JP7534466B2 - Vacuum pump with improved suction capacity of Holweck pump stage - Google Patents
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Description
本発明は、ポンプ入口と、ポンプ出口と、少なくとも1つのホルベックポンプ段とを有する、ここでは単にポンプとも称される真空ポンプ、特にターボ分子真空ポンプに関するものであり、ホルベックポンプ段、特にそのホルベックポンプ段のステータスリーブは、改善された吸引能力を達成するために、特別に設計されている。 The present invention relates to a vacuum pump, also referred to herein simply as a pump, in particular a turbomolecular vacuum pump, having a pump inlet, a pump outlet and at least one Holweck pump stage, in which the Holweck pump stage, in particular the stator sleeve of the Holweck pump stage, is specially designed to achieve improved suction capacity.
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、1つ又は複数のポンプ段を備える。ホルベックポンプ段は、分子真空ポンプ類に属し、かつ不動のホルベックステータに対して相対的にホルベックロータを回転することによって分子流を生成する。真空ポンプは、1つ又は複数のホルベック段を備えることができ、複数のホルベック段は、互いに直列及び並列の両方でポンピングできる。ホルベック段は、典型的には、ターボ分子真空ポンプにおいて使用され、通常、1つ又は複数のターボ分子ポンプ段の下流にある。 Vacuum pumps are used in various technical fields. Depending on the requirements, vacuum pumps comprise one or more pump stages. Holweck pump stages belong to the molecular vacuum pump family and generate a molecular flow by rotating a Holweck rotor relative to a stationary Holweck stator. A vacuum pump can comprise one or more Holweck stages, which can pump both in series and in parallel with each other. Holweck stages are typically used in turbomolecular vacuum pumps and are usually downstream of one or more turbomolecular pump stages.
ホルベックポンプ段は、ホルベックロータとホルベックステータとを備え、ホルベックロータは、1つ又は複数のホルベックロータスリーブが、例えばディスク状のホルベックハブによって同心円状に取り付けられるロータシャフトを備える。ホルベックステータスリーブは、シングルスクリュー又はマルチスクリューのホルベックねじ山が設けられている。搬送されるべきガス分子は、ホルベックステータスリーブに対して相対的なホルベックロータスリーブの回転運動によってそれぞれのホルベックポンプ段の入口端部から出口端部へ、ねじ山スクリューに沿って搬送される。ねじ山スクリューは、ウェブのねじ山フランクによって区切られた円周状のホルベックチャネルを備え、このチャネルでは、ホルベックロータスリーブがホルベックステータスリーブに対して相対的に回転するときに、ガス分子が搬送される。 The Holbeck pump stage comprises a Holbeck rotor and a Holbeck stator, the latter comprising a rotor shaft on which one or more Holbeck rotor sleeves are concentrically attached, for example by a disk-shaped Holbeck hub. The Holbeck stator sleeve is provided with a single-screw or multi-screw Holbeck thread. The gas molecules to be conveyed are conveyed along the threaded screw from the inlet end to the outlet end of the respective Holbeck pump stage by the rotational movement of the Holbeck rotor sleeve relative to the Holbeck stator sleeve. The threaded screw comprises a circumferential Holbeck channel bounded by the thread flanks of the webs, in which the gas molecules are conveyed when the Holbeck rotor sleeve rotates relative to the Holbeck stator sleeve.
さらに、いわゆる「折り畳まれた」ホルベック配置が知られていて、このホルベック配置の場合では、複数のホルベック段が、互いの内側に入れ子式に介装されていて、その結果、半径方向に直接続くホルベックポンプ段のポンピング方向が、全体的に見て、互いに反対になっている。例えば、半径方向外側のホルベックポンプ段および半径方向内側のホルベックポンプ段などの、ポンプ方向に互いに続く2つのホルベックポンプ段は、両側にそれぞれホルベックねじ山を備える共通のホルベックステータを備えることができ、このホルベックステータは半径方向に、2つのホルベックロータスリーブの間に、位置する。 Furthermore, so-called "folded" Holweck arrangements are known, in which several Holweck stages are nested inside one another, so that the pumping directions of the immediately radially adjacent Holweck pump stages are generally opposite to one another. For example, two Holweck pump stages that follow one another in the pumping direction, such as a radially outer Holweck pump stage and a radially inner Holweck pump stage, can have a common Holweck stator with a Holweck thread on each side, which is located radially between two Holweck rotor sleeves.
ホルベックポンプ段の吸引能力は、とりわけ、それぞれのホルベックポンプ段の入口端部における入口コンダクタンスに依存する。この場合、入口コンダクタンスは、とりわけ、入口端部の平面に位置するホルベックねじ山のねじ山ウェブの端面によって影響を受けるが、これは、ポンピングされるべきガス分子がこれらの端面に衝突し、上流のターボ分子ポンプ段の方向に戻って脱離される可能性が高いからである。これにより、入口コンダクタンスが減少することで、ポンプの吸引能力が犠牲になる。 The suction capacity of the Holweck pump stages depends, among other things, on the inlet conductance at the inlet end of the respective Holweck pump stage. In this case, the inlet conductance is influenced, among other things, by the end faces of the thread web of the Holweck thread, which lie in the plane of the inlet end, since the gas molecules to be pumped are more likely to collide with these end faces and be desorbed back in the direction of the upstream turbomolecular pump stage. This reduces the inlet conductance, to the detriment of the suction capacity of the pump.
したがって、本発明の課題は、例えばターボ分子真空ポンプのような真空ポンプにおける、上述した吸着問題の低減、ひいては改善された吸引能力を向上させるということである。 The object of the present invention is therefore to reduce the above-mentioned adsorption problems and thus to improve the suction capacity of vacuum pumps, such as turbomolecular vacuum pumps.
この課題は、請求項1の特徴を有する真空ポンプによって解決され、
特に、ホルベックポンプ段の入口端部におけるホルベックねじ山のウェブがそれぞれ、実質的に半径方向に整列した端面、又は実質的に半径方向に延在する端面を備えることによって解決され、この端面が、第2のねじ山フランクと、優角の第1の角度(300°より小さい、好ましくは270°より小さい)を成す。特に、第1の角度は190°~260°、好ましくは200°~250°、特に好ましくは205°~245°とすることができる。
This problem is solved by a vacuum pump having the features of claim 1,
In particular, this is solved in that the webs of the Holweck thread at the inlet end of the Holweck pump stage each have a substantially radially aligned or substantially radially extending end face, which end face forms with the second thread flank a first reflex angle (smaller than 300°, preferably smaller than 270°). In particular, the first angle can be between 190° and 260°, preferably between 200° and 250°, particularly preferably between 205° and 245°.
この場合、第2のねじ山フランクは、それぞれのウェブの、ホルベックポンプ段の入口端部とは反対側に位置するものである。したがって、当該本質的に半径方向に整列した端面が、第2のねじ山フランクと300°より小さい、特に270°より小さい優角を形成する場合、これは、通常45°より小さいホルベックねじ山の傾斜角に起因して、従来のホルベックポンプ段とは異なり、端面がホルベックポンプ段の入口端部がある平面内に位置しないことを意味する。例えば、ホルベックねじ山が30°のオーダーの傾斜角を有し、問題の優角の第1角度が270°弱である場合、これは、半径方向に配向された当該端面が、ホルベックポンプ段の入口端部が位置する平面と約60°の角度を取り囲むことを意味する。 In this case, the second thread flank is the one located on the opposite side of the respective web to the inlet end of the Holbeck pump stage. Thus, if the essentially radially aligned end face forms with the second thread flank a reflex angle of less than 300°, in particular less than 270°, this means that, due to the inclination angle of the Holbeck thread, which is usually less than 45°, the end face does not lie in the plane in which the inlet end of the Holbeck pump stage lies, as opposed to conventional Holbeck pump stages. For example, if the Holbeck thread has an inclination angle of the order of 30° and the first angle of the reflex angle in question is just under 270°, this means that the radially oriented end face encloses an angle of about 60° with the plane in which the inlet end of the Holbeck pump stage lies.
一方、優角の第1角度が、例えば210°である場合、これは、例えば、30°のホルベックねじ山の傾斜角の場合、実質的に半径方向に整列された端面は、ホルベックポンプ段の入口端部にある平面と120°の角度で取り囲まれていることを意味する。 On the other hand, if the first angle of the reflex angle is, for example, 210°, this means that, for example, in the case of a Holweck thread inclination angle of 30°, the substantially radially aligned end face is bounded by an angle of 120° with the plane at the inlet end of the Holweck pump stage.
本発明による実質的に半径方向に整列された端面が、ホルベックポンプ段の入口端部に位置する平面内に存在するのではなく、むしろこの平面に対して傾斜しているという事実に基づいて、入口端部における隣接するウェブ間の間隔、したがって、ホルベックポンプ段における入口面積が増加する。この場合、傾斜角度及び優角の第1角度の大きさに応じて、特に20%までの入口面積の増大を達成することができる。 Due to the fact that the substantially radially aligned end faces according to the invention do not lie in a plane located at the inlet end of the Holweck pump stage, but are rather inclined relative to this plane, the spacing between adjacent webs at the inlet end and therefore the inlet area at the Holweck pump stage is increased. In this case, depending on the magnitude of the inclination angle and the first angle of the reflex angle, an increase in the inlet area, in particular of up to 20%, can be achieved.
以下では、本発明の好ましい実施形態について説明される。さらなる実施形態は、従属請求項、図面の説明、及び図面自体から得ることができる。 In the following, preferred embodiments of the invention are described. Further embodiments can be taken from the dependent claims, the description of the drawings and the drawings themselves.
一実施形態によれば、それぞれ実質的に半径方向に整列した端面が、入口端部におけるホルベックステータスリーブの端面と、又は、ホルベックポンプ段の入口端部が位置する平面と、優角の第2の角度を取り囲むことを企図することができ、この優角の第2の角度は、入口端部におけるホルベックねじ山の傾斜角の隣接角よりも小さい。従って、例えば、入口端部におけるホルベックねじの傾斜角が30°である場合、傾斜角の隣接角は150°であり、これは、第2の優角が150°より小さいことを意味する。 According to one embodiment, it can be provided that the respective substantially radially aligned end faces enclose a second reflex angle with the end face of the Holweck stator sleeve at the inlet end or with the plane in which the inlet end of the Holweck pump stage lies, the second reflex angle being smaller than the adjacent angle of the inclination angle of the Holweck thread at the inlet end. Thus, for example, if the inclination angle of the Holweck thread at the inlet end is 30°, the adjacent angle of the inclination angle is 150°, which means that the second reflex angle is smaller than 150°.
一実施形態によれば、第2の角度は、90°~160°、特に92°~140°、好ましくは95°~120°とすることができる。 According to one embodiment, the second angle may be between 90° and 160°, in particular between 92° and 140°, preferably between 95° and 120°.
第2の角度が90°より大きい場合、これは、それぞれのウェブにおける半径方向に整列された端面が、入口端部から見てアンダーカット又はオーバーハングを形成し、その結果、円周方向における2つの隣接するウェブ間の間隔が端面によって低減されることを意味する。したがって、傾斜した端面によって、ホルベックポンプ段の入口端部における入口面積の増加があり、これは、所望の方法でホルベックポンプ段での入口コンダクタンスにプラスの効果をもたらす。 If the second angle is greater than 90°, this means that the radially aligned end faces of the respective webs form an undercut or overhang when viewed from the inlet end, so that the spacing between two adjacent webs in the circumferential direction is reduced by the end faces. Thus, due to the inclined end faces, there is an increase in the inlet area at the inlet end of the Holweck pump stage, which has a positive effect on the inlet conductance at the Holweck pump stage in the desired way.
したがって、ホルベックステータスリーブの入口端部における入口面積の増加により、ポンプの窒素に対しての吸引能力は約5%より多く増加することができ、他方、ヘリウムでは、吸引能力の増加は2%ぐらいである。 Thus, by increasing the inlet area at the inlet end of the Holweck Stator Sleeve, the suction capacity of the pump for nitrogen can be increased by more than about 5%, while for helium the increase in suction capacity is only about 2%.
さらなる実施形態によれば、端面が、ホルベックねじ山が形成されているホルベックポンプ段の内側の周面又は外側の周面と、110°より小さい第3の角度で取り囲むことが企図され得る。一実施形態によれば、第3の角度は、105°より小さい、特に100°より小さくてもよい。好ましくは、第3の角度が直角であることが企図され得る。 According to a further embodiment, it may be provided that the end face is enclosed with the inner or outer peripheral surface of the Holweck pump stage on which the Holweck thread is formed at a third angle smaller than 110°. According to an embodiment, the third angle may be smaller than 105°, in particular smaller than 100°. It may preferably be provided that the third angle is a right angle.
ホルベックポンプ段の入口端部における入口コンダクタンスをさらに増やすために、入口端部におけるホルベックステータスリーブの端面は、ホルベックねじ山のウェブが、半径方向に整列された端面を有する側(内側または外側)で面取りされている。これはまた、入口端部に衝突するガス分子が上流にあるポンプ段の方向に戻って脱離される可能性が低減され、所望の方法でホルベックポンプ段の吸引能力が向上する。 To further increase the inlet conductance at the inlet end of the Holweck pump stage, the end face of the Holweck stator sleeve at the inlet end is chamfered on the side (inner or outer) where the web of the Holweck thread has a radially aligned end face. This also reduces the possibility that gas molecules impinging on the inlet end will be desorbed back in the direction of the upstream pump stage, improving the suction capacity of the Holweck pump stage in the desired way.
以下で、本発明を、添付の図に関連づけて模範的に説明する。 The present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
図1に示したターボ分子真空ポンプ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。 The turbomolecular vacuum pump 111 shown in FIG. 1 has a pump inlet 115 surrounded by an inlet flange 113, to which a recipient (not shown) can be connected in a manner known per se. Gas from the recipient can be drawn in through the pump inlet 115 and transferred via the pump to a pump outlet 117, to which a spare vacuum pump, for example a rotary vane pump, can be connected.
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、電子機器ハウジング123を横に配置した下部121を有する。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。 The inlet flange 113 constitutes the upper end of the housing 119 of the vacuum pump 111 when the vacuum pump is oriented according to FIG. 1. The housing 119 has a lower part 121 on which the electronics housing 123 is arranged laterally. In the electronics housing 123, the electric and/or electronic components of the vacuum pump 111 are accommodated, for example for operating an electric motor 125 arranged in the vacuum pump (see also FIG. 3). The electronics housing 123 is provided with a number of ports 127 for accessories. In addition, a data interface 129, for example according to the RS485 standard, and a power supply port 131 are arranged on the electronics housing 123.
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真空ポンプも存在する。 There are also turbomolecular vacuum pumps that do not have an electronics housing attached in this way, but are connected to external drive electronics.
ターボ分子真空ポンプ111のハウジング119には、特に通気弁の形態の通気入口133が設けられ、この通気入口を介して、真空ポンプ111は、通気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。 The housing 119 of the turbomolecular vacuum pump 111 is provided with a ventilation inlet 133, in particular in the form of a ventilation valve, through which the vacuum pump 111 can be vented. Furthermore, in the region of the lower part 121, a sealing gas port 135, also called scavenging gas port, is arranged, via which scavenging gas can be introduced into the motor space 137, in which the electric motor 125 is accommodated in the vacuum pump 111, in order to protect the electric motor 125 (see, for example, FIG. 3) from the gases transported by the pump. Furthermore, in the lower part 121, two coolant ports 139 are arranged, one of which is arranged as an inlet for a coolant and the other coolant port as an outlet for a coolant, which can be introduced into the vacuum pump for cooling. Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown) are operated with air cooling only.
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。 The underside 141 of the vacuum pump can be used as a stand surface, so that the vacuum pump 111 can be operated standing on the underside 141. However, the vacuum pump 111 can also be fixed to the recipient via the inlet flange 113, and thus operated in a somewhat suspended state. In addition, the vacuum pump 111 can be configured to be operated when oriented differently than that shown in FIG. 1. It is also possible to realize embodiments of the vacuum pump in which the underside 141 can be oriented so that it faces sideways or upwards, rather than facing downwards. In this case, essentially any angle is possible.
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。 Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), particularly those larger than the pump illustrated here, cannot be operated in an upright position.
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。 2 further comprises various bolts 143, by means of which the parts of the vacuum pump not further specified here are fixed to one another. For example, a bearing cover 145 is fixed to the lower side 141.
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。 In addition, the underside 141 is provided with fixing holes 147, via which the pump 111 can be fixed, for example, to a mounting surface. This is not possible in the case of other existing turbomolecular vacuum pumps, which are in particular larger than the pumps shown individually.
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。 Figures 2-5 show a coolant line 148 through which coolant can circulate, introduced and discharged via coolant port 139.
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。 As shown in the cross-sectional views of Figures 3-5, the vacuum pump has multiple process gas pump stages to transfer process gas present at the pump inlet 115 to the pump outlet 117.
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。 A rotor 149 is disposed within the housing 119 and includes a rotor shaft 153 that is rotatable about a rotation axis 151.
ターボ分子真空ポンプ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。 The turbomolecular vacuum pump 111 has a number of turbomolecular pump stages effectively interposed in series with one another in the pump, with a number of radial rotor disks 155 fixed to the rotor shaft 153 and a stator disk 157 arranged between the rotor disks 155 and fixed to the housing 119. In this case, each rotor disk 155 and adjacent stator disk 157 constitutes one turbomolecular pump stage. The stator disks 157 are held at a desired axial distance from one another by spacer rings 159.
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。 In addition, the vacuum pump has Holweck pump stages nested radially within one another and effectively interposed in series with one another in the pump. There are other existing turbomolecular vacuum pumps that do not have Holweck pump stages.
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。 The rotor of the Holweck pump stage has a rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two cylindrical shell-shaped Holweck rotor sleeves 163, 165 fixed to and supported by the rotor hub 161, which are aligned coaxially with respect to the rotary shaft 151 and nested relative to one another in the radial direction. In addition, two cylindrical shell-shaped Holweck stator sleeves 167, 169 are provided, which are also aligned coaxially with respect to the rotary shaft 151 and nested relative to one another in the radial direction.
ホルベックポンプ段のポンプ活性表面は、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のシェル面、即ち半径方向の内面及び/又は外面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、ターボ分子ポンプ段の後に続く第1のホルベックポンプ段(ここで、この第1のホルベックポンプ段は、外側のホルベックポンプ段とも称される)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向し、この半径方向の外面と共に第2のホルベックポンプ段(ここで、この第2のホルベックポンプ段は、中央のホルベックポンプ段とも称される)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(ここで、この第3のホルベックポンプ段は、内側のホルベックポンプ段とも称される)を構成する。 The pump active surface of the Holbeck pump stage is constituted by the shell surfaces, i.e. the radial inner and/or outer surfaces, of the Holbeck rotor sleeves 163, 165 and the Holbeck stator sleeves 167, 169. The radial inner surface of the outer Holbeck stator sleeve 167 faces the radial outer surface of the outer Holbeck rotor sleeve 163 while forming a radial Holbeck gap 171, and together with this radial outer surface constitutes the first Holbeck pump stage following the turbomolecular pump stage (wherein this first Holbeck pump stage is also called the outer Holbeck pump stage). The radial inner surface of the outer Holbeck rotor sleeve 163 faces the radial outer surface of the inner Holbeck stator sleeve 169 while forming a radial Holbeck gap 173, and together with this radial outer surface constitutes the second Holbeck pump stage (wherein this second Holbeck pump stage is also called the middle Holbeck pump stage). The radial inner surface of the inner Holbeck stator sleeve 169 faces the radial outer surface of the inner Holbeck rotor sleeve 165 while forming a radial Holbeck gap 175, and together with this radial outer surface constitutes a third Holbeck pump stage (here, this third Holbeck pump stage is also referred to as the inner Holbeck pump stage).
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、従って外側のホルベックポンプ段がホルベックポンプ段と接続する、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、従って中央のホルベックポンプ段が内側のホルベックポンプ段と接続する、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、互いに直列に接続される、つまり、外側のホルベックポンプ段の出口端部は、中間のホルベックポンプ段の入口端部に本質的に対応し、中央のホルベックポンプ段の出口端部は、内側のホルベックポンプ段の入口端部に本質的に対応することを意味する。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。 At the lower end of the Holbeck rotor sleeve 163, a radially extending passage can be provided, which connects the radially outer Holbeck gap 171 with the central Holbeck gap 173 and thus the outer Holbeck pump stage with the Holbeck pump stage. In addition, at the upper end of the inner Holbeck stator sleeve 169, a radially extending passage can be provided, which connects the central Holbeck gap 173 with the radially inner Holbeck gap 175 and thus the central Holbeck pump stage with the inner Holbeck pump stage. This means that the nested Holbeck pump stages are connected in series with each other, i.e. the outlet end of the outer Holbeck pump stage essentially corresponds to the inlet end of the middle Holbeck pump stage and the outlet end of the central Holbeck pump stage essentially corresponds to the inlet end of the inner Holbeck pump stage. Furthermore, at the lower end of the radially inner Holbeck rotor sleeve 165, a connecting passage 179 to the outlet 117 can be provided.
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を中心としてらせん状に軸方向に延在する複数のホルベック溝を備え、このホルベック溝は、一緒にホルベックねじを形成する。一方、対向するホルベックロータスリーブ163,165のシェル面は、平滑に形成され、真空ポンプ111を作動させるために、ホルベック溝内のガスを推進する。 The pump active surfaces of the Holweck stator sleeves 167, 169 each include a number of Holweck grooves extending axially in a helical manner about the axis of rotation 151, which together form a Holweck screw, while the shell surfaces of the opposing Holweck rotor sleeves 163, 165 are formed smooth and propel gas through the Holweck grooves to operate the vacuum pump 111.
この場合、ホルベック溝は、ホルベックステータスリーブ167、169の内側及び/又は外側に形成されたウェブ225によって形成され、これらのウェブがそれぞれのホルベックステータスリーブ167、169におけるそれぞれのホルベックポンプ段の入口端部と出口端との間でらせん状に延びる。内側のホルベックステータスリーブ169は、内側及び外側のホルベックねじ山の両方を備えるので、ホルベックステータスリーブ169の内側に位置するホルベックねじ山によっても形成された内側のホルベックポンプ段の入口端部は、ポンピングされるべきガスが、そこからポンピングすべきガスが内側のホルベックポンプ段に入るので、ホルベックステータスリーブ169の外側に位置するホルベックねじ山によっても形成された中央のホルベックポンプ段の出口端部に対応する。 In this case, the Holbeck grooves are formed by webs 225 formed on the inside and/or outside of the Holbeck stator sleeves 167, 169, which run helically between the inlet and outlet ends of the respective Holbeck pump stages in the respective Holbeck stator sleeves 167, 169. Since the inner Holbeck stator sleeve 169 comprises both an inner and an outer Holbeck thread, the inlet end of the inner Holbeck pump stage, also formed by the Holbeck thread located on the inside of the Holbeck stator sleeve 169, corresponds to the outlet end of the middle Holbeck pump stage, also formed by the Holbeck thread located on the outside of the Holbeck stator sleeve 169, from which the gas to be pumped enters the inner Holbeck pump stage.
外側ホルベックポンプ段の入口端部229の一部分の斜視上面図を示している図6から分かるように、関連するホルベックステータスリーブ167の内側に形成されたウェブ225は、通常、それぞれ、ホルベックステータスリーブ167の入口端部に端面227を備え、その際、これらの端面227は、外側ホルベックポンプ段の入口端部229がある平面内に存在する。 As can be seen from FIG. 6, which shows a perspective top view of a portion of the inlet end 229 of the outer Holweck pump stage, the webs 225 formed on the inside of the associated Holweck stator sleeve 167 typically each have an end face 227 at the inlet end of the Holweck stator sleeve 167, where these end faces 227 lie in the plane in which the inlet end 229 of the outer Holweck pump stage lies.
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。 To rotatably support the rotor shaft 153, a rolling bearing 181 is provided in the region of the pump outlet 117, and a permanent magnetic bearing 183 is provided in the region of the pump inlet 115.
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。 In the region of the rolling bearing 181, the rotor shaft 153 is provided with a conical spray nut 185 having an outer diameter that increases towards the rolling bearing 181. The spray nut 185 is in sliding contact with at least one wiper of the working medium accumulator. In the case of other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), a spray bolt can be provided instead of the spray nut. Since different configurations are therefore possible, the term "spray tip" is also used in this connection.
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。 The working medium accumulator has a number of hygroscopic disks 187 stacked one on top of the other, which absorb the working medium, e.g., lubricant, for the rolling bearings 181.
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。 During operation of the vacuum pump 111, the working medium is transferred by capillary action from the working medium accumulator through the wiper to the rotating spray nut 185 and, due to centrifugal force, is transported along the spray nut 185 in the direction of the increasing outer diameter of the spray nut 185 towards the rolling bearing 181, where it performs, for example, a lubrication function. The rolling bearing 181 and the working medium accumulator are surrounded in the vacuum pump by a trough-shaped insert 189 and a bearing cover 145.
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。 The permanent magnet bearing 183 has a rotor-side bearing half 191 and a stator-side bearing half 193, each of which has a ring stack consisting of a number of permanent magnet rings 195, 197 stacked one on top of the other in the axial direction. The ring magnets 195, 197 face each other forming a radial bearing gap 199, with the rotor-side ring magnet 195 arranged radially outward and the stator-side ring magnet 197 arranged radially inward. The magnetic field present in the bearing gap 199 generates a magnetic repulsion force between the ring magnets 195, 197, which produces a radial bearing of the rotor shaft 153. The rotor-side ring magnet 195 is supported by a carrier part 201 of the rotor shaft 153, which surrounds the ring magnet 195 from the radial outside. The ring magnet 197 on the stator side is supported by a carrier part 203 on the stator side, which extends through the ring magnet 197 and is suspended on radial braces 205 of the housing 119. Parallel to the axis of rotation 151, the ring magnet 195 on the rotor side is fixed by a cover element 207 connected to the carrier part 201. The ring magnet 197 on the stator side is fixed in one direction, parallel to the axis of rotation 151, by a fixing ring 209 connected to the carrier part 203 as well as a fixing ring 211 connected to the carrier part 203. In addition, a disc spring 213 can be provided between the fixing ring 211 and the ring magnet 197.
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。 In the magnetic bearing, an emergency or safety bearing 215 is provided, which during standard operation of the vacuum pump 111 runs free without contact and only engages to form a radial stop for the rotor 149 in the event of excessive radial displacement of the rotor 149 relative to the stator, in order to prevent collisions between structures on the stator side and structures on the rotor side. The safety bearing 215 is formed as a lubricated rolling bearing and together with the rotor 149 and/or the stator forms a radial gap which causes the safety bearing 215 to be released during standard pump operation. The radial displacement with which the safety bearing 215 engages is set to be large enough so that the safety bearing 215 does not engage during standard operation of the vacuum pump, and at the same time small enough so that collisions between structures on the stator side and structures on the rotor side are prevented under all circumstances.
真空ポンプ111は、ロータ149を回転させるための駆動装置として電気モータ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。 The vacuum pump 111 has an electric motor 125 as a drive for rotating the rotor 149. The anchor of the electric motor 125 is constituted by the rotor 149, whose rotor shaft 153 extends through the motor stator 217. A permanent magnet device can be arranged on the part of the rotor shaft 153 extending through the motor stator 217, either radially outwardly or embedded. Between the motor stator 217 and the part of the rotor 149 extending through the motor stator 217, an intermediate space 219 is arranged, which has a radial motor gap, via which the motor stator 217 and the permanent magnet device can be magnetically influenced to transmit a drive torque.
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。 The motor stator 217 is fixed in the housing in a motor space 137 provided for the electric motor 125. A sealing gas, also called scavenging gas and which may be, for example, air or nitrogen, can reach the motor space 137 via a sealing gas port 135. Via the sealing gas, the electric motor 125 can be protected from the process gas, for example from corrosive components of the process gas. The motor space 137 can also be evacuated via the pump outlet 117, i.e. the vacuum pressure generated by the auxiliary vacuum pump connected to the pump outlet 117 prevails in the motor space 137 at least approximately.
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。 In addition, between the rotor hub 161 and the wall 221 defining the motor space 137, a so-called labyrinth seal 223, known per se, can be provided, in particular to achieve good sealing of the motor space 217 with respect to the radially outer Holweck pump stage.
次に、本発明に従って形成され、図1~図5によるターボ分子真空ポンプ111内の外側のホルベックステータスリーブ167の代わりに設置することができるホルベックステータスリーブ10が、図7と図8を参照して以下で説明される。 Next, a Holweck stator sleeve 10 formed according to the present invention and which can be installed in place of the outer Holweck stator sleeve 167 in the turbomolecular vacuum pump 111 according to Figures 1 to 5 will be described below with reference to Figures 7 and 8.
ホルベックステータスリーブ10の内側又は内周面には、複数のらせん状の円周状ウェブ12が形成され、この円周状ウェブ12が一緒になって内部ホルベックねじ山14を形成し、その際、これらの各ウェブ12は、ホルベックステータスリーブ10の入口端部20を向いた第1のねじ山フランク16、及び入口端部20に背を向けている第2のねじ山フランク18を備える。換言すれば、第2のねじ山フランク18は、ホルベックステータスリーブ10の出口端部を向いている。 The inner or internal surface of the Holweck stator sleeve 10 is formed with a plurality of helical circumferential webs 12 which together form an internal Holweck thread 14, each of which has a first thread flank 16 facing toward the inlet end 20 of the Holweck stator sleeve 10 and a second thread flank 18 facing away from the inlet end 20. In other words, the second thread flank 18 faces toward the outlet end of the Holweck stator sleeve 10.
また、図7と図8からも分かるように、ウェブ12は入口端部20付近において、第2のねじ山フランク18と、300°より小さい、特に270°より小さい優角の第1の角度α1(図8参照)を取り囲む、実質的に半径方向に向いた端面22を備える。図7に描画されている実施形態では、第1の角度α1は約210°であるが、他の実施形態によれば、第1の角度α1は190°~260°であり得る。特に、第1の角度α1は、200°~250°、好ましくは205°~225°であり得る。 As can also be seen in Figures 7 and 8, the web 12 comprises, near the inlet end 20, a second thread flank 18 and a substantially radially oriented end face 22 which surrounds a first reflex angle α 1 (see Figure 8) of less than 300°, in particular less than 270°. In the embodiment depicted in Figure 7, the first angle α 1 is approximately 210°, but according to other embodiments the first angle α 1 may be between 190° and 260°. In particular, the first angle α 1 may be between 200° and 250°, preferably between 205° and 225°.
特に図8からも分かるように、本発明によれば、それぞれのウェブ12の実質的に半径方向に整列した各端面22は、入口端部20においてホルベックステータスリーブ10の端面26と、またはホルベックステータスリーブ10の入口端部20が存在する面と、優角の第2の角度α2を構成する。その際、この第2の角度α2は、入口端部20におけるホルベックねじ部14の傾斜角βの隣接角よりも小さい。この場合、第2の角度α2は、90°と160°の間、特に92°と140°の間、好ましくは95°と120°の間であり、これは、それぞれのウェブ12におけるホルベックステータスリーブ10の入口端部20から見て端面22が、アンダーカット24又はオーバーハングを形成することを意味する。 As can be seen in particular from Figure 8, according to the invention, each substantially radially aligned end face 22 of the respective web 12 makes a reflex second angle α2 with the end face 26 of the Holweck stator sleeve 10 at the inlet end 20 or with the plane in which the inlet end 20 of the Holweck stator sleeve 10 lies, said second angle α2 being smaller than the adjacent angle of inclination angle β of the Holweck thread 14 at the inlet end 20. In this case, the second angle α2 is between 90° and 160 °, in particular between 92° and 140°, preferably between 95° and 120°, which means that the end face 22 of the respective web 12 as viewed from the inlet end 20 of the Holweck stator sleeve 10 forms an undercut 24 or an overhang.
したがって、図6による従来のホルベックステータスリーブ形成と比較して、それぞれのウェブ12は、入口端部229の平面内にある従来の端面227(図6)が省略されるように、入口端部20で面取りされている。代わりに、面取り部28により、本発明による入口端部20に対して傾斜した端面22が生じる。この場合、この面取り部28は、図8において斜線部によって示されている。 Thus, in comparison with the conventional Holweck stator sleeve formation according to FIG. 6, each web 12 is chamfered at the inlet end 20 such that the conventional end face 227 (FIG. 6) lying in the plane of the inlet end 229 is omitted. Instead, the chamfer 28 results in an end face 22 that is inclined relative to the inlet end 20 according to the invention. In this case, this chamfer 28 is shown by a shaded portion in FIG. 8.
ここでは、面取り部28は、端面22が平坦な形状を有するか、又は平坦な面を形成するように形成されるが、面取り部28は、端面22が、例えば凸状又は凹状に形成することができる湾曲した輪郭を有するように形成することもできる。この場合、優角の第1の角度α1が、第2のねじ山フランク18と、任意の場所で端面22の湾曲した輪郭に接触する接線との間に延在する。例えば、凸状又は凹状の湾曲した端面22が第2のねじ山フランク18と交差する位置又は交差点を考慮すると、第2のねじ山フランク18と、湾曲した端面22と第2のねじ山フランク18との間の交差点に凸状又は凹状に湾曲した端面22に接する接線との間の優角の第1の角度α1がそこで延在する。 Here, the chamfer 28 is formed such that the end face 22 has a flat shape or forms a flat surface, but the chamfer 28 can also be formed such that the end face 22 has a curved contour, which can be formed, for example, convexly or concavely. In this case, a first angle α 1 of reflex angle extends between the second thread flank 18 and a tangent line which meets the curved contour of the end face 22 at any location. For example, considering the position or intersection point where the convexly or concavely curved end face 22 intersects with the second thread flank 18, a first angle α 1 of reflex angle extends there between the second thread flank 18 and a tangent line which meets the convexly or concavely curved end face 22 at the intersection point between the curved end face 22 and the second thread flank 18 .
半径方向において、端面12は、110°よりも小さい第3の角度α3をホルベックステータスリーブ10の内側又は内周面30と取り囲み、この角度は、入口端部20又は入口端部20におけるホルベックステータスリーブ10の端面26が位置する平面内にある(図7参照)。 In the radial direction, the end face 12 encloses a third angle α 3 with the inner or inner circumferential surface 30 of the Holweck stator sleeve 10 that is less than 110°, this angle lying in the plane in which the inlet end 20 or the end face 26 of the Holweck stator sleeve 10 at the inlet end 20 lies (see FIG. 7 ).
入口端部20付近のウェブ12の面取り部28によって、ホルベックステータスリーブ10への入口面積を最大20%にまで増加することができ、これは、より高い入口コンダクタンス、したがって、改善された吸引能力をもたらすが、ホルベックポンプ段の吸引能力は、入口端部20におけるホルベックステータスリーブ10の端面26が面取り部32を備えることによって、更に向上することができる。(ここでは、図7参照)。この場合、この面取り部32はホルベックステータスリーブ10の内側に、つまり本発明による方法で、半径方向に整列された端面22を有するウェブ12が形成されているホルベックステータスリーブ10の側における入口端部20にある。 Although the chamfer 28 of the web 12 near the inlet end 20 allows the inlet area to be increased by up to 20% to the Holweck stator sleeve 10, which results in a higher inlet conductance and therefore an improved suction capacity, the suction capacity of the Holweck pump stage can be further improved by providing the end face 26 of the Holweck stator sleeve 10 at the inlet end 20 with a chamfer 32 (see here FIG. 7). In this case, this chamfer 32 is on the inside of the Holweck stator sleeve 10, i.e. at the inlet end 20 on the side of the Holweck stator sleeve 10 on which the web 12 with the radially aligned end face 22 is formed in the method according to the invention.
内側にあるホルベックねじ山14を有するホルベックステータスリーブ10の構成を上述したが、このホルベックステータスリーブは、その外側にあるホルベックステータスリーブ167の代わりに図1~図5の真空ポンプ111に使用することができる。しかし、ポンプ111の内側にあるホルベックステータスリーブ169、特にその内側にあるホルベックねじ山は、ホルベックステータスリーブ10のものと同じ様に構成することができる。 The construction of the Holbeck stator sleeve 10 having the internal Holbeck thread 14 has been described above, and this Holbeck stator sleeve can be used in the vacuum pump 111 of Figures 1 to 5 in place of the external Holbeck stator sleeve 167. However, the internal Holbeck stator sleeve 169 of the pump 111, and in particular its internal Holbeck thread, can be constructed in the same manner as the Holbeck stator sleeve 10.
同様に、内側にあるホルベックステータスリーブ169の外側にあるホルベックねじ山、特にそのウェブは、ホルベックステータスリーブ10に対応する入口側、又は入口端部20におけるそのウェブ12に対応して形成することができる。内側にあるホルベックステータスリーブ169又は両側にあるホルベックステータスリーブ169の外側にあるウェブも、入口側に半径方向に整列した端面22を備えることができ、この端面は、中央のホルベックポンプ段の入口端部に背を向けているねじ山フランクと、300°より小さい、特に270°より小さい優角の第1の角度を取り囲む、その結果、外側にあるホルベックねじ山におけるウェブにアンダーカット又はオーバーハングを形成する。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の観点として以下も含む。
1.
真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ(111)であって、
この真空ポンプは、ポンプ入口(115)、ポンプ出口(117)、及び少なくとも一つのホルベックポンプ段を備え、
このホルベックポンプ段は、内側と外側とを有するホルベックステータスリーブ(10)及びポンプ入口にポンプ方向と反対側に面する入口端部(20)を備え、
その際、ホルベックステータスリーブ(10)の内側(30)及び/又は外側には、複数のらせん状の円周状ウェブ(12)を有するホルベックねじ山(14)が形成されていて、
このウェブは、それぞれ入口端部(20)を向いた第1のねじ山フランク(16)、及び入口端部(20)に背を向けている第2のねじ山フランク(18)を備え、
その際、ウェブ(12)は少なくとも一つのホルベックポンプ段の入口端部(20)において、さらに、それぞれ半径方向に整列した端面(22)を備え、前記端面(22)は、第2のねじ山フランク(18)と、300°より小さい、特に270°より小さい優角の第1の角度(α
1
)を取り囲むことを特徴とする真空ポンプ。
2.
第1の角度(α
1
)は、190°~260°、特に200°~250°、好ましくは205°~245°であることを特徴とする上記1に記載の真空ポンプ。
3.
半径方向に配向した各端面(22)は、少なくとも1つのホルベックポンプ段の入口端部(20)が位置する平面と、優角の第2の角度(α
2
)を取り囲み、前記第2の角度(α
2
)は、入口端部(20)のホルベックねじ山(14)の傾斜角度(β)の隣接角よりも小さいことを特徴とする上記1又は2に記載の真空ポンプ。
4.
第2の角度(α
2
)は、90°~160°、特に92°~140°、好ましくは95°~120°であることを特徴とする上記1~3のいずれか一つに記載の真空ポンプ。
5.
半径方向に配向されている端面(22)は、ホーベックポンプ段の入口端部(20)から見て、ウェブ(12)上にアンダーカット(24)を形成することを特徴とする上記1~4のいずれか一つに記載の真空ポンプ。
6.
半径方向に配向した端面(26)はホルベックねじ山(14)が形成されているホルベックステータスリーブ(10)の周面(30)と、110°より小さい第3の角度(α
3
)を囲むことを特徴とする上記1~5のいずれか一つに記載の真空ポンプ。
7.
第3の角度(α
3
)は105°より小さい、特に100°より小さい、好ましくは、第3の角度(α
3
)が90°であることを特徴とする上記6に記載の真空ポンプ。
8.
ホルベックポンプ段の入口端部(20)におけるホルベックステータスリーブ(10)の端面(26)が、ウェブ(12)が半径方向に整列された端面(22)を備える側で面取りされていることを特徴とする上記1~7のいずれか一つに記載の真空ポンプ。
Likewise, the outer Holbeck thread of the inner Holbeck stator sleeve 169, in particular its web, can be formed corresponding to its web 12 on the inlet side corresponding to the Holbeck stator sleeve 10 or at the inlet end 20. The outer web of the inner Holbeck stator sleeve 169 or of the two Holbeck stator sleeves 169 can also be provided with a radially aligned end face 22 on the inlet side, which end face encloses with the thread flank facing away from the inlet end of the central Holbeck pump stage a first angle of less than 300°, in particular less than 270°, so as to form an undercut or overhang in the web of the outer Holbeck thread.
This application relates to the invention described in the claims, but also includes the following as other aspects.
1.
A vacuum pump, in particular a turbomolecular pump (111),
The vacuum pump comprises a pump inlet (115), a pump outlet (117), and at least one Holweck pump stage;
The Holweck pump stage comprises a Holweck stator sleeve (10) having an inner side and an outer side and an inlet end (20) facing away from the pump inlet,
In this case, a Holweck thread (14) having a plurality of helical circumferential webs (12) is formed on the inner side (30) and/or the outer side of the Holweck stator sleeve (10),
The webs each have a first thread flank (16) facing the entry end (20) and a second thread flank (18) facing away from the entry end (20);
In this case, the web (12) at the inlet end (20) of at least one Holweck pump stage further comprises a radially aligned end face (22), which end face (22) encloses with the second thread flank (18) a first reflex angle (α 1 ) of less than 300°, in particular less than 270°.
2.
2. The vacuum pump according to claim 1, wherein the first angle (α 1 ) is between 190° and 260°, in particular between 200° and 250°, preferably between 205° and 245°.
3.
3. The vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that each radially oriented end face (22) encloses a reflex second angle (α 2 ) with a plane in which the inlet end (20) of at least one Holweck pump stage lies, said second angle (α 2 ) being smaller than the adjacent angle of inclination (β) of the Holweck thread (14) of the inlet end (20).
4.
4. The vacuum pump according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second angle (α 2 ) is between 90° and 160°, in particular between 92° and 140°, preferably between 95° and 120°.
5.
5. The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the radially oriented end face (22), as viewed from the inlet end (20) of the Horbeck pump stage, forms an undercut (24) on the web (12).
6.
6. The vacuum pump according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the radially oriented end surface (26) subtends a third angle (α 3 ) less than 110° with a peripheral surface (30) of the Holweck stator sleeve (10) on which the Holweck thread (14) is formed.
7.
7. The vacuum pump according to claim 6, characterized in that the third angle (α 3 ) is smaller than 105°, in particular smaller than 100°, preferably the third angle (α 3 ) is 90°.
8.
8. A vacuum pump according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the end face (26) of the Holweck stator sleeve (10) at the inlet end (20) of the Holweck pump stage is chamfered on the side where the web (12) has the radially aligned end face (22).
10 ホルベックステータスリーブ
12 ウェブ
14 ホルベックねじ山
16 第1のねじ山フランク
18 第2のねじ山フランク
20 入口端部
22 端面
24 アンダーカット又はオーバーハング
26 入り口端部の端面
28 面取り部
30 内面又は内側の周面
32 面取り部
111 ターボ分子真空ポンプ
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 通気入口
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 回転軸線
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
225 ウェブ
227 端面
229 入口端部
α1 第1の角度
α2 第2の角度
α3 第3の角度
β 傾斜角度
10 Holweck stator sleeve 12 web 14 Holweck thread 16 first thread flank 18 second thread flank 20 inlet end 22 end face 24 undercut or overhang 26 inlet end end face 28 chamfer 30 inner surface or inner circumferential surface 32 chamfer 111 turbomolecular vacuum pump 113 inlet flange 115 pump inlet 117 pump outlet 119 housing 121 lower part 123 electronics housing 125 electric motor 127 accessory port 129 data interface 131 power supply port 133 vent inlet 135 seal gas port 137 motor space 139 coolant port 141 underside 143 bolt 145 bearing cover 147 fixing hole 148 coolant line 149 rotor 151 axis of rotation 153 rotor shaft 155 rotor disk 157 stator disk 159 spacer ring 161 rotor hub 163 Holweck rotor sleeve 165 Holweck rotor sleeve 167 Holweck stator sleeve 169 Holweck stator sleeve 171 Holweck gap 173 Holweck gap 175 Holweck gap 179 connecting passage 181 rolling bearing 183 permanent magnet bearing 185 spray nut 187 disk 189 insert 191 rotor-side bearing half 193 stator-side bearing half 195 ring magnet 197 ring magnet 199 bearing gap 201 carrier part 203 carrier part 205 radial brace 207 cover element 209 support ring 211 fixing ring 213 disc spring 215 emergency or safety bearing 217 motor stator 219 intermediate space 221 wall 223 labyrinth seal 225 web 227 end face 229 inlet end α 1 first angle α 2 second angle α 3. Third angle β: inclination angle
Claims (15)
この真空ポンプは、ポンプ入口(115)、ポンプ出口(117)、及び少なくとも一つのホルベックポンプ段を備え、
このホルベックポンプ段は、内側と外側とを有するホルベックステータスリーブ(10)及びポンプ入口にポンプ方向と反対側に面する入口端部(20)を備え、
その際、ホルベックステータスリーブ(10)の内側(30)及び/又は外側には、複数のらせん状の円周状ウェブ(12)を有するホルベックねじ山(14)が形成されていて、
このウェブは、それぞれ入口端部(20)を向いた第1のねじ山フランク(16)、及び入口端部(20)に背を向けている第2のねじ山フランク(18)を備え、
その際、ウェブ(12)は少なくとも一つのホルベックポンプ段の入口端部(20)において、さらに、それぞれ半径方向に整列した端面(22)を備え、前記端面(22)は、第2のねじ山フランク(18)と、300°より小さい優角の第1の角度(α1)を取り囲むことを特徴とする真空ポンプ。 A vacuum pump, in particular a turbomolecular pump (111),
The vacuum pump comprises a pump inlet (115), a pump outlet (117), and at least one Holweck pump stage;
The Holweck pump stage comprises a Holweck stator sleeve (10) having an inner side and an outer side and an inlet end (20) facing away from the pump inlet,
In this case, a Holweck thread (14) having a plurality of helical circumferential webs (12) is formed on the inner side (30) and/or the outer side of the Holweck stator sleeve (10),
The webs each have a first thread flank (16) facing the entry end (20) and a second thread flank (18) facing away from the entry end (20);
In this case, the web (12) at the inlet end (20) of at least one Holweck pump stage further comprises a radially aligned end face (22), said end face (22) enclosing with the second thread flank (18) a first reflex angle (α 1 ) of less than 300°.
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