JPH08511071A - 異なる構成のポンプ区分を備えた摩擦真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、異なる構成のポンプ区分を備えた摩擦真空ポンプであって、吸気口側のポンプ区分がターボ分子ポンプ段（１４，１５）から、かつもう１つのポンプ区分がそれぞれスパイラル状に形成されたみぞ（１９）を持つジーグバーン段（１６，１７）から成っており、ジーグバーン段のポンピング作用面がそれぞれ回転リング板および固定リング板（１６，１７）の互いに向合った面によって形成されている形式のものに関し、このようなポンプの製作を簡便にするために、それぞれ固定リング板にスパイラル状のみぞ（１９）が設けられていることが提案される（図１）。

Description

【発明の詳細な説明】 異なる構成のポンプ区分を備えた摩擦真空ポンプ 本発明は、異なる構成のポンプ区分を備えた摩擦真空ポンプであって、吸気口 側のポンプ区分がターボ分子ポンプ段から、かつもう１つのポンプ区分がそれぞ れスパイラル状に形成されたみぞを持つジーグバーン段から成っており、ジーグ バーン段のポンピング作用面がそれぞれ回転リング板および固定リング板の互い に向合った面によって形成されている形式のものに関する。 摩擦真空ポンプにはゲーデポンプ（Gaede-Pumpen）（ケーシング内で回転する シリンダと、送出間隙と、入口と出口との間に位置した遮断空隙（Sperrspalt） を備える）、ホールベックポンプ（Holweck-Pumpen）（ケーシング内で回転する シリンダとステータまたはロータ側に配置されたらせん状（wendelfoermig）の みぞを備える）、ジーグバーンポンプ（Siegbahn-Pumpen）（スパイラル状（spi ralfoermig）のみぞを備えた回転するおよび固定のリング板を備える）およびタ ーボ分子ポンプ（可動翼と案内翼とを備える）が含まれる。摩擦ポンプに異なる 構成のポンプ区分を設けることが公知である。 冒頭に記載の摩擦ポンプはＤＥ−ＯＳ３９２２７８ ２から公知である。この公知の摩擦ポンプでは、ジーグバーン段の各ロータ板は スパイラル形状のみぞを備えている。この形式の摩擦ポンプは比較的高価である 、それというのもステータのみならずロータも多数の個別部品から製作し、かつ 組立てなければならないからである。 本発明の課題は、冒頭に記載の形式の摩擦真空ポンプの製作を簡単にすること である。 この課題は本発明によれば、冒頭に記載の形式の摩擦真空ポンプにおいて、そ れぞれ固定リング板にスパイラル状のみぞが設けられていることによって解決さ れる。この手段によって第１に、ロータをもはや複数の個別部材から製作する必 要がなくなる。ロータは一体に構成することができ、例えば中実材料から旋削す ることができる。さらに関連する形式の摩擦ポンプの、異なる用途への適合がよ り容易となる。すなわちこの形式の真空ポンプではスパイラル状のみぞの性質（ 深さ、幅、リードSteigung）がポンプの特性を決める。したがってポンプの特性 の変更に際しては、従来技術の摩擦真空ポンプではステータとロータを順次分解 し、スパイラル状のみぞを設けられたロータ板と交換し、次いでまたロータおよ びステータを組立てなければならない。本発明による摩擦真空ポンプではステー タを外し、かつ交換の板を付け替えればよい。 本発明によるもう１つの有利な手段は、ジーグバー ン段を備えたポンプ区分に少なくとももう１つの任意の形式のポンプ段（有利に は摩擦ポンプ）が接続されることであり、該ポンプ段は分子流と粘性流れとの間 の中間領域で良好な送出特性を持つ。このように構成された真空ポンプによって 比較的高い予備真空圧（１０ミリバールよりも大きい）を形成することができ、 したがってこの形式のポンプは小形の、安価な補助ポンプ（Vorvakuumpumpen） を使って運転することができる。 本発明の他の利点および詳細が図１から図１８を基に説明される。図１は本発 明による摩擦真空ポンプを示す。図２は図１によるポンプの、ジーグバーン段の ステータ板の位置における断面図である。図３は図１によるポンプの、ジーグバ ーンポンプ区分に送出方向に続く別のポンプ段の位置における断面図である。図 ４、図５、図６は本発明によるポンプのもう１つの実施例を示す。図７、図８は 特別なロータ懸吊装置を備えた本発明によるポンプの実施例である。図９から図 １２は送出側に配置されたポンプ段に関する別の構成の断面図である。図１３か ら図１８は組合されたジーグバーン／ゲーデポンプ段として構成されたポンプ段 の断面図である。 図１による実施例は摩擦真空ポンプ１であり、そのケーシングが符号２で示さ れている。上部の円筒形のケーシング区分３はステータ４を包囲し、かつセンタ リングしており、ステータは多数の固定リング５，６，７を有している。ロータ ８が軸受９およびポンプ軸１０を介してポンプケーシング２内に支持されている 。駆動モータが符号１１で示されている。ポンプの運転中は、排気すべき受容器 （Rezipient）が給気口１２のフランジへ接続される。ロータ８の回転の結果ガ スが排気口１３へ送出される。排気口には補助ポンプが接続されている。 図１による実施例は全部で３つのポンプ区分を備えている。高真空側のポンプ 区分はターボ分子ポンプ段から成る。固定リング５はそれぞれ内側へ向いた固定 翼１４を支持しており、固定翼にはロータ８に固定された回転翼１５が配設され ている。第２のポンプ区分はジーグバーンポンプ段を持つ。これらはロータ８に 固定された、表面が平らな回転するリング板１６を包含している。回転リング板 １６相互間には固定リング板１７が存在している。固定リング６は固定リング板 １７を支持しており、有利にはこれらは一体に構成されている。固定リング板１ ７は端面にスパイラル状の突出部１８と相応するみぞ１９とを備えている（図２ 参照）。このスパイラルの形状は、吸気口１２から排気口１３まで連続的なガス の流れが保証されるように、すなわち図示の実施例では、固定リング板の上部に あるシーグバーン段のポンピング作用面がガスを外側から内側へ、かつ固定リン グ板の下部にあるシーグバ ーン段のポンピング作用面がガスを内側から外側へ送出するように選択されてい る。それぞれ３つのスパイラル状のみぞないしは突出部が設けられており、これ らはそれぞれおよそ３６０°にわたって延びている。スパイラルの数、深さ、幅 およびリードがジーグバーン段から成るポンプ区分のポンプ特性を規定する。適 当なスパイラル構成の固定リング板１７との交換によってポンプ特性を異なる使 用条件に適合せしめることができる。 図１による実施例では送出側の最後のジーグバーン段がガスを外側から内側へ 送出する。ガスはここから分子流と粘性流れとの中間領域に特に適切なポンプ段 内へ達する。このポンプ段はジャイロ作動機械（Kreiselrad-Arbeitsmaschinen ）の形式によって構成されている。この段はロータ８に固定された、回転方向（ 図３で矢印２１）で見て後方へ曲げられた、ほぼ軸方向に延びた可動翼２２を備 えている。可動翼にはジャイロ作動機械の案内翼２３が配設され、案内翼は固定 リング７によって支持されている。案内翼２３は流路２４を形成しており、これ らの流路は可動翼の外側領域に対してほぼ垂直に配置され、かつほぼ半径方向に 外方へ向かってガスによって貫流される。流路２４は外側の領域内に開口２５を 有しており、開口を通ってガスはポンプの予備真空側（Vorvakuumseite）へ達す る。図１にガスの流れの経路が矢印２６によって示されて いる。 図１による実施例では、ターボ分子ポンプ段に続いた第１のジーグバーンダン はガスを外側から内側へ送出する。第１のジーグバーン段の固定リング板１７の 前に位置した回転リング板１６は他の回転リング板１６よりも小さな直径を持ち 、かつその周部に他の回転翼１５よりも短い翼２７を支持している。これによっ て異なるポンプ区分間でのできる限り支障のない移行が保証される。第１のジー グバーン段がガスを内側から外側へ送出すべき場合には、相応する形状の第１の 固定リング板１７が他の板に比して拡大された内径を有していてよく、この固定 リング板は内面により短い固定翼を支持する。 図４による実施例でも、高真空ないしは吸気口側に先ずターボ分子ポンプ区分 、続いてジーグバーンポンプ区分が設けられている。ジーグバーンポンプ段に続 く予備真空側のポンプ段は側方流路ポンプ（Seitenkanalpumpe）の形式によって 構成されている。そのためには最後の回転リング板２８（図５）および最後の固 定リング板２９（図６）の互いに対面した、半径方向に延びた表面内に、横断面 がほぼ半円形に形成された、互いに対面したほぼ円形のみぞ３１，３２が設けら れている。吸込み側に配置された回転するみぞ３１は多数の横ウェブ３３を備え ている。送出側に配置された、固定のみぞ３２は送出されるガスに関して吸込み 口３４と吐出し口３５とを持っている。吸込み口３４は半径方向で見て外方へ延 びたみぞ区分であり、これはリング板２７とステータ４との間の周部の送出間隙 を流れるガスを受容する。吐出し口３５はみぞ３２を予備真空室と接続している 。吸込み口３４と吐出し口３５はすぐ隣接して位置し、かつ逆流を回避するため にウェブ３６によって互いに分離されている。みぞ３２の２つ以上のみぞ区分へ の分割（それぞれ１つの吸込み口３４と１つの吐出し口３５を持つ）が可能であ る。 図７、図８による実施例ではポンプ軸１０が軸受９を介して先ずスリーブ形の 支持体４１の内面に支持されている。支持体４１の上端はカラー４２を備えてい る。支持体１の下端はケーシング構造体４４の切欠４３内に突入している。切欠 は支持体４１の外径よりもわずかに大きいにすぎない直径を持つ。Ｏ−リング４ ５が支持体４１と切欠４３の内面との間で支持体４１のセンター位置を確保する 。ケーシング２内での支持体４１の支持のために、３個のほぼ軸方向に延びたロ ッド４６が設けられており、ロッドはカラー４２とケーシング構造体４４に固定 されている。このような形式で懸吊されたロータ８が衝撃により、または共鳴の 発生時に振動する場合、振幅はきわめて小さく、専ら半径方向に向けられる。Ｏ −リング４５はこの形式の振動時に緩衝部材として作用する。これによってポン ピング作用面間、特にジーグバーン段の固定リング板と回転リング板との間の送 出間隙はきわめて小さく構成され、ひいてはきわめて良好なポンピング作用が達 成される。 図９に示された本発明によるポンプの実施例では、ロータがケーシング２の不 動のピン５１に支持され、かつ駆動モータ１１がアウタ・ロータモータとして構 成されている。ロッド４６の固定のためにピン５１は上端にカラー５２を備えて いる。スリーブ形の支持体４１は下端に内向きの縁５３を有している。カラー５ ２と縁５３との間にロッド４６が延びている。 さらにジーグバーンポンプ区分には送出側でホールベックポンプ区分が続き、 このホールベックポンプ区分はらせん形状の突出部５６を持った固定リング５５ と円筒形のロータ区分５７の外側とから成る。ロータ区分５７は内面にモータロ ータを支持している。 ホールベックポンプ区分にはさらにゲーデポンプ区分が続いている。ゲーデポ ンプ区分はステータ側に固定リング６０とロータ側に相応した長さに構成された ロータ区分５７とを備え、固定リングは２つの環状のウェブ６１，６２を持ち、 これらのウェブはみぞ６３を形成している。上方のウェブ６１内に単数または複 数の開口６４（図１０も参照）があって、ゲーデポンプ段の入口を形成する。開 口はみぞ６３内へ突入した、単数または複数の突出部６５の直ぐ隣りに位置し、 突出部はロータ５７と一緒に遮断空隙を形成する。下方のウェブ６２内に出口開 口６７があって、ポンプ１の予備真空室内へ開口している。図１０による実施例 では、みぞ６３は２つの区分に分割されている。２つの互いに並列に配置された ゲーデポンプ段が設けられている。ゲーデポンプ段はそれぞれ入口開口６４と出 口開口６７とを有し、かつそれぞれ１８０°にわたって延びている。矢印６８は ロータ５７の回転方向を示す。 図１１、図１２による実施例ではみぞ６３は環状には形成されていない。適切 なみぞ深さ（またはまたみぞ幅）の選択によってみぞ６３の入口開口６４と出口 開口６７との間に延びた区分は減少するか（図１１）ないしは不断に変化する（ 図１２）横断面を有している。これによって所望の増圧が達成される。図１２に よる実施例では複数の室６９が存在し、室内には比較的緩慢な増圧および比較的 迅速な膨張が交互に行われる。圧力は室から室への移行時に増大する。 図１３から図１８にはゲーデ段と組合わされるジーグバーン段の実施例が示さ れている。そのために回転リング板１６の外径は、リング板の周面とこれを包囲 したロータ４との間に各１つの外側の環状空間７１，７２が存在するように選択 される。さらに固定リング板１６の内径は、内側の環状空間７３，７４が存在す るように選択される。２つのスパイラル形のみぞ１９ を持つ固定リング板の平面図である図１３から、環状空間７１，７３内に固定の 突出部７５，７６ないしは７７，７８が存在し、これらの突出部は回転リング板 の外周部ないしは回転する中央部材（例えばロータ８または軸１０）との間に遮 断空隙７９，８０を形成する。 運転中ロータは矢印８１の方向に回転する（図１３）。この回転はガス分子を 矢印８２，８３の方向へ環状空間７１の両区分内へ連行する（ゲーデポンプ効果 ）。 突出部７５，７６の存在のためにガスがスパイラル状のみぞ内を内方へ送られ （ジーグバーンポンプ効果）、かつここで環状空間７３の区分内へ達する。ここ でガスは矢印８４，８５の方向へ連行され、かつ図１３に平面図で示された固定 リング板１６の下面のみぞ１９′内へ達する。みぞはガスを再び外方へ送るよう に構成されている。 図１６から図１８による実施例では、ポンピング作用をする表面が、外側の環 状空間７１，７２の高さが回転するリング板１７の厚さよりも大きく構成され、 かつリング板１７が外縁でもって環状空間７１，７２内へ突入していることによ って拡大せしめられている。この構成では突出部７５，７６はＵ字形に構成され なければならない（図１８参照）。回転する中央部材が突出部を備えている場合 には、ポンピング作用をす る表面は内側に環状空間内でも拡大することができる。環状に構成された突出部 ８６の例が図１７に破線で示されている。 説明している、図１３から図１８に示されたゲーデ段とジーグバーン段の組合 せの構成は図１、図４および図７によるポンプで働くジーグバーン段の代わりに 設けることができる。しかしこの組合せ段は予備真空側の近くにあるポンプ区分 に特に好適である。各環状空間７１〜７４内に存在する遮断空隙の数は任意であ る。この数は固定リング板に設けられたみぞ１９の数と構成に適合せしめること ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォン シュルツ−ハウスマン，フリード リヒ カール ドイツ連邦共和国 Ｄ―53229 ボン ハ ウプトシュラーセ 132 (72)発明者 ヘニング，ヒンリヒ ドイツ連邦共和国 Ｄ―51427 ベルギッ シュ グラートバッハ イム ヒルガース フェルト 104

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．異なる構成のポンプ区分を備えた摩擦真空ポンプであって、吸気口側のポン プ区分がターボ分子ポンプ段（１４，１５）から、かつもう１つのポンプ区分が それぞれスパイラル状に形成されたみぞ（１９）を持つジーグバーン段（１６， １７）から成っており、ジーグバーン段のポンピング作用面がそれぞれ回転−お よび固定リング板（１６，１７）の互いに向合った面によって形成されている形 式のものにおいて、それぞれ固定リング板（１６）にスパイラル状のみぞ（１９ ）が設けられていることを特徴とする、異なる構成のポンプ区分を備えた摩擦真 空ポンプ。 ２．ターボ分子ポンプ段（１４，１５）に続く、ジーグバーン段の第１のリング 板（１６，１７）がその他の固定−ないしは回転リング板（１６，１７）よりも 短い幅を有し、かつ固定翼ないしは回転翼（２７）を支持している、請求項１記 載のポンプ。 ３．ジーグバーン段（１６，１７）から成るポンプ区分に単数または複数のポン プ区分が続き、該ポンプ段が分子流と粘性流れの中間領域に好適である、請求項 １または２記載のポンプ。 ４．単数または複数の該ポンプ区分がジャイロ作動機械、側方流路ポンプ、ホー ルベックポンプ、ゲーデ ポンプまたはこれらに類似したものの形式によって構成されている、請求項３記 載のポンプ。 ５．最後の予備真空側のポンプ段がロータ側の可動翼（２２）とステータ側の案 内翼（２３）とを備えており、案内翼（２３）が流路（２４）を形成しており、 流路が予備真空側に向いた開口（２５）を備えている、請求項４記載のポンプ。 ６．最後の予備真空側のポンプ段が側方流路ポンプの形式によって構成されてお り、回転リング板（２８）および固定リング板（２９）が設けられており、回転 リング板（２８）および固定リング板（２９）の互いに対面した表面内に互いに 向合ったみぞ（３１，３２）が設けられていて、側方流路ポンプの構成部材とし て構成されている、請求項４記載のポンプ。 ７．みぞ（３１，３２）がほぼ円状に形成されており、かつ単数または複数のみ ぞ区分がそれぞれ側方流路ポンプ段を形成している、請求項６記載のポンプ。 ８．２つの互いに同心的に配置されたみぞ対が設けられており、かつ側方流路ポ ンプ段を形成している、請求項６または７記載のポンプ。 ９．予備真空側のポンプ段が単数または複数のゲーデポンプ段から成っている、 請求項４記載のポンプ。 10．２つの互いに平行に配置された、半径方向に延び たウェブ（６１，６２）が、ウェブ（６１，６２）によって形成されたみぞ（６ ３）に単数または複数の遮断空隙（６６）を形成するために単数または複数の入 口開口ないしは出口開口（６４，６７）および単数または複数の突出部（６５） が設けられていることによって、円筒形のロータ区分（５７）と一緒に単数また は複数のゲーデポンプ段を形成している、請求項９記載のポンプ。 11．みぞ（６３）またはみぞ（６３）の、入口（６４）から出口（６７）まで延 びた区分が連続的に減少する横断面を有している、請求項１０記載のポンプ。 12．みぞ（６３）またはみぞ（６３）の、入口（６４）から出口（６７）まで延 びた区分が不断に変化する横断面を有している、請求項１０記載のポンプ。 13．みぞ（６３）またはみぞ（６３）の区分の横断面が、比較的緩慢な増圧と比 較的迅速な膨張が順次複数回起こるように構成されている、請求項１２記載のポ ンプ。 14．ジーグバーン段（１６，１７）の少なくとも１つがゲーデ段と組合わされて いる、請求項１から１３までのいずれか１項記載のポンプ。 15．少なくとも１つのロータリング板（１７）がステータ（４）とともに外側の 環状空間（７１，７２）を形成しており、該環状空間全体、またはその部分 が単数または複数の突出部（７５，７６）を有し、ゲーデポンプ段として構成さ れている、請求項１４記載のポンプ。 16．少なくとも１つのステータリング板（１６）がロータ（８）とともに環状空 間（７３，７４）を形成しており、該環状空間全体、またはその部分がゲーデポ ンプ段として構成されている、請求項１４または１５記載のポンプ。 17．外側の環状空間（７１，７２）の高さがロータリング板（１７）の厚さより も大きく、かつリング板（１７）が外縁でもって環状空間（７１，７２）内へ突 出している、請求項１４から１６までのいずれか１項記載のポンプ。 18．ロータ（８）が内側の環状空間（７３，７４）の領域内にポンピング作用を する表面を拡大するための手段を備えている、請求項１４から１７までのいずれ か１項記載のポンプ。 19．ロータ（８）が軸受（９）を介してスリーブ形の支持体（４１）の内面に支 持されており、かつ支持体（４１）自体が複数の、有利には３つのほぼ軸方向に 延びたロッド（４６）を介してケーシング（２）内に支持されている、請求項１ から１８までのいずれか１項記載のポンプ。