、むしろ、請求項１に記載の特徴を備えたターボ分子ポンプによって、特に、少なくとも１つのステータブレードが、少なくとも一方の軸方向の端部に平坦化部を備えることによって、解決される。

これにより、ステータブレードの材料は、特に正確に、一方でステータブレードの軸方向の取付けスペースを規定し、他方でポンプ性能に関して比較的小さい役割を演じる、特に少なくとも実質的にポンプ活性作用を備えないところを平坦化されている。加えて、このような平坦化は、簡単な手段によって発生させ得るので、本発明は、取付けスペースの最適化を、少なくとも実質的に一定のポンプ性能でも、構造的に特に簡単な手段によって可能にする。

平坦化は、材料の除去又は材料の排除によって発生させることができる。これについては、他の個所で詳細に立ち入る。

「軸方向」との用語は、一般にロータの回転軸もしくはそれに対して平行な方向を指している。従って、軸方向の端部は、軸方向で、直立したポンプ内でのステータブレードの最高点又は最低点に存在する。回転軸に対しては、典型的にポンプ方向も少なくとも実質的に平行であるので、ステータディスクの軸方向の端部は、特に上流側の端部と下流側の端部を構成する。

少なくとも１つのステータブレードは、例えば一方の軸方向の端部にだけ平坦化部を備えるか、例えば対向する２つの軸方向の端部にそれぞれ１つの平坦化部を設けることができる。

１つの実施形態によれば、平坦化部が、少なくとも実質的に平坦な面を含むこと、が企図されている。このような面は、簡単な手段によって生成することができ、従って、簡単な方法で比較的大きい省取付けスペースを可能にする。

面は、好ましくは少なくとも実質的にディスク平面に対して平行に延在することができる。これは、特に大きい省取付けスペースを可能にする。

更に好ましくは、平坦化部は、ステータブレードの全長にわたって延在することができる。ステータブレードの長さは、少なくとも実質的に半径方向のその広がりに一致し、「半径方向」との記載は、ロータの回転軸に関する。

全般的に、軸方向の端部は、ステータブレードの上流側の端部又は下流側の端部であり得る。しかしながらまた、ステータブレードの上流側の端部と下流側の端部の両方が、平坦化部を備えることも可能である。この場合、２倍の省取付けスペースを達成することができる。

好ましくは、ステータディスクの複数又は全てのステータブレードが、特に相応の軸方向の端部に、即ち全てが上流側の端部及び／又は下流側の端部に、１つの平坦化部を備えることができる。ターボ分子ポンプは、しばしば複数のステータディスクを備える。ここでは、複数又は全てのステータディスクが平坦化部を有するステータブレードを備える場合が、特に有利である。

本発明の課題は、それを追求した独立請求項に記載されたステータディスクを製造するための方法によっても解決される。これは、ターボ分子ポンプ用の、特に前記形式のターボ分子ポンプ用の、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレードを備えたステータディスクを製造するために使用され、ステータディスクが板金から製造されること、ステータディスクのステータブレードが、板金の延在平面に関して斜めに整向されること、及び、少なくとも１つのステータブレードが、少なくとも一方の端部において、板金の延在平面に対する法線に関して平坦化されること、を含む。一般に、本発明は、このように製造されたステータディスクを備えたターボ分子ポンプ用の相応の製造方法も含む。

板金の延在平面は、好ましくは、特にポンプが組み立てられたときに回転軸に対して垂直なディスク平面に一致する。特に、ステータブレードの整向時に、ステータブレードを支持するカラーは、板金の延在平面内に残っている。この場合、カラーの延在平面を引き合いにだすことができる。法線は、特にポンプが組み立てられた時のロータの回転軸に対して平行に整向されている。

発展形によれば、平坦化が、成形、特に冷間成形及び／又はプレスを含むこと、が企図されている。この場合、特に、ステータブレードは、面で曲げられるのではなく、実質的にステータディスクの横断面内で圧縮される。全般的に特に、材料は、流動的に及び／又は押出成形によって変形される。一般に好ましくは、ステータブレードの材料は、特に軸方向の端部に隣接する領域が隆起するように、押し付けられる。基本的に、平坦化をするため、例えば成形力及び／又はプレス力は、少なくとも実質的に法線もしくはロータの回転軸に対して平行にステータブレードもしくは端部に加えることができる。平坦化中、ステータブレードは、好ましくは平坦化部とは反対側の平坦側部に、好ましくは面で支持することができる。

選択的又は付加的に、例えば、平坦化部を機械加工又は例えば研削によって生成することも可能である。

全般的に、平坦化は、特にステータブレードの横断面の角部で行なうことができる。一般に、好ましくは当該角部において材料部分がその位置から除去される、即ち成形により移動されるか、例えば切削によりステータブレードから分離されるかのどちらかである。除去すべき材料部分は、好ましくは横断面が少なくとも実質的に三角形である。平坦化部の前記の面は、特にこの三角形の１つの辺を、即ち特にステータブレードの横断面に対してステータブレードの面重心に向いた辺を規定する。

一般に、ステータブレードは、特に、法線に関して平坦化された端部と同じ方向に向いた第１の平坦側部及び／又はこの方向とは反対方向に向いた第２の平坦側部を備える。ポンプ方向に関して、特に、ポンプ方向で上もしくは第１の側部と、ポンプ方向で下もしくは第２の側部のことである。平坦側部が一般に斜めに整向されているが、法線に沿った両反対方向の一方に向いていることが、即ち平坦側部は、相応の方向に向いていることが、わかる。

１つの実施形態によれば、平坦化は、ステータブレードの材料が特に主として第１の平坦側部の方向に特に流れるように移動されることを含むこと、が企図されている。前記のターボ分子ポンプに関して、これは、特に、ステータブレードが、第１の平坦側部において、ロータの回転軸に関して平坦化された端部と同じ方向に材料蓄積部を備えることを意味する。これは、特に突出部及び／又はビードを構成すること、及び／又は、平坦化部の直近に配置すること、ができる。第１の平坦側部は、特に、直立したポンプ内のブレードの上側及び／又は上流側の平坦側部であり、特に、当該端部は、上流側の端部である。しかしながらまた、例えば、下流側の端部を平坦化することもでき、特に材料蓄積部は、下流側の平坦側部において発生される。

例えば一般に、ステータブレードは、打ち抜きによって成形すること及び／又は曲げによって斜めに整向することができる。平坦化は、例えば付加的な方法ステップであること又は付加的な方法ステップの一部であることも、基本的に成形及び／又は整向を備えた方法ステップ内に設けることもできる。基本的に、平坦化は、特に、打ち抜き及び／又は髷の前、間及び／又は後に行なうことができる。

本発明の別の態様は、請求項１１に記載のターボ分子ポンプを提案する。例えば、前記形式に応じて形成及び／又は製造することができる又は製造可能であり得、周囲にわたって分配されて配置された複数のロータブレードを備えた１つのロータと、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレードを備える少なくとも１つのステータディスクを有し、ロータが、回転軸を中心として回転してポンプ作用を発生させるために駆動可能であり、ポンプ作用を発生させるためにロータがステータディスクと協働する。ステータディスクのステータブレードは、ロータの回転軸に対して垂直に延在するディスク平面に関して斜めに整向され、ステータブレードは、少なくとも１つのカラー、特に内側カラー及び／又は外側カラーによって支持される。カラーは、少なくとも１つのステータブレードに関して軸方向に偏心して配置されている。特に、カラーは、ステータディスクの全てのステータブレードに関して軸方向に偏心して配置することができる。

即ち、カラーは、特にブレードの軸方向の中心の高さにではなく、これに対して軸方向に位置ズレさせられて配置されている。偏心配置は、組立ての、特にポンプの解体の簡素化可能にする。ステータディスクは、カラーの偏心配置によってポンプから簡単に取り外すことができる。

特にステータディスクが解体のために半径方向に２つのロータディスクの間から導出されるもしくは組立てのために２つのロータディスクの間に導入されるこのような配置の場合－この場合、ステータディスクは、特に少なくとも２つの分離可能なリングセグメントを備える－は、これにより、カラーを位置ズレさせた軸方向の側で、それ以外のステータ要素、特にスペーサリングとの衝突の危険が軽減される。何故なら、その場合そこでは、ステータブレードが、軸方向に短いからである。確かに、これにより理論的には他方の軸方向の側では衝突の危険が高まるかもしれないが、大抵は、当該ステータディスクが「順番に」取り外すためのものである時に、この他方の軸方向の側にこのような要素、特にスペーサリングが配置されていないことは、所定の組立て順序を可能にする。

好ましくは、カラー、カラーとそれぞれのステータブレードの間の結合箇所及び／又はカラーの軸方向の中心が、ポンプ方向に関してステータブレードの軸方向の中心の前又は後に配置されていること、を企図することができる。直立したポンプの場合、これは、特にステータブレードの軸方向の中心の上もしくは下の配置に一致する。

ステータディスクは、例えば外側カラー及び／又は内側カラーを備えることができる。基本的に、ステータディスクの外側カラー及び内側カラーは、同じ又は異なった軸方向の高さに配置することができる。「外側」及び「内側」との用語は、ここでは、ロータの回転軸に関し、即ち半径方向外側及び半径方向内側を意味する。

いくつかの実施形態の場合、カラーは、複数の、特に全てのステータブレードに関して軸方向に偏心して配置されている。これは、好ましくはカラー全体及び／又は外側カラー及び／又は内側カラーに対して当て嵌まる。一般に、ステータブレードは、特に軸方向同じ高さに配置することができる。

基本的に、カラーは、例えばリング状に、特に連続的にリング状に又は複数のリングセグメントによって形成することができる。例えば、内側カラーは、連続的にリング状に、外側カラーは、複数のリングセグメントによって、形成することができる。この場合、ステータディスク自体を好ましくはリングセグメントから製造することができることを考慮すべきであり、即ち「連続的」は、その場合ステータディスクの当該リングセグメントに関する。

ステータディスクは、一般に好ましくは板金から、特に打抜き及び／又は曲げによって製造することができる。一般に、ステータディスクは、例えば少なくとも２つの部分リング、特にハーフリングから構成することができる。

ここで説明したターボ分子ポンプ及び製造方法が、ここで説明した他方のターボ分子ポンプもしくは製造方法の実施形態及び個々の特徴によって個々に及び組み合わせて有利に発展させ得ることがわかる。

以下で、本発明を、模範的に有利な実施形態により添付図を参照して説明する。

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に示した切断線Ａ－Ａに沿ったターボ分子ポンプの横断面図 図２に示した切断線Ｂ－Ｂに沿ったターボ分子ポンプの横断面図 図２に示した切断線Ｃ－Ｃに沿ったターボ分子ポンプの横断面図 切削により中実材料から製造された従来技術のステータブレードの、ステータブレードの延在方向に対して横の切断平面による横断面図 板金から製造された従来技術のステータブレードの横断面図 板金から製造されたステータブレードの過剰な材料を示した横断面図 平坦化後の図８のステータブレード 従来技術のステータディスクの著しく簡素化した側面図 ステータブレードに関して偏心して配置したカラーを備えたステータディスクの図１０のものに応じた図

図１に示したターボ分子ポンプ１１１は、入口フランジ１１３によって包囲されたポンプ入口１１５を有し、このポンプ入口に、それ自体周知のように、図示してないレシピエントを接続することができる。レシピエントからのガスは、ポンプ入口１１５を介してレシピエントから吸い込まれ、ポンプを経てポンプ出口１１７へ移送することができ、このポンプ出口には、例えば回転ベーンポンプのような予備真空ポンプを接続することができる。

入口フランジ１１３は、図１による真空ポンプの整向時に、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端を構成する。ハウジング１１９は、下部１２１を有し、この下部の横に、電子機器ハウジング１２３が配置されている。電子機器ハウジング１２３内に、例えば真空ポンプ内に配置された電気モータ１２５を作動させるために、真空ポンプ１１１の電気及び／又は電子部品が収納されている（図３も参照）。電子機器ハウジング１２３には、アクセサリ用の複数のポート１２７が設けられている。加えて、例えばＲＳ４８５規格によるデータインタフェース１２９と電力供給ポート１３１が電子機器ハウジング１２３に配置されている。

このように取り付けられた電子機器ハウジングを備えるのではなく、外部の駆動電子機器に接続されるターボ分子ポンプも存在する。

ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、特に張水弁の形態の張水入口１３３が設けられ、この張水入口を介して、真空ポンプ１１１は、張水をすることができる。更にまた、下部１２１の領域には、掃気ガスポートとも呼ばれるシールガスポート１３５が配置され、掃気ガスポートを介して、掃気ガスが、ポンプによって移送されるガスから電気モータ１２５（例えば図３参照）を保護するために、モータスペース１３７－このモータスペース内で、電気モータ１２５は真空ポンプ１１１内に収納されている－へ導入することができる。更にまた、下部１２１内には、２つの冷却剤ポート１３９が配置され、これら冷却剤ポートの一方は、冷却剤用の入口として設けられ、他方の冷却剤ポートは、冷却剤用の出口として設けられ、この冷却剤は、冷却のために真空ポンプ内に導入することができる。他の既存のターボ分子真空ポンプ（図示してない）は、空気冷却だけで作動させられる。

真空ポンプの下側１４１は、スタンド面として使用することができるので、真空ポンプ１１１は、下側１４１の上に立った状態で作動させることができる。しかしながら、真空ポンプ１１１は、入口フランジ１１３を介してレシピエントに固定され、これにより、ある程度吊り下がった状態で作動されてもよい。加えて、真空ポンプ１１１は、図１に示したものとは違うように整向されている時でも作動させ得るように構成することができる。下側１４１が下を向くのではなく、横に向くか、上を向くように整向して配置することができる真空ポンプの実施形態を実現することもできる。この場合、基本的に、任意の角度が可能である。

特にここに図示したポンプよりも大きい他の既存のターボ分子真空ポンプ（図示してない）は、直立状態で作動させることはできない。

図２に図示した下側１４１には、更に、種々のボルト１４３が配置され、これらボルトによって、ここではそれ以上は特定されていない真空ポンプの部品が互いに固定されている。例えば、軸受カバー１４５は、下側１４１に固定されている。

加えて、下側１４１には、固定孔１４７が配置され、これら固定孔を介して、ポンプ１１１は、例えば載置面に固定することができる。これは、特に個々に図示したポンプよりも大きい他の既存のターボ分子真空ポンプの場合は可能でない。

図２～５には、冷却剤ライン１４８が図示され、この冷却ライン内を、冷却剤ポート１３９を介して導入及び導出される冷却剤が循環できる。

図３～５の断面図が示すように、真空ポンプは、ポンプ入口１１５に存在するプロセスガスをポンプ出口１１７へ移送するために複数のプロセスガスポンプ段を有する。

ハウジング１１９内に、ロータ１４９が配置され、このロータは、回転軸１５１を中心として回転可能なロータシャフト１５３を備える。

ターボ分子ポンプ１１１は、ロータシャフト１５３に固定された複数の半径方向のロータディスク１５５と、ロータディスク１５５の間に配置されかつハウジング１１９に固定されたステータディスク１５７を有する、ポンプに有効に互いに直列に介装された複数のターボ分子ポンプ段を有する。この場合、ロータディスク１５５と隣接するステータディスク１５７が、それぞれ１つのターボ分子ポンプ段を構成する。ステータディスク１５７は、スペーサリング１５９によって互いに所望の軸方向の間隔を置いて保持されている。

加えて、真空ポンプは、半径方向に互いに入れ子式に配置され、ポンプに有効に互いに直列に介装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を備えない他の既存のターボ分子真空ポンプが存在する。

ホルベックポンプ段のロータは、ロータシャフト１５３に配置された１つのロータハブ１６１と、ロータハブ１６１に固定されかつこのロータハブによって支持された２つのシリンダシェル状のホルベックロータスリーブ１６３，１６５を有し、これらホルベックロータスリーブは、回転軸１５１に対して同軸に整向され、半径方向に互いに入れ子式に介装されている。更に、２つのシリンダシェル状のホルベックステータスリーブ１６７，１６９が設けられ、これらホルベックステータスリーブも同様に回転軸１５１に対して同軸に整向され、半径方向に見て互いに入れ子式に介装されている。

ホルベックポンプ段のポンプ活性表面は、シェル面によって、即ち半径方向の内面及び／又は外面、ホルベックロータスリーブ１６３，１６５及びホルベックステータスリーブ１６７，１６９によって構成されている。外側のホルベックステータスリーブ１６７の半径方向の内面は、半径方向のホルベックギャップ１７１を形成しつつ外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向の外面に対向し、この半径方向の外面と共に、ターボ分子ポンプの後に続く第１のホルベックポンプ段を構成する。外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向の内面は、半径方向のホルベックギャップ１７３を形成しつつ内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向の外面に対置し、この半径方向の外面と共に第２のホルベックポンプ段を構成する。内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向の内面は、半径方向のホルベックギャップ１７５を形成しつつ内側のホルベックロータスリーブ１６５の半径方向の外面に対向し、この半径方向の外面と共に第３のホルベックポンプ段を構成する。

ホルベックロータスリーブ１６３の下端に、その介在により半径方向外側に位置するホルベックギャップ１７１を中央のホルベックギャップ１７３と接続する、半径方向に延在する通路を設けることができる。加えて、内側のホルベックステータスリーブ１６９の上端に、その介在により中央のホルベックギャップ１７３を半径方向内側に位置するホルベックギャップ１７５と接続する、半径方向に延在する通路を設けることができる。これにより、互いに入れ子式に介装されたホルベックポンプ段は、互いに直列に介装される。更に、半径方向内側に位置するホルベックロータスリーブ１６５の下端に、出口１１７への接続通路１７９を設けることができる。

ホルベックステータスリーブ１６７，１６９の前記ポンプ活性表面は、それぞれ、回転軸１５１を中心として螺旋状に軸方向に延在する複数のホルベック溝を備えるが、ホルベックロータスリーブ１６３，１６５の対向するシェル面は、平滑に形成され、ホルベック溝内の真空ポンプ１１１を作動させるためのガスを推進する。

ロータシャフト１５３を回転可能に軸受けするために、転がり軸受１８１がポンプ出口１１７の領域に設けられ、永久磁石軸受１８３が、ポンプ入口１１５の領域に設けられている。

転がり軸受１８１の領域で、ロータシャフト１５３に、転がり軸受１８１に向かって増加する外径を有する円錐形のスプレーナット１８５が設けられている。スプレーナット１８５は、作動媒体蓄積器の少なくとも１つのワイパと滑り接触している。他の既存のターボ分子真空ポンプ（図示してない）の場合、スプレーナットの代わりに、スプレーボルトを設けることができる。従って異なる構成が可能であるので、これに関連して「スプレー先端」との用語も使用される。

作動媒体蓄積器は、上下に積み重ねられた複数の吸湿性のディスク１８７を有し、これらディスクは、転がり軸受１８１用の作動媒体、例えば潤滑剤を吸収している。

真空ポンプ１１１の作動中、作動媒体は、毛管作用によって作動媒体蓄積器からワイパを介して回転するスプレーナット１８５へ伝達され、遠心力のために、スプレーナット１８５に沿ってスプレーナット１８５の外径が大きくなる方向に転がり軸受１８１に向かって移送され、そこで、作動媒体は、例えば潤滑機能を満足する。転がり軸受１８１と作動媒体蓄積器は、真空ポンプ内で桶状のインサート１８９と軸受カバー１４５によって包囲されている。

永久磁石軸受１８３は、ロータ側の軸受半体１９１とステータ側の軸受半体１９３を有し、これら軸受半体は、軸方向に上下に積み重ねられた複数の永久磁石リング１９５，１９７から成るそれぞれ１つのリングスタックを有する。リング磁石１９５，１９７は、互いに半径方向の軸受ギャップ１９９を形成しつつ対向し、ロータ側のリング磁石１９５は、半径方向外側に配置され、ステータ側のリング磁石１９７は、半径方向内側に配置されている。軸受ギャップ１９９内に存在する磁場は、リング磁石１９５，１９７の間に、ロータシャフト１５３の半径方向の軸受けを生じさせる磁気的反発力を惹起する。ロータ側のリング磁石１９５は、ロータシャフト１５３のキャリヤ部分２０１によって支持され、このキャリヤ部分は、リング磁石１９５を半径方向外側から包囲する。ステータ側のリング磁石１９７は、ステータ側のキャリヤ部分２０３によって支持され、このキャリヤ部分は、リング磁石１９７を経て延在し、ハウジング１１９の半径方向のブレース２０５に懸架されている。回転軸１５１に対して平行に、ロータ側のリング磁石１９５は、キャリヤ部分２０１と連結されたカバー要素２０７によって固定されている。ステータ側のリング磁石１９７は、回転軸１５１に対して平行に、１つの方向に、キャリヤ部分２０３と結合された固定リング２０９並びにキャリヤ部分２０３と結合された固定リング２１１によって固定されている。加えて、固定リング２１１とリング磁石１９７の間に、皿バネ２１３を設けることができる。

磁石軸受内に、緊急もしくは安全軸受２１５が設けられ、この緊急もしくは安全軸受は、真空ポンプ１１１の標準的な作動中に、接触することなく空転し、ステータに対して相対的にロータ１４９が過度に半径方向に変位した時に初めて、ロータ１４９用の半径方向ストッパを構成するために係合するが、これは、ステータ側の構造物とロータ側の構造物の衝突が防止されるために行なわれる。安全軸受２１５は、無潤滑の転がり軸受として形成され、ロータ１４９及び／又はステータと共に、安全軸受２１５が標準的なポンプ作動中に解放されていることを生じさせる半径方向のギャップを構成する。安全軸受２１５が係合する半径方向の変位は、安全軸受２１５が真空ポンプの標準的な作動中には係合しないように十分大きく、同時に、ステータ側の構造物とロータ側の構造物の衝突が全ての状況下で防止されるように十分小さく、設定されている。

真空ポンプ１１１は、ロータ１４９を回転駆動するための電気モータ１２５を有する。電気モータ１２５のアンカーは、ロータ１４９によって構成され、このロータのロータシャフト１５３は、モータステータ２１７を経て延在する。モータステータ２１７を経て延在するロータシャフト１５３の部分には、半径方向外側に又は埋設されて、永久磁石装置を配置することができる。モータステータ２１７とモータステータ２１７を経て延在するロータ１４９の部分との間に、中間スペース２１９が配置され、この中間スペースは、半径方向のモータギャップを有し、このモータギャップを介して、モータステータ２１７と永久磁石装置は、駆動トルクを伝達するために磁気的影響を受け得る。

モータステータ２１７は、ハウジング内で、電気モータ１２５のために設けられたモータスペース１３７内に固定されている。シールガスポート１３５を介して、掃気ガスとも呼ばれかつ例えば空気又は窒素であり得るシールガスがモータスペース１３７内へ達し得る。シールガスを介して、電気モータ１２５は、プロセスガス、例えばプロセスガスの腐食作用成分、から保護することができる。モータスペース１３７は、ポンプ出口１１７を介して真空引きすることもでき、即ちモータスペース１３７内は、少なくともほぼ、ポンプ出口１１７に接続された予備真空ポンプによって生じさせられた真空圧力が支配する。

加えて、ロータハブ１６１とモータスペース１３７を画成する壁２２１との間には、特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対するモータスペース２１７の良好なシールを達成するために、それ自体周知のいわゆるラビリンスシール２２３を設けることができる。

図６～１１は、ステータブレードもしくはステータディスクを著しく概略的な図で示す。図１～５のターボ分子ポンプ１１１のステータディスク１５７は、本発明に従って形成することができ、即ち、本発明は、図１～５によって説明したようにターボ分子ポンプ内で使用することができる。

図６及び７は、従来技術を図解するために使用される。両者とも、ステータブレード２０を横断面で、即ちステータブレードの延在方向に対して横の切断平面で示す。この延在方向は、ポンプ内でロータの回転磁気に関して半径方向に延在する。ロータの回転軸は、図６～１１内では、破線２１で示されている。即ち、図示した横断面の切断平面は、ここに図示してないロータの、ここで及び別の図で垂直に延在する回転軸２１に対して平行に延在する。従って、ブレード２０は、回転軸２１に対して垂直に延在しかつ図示した横断面で水平に延在する平面（図示してない）に対して傾斜している。即ち、図６及び７では（及び図８及び９でも）、特に、それぞれ半径方向外方に向いた、水平に対して傾斜させたブレード２０の切断面を見ている。換言すると、これは全ての図６～１１に対して当て嵌まるが、いわば、それぞれのブレード２０の平坦側部に沿った半径方向に見ており、図１０及び１１は、特に、ロータの回転軸に関する展開図を示すように簡素化されている。

しばしば、ターボ分子ポンプのステータディスクは、中実材料からミーリング加工されている。図６のステータブレード２０は、切削により、例えばミーリング加工及び／又は鋸引き加工によって製造されている。この場合、典型的に、平坦なディスクは、複数のブレードが残るように中実材料から鋸引き加工もしくはミーリング加工される。この製造方法に基づいて、ステータブレード２０は、回転軸２１に対して垂直な、従って水平に延在する、回転軸２１に関して軸方向の平坦な端部２２及び２４を備える。これら端部は、特に、ミーリングもしくは鋸引き過程の前のディスクの通常は平たんな端面から生じる。

コストの理由から、ステータディスクを板金から打抜きプロセスで製造することが、有利であり得る。図７は、周知の板金から製造されたステータブレード２０を図解するが、このステータブレードは、典型的に、まず平坦な板金から打抜きによって成形され、次いで曲げによってここに図示した斜めの向きにもたらされる。特にこの製造方法から、回転軸２１に関して軸方向の端部２２及び２４が、図６のステータブレード２０の場合がそうであるように、平坦ではなく、実質的に角立っていることが生じる。即ち、図７のステータブレード２０は、特に実質的に矩形の横断面を備え、矩形の角は、ステータブレード２０の軸方向の端部２２及び２４を構成する。

従って、個々のブレードの横断面形状は、製造方法に依存して異なる：図６のミーリング又は鋸引きされたブレード２０は、横断面が平行四辺形状である。板金から打抜かれた図７のブレード２０は、横断面が矩形状である。

異なった横断面形状に基づいて、図７のブレード２０は、ポンプ作用が同じでも図６のものよりも大きい取付けスペース備える。換言すれば、軸方向ギャップが同じもしくは軸方向の全高が同じでも図７のブレード２０もしくはステータディスクのポンプ実効全高が小さい。

特に、ステータディスクを既存のポンプにおいて置換すること、即ち既存のポンプ構造を本発明の課題に応じて改善すること、が目標である場合、軸方向にはある程度のスペースしか使用可能でない。即ち、目標は、最終的には、板金から製造されたステータブレードの輪郭を、特に図６でのようなミーリングされた輪郭にできるだけ近づくように変更することである。

例えば別の成形ステップにより、特に打ち抜き過程で、軸方向の端部において突出する（特に真空技術的に重要でない）矩形横断面の材料三角形だけが平坦化されるので、ブレード輪郭は、今や平行四辺形形状に近づく。これにより、ポンプ作用を圧下させることなしに、軸方向に僅かな取付けスペースしか無駄にしない。これは、以下で更に詳細に説明する。

図８には、矩形の横断面を備えた別のステータブレード２０が、図７に比して拡大して図示されている。好ましくは、軸方向の端部２２は、ステータブレード２０の上流側の端部であり得、軸方向の端部２４は、下流側の端部であり得る。

図示した横断面の実質的に三角形の領域２６がマーキングされている。この領域２６内のステータブレード２０の材料は、ステータブレード２０もしくはステータディスクのポンプ作用のために十分に些細で、即ち不要である。明確化のために、ポンプ方向２８は、ここでは矢印によってマーキングされている。ポンプ方向２８は、特にここには図示してないロータの回転軸２１に対して平行に延在する。

ポンプ作用にとって決定的であるのは、むしろステータブレード２０の下流側のここでは下の平坦側部３０である。即ち、例えば図８に認められるように、領域２６は、ポンプ作用を発揮することなく軸方向の取付けスペースを占める。

従って、図９のステータブレード２０は、軸方向の端部２２に本発明による平坦化部３２を備える。この平坦化部により、過剰な材料を備えた領域２６は、明らかに小さくなり、特に、ステータブレード２０並びに当該ステータディスクの軸方向の全高が縮小される。

平坦化部３２は、ここでは、ステータブレード２０の三次元的な広がりに関して少なくとも実質的に平坦な面として形成されている。特に、平坦化部３２もしくは面は、ステータブレード２０の半径方向の広がり全体にわたって、即ち半径方向の長さ全体にわたって延在する。平坦化部３２の面は、この実施形態では、たーぶ分子ポンプのロータの回転軸２１に対して垂直に延在する。軸方向の取付けスぺースの利得は、図９に投影した場合、図８内の三角形の上の先端に対する面の軸方向の間隔に一致する。この三角形は、図９では破線で示され、上流側のその先端は、２２’で指示されている。

平坦化部３２は、異なった形式で形成することができる。従って、軸方向の端部２２は、例えば研削することができる。図９では、ステータブレード２２が、研削によってではなく、成形、即ち押出成形によって平坦化されたものとして図解されている。この場合、成形力は、特に実質的にディスク平面に対して垂直もしくはロータの回転軸２１に対して平行に、図９では上から下に向かって加えられた。領域２６もしくはステータブレード２０の材料は、図８で三角形として示された領域２６から横に突出する領域内で隆起するように、しかも、ステータブレード２０の軸方向の全高が、結果としてビード３４が生じるにもかかわらず増大しないよう、平坦化部３２の横に隆起するように、成形されている。成形過程時に、ステータブレード２０は、好ましくは平坦側部３０に沿って面で支持された。

ビード３４は、ここでは上流側の平坦側部でありかつ端部２２と同じ軸方向に向いた平坦側部３６に配置されている。加えて、ビード３４は、平坦化部３２に直接的に隣接して配置されている。

ビード３４は、少なくとも実質的に、ステータブレード２０のポンプ作用に影響を及ぼさないように配置されている。何故なら、ポンプ作用は、実質的に下流側の平坦側部３０によって決まるからである。しかしながら、比較すると、図９で過剰な材料を備えた領域２６が図８のものよりも軸方向に明らかに小さいことがわかる。従って、平坦化部３２は、簡単にステータブレード２０もしくはステータディスクの軸方向の取付けスペースを縮小することができ、しかも、ポンプ性能に負の影響を及ぼすことはない。

図９のステータブレード２０の場合、最終的に、別の成形ステップによって、過剰な材料もしくは領域２６のものは、もはや干渉しない、即ち軸方向の取付けスペース及びポンプ作用に関して干渉しない領域に押しやられる。好ましくは、材料は、ここではもはや干渉しない平坦側部３６のような流体技術的背面に押しやられる。平坦化による利得が大きいほど、ブレード角度は平らになる。例えば予備真空領域に設けることができるような約１０°のブレード角度の場合、過剰なもしくは干渉する三角形は、全高１／３までになり得る。

特に図８及び９でステータブレード２０のサイズ比がスケールに忠実ではなく、図説にために適合させてある。特に、実際のステータブレード２０の矩形横断面の長さ、即ち平坦側部３０及び３６の幅は、図示したよりも平坦化部に比べて著しく大きい。

基本的に、下流側の端部２４も、平坦化部を備えることができるが、しかしながらこれは、図示されていない。その点で、ディスクもしくはブレード２０の下側の干渉する三角形を押しのけることも可能である。

図１０には、１つのカラー４０並びにこのカラー４０と結合された複数のステータブレード２０を有するステータディスク３８が簡素化されて図示されている。カラー４０は、例えば内側カラー及び／又は外側カラーであり得る。

カラー４０は、従来技術では慣例であるようにステータブレード２０に関して軸方向の中心に配置されている。

図１１は、カラー４０がステータブレード２０に関して軸方向に偏心して配置された本発明によるステータディスク３８を図解する。図１１では模範的に上から下に向かって延在するポンプ方向２８に関して、カラー４０は、全体として、またその軸方向の中心がステータブレードの軸方向の中心の後もしくは下流に配置されている。カラー４０とステータブレード２０の結合箇所は、カラー４０の軸方向の高さに存在し、従って、同様にステータブレード２０の軸方向の中心の後に配置されている。

従って、ブレード平面、即ち軸方向のブレード中心点の平面は、カラー４９に関して中心に位置決めされているのではなく、軸方向に移動され、従って非対称である。これにより、ディスク３８は、解体時には簡単に再び取り外すことができる。何故なら、図１１で下のブレード部分の他の部品との衝突の確立が低減されるからである。

図１０及び１１のステータディスク３８は、例えば板金から製造することができ、ここでは先の尖った軸方向の端部２２及び２４を備えて、図７及び８と同様に図示されている。図１０及び１１では、軸方向もしくは回転軸２１が更にまた図６～９でのように垂直に延在する。従って、ここでもブレード２０は、回転軸２１に対して垂直に延在するディスク平面（図示されていない）－このディスク平面内にカラー４０が位置し、従って、このディスク平面は水平に延在する－に対して傾斜している。図１０及び１１では、図６～９とは違って、カラーが外側カラーである場合には、ブレード２０の切断面ではなく、カラー４０の半径方向外を向いた側を見ている。

特に軸方向の取付けスペースを節約するために、軸方向の端部２２及び／又は２４も平坦化部、例えば図９に図示したような平坦化部を備え得ることがわかる。

１１１ ターボ分子ポンプ
１１３ 入口フランジ
１１５ ポンプ入口
１１７ ポンプ出口
１１９ ハウジング
１２１ 下部
１２３ 電子機器ハウジング
１２５ 電気モータ
１２７ アクセサリポート
１２９ データインタフェース
１３１ 電力供給ポート
１３３ 張水入口
１３５ シールガスポート
１３７ モータスペース
１３９ 冷却剤ポート
１４１ 下側
１４３ ボルト
１４５ 軸受カバー
１４７ 固定孔
１４８ 冷却剤ライン
１４９ ロータ
１５１ 回転軸
１５３ ロータシャフト
１５５ ロータディスク
１５７ ステータディスク
１５９ スペーサリング
１６１ ロータハブ
１６３ ホルベックロータスリーブ
１６５ ホルベックロータスリーブ
１６７ ホルベックステータスリーブ
１６９ ホルベックステータスリーブ
１７１ ホルベックギャップ
１７３ ホルベックギャップ
１７５ ホルベックギャップ
１７９ 接続通路
１８１ 転がり軸受
１８３ 永久磁石軸受
１８５ スプレーナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１ ロータ側の軸受半体
１９３ ステータ側の軸受半体
１９５ リング磁石
１９７ リング磁石
１９９ 軸受ギャップ
２０１ キャリヤ部分
２０３ キャリヤ部分
２０５ 半径方向のブレース
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ 皿バネ
２１５ 緊急もしくは安全軸受
２１７ モータステータ
２１９ 中間スペース
２２１ 壁
２２３ ラビリンスシール
２０ ステータブレード
２１ 回転軸
２２ 軸方向の端部
２４ 軸方向の端部
２６ 領域
２８ ポンプ方向
３０ 平坦側部
３２ 平坦化部
３４ ビード
３６ 平坦側部
３８ ステータディスク
４０ カラー

Claims (14)

1. 周囲にわたって分配されて配置された複数のロータブレードを備えた１つのロータ（１４９）と、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレード（２０）を備える少なくとも１つのステータディスク（３８，１５７）を有し、ロータが、回転軸（２１，１５１）を中心として回転してポンプ作用を発生させるために駆動可能であり、ポンプ作用を発生させるためにロータ（１４９）がステータディスクと協働し、ステータディスク（３８，１５７）のステータブレード（２０）が、ロータ（１４９）の回転軸（２１，１５１）に対して垂直に延在するディスク平面に関して斜めに整向されているターボ分子ポンプ（１１１）であって、ステータディスク（３８，１５７）が板金から製造されており、少なくとも１つのステータブレード（２０）が、少なくとも一方の軸方向の端部（２２，２４）に平坦化部（３２）を備えるものにおいて、
   ステータブレード（２０）は、法線に関して平坦化された端部（２２）と同じ方向を向いた第１の平坦側部（３６）を備えること、及び、ステータブレード（２０）は、第１の平坦側部（３６）において、平坦化によって移動された材料による材料蓄積部を備えること、を特徴とするターボ分子ポンプ（１１１）。
2. 平坦化部（３２）が、少なくとも実質的に平坦な面を含むこと、を特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
3. 面が、少なくとも実質的にディスク平面に対して平行に延在すること、を特徴とする請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
4. 平坦化部（３２）が、ステータブレード（２０）の全長にわたって延在すること、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
5. 軸方向の端部が、ステータブレード（２０）の上流側の端部（２２）又は下流側の端部（２４）であるか、ステータブレード（２０）の上流側の端部（２２）と下流側の端部（２４）の両方が、平坦化部（３２）を備えること、を特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
6. ステータディスク（３８，１５７）の全てのステータブレード（２０）が、少なくとも１つの平坦化部（３２）を備えること、を特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）用の、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレード（２０）を備えたステータディスク（３８，１５７）を製造するための方法であって、ステータディスク（３８，１５７）が板金から製造され、ステータディスク（３８，１５７）のステータブレード（２０）が、板金の延在平面に関して斜めに整向され、少なくとも１つのステータブレード（２０）が、少なくとも一方の端部（２２，２４）において、板金の延在平面に対する法線に関して平坦化されるものにおいて、
   ステータブレード（２０）は、法線に関して平坦化された端部（２２）と同じ方向を向いた第１の平坦側部（３６）を備えること、及び、ステータブレード（２０）は、第１の平坦側部（３６）において、平坦化によって移動された材料による材料蓄積部を備えること、を特徴とする方法。
8. 平坦化が、成形又はプレスを含むこと、を特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ステータブレード（２０）は、打ち抜きによって成形される及び／又は曲げによって斜めに整向されること、及び、平坦化は、付加的な方法ステップであるか、付加的な方法ステップの一部であること、を特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 周囲にわたって分配されて配置された複数のロータブレードを備えた１つのロータ（１４９）と、周囲にわたって分配されて配置された複数のステータブレード（２０）を備える少なくとも１つのステータディスク（３８，１５７）を有し、ロータが、回転軸（２１，１５１）を中心として回転してポンプ作用を発生させるために駆動可能であり、ポンプ作用を発生させるためにロータ（１４９）がステータディスクと協働し、ステータディスク（３８，１５７）のステータブレード（２０）が、ロータ（１４９）の回転軸（２１，１５１）に対して垂直に延在するディスク平面に関して斜めに整向されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）及び／又は請求項７～９のいずれか１項に記載の方法によって製造された又は製造可能なステータディスクを有するターボ分子ポンプ（１１１）において、
    ステータブレード（２０）が、少なくとも１つのカラー（４０）、即ち内側カラー及び／又は外側カラーによって支持され、カラー（４０）が、少なくとも１つのステータブレード（２０）又はステータディスク（３８，１５７）の全てのステータブレード（２０）に関して軸方向に偏心して配置されていること、を特徴とするターボ分子ポンプ（１１１）。
11. カラー（４０）、カラー（４０）とそれぞれのステータブレード（２０）の間の結合箇所及び／又はカラー（４０）の軸方向の中心が、ポンプ方向（２８）に関してステータブレード（２０）の軸方向の中心の前又は後に配置されていること、を特徴とする請求項１０に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
12. ステータディスク（３８，１５７）の外側カラー及び内側カラー（４０）が、同じ又は異なった軸方向の高さに配置されていること、を特徴とする請求項１０又は１１に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
13. カラー（４０）、即ち内側カラー及び／又は外側カラー全体が、複数の又は全てのステータブレード（２０）に関して偏心して配置されていること、を特徴とする請求項１０～１２のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。
14. カラー（４０）が、連続的にリング状に又は複数のリングセグメントによって形成されていること、を特徴とする請求項１０～１３のいずれか１項に記載のターボ分子ポンプ（１１１）。

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