JPH11159493A - Molecular drag compressor having finned rotor structure - Google Patents

Molecular drag compressor having finned rotor structure

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JPH11159493A
JPH11159493A JP25680098A JP25680098A JPH11159493A JP H11159493 A JPH11159493 A JP H11159493A JP 25680098 A JP25680098 A JP 25680098A JP 25680098 A JP25680098 A JP 25680098A JP H11159493 A JPH11159493 A JP H11159493A
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JP
Japan
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molecular drag
fins
sub
baffle
flow path
Prior art date
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Pending
Application number
JP25680098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
John C Helmer
ジョン・シー・ヘルマー
Miriam Spagnol
ミリアム・スパグノル
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Varian Medical Systems Inc
Original Assignee
Varian Associates Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168Pumps specially adapted to produce a vacuum

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously achieve a high exhaust pressure and a high pumping speed. SOLUTION: A rotor disk 100 includes fins 120, 122, 124, 126 arranged inside a passage in such a manner as to be uniformly fixed over the circumferential edge of the rotor disk 100 and spaced apart from each other, so that transverse sub passages 130, 132, 134 are defined to be connected to an inlet and an outlet which are shut out from each other via baffles. The baffles are complementarily arranged in such a manner as to substantially shut out the transverse sub passages 130, 132, 134, and are adapted to increase an exhaust pressure of a molecular drag vacuum pumping stage when the rotor disk 100 is rotated. In another embodiment, a stator includes fins spaced apart from each other, and a rotor includes baffles.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する分野】本発明は、密閉チャンバの排気に
使用する分子抗力圧縮機に関し、特に、その性能向上の
ため、フィン付きロータ又はフィン付きステータ構造を
有する分子抗力圧縮機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molecular drag compressor used for exhausting a closed chamber, and more particularly to a molecular drag compressor having a finned rotor or a finned stator structure for improving its performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】在来のターボ分子ポンプは、入口ポート
と、内部に軸線方向に複数のポンピングステージを有す
るチャンバと、出口ポートとを有するハウジングを含
む。各ポンピングステージは、傾斜羽根を有するステー
タと、傾斜羽根を有するロータとを含む。ロータのブレ
ードは高速で回転され、入口ポートと出口ポートとの間
でガスのポンピングが行われる。
2. Description of the Prior Art A conventional turbomolecular pump includes a housing having an inlet port, a chamber having a plurality of pumping stages therein in an axial direction, and an outlet port. Each pumping stage includes a stator having inclined blades and a rotor having inclined blades. The blades of the rotor are rotated at high speed to pump gas between the inlet and outlet ports.

【0003】他のタイプのポンピングステージと組み合
わせた軸方向ポンピングステージを使用する真空ポンピ
ングシステムが従来の技術で既知である。一つの従来の
技術の構成では、一つ以上の軸方向ポンピングステージ
が、分子抗力ステージのように機能する高速回転ディス
クに置き換えられる。この構成は、本発明の出願人に譲
渡された米国特許第5、238、362号(Casar
oら、1993年8月24日発行)に開示される。共通
のハウジング内に軸方向ターボ分子圧縮機と分子抗力圧
縮機とを含む、バリアン・アソシエイツ・インコーポレ
イテッドの真空ポンプ(モデル番号969−9007)
が販売されている。分子抗力ディスクと渦流羽根車とを
使用する真空ポンプがドイツ国特許第3、919、52
9号(1990年1月18日発行)に開示される。
[0003] Vacuum pumping systems using axial pumping stages in combination with other types of pumping stages are known in the prior art. In one prior art configuration, one or more axial pumping stages are replaced by a high speed rotating disk that functions like a molecular drag stage. This arrangement is disclosed in U.S. Pat. No. 5,238,362, assigned to the assignee of the present invention (Casar).
o et al., issued August 24, 1993). Varian Associates, Inc. vacuum pump (model number 969-9007) that includes an axial turbo molecular compressor and a molecular drag compressor in a common housing
Are sold. Vacuum pumps using molecular drag disks and vortex impellers are disclosed in German Patent No. 3,919,52.
No. 9 (issued January 18, 1990).

【0004】分子抗力圧縮機は、回転ディスクと、ステ
ータとを含む。ステータは、タンジェンシャルフロー
(tangential flow)(又は横流)の流路と、この横流
流路の入口及び出口とを形成する。従来の技術で既知で
あるように、回転ディスクの運動量は横流流路内にある
ガス分子に転移され、これにより分子が出口方向に向け
られる。分子抗力圧縮機の回転ディスクとステータは、
典型的に約0.005インチ程度の狭い間隔だけ分離さ
れており、この間隔は、この間隔を通じての漏れを最小
限にするとともにディスクの回転を自由にするように選
択される。
[0004] A molecular drag compressor includes a rotating disk and a stator. The stator forms a tangential flow (or cross flow) flow path and an inlet and an outlet of the cross flow flow path. As is known in the prior art, the momentum of the rotating disk is transferred to gas molecules in the cross flow channel, which directs the molecules toward the outlet. The rotating disk and stator of the molecular drag compressor are
They are separated by a small gap, typically on the order of about 0.005 inches, which is selected to minimize leakage through this gap and to allow free rotation of the disk.

【0005】“Vacuum Science and
Technology、 Pioneers of
the 20th Century(第47〜48頁、
P.A.Redhead Editor、AIP Pr
ess、1994年)”のW.Gaedeの分子ポンプ
を参照すると、このポンプでは多数のステージが直列に
配列され、ロータはフィン付きである。
[0005] "Vacuum Science and
Technology, Pioneers of
the 20th Century (pp. 47-48,
P. A. Redhead Editor, AIP Pr
ess, 1994), a molecular pump of W. Gaede, in which multiple stages are arranged in series and the rotor is finned.

【0006】[0006]

【発明の解決しようとする課題】軸方向ターボ分子圧縮
機と分子抗力圧縮機とを含む従来の技術の真空ポンプ
は、様々の条件のもとでほぼ満足のゆく性能を発揮す
る。しかし、このようなポンプの一つの欠点は、ポンピ
ング速さ(単位時間当たりにポンピングされるガスの体
積)と、排気圧との間にトレードオフがあることであ
る。すなわち、高いポンピング速さに最適であるように
ポンプを設計すると、達成可能の排気圧が減少し、逆
に、排気圧が最適となるポンプ設計ではポンピング速さ
が減少する。分子抗力ステージにおいて、ポンピング速
さは横流流路の断面積を増加させることによって増加で
きる。しかし、これは、横流流路を通じる逆流を増加さ
せ、これにより達成可能な排気圧を低下させることにな
る。大気圧に排気できることが望ましく、これにより荒
引きポンプが不要となる。
Prior art vacuum pumps, including axial turbo molecular compressors and molecular drag compressors, perform almost satisfactorily under a variety of conditions. However, one drawback of such pumps is that there is a trade-off between pumping speed (volume of gas pumped per unit time) and exhaust pressure. That is, designing the pump to be optimal for high pumping speeds reduces the achievable exhaust pressure, and conversely reduces pumping speed for pump designs that optimize exhaust pressure. In the molecular drag stage, the pumping speed can be increased by increasing the cross-sectional area of the cross flow channel. However, this will increase the backflow through the cross flow channel, thereby reducing the achievable exhaust pressure. It is desirable to be able to evacuate to atmospheric pressure, which eliminates the need for a roughing pump.

【0007】このことから、高排気圧及び高いポンピン
グ速さを同時に達成する分子圧縮機の構造を提供するこ
とが望まれる。
[0007] Accordingly, it is desirable to provide a structure of a molecular compressor that simultaneously achieves high exhaust pressure and high pumping speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様に従
った分子真空ポンピングステージは、固定要素と回転要
素とから構成され、これら要素は、固定要素に関して回
転要素の回転を許すように連携して配列される。固定及
び回転要素は、入口と出口とを有する流路を形成する。
これら固定及び回転要素のうちの一方のものが、その周
縁にわたって一様に固定され互いに空間をあけて流路内
に配列されるフィンを含む。フィンは、一つ以上の横流
サブ流路を形成し、各横流サブ流路は、流路の入口と出
口とに連通する。固定及び回転要素のうちの他方のもの
は、流路内に配列されるバッフルを含む。これらバッフ
ル及びフィンは、バッフルが横流サブ流路を実質的に遮
るような相補的なジオメトリーを有する。回転要素が固
定要素に関して回転すると、ガスが流路の入口から横流
サブ流路を通じて流路の出口へポンピングされる。
SUMMARY OF THE INVENTION A molecular vacuum pumping stage according to a first aspect of the present invention comprises a stationary element and a rotating element, wherein the elements permit rotation of the rotating element with respect to the stationary element. It is arranged in cooperation. The stationary and rotating elements form a flow path having an inlet and an outlet.
One of the fixed and rotating elements includes fins that are uniformly fixed around the periphery and are spaced apart from each other and arranged in the flow path. The fins define one or more crossflow sub-channels, each of which communicates with an inlet and an outlet of the channel. The other of the stationary and rotating elements includes baffles arranged in the flow path. The baffles and fins have complementary geometries such that the baffle substantially blocks the crossflow sub-channel. As the rotating element rotates relative to the stationary element, gas is pumped from the inlet of the flow path through the cross flow sub-flow path to the outlet of the flow path.

【0009】第一の形態では、フィンは回転要素に取り
付けられ、バッフルは固定要素に取り付けられる。第二
の形態では、フィンは固定要素に取り付けられ、バッフ
ルは回転要素に取り付けられる。各々の場合、回転要素
の回転により、フィンがバッフルに関して移動する。
In a first configuration, the fins are mounted on a rotating element and the baffles are mounted on a stationary element. In a second configuration, the fins are attached to a stationary element and the baffles are attached to a rotating element. In each case, rotation of the rotating element causes the fin to move with respect to the baffle.

【0010】本発明の他の態様に従った分子真空ポンピ
ングステージは、軸線に関して回転する駆動シャフトに
連結したロータディスクと、このロータディスクの周囲
に配列したステータと、バッフルとから構成される。ス
テータは、入口と出口とを有する流路を形成し、ロータ
ディスクは、その周縁にわたって一様に固定され互いに
空間をあけて流路内に配列される二つ以上のフィンを含
む。フィンは、一つ以上の横流サブ流路を形成し、各横
流サブ流路は、流路の入口と出口とに連通する。これら
バッフル及びフィンは、バッフルが横流サブ流路を実質
的に遮るような相補的なジオメトリーを有する。ロータ
ディスクがステータに関して回転すると、ガスが流路の
入口から横流サブ流路を通じて流路の出口へポンピング
される。
A molecular vacuum pumping stage according to another aspect of the present invention comprises a rotor disk connected to a drive shaft that rotates about an axis, a stator arranged around the rotor disk, and a baffle. The stator defines a flow path having an inlet and an outlet, and the rotor disk includes two or more fins that are uniformly fixed around the periphery thereof and are spaced apart from each other and arranged in the flow path. The fins define one or more crossflow sub-channels, each of which communicates with an inlet and an outlet of the channel. The baffles and fins have complementary geometries such that the baffle substantially blocks the crossflow sub-channel. As the rotor disk rotates relative to the stator, gas is pumped from the inlet of the flow path through the cross flow sub-flow path to the outlet of the flow path.

【0011】第一の実施例では、フィンは、キャビティ
内で放射状に張り出す。第二の実施例では、フィンは、
キャビティー内で軸線方向に張り出す。一つ以上の横流
サブ流路が、分子抗力圧縮機のポンピング速さを決定す
る総断面積を有する。
In a first embodiment, the fins project radially within the cavity. In a second embodiment, the fins
Protrudes axially in the cavity. One or more crossflow sub-channels have a total cross-sectional area that determines the pumping speed of the molecular drag compressor.

【0012】本発明の他の態様に従った一体式高真空ポ
ンプは、軸線を有する外部ポンプハウジングと、ハウジ
ング内に配列した軸方向ターボ分子圧縮機と、ハウジン
グ内に配列した分子抗力圧縮機とから構成される。ター
ボ分子圧縮機及び分子抗力圧縮機の各々は、ハウジング
の軸線と同軸に配列した単一の駆動シャフトに連結した
回転部分を有する。分子抗力圧縮機は、上記したよう
な、フィン付きロータ又はフィン付きステータの構造を
有する少なくとも一つの分子抗力ステージを含む。
An integrated high vacuum pump according to another aspect of the present invention comprises an external pump housing having an axis, an axial turbo-molecular compressor arranged in the housing, and a molecular drag compressor arranged in the housing. Consists of Each of the turbo molecular compressor and the molecular drag compressor has a rotating part connected to a single drive shaft arranged coaxially with the housing axis. The molecular drag compressor includes at least one molecular drag stage having a finned rotor or finned stator configuration, as described above.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の組み入れに適当な一体式
高真空ポンプを図1に示す。ハウジング10には入口ポ
ート14と出口ポート16とを有する内部チャンバ12
が形成される。ハウジング10は、排気されるべき真空
チャンバ(図示せず)へ連結される入口ポート14をシ
ールするための真空フランジ18を含む。出口ポート1
6は、典型的に、荒引きポンプ(図示せず)に連結され
る。図示の真空ポンプにより大気圧への排気が可能であ
る場合、荒引きポンプは不要である。ハウジング10の
内部には軸方向ターボ分子圧縮機20と分子抗力圧縮機
22とが配列される。典型的に、軸方向ターボ分子圧縮
機20は数段の軸方向ターボ分子ステージを含み、分子
抗力圧縮機22は数段の分子抗力ステージを含む。軸方
向ターボ分子圧縮機20の各ステージは、ロータ24と
ステータ26とを含む。ロータ及びステータの各々は、
従来の技術で既知の傾斜羽根を有する。分子抗力圧縮機
22の各ステージは、ロータディスク30とステータ3
2とを含む。この分子抗力圧縮機22については詳細に
後述する。各ターボ分子ステージのロータ24、及び各
分子抗力ステージのロータ30は、駆動シャフト34に
取り付けられる。この駆動シャフトは、モータハウジン
グ38内に配備したモータによって高速で回転される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An integral high vacuum pump suitable for incorporation of the present invention is shown in FIG. The housing 10 has an inner chamber 12 having an inlet port 14 and an outlet port 16.
Is formed. The housing 10 includes a vacuum flange 18 for sealing an inlet port 14 connected to a vacuum chamber to be evacuated (not shown). Exit port 1
6 is typically connected to a roughing pump (not shown). If the illustrated vacuum pump is capable of evacuating to atmospheric pressure, a roughing pump is not required. An axial turbo molecular compressor 20 and a molecular drag compressor 22 are arranged inside the housing 10. Typically, the axial turbomolecular compressor 20 includes several stages of axial turbomolecular stages, and the molecular drag compressor 22 includes several stages of molecular drag stages. Each stage of the axial turbo-molecular compressor 20 includes a rotor 24 and a stator 26. Each of the rotor and the stator
With inclined blades known from the prior art. Each stage of the molecular drag compressor 22 includes a rotor disk 30 and a stator 3
2 is included. The molecular drag compressor 22 will be described later in detail. The rotor 24 of each turbo molecular stage and the rotor 30 of each molecular drag stage are mounted on a drive shaft 34. The drive shaft is rotated at high speed by a motor provided in the motor housing 38.

【0014】分子抗力圧縮機22での使用に適した分子
抗力ステージの第一の実施例を図2〜4に示す。分子抗
力ステージは、ロータディスク100とステータ102
とを含み、上述したように、図1に示すようなハウジン
グ内に取り付けられる。このステータは流路104を形
成し、ロータディスク100はこの流路104内を回転
する。従来の技術で既知のように、ステータ102は、
組立式に製作され得る。例えば、上方のステータ部分を
ロータディスク100の上面に近接して配置し、下方の
ステータ部分をロータディスク100の下面に近接して
配置し得る。これらステータ部分は、一体的に固定さ
れ、単一のステータ体を形成する。ディスク100は、
シャフト108に取り付けられ、軸線110に関して回
転する。
A first embodiment of a molecular drag stage suitable for use in the molecular drag compressor 22 is shown in FIGS. The molecular drag stage includes a rotor disk 100 and a stator 102.
And mounted in a housing as shown in FIG. 1 as described above. The stator forms a flow path 104, and the rotor disk 100 rotates in the flow path 104. As is known in the prior art, the stator 102
It can be manufactured in an assembled manner. For example, the upper stator portion may be located proximate the upper surface of rotor disk 100 and the lower stator portion may be located proximate the lower surface of rotor disk 100. These stator portions are fixed together to form a single stator body. Disk 100
Attached to shaft 108 and rotates about axis 110.

【0015】本発明に従って、ロータディスク100に
は、その周縁にわたって一様に固定され互いに空間をあ
けて流路104内に配列される二つ以上のフィン12
0、122、124、126が設けられる。図2〜4の
実施例では、フィン120、122、124、126が
流路104内に軸線110に関して放射状に張り出して
いる。これらフィンは一つ以上の横流サブ流路を形成す
る。図2〜4の実施例では、フィン120、122が横
流サブ流路130を形成し、フィン122、124が横
流サブ流路132を形成し、フィン124、126が横
流サブ流路134を形成している。図2〜4の実施例で
は、フィン120、122、124、126はロータデ
ィスク100の周縁から横方向に一定の距離だけ張り出
している。すなわち、フィン120、122、124、
126はロータディスク100の周縁に環状に形成され
ている。軸線110によって定義される円柱座標系で
は、フィン120、122、124、126は、r−θ
平面上にある。
In accordance with the present invention, the rotor disk 100 includes two or more fins 12 that are uniformly secured around the periphery thereof and that are spaced apart from each other and arranged in the flow path 104.
0, 122, 124 and 126 are provided. In the embodiment of FIGS. 2-4, fins 120, 122, 124, 126 project radially about axis 110 into flow path 104. These fins form one or more transverse sub-channels. In the embodiment of FIGS. 2-4, the fins 120, 122 define a crossflow sub-channel 130, the fins 122, 124 define a crossflow sub-channel 132, and the fins 124, 126 define a crossflow sub-channel 134. ing. In the embodiment of FIGS. 2 to 4, the fins 120, 122, 124, 126 protrude a fixed distance laterally from the periphery of the rotor disk 100. That is, the fins 120, 122, 124,
126 is formed in the periphery of the rotor disk 100 in an annular shape. In the cylindrical coordinate system defined by axis 110, fins 120, 122, 124, 126 have r-θ
Lies on a plane.

【0016】横流サブ流路130、132、134以外
に、ロータディスク100とステータ102との間に小
さい空間が設けられる。特に、フィン120の上面12
0aとステータ102との間、フィン126の下面12
6aとステータ102との間、及びフィン126の下面
126aとの間に小さいクリアランス空間が設けられ
る。また、同様に、フィン120、122、124、1
26の外周縁とステータ102の内周壁102aとの間
にも小さいクリアランス空間が設けられる。クリアラン
ス空間は、典型的に、数千分の1インチであり、ロータ
ディスク100を自由に回転させるとともにロータディ
スク100とステータ102との間でのガス漏れを制限
するように選択される。
A small space is provided between the rotor disk 100 and the stator 102 in addition to the cross flow sub-channels 130, 132, and 134. In particular, the upper surface 12 of the fin 120
0a and the stator 102, the lower surface 12 of the fin 126
A small clearance space is provided between 6 a and the stator 102 and between the lower surface 126 a of the fin 126. Similarly, the fins 120, 122, 124, 1
A small clearance space is also provided between the outer peripheral edge of 26 and the inner peripheral wall 102a of the stator 102. The clearance space is typically a few thousandths of an inch and is selected to allow the rotor disk 100 to rotate freely and to limit gas leakage between the rotor disk 100 and the stator 102.

【0017】フィン120、122、124、126、
及びこれらフィンの間の空間の大きさは、分子抗力ステ
ージに望まれる性能に基づいて選択される。典型的に、
フィン120、122、124、126は、1〜3cm
程度の放射方向の大きさ、及び0.5〜1.0mm程度
の厚さを有する。フィンとフィンとの間は、1〜2mm
程度離される。これらフィンの大きさは、高速回転中に
構造的な剛性を与えるように選択される。横流サブ流路
130、132、134の大きさは、以下で説明するよ
うに、所望されるポンピング速さを与えるように選択さ
れる。ロータディスク100は、10〜20cm程度の
直径を有する。ここで、上記した大きさは、単に例示し
たものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
The fins 120, 122, 124, 126,
And the size of the space between the fins is selected based on the desired performance of the molecular drag stage. Typically,
Fins 120, 122, 124, 126 are 1-3 cm
And has a thickness in the order of 0.5 to 1.0 mm. 1-2 mm between fins
About a degree apart. The size of these fins is selected to provide structural rigidity during high speed rotation. The size of the cross flow sub-channels 130, 132, 134 is selected to provide the desired pumping speed, as described below. The rotor disk 100 has a diameter of about 10 to 20 cm. Here, the sizes described above are merely examples, and do not limit the scope of the present invention.

【0018】ステータ102は、周縁に位置する各横流
サブ流路を遮るバッフル140を含む。フィン120、
122、124、126及びバッフル140は、バッフ
ルが各横流流路を実質的に遮るような相補的なジオメト
リーを有する。特に、バッフル140は、横流サブ流路
130内に張り出したフィンガー142と、横流サブ流
路132内に張り出したフィンガー144と、横流サブ
流路134内に張り出したフィンガー146とを含む。
これらフィンガー142、144、146は、ロータデ
ィスク100とステータ102との間に小さいクリアラ
ンス空間を与えるように、フィン120、122、12
4、126と同程度の大きさである。図2に示すよう
に、ステータ102は、各横流サブ流路への入口150
と、各横流サブ流路からの出口152とを形成する。典
型的に、入口150及び出口152は、バッフル140
とは反対の側に配設される。
The stator 102 includes a baffle 140 that blocks each of the laterally located sub-flow passages. Fins 120,
122, 124, 126 and baffle 140 have complementary geometries such that the baffle substantially blocks each crossflow channel. In particular, the baffle 140 includes fingers 142 projecting into the crossflow sub-channel 130, fingers 144 projecting into the crossflow sub-channel 132, and fingers 146 projecting into the crossflow sub-channel 134.
These fingers 142, 144, 146 provide fins 120, 122, 12 so as to provide a small clearance space between rotor disk 100 and stator 102.
4 and 126. As shown in FIG. 2, the stator 102 has an inlet 150 into each crossflow sub-channel.
And an outlet 152 from each transverse sub-channel. Typically, inlet 150 and outlet 152 are provided with baffle 140
It is arranged on the opposite side.

【0019】本発明の分子抗力ステージでは、入口及び
出口を異なる方向に配設する。軸線方向及び放射方向の
入口及び出口の配設例が、それぞれ図5及び6に示され
る。図2〜6において、同様の構成要素については同一
符号にて示す。図5に軸線方向の入口150aを示す。
この入口は、典型的に、分子抗力ステージの周縁の一方
の位置に設けられる。入口150aは、ロータ100の
周縁付近で、軸線110に関する軸線方向でガスを受け
る。入口150aは横流サブ流路130、132、13
4にガスを配分するためのパッセージ160を含む。図
6に放射方向の入口150bを示す。入口150bは、
軸線110に関して放射方向にガスを受ける。ガスはパ
ッセージ162を通じて横流サブ流路130、132、
134に配分される。分子抗力ステージの出口にも同様
の構成が使用され得る。例えば、分子抗力ステージは、
一方の側に軸線方向の入口を有し、他方の側に軸線方向
の出口を有し得る。このような構成は一段以上のステー
ジを有する真空ポンプでは特に有用である。ここで、本
発明の範囲内で、異なる方向に配設される様々な入口及
び出口を実施し得る。しかし、ポンピング速さを低下さ
せずに、直前のステージから全てのフィンへのガスのコ
ンダクタンスを最大にすることが重要である。軸線方向
のガスの入口がフィン120の中間にある場合、ステー
ジの速さが著しく低下する。また、分子抗力ステージ
は、後述するように、図13〜15に示すように、一つ
以上の入口と一つ以上の出口とを有し得る。
In the molecular drag stage of the present invention, the inlet and outlet are arranged in different directions. Examples of axial and radial inlet and outlet arrangements are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. 2 to 6, similar components are denoted by the same reference numerals. FIG. 5 shows the entrance 150a in the axial direction.
This inlet is typically provided at one location on the periphery of the molecular drag stage. The inlet 150 a receives gas in the axial direction about the axis 110 near the periphery of the rotor 100. The inlet 150a is connected to the cross flow sub-channels 130, 132, 13
4 includes a passage 160 for distributing gas. FIG. 6 shows a radial entrance 150b. The entrance 150b
The gas is received radially with respect to axis 110. The gas is passed through the passage 162 to the transverse sub-channels 130, 132,
134. A similar configuration may be used at the exit of the molecular drag stage. For example, the molecular drag stage is
It may have an axial inlet on one side and an axial outlet on the other side. Such a configuration is particularly useful for vacuum pumps having one or more stages. Here, various inlets and outlets arranged in different directions may be implemented within the scope of the present invention. However, it is important to maximize the conductance of the gas from the previous stage to all fins without reducing pumping speed. If the axial gas inlet is in the middle of the fin 120, the speed of the stage will be significantly reduced. Also, the molecular drag stage may have one or more inlets and one or more outlets, as shown below in FIGS.

【0020】作動中、直前のステージ又は他のソースか
ら入口150を通じてガスを受ける。この直前のステー
ジは、分子抗力ステージ、軸方向ターボ分子ステージ、
又は他の利用可能な真空ポンピングステージである。ガ
スは、横流サブ流路130、132、134に入り込
み、ディスク100の回転により発生する分子抗力によ
りこれら横流サブ流路の周縁にわたってポンピングされ
る。次に、ガスは出口152を通じて次のステージ又は
ポンプの出口ポートへ送られる。このように、図2〜4
に示す上述した分子抗力ステージは、従来の技術の分子
抗力ポンプと重要な点で異なる。図3に示すように、横
流サブ流路130、132、134の各々は、ロータデ
ィスク100の三つの面に接する。例えば、横流サブ流
路130は、ロータディスク100のフィン120の下
面、フィン122の上面、及びその内側端面130aに
接する。これに対し、従来の技術の分子抗力ステージの
横流流路は、典型的に、回転面の一つの面だけに接す
る。すなわち、従来の技術の分子抗力ステージの一つの
移動面と比較して、図2〜4の分子抗力ステージでは、
横流サブ流路のガス分子がロータディスクの三つの移動
面に衝突する。分子抗力ステージの作動が回転ディスク
の運動量をガス分子に転移させることにより行われるの
で、移動面積が固定面積と比較して大きい本発明の分子
抗力ステージは、ガスポンピング効率を増大させる。ま
た、排気圧は、従来の技術の分子抗力ポンプと比較し
て、実質的に増大する。本発明に従った分子抗力ポンプ
の排気圧は、従来の技術の分子抗力ポンプと比較して、
約2倍増大した。
In operation, gas is received through inlet 150 from the previous stage or other source. The stage immediately before this is a molecular drag stage, an axial turbo molecular stage,
Or any other available vacuum pumping stage. The gas enters the transverse flow sub-channels 130, 132, 134 and is pumped around the periphery of these transverse flow sub-channels by the molecular drag generated by the rotation of the disk 100. The gas is then sent through outlet 152 to the next stage or outlet port of the pump. Thus, FIGS.
The above described molecular drag stage differs in important points from prior art molecular drag pumps. As shown in FIG. 3, each of the cross flow sub-channels 130, 132, 134 contacts three surfaces of the rotor disk 100. For example, the cross flow sub-channel 130 contacts the lower surface of the fin 120 of the rotor disk 100, the upper surface of the fin 122, and the inner end surface 130a thereof. In contrast, the cross-flow channels of prior art molecular drag stages typically contact only one of the planes of rotation. That is, compared to one moving surface of the conventional molecular drag stage, the molecular drag stage of FIGS.
Gas molecules in the cross flow sub-channel impinge on three moving surfaces of the rotor disk. Since the actuation of the molecular drag stage is performed by transferring the momentum of the rotating disk to gas molecules, the molecular drag stage of the present invention, in which the moving area is large compared to the fixed area, increases the gas pumping efficiency. Also, the exhaust pressure is substantially increased as compared to prior art molecular drag pumps. The exhaust pressure of the molecular drag pump according to the invention is lower than that of the prior art molecular drag pump.
It increased about two-fold.

【0021】横流サブ流路130、132、134の各
々は入口及び出口を有し、入口及び出口は並設される。
フィン120、122、124、126は流路104を
横流サブ流路130、132、134に分割し、これら
横流サブ流路は、並設した分子抗力ステージの入口と出
口との間を接続する。分子抗力ステージの全ポンピング
速さは、横流サブ流路130、132、134の総断面
積に比例する。横流サブ流路の数及び/又はこれらの断
面積を増加させることにより、ポンピング速さを増大し
得る。
Each of the cross flow sub-channels 130, 132, 134 has an inlet and an outlet, the inlet and outlet being juxtaposed.
The fins 120, 122, 124, 126 divide the flow path 104 into transverse flow sub-flow paths 130, 132, 134, which connect between the inlet and outlet of the side-by-side molecular drag stage. The overall pumping speed of the molecular drag stage is proportional to the total cross-sectional area of the cross flow sub-channels 130, 132, 134. By increasing the number of cross flow sub-channels and / or their cross-sectional area, the pumping speed may be increased.

【0022】本発明のフィン付きロータ構造と、従来の
技術の分子抗力ステージ構造との性能比較試験を行っ
た。19.5mmの放射方向の深さ、1.6mmの厚
さ、及びフィンとフィンとの間に2.0mmの空間を有
する三つのフィンを含むロータディスクを分子抗力ステ
ージに配列して試験を行った。分子抗力圧縮機は、特
に、高いポンピング速さと粘性流体での圧縮比との両方
を維持する必要性から大型ポンプのロータに付加的に取
り付けたステージとして考えられてきたものである。試
験を行ったフィン付きロータ構造を図8に示す。フィン
なしの同様のディスクを取り付けた分子抗力ステージの
試験も行われた。これら試験結果を図7に示す。図7
は、圧縮を圧力(フォアライン又は前線の圧力)(mb
ar)の関数としてプロットしたものである。曲線17
0は、フィン付きロータを有する分子抗力ステージの性
能を示し、曲線172は、在来のフィンなしロータを有
する分子抗力ステージの性能を示す。フィン付きロータ
の圧縮(曲線170)は、より高圧(2mbarから1
0mbar)へ拡大される。従来の技術のステージのよ
り高い最大圧縮比は、ロータと流路壁との間のより大き
い横方向の分離によるものである。
A performance comparison test was conducted between the finned rotor structure of the present invention and the molecular drag stage structure of the prior art. The test was performed by arranging a rotor disk comprising three fins with a radial depth of 19.5 mm, a thickness of 1.6 mm and a space of 2.0 mm between the fins on a molecular drag stage. Was. Molecular drag compressors have particularly been considered as stages additionally mounted on the rotor of large pumps because of the need to maintain both high pumping speeds and compression ratios with viscous fluids. FIG. 8 shows the finned rotor structure that was tested. Testing of the molecular drag stage with a similar disk without fins was also performed. These test results are shown in FIG. FIG.
Means compression (foreline or front pressure) (mb
ar) as a function. Curve 17
0 shows the performance of a molecular drag stage with a finned rotor and curve 172 shows the performance of a molecular drag stage with a conventional finless rotor. The compression of the finned rotor (curve 170) is higher at higher pressures (from 2 mbar to 1
0 mbar). The higher maximum compression ratio of prior art stages is due to the greater lateral separation between the rotor and the flow path walls.

【0023】図9及び10に、本発明に従った分子抗力
ステージの第二の実施例を示す。図示の分子抗力ステー
ジはロータディスク200とステータとを含み、これら
は、上述した図1に示すようなハウジング内に取り付け
られる。ステータ202は流路204を形成し、ロータ
ディスク200はこの流路204内を回転する。ロータ
ディスク200は、シャフト(図示せず)に取り付けら
れ、中心軸線210に関して回転する。
FIGS. 9 and 10 show a second embodiment of the molecular drag stage according to the present invention. The illustrated molecular drag stage includes a rotor disk 200 and a stator, which are mounted in a housing as shown in FIG. 1 described above. The stator 202 forms a flow path 204, and the rotor disk 200 rotates in the flow path 204. The rotor disk 200 is mounted on a shaft (not shown) and rotates about a central axis 210.

【0024】ロータディスク200は、その周縁にわた
って一様に固定され互いに空間をあけて流路204内に
配列される二つ以上のフィン220、222、224、
226を有する。図9及び10の実施例では、フィン2
20、222、224、226は、軸線210に関して
流路204内で軸線方向に張り出す。図9及び10の実
施例では、フィン220、222は横流サブ流路232
を形成し、フィン222、224は横流流路232を形
成し、フィン224、226は横流流路234を形成し
ている。フィン220、222、224、226はロー
タディスクの周縁にわたって固定され張り出している。
すなわち、フィン220、222、224、226は同
軸の円柱状に設けられている。図2〜4の実施例のよう
に、フィン220、222、224、226及びフィン
とフィンとの間の空間の大きさは、分子抗力ステージの
所望される性能に基づいて選択される。横流サブ流路2
30、232、234の大きさは、所望されるポンピン
グ速さを与えるように選択される。
The rotor disk 200 has two or more fins 220, 222, 224, which are uniformly fixed around the periphery thereof and are arranged in the flow path 204 with a space therebetween.
226. In the embodiment of FIGS.
20, 222, 224, 226 project axially within the channel 204 with respect to the axis 210. In the embodiment of FIGS. 9 and 10, the fins 220, 222
The fins 222 and 224 form a cross flow channel 232, and the fins 224 and 226 form a cross flow channel 234. The fins 220, 222, 224, 226 are fixed and project over the periphery of the rotor disk.
That is, the fins 220, 222, 224, and 226 are provided in a coaxial columnar shape. As in the embodiment of FIGS. 2-4, the size of the fins 220, 222, 224, 226 and the space between the fins is selected based on the desired performance of the molecular drag stage. Cross-flow sub-channel 2
The size of 30, 232, 234 is selected to provide the desired pumping speed.

【0025】ステータ202は、周縁に位置する各横流
流路を遮るバッフル240を含む。これらフィン及びバ
ッフルは、バッフルが各横流サブ流路を実質的に遮るよ
うな相補的なジオメトリーを有する。特に、バッフル2
40は、横流サブ流路230内に張り出したフィンガー
242と、横流サブ流路232内に張り出したフィンガ
ー244と、横流サブ流路234内に張り出したフィン
ガー246とを含む。これらフィンガー242、24
4、246は、ロータディスクとバッフル240との間
に小さいクリアランス空間を与えるように、フィン22
0、222、224、226と同程度の大きさである。
ステータ240は、また、図2、5及び6に関連して上
述したように、横流サブ流路230、232、234の
各々への入口及び出口を形成する。
The stator 202 includes a baffle 240 that blocks each of the peripherally located transverse flow channels. The fins and baffles have complementary geometries such that the baffle substantially blocks each crossflow sub-channel. In particular, baffle 2
40 includes a finger 242 projecting into the lateral flow sub-channel 230, a finger 244 projecting into the lateral flow sub-channel 232, and a finger 246 projecting into the lateral flow sub-channel 234. These fingers 242, 24
4, 246 are provided with fins 22 so as to provide a small clearance space between the rotor disk and the baffle 240.
0, 222, 224, and 226.
Stator 240 also forms inlets and outlets to each of the cross flow sub-channels 230, 232, 234, as described above in connection with FIGS.

【0026】ここで、様々な分子抗力ステージが本発明
の範囲内に含まれる。分子抗力ステージのフィンの数
は、実用的な数であればよく、フィンの大きさや、フィ
ンとフィンとの間の間隔は、その応用に際して特定的に
選択されるものである。図2〜4に例示したロータディ
スク100では、フィン120、122、124、12
6の領域の軸線方向の大きさが、その中心の領域の軸線
方向の大きさよりも大きい。一般的には、ロータディス
クは一様又は一様でない軸線方向の大きさを有し、ステ
ータは相補的なジオメトリーを有する。多段ステージ式
真空ポンプでは、一様な軸線方向の厚さを有するロータ
ディスクを使用することが便利である。その外周縁付近
に増加する軸線方向の厚さを有するロータディスクで
は、フィンを追加して設けることがある。フィン、及び
フィンとフィンとの間の空間の大きさは、その応用に際
して特定的に選択される。本発明に従って、真空ポンプ
が一つ以上の分子抗力ステージを含むことができる。本
発明の分子抗力ステージについて、ロータディスクの周
縁に固定したフィン及びステータに取り付けたバッフル
を有するように説明したが、フィンをロータ又はステー
タのいずれか一方に取り付けることができる。ロータデ
ィスクが回転するキャビティ内にフィンがステータから
張り出すという構成では、バッフルがロータに取り付け
られ得る。
Here, various molecular drag stages are included within the scope of the present invention. The number of fins in the molecular drag stage may be a practical number, and the size of the fins and the distance between the fins are specifically selected in the application. In the rotor disk 100 illustrated in FIGS. 2 to 4, the fins 120, 122, 124, 12
The size of the region 6 in the axial direction is larger than the size of the central region in the axial direction. Generally, the rotor disk has a uniform or non-uniform axial dimension and the stator has a complementary geometry. In a multi-stage vacuum pump, it is convenient to use a rotor disk having a uniform axial thickness. Additional fins may be provided on a rotor disk having an increasing axial thickness near its outer periphery. The size of the fins and the space between the fins is specifically selected for the application. In accordance with the present invention, a vacuum pump can include one or more molecular drag stages. Although the molecular drag stage of the present invention has been described as having fins fixed to the periphery of the rotor disk and baffles attached to the stator, the fins can be attached to either the rotor or the stator. In configurations where the fins overhang the stator in the cavity where the rotor disk rotates, a baffle may be attached to the rotor.

【0027】図11〜15を参照して、フィンをステー
タに設けた分子抗力ステージについて説明する。図11
〜15において、同様の構成要素については同一符号に
て示す。ステータ300は中心軸線320を有するほぼ
円柱状の内周壁302を有する。環状のフィン310、
312、314が円柱状の内周壁302から内側方向に
張り出す。これらフィン310、312、314は、そ
の周縁に一様に固定され、軸線320に関してr−θ平
面内にある。軸線320に関して回転するように位置し
たロータディスク324が、フィン310に近接したフ
ランジ326と、フィン314に近接したフランジ32
8とを含む。これらフランジ326、328の間には流
路が形成される。フィン310、312及びロータディ
スク324が横流サブ流路330を形成し、フィン31
2、314及びロータディスク324が横流サブ流路3
32を形成する。
With reference to FIGS. 11 to 15, a description will be given of a molecular drag stage in which fins are provided on a stator. FIG.
15 to 15, the same components are denoted by the same reference numerals. Stator 300 has a substantially cylindrical inner peripheral wall 302 having a central axis 320. Annular fin 310,
312, 314 project inward from the cylindrical inner peripheral wall 302. These fins 310, 312, 314 are uniformly fixed around their periphery and are in the r-θ plane with respect to axis 320. Rotor disk 324, which is positioned for rotation about axis 320, includes flange 326 proximate fin 310 and flange 32 proximate fin 314.
8 is included. A flow path is formed between the flanges 326 and 328. The fins 310 and 312 and the rotor disk 324 form the cross flow sub-channel 330 and the fin 31
2, 314 and the rotor disk 324
32 are formed.

【0028】図12及び13に示すように、ロータディ
スク324は、バッフル340、342を含む。バッフ
ル340、342は、回転中のロータディスク324の
バランスを確実にとるために、好適に、軸線320に関
して180Eだけ空間をあけられる。図12に示すよう
に、バッフル340は、サブ流路330に張り出したフ
ィンガー344と、サブ流路332に張り出したフィン
ガー346とを含む。これらフィンガー344、346
は、バッフル340とフィン310、312、314と
の間に小さいクリアランス空間を与えるように、フィン
310、312、314と同程度の大きさである。フィ
ン及びバッフルは、バッフルが各横流サブ流路を実質的
に遮るような相補的なジオメトリーを有する。バッフル
342は、同様の構造を有する。
As shown in FIGS. 12 and 13, the rotor disk 324 includes baffles 340 and 342. The baffles 340, 342 are preferably spaced 180E about the axis 320 to ensure that the rotating rotor disk 324 is balanced. As shown in FIG. 12, the baffle 340 includes a finger 344 projecting into the sub flow path 330 and a finger 346 projecting into the sub flow path 332. These fingers 344, 346
Is about the same size as the fins 310, 312, 314 so as to provide a small clearance space between the baffle 340 and the fins 310, 312, 314. The fins and baffles have complementary geometries such that the baffle substantially blocks each crossflow sub-channel. The baffle 342 has a similar structure.

【0029】図13及び14に示すように、ロータディ
スク324には入口350、352が設けられ、これら
入口350、352は、ロータディスク324の上面3
54から下方向に伸長し、各バッフルに隣接した横流サ
ブ流路330、332にアクセスする。図13及び14
に示すように、ロータディスク324には出口360、
362が設けられ、これら出口360、362は、ロー
タディスク324の下面364から上方向に伸長し、各
バッフルに隣接した横流流路330、332にアクセス
する。図11〜15の分子抗力ステージは、各バッフル
のための入口と出口とを含む。入口350及び出口36
2はバッフル340の両側の、バッフル342とは反対
の側に配設される。このような構造では、並列的な二つ
のポンピングステージのように作動し、各ポンピングス
テージは、ロータディスクの周縁の半分から構成され
る。作動中、入口350、352を通じてガスを受け、
このガスは横流サブ流路330、332に流入する。ガ
スはロータディスク324の回転による分子抗力により
横流サブ流路の周縁にわたってポンピングされる。次
に、ガスは、出口360、362を通じて次のステージ
又はポンプの排気ポートへ流出する。
As shown in FIGS. 13 and 14, the rotor disk 324 is provided with inlets 350 and 352, and the inlets 350 and 352 are connected to the upper surface 3 of the rotor disk 324.
Extends downwardly from 54 to access the cross flow sub-channels 330, 332 adjacent to each baffle. Figures 13 and 14
As shown in the figure, the rotor disk 324 has an outlet 360,
362 are provided and these outlets 360, 362 extend upwardly from the lower surface 364 of the rotor disk 324 to access the cross flow channels 330, 332 adjacent to each baffle. The molecular drag stages of FIGS. 11-15 include an inlet and an outlet for each baffle. Inlet 350 and outlet 36
2 are disposed on both sides of the baffle 340, on the side opposite to the baffle 342. In such a configuration, it operates like two pumping stages in parallel, each consisting of half the circumference of the rotor disk. In operation, gas is received through inlets 350, 352,
This gas flows into the cross flow sub-channels 330 and 332. The gas is pumped over the periphery of the transverse sub-channel by molecular drag due to the rotation of the rotor disk 324. The gas then exits to the next stage or pump exhaust port through outlets 360,362.

【0030】一般に、本発明の分子抗力ステージは固定
要素と回転要素とを含み、これら要素は固定要素に関す
る回転要素の回転を許すように連携して配列される。固
定及び回転要素は入口と出口とを有する流路を形成す
る。これら固定及び回転要素のうちの一方のものが、そ
の周縁にわたって一様に固定され互いに空間をあけて流
路内に配列されるフィンを含む。フィンは、一つ以上の
横流サブ流路を形成し、各横流サブ流路は入口及び出口
に連通する。固定及び回転要素のうちの他方のものは、
流路に配列されるバッフルを含む。これらバッフル及び
フィンは、バッフルが横流サブ流路を実質的に遮るよう
な相補的なジオメトリーを有する。すなわち、フィン
は、図2〜6、9及び10の実施例のように回転しても
よいし、図11〜15の実施例のように固定されてもよ
い。フィンが固定されると、バッフルはフィンに関して
回転する。
In general, the molecular drag stage of the present invention includes a stationary element and a rotating element, which are arranged in tandem to permit rotation of the rotating element with respect to the stationary element. The stationary and rotating elements form a flow path having an inlet and an outlet. One of the fixed and rotating elements includes fins that are uniformly fixed around the periphery and are spaced apart from each other and arranged in the flow path. The fins define one or more crossflow sub-channels, each of which communicates with an inlet and an outlet. The other of the fixed and rotating elements is
Including a baffle arranged in the flow path. The baffles and fins have complementary geometries such that the baffle substantially blocks the crossflow sub-channel. That is, the fins may rotate as in the embodiments of FIGS. 2-6, 9 and 10, or may be fixed as in the embodiments of FIGS. When the fins are secured, the baffle rotates about the fins.

【0031】以上、本発明の好適な実施例に関して説明
したが、添付の特許請求の範囲により定義される本発明
の範囲を逸脱せずに様々な変形物及び変更物がなされ得
ることは当業者には明らかである。
While the preferred embodiment of the present invention has been described above, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention, which is defined by the appended claims. It is clear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、軸方向ターボ分子圧縮機と分子抗力圧
縮機とを含む高真空ポンプの側面断面図である。
FIG. 1 is a side cross-sectional view of a high vacuum pump including an axial turbo molecular compressor and a molecular drag compressor.

【図2】図2は、本発明に従った分子抗力真空ポンピン
グステージの第一の実施例の平面断面図である。
FIG. 2 is a plan sectional view of a first embodiment of a molecular drag vacuum pumping stage according to the present invention.

【図3】図3は、図2の分子抗力真空ポンピングステー
ジの側面部分断面図であり、ロータフィンにより形成さ
れる横流サブ流路を示す。
FIG. 3 is a partial side cross-sectional view of the molecular drag vacuum pumping stage of FIG. 2, showing a cross flow sub-channel formed by rotor fins.

【図4】図4は、図2の分子抗力ステージの側面部分断
面図であり、入口と出口との間の固定バッフルを示す。
FIG. 4 is a side partial cross-sectional view of the molecular drag stage of FIG. 2, showing a fixed baffle between an inlet and an outlet.

【図5】図5は、図2の分子抗力ステージの側面部分断
面図であり、入口の構成の第一の例を示す。
FIG. 5 is a partial side sectional view of the molecular drag stage of FIG. 2, showing a first example of an inlet configuration;

【図6】図6は、図2の分子抗力ステージの側面部分断
面図であり、入口の構成の第二の例を示す。
FIG. 6 is a partial side sectional view of the molecular drag stage of FIG. 2, showing a second example of an inlet configuration.

【図7】図7は、圧力の関数としての圧縮のグラフであ
り、本発明の分子抗力ステージの性能と従来の技術の分
子抗力ステージの性能とを示す。
FIG. 7 is a graph of compression as a function of pressure, showing the performance of a molecular drag stage of the present invention and a prior art molecular drag stage.

【図8】図8は、図7の在来の分子抗力ステージ性能と
の性能比較試験に用いた分子抗力ステージの側面部分断
面図である。
8 is a side partial cross-sectional view of a molecular drag stage used in a performance comparison test with the conventional molecular drag stage performance of FIG. 7;

【図9】図9は、本発明の従った分子抗力ステージの第
二の実施例の側面部分断面図であり、ロータフィンによ
り形成される横流サブ流路を示す。
FIG. 9 is a partial side cross-sectional view of a second embodiment of a molecular drag stage according to the present invention, illustrating a cross-flow sub-channel formed by rotor fins.

【図10】図10は、図9の分子抗力ステージの側面部
分断面図であり、固定バッフルを示す。
FIG. 10 is a side partial cross-sectional view of the molecular drag stage of FIG. 9, showing a fixed baffle.

【図11】図11は、本発明に従った分子抗力ステージ
の第三の実施例の部分断面図であり、ステータフィンに
より形成される横流サブ流路を示す。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a third embodiment of a molecular drag stage according to the present invention, illustrating a cross-flow sub-channel formed by stator fins.

【図12】図12は、図11の分子抗力ステージの側面
部分断面図であり、ロータにより形成されるバッフルを
示す。
FIG. 12 is a partial side cross-sectional view of the molecular drag stage of FIG. 11, showing the baffle formed by the rotor.

【図13】図13は、図11及び12に示すロータの断
面図である。
FIG. 13 is a sectional view of the rotor shown in FIGS. 11 and 12;

【図14】図14は、図11及び12に示すロータの平
面図である。
FIG. 14 is a plan view of the rotor shown in FIGS. 11 and 12;

【図15】図15は、図11及び12に示すロータの底
面図である。
FIG. 15 is a bottom view of the rotor shown in FIGS. 11 and 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100・・・ロータディスク 102・・・ステータ 104・・・流路 110・・・軸線 120、122、124、126・・・フィン 130、132、134・・・横流サブ流路 100: Rotor disk 102: Stator 104: Flow path 110: Axis line 120, 122, 124, 126: Fin 130, 132, 134: Cross flow sub-flow path

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子抗力真空ポンピングステージであっ
て、(1) 固定要素、及び(2) 回転要素、から成
り、 前記固定要素及び前記回転要素が、前記固定要素に関す
る前記回転要素の回転を許すように連携して配列され、 前記固定要素及び前記回転要素が、入口と出口とを有す
る流路を形成し、 前記固定要素及び前記回転要素のうちの一方が、その周
縁にわたって一様に固定され互いに空間をあけて前記流
路内に配列されるフィンを有し、 前記フィンが、一つ以上の横流サブ流路を形成し、 各横流サブ流路が、前記入口と前記出口とに連通し、 前記固定要素及び前記回転要素のうちの他方が、前記流
路に配列されるバッフルを有し、 前記バッフル及び前記フィンは、前記バッフルが前記横
流サブ流路を実質的に遮るような相補的なジオメトリー
を有し、 前記回転要素が前記固定要素に関して回転すると、ガス
が前記入口から前記横流サブ流路を通じて前記出口へポ
ンピングされる、ところの分子抗力真空ポンピングステ
ージ。
1. A molecular drag vacuum pumping stage, comprising: (1) a stationary element; and (2) a rotating element, wherein the stationary element and the rotating element permit rotation of the rotating element with respect to the stationary element. The fixed element and the rotating element form a flow path having an inlet and an outlet, and one of the fixed element and the rotating element is uniformly fixed around the periphery thereof. Fins spaced apart from each other and arranged in the flow path, wherein the fins form one or more cross flow sub-flow paths, and each of the cross flow sub-flow paths communicates with the inlet and the outlet. The other of the fixed element and the rotating element has a baffle arranged in the flow path, wherein the baffle and the fin are complementary such that the baffle substantially blocks the cross flow sub-flow path Na geo A molecular drag vacuum pumping stage having a metrology wherein gas is pumped from the inlet through the cross flow sub-flow path to the outlet as the rotating element rotates with respect to the stationary element.
【請求項2】 前記フィンが前記回転要素に取り付けら
れ、前記バッフルが前記固定要素に取り付けられる、と
ころの請求項1の分子抗力真空ポンピングステージ。
2. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 1 wherein said fins are attached to said rotating element and said baffles are attached to said stationary element.
【請求項3】 前記フィンが前記固定要素に取り付けら
れ、前記バッフルが前記回転要素に取り付けられる、と
ころの請求項1の分子抗力真空ポンピングステージ。
3. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 1 wherein said fins are attached to said stationary element and said baffles are attached to said rotating element.
【請求項4】 前記横流サブ流路が、当該分子抗力真空
ポンピングステージのポンピング速さを決定する総断面
積を有する、ところの請求項1の分子抗力真空ポンピン
グステージ。
4. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 1, wherein said cross flow sub-channel has a total cross-sectional area that determines a pumping speed of said molecular drag vacuum pumping stage.
【請求項5】 前記フィンが前記回転要素の回転軸線に
関して放射方向に張り出す、ところの請求項1の分子抗
力真空ポンピングステージ。
5. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 1, wherein said fins project radially about an axis of rotation of said rotating element.
【請求項6】 前記フィンが前記回転要素の回転軸線に
関して軸線方向に張り出す、ところの請求項1の分子抗
力真空ポンピングステージ。
6. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 1, wherein said fins project axially with respect to the axis of rotation of said rotating element.
【請求項7】 前記フィンが複数の横流サブ流路を形成
する、ところの請求項1の分子抗力真空ポンピングステ
ージ。
7. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 1, wherein said fins form a plurality of transverse sub-channels.
【請求項8】 分子抗力真空ポンピングステージであっ
て、(1) 軸線に関して回転する駆動シャフトに連結
したロータディスク、(2) 前記ロータディスクの周
囲に配列され、入口と出口とを有する流路を形成したス
テータ、及び(3) 前記流路内に配列されるバッフ
ル、から成り、 前記ロータディスクが、その周縁にわたって一様に固定
され互いに空間をあけて前記流路内に配列される二つ以
上のフィンを有し、 前記フィンが一つ以上の横流サブ流路を形成し、 各横流サブ流路が前記入口と前記出口とに連通し、 前記バッフル及び前記フィンは、前記バッフルが前記一
つ以上の横流サブ流路を実質的に遮るような相補的なジ
オメトリーを有し、 前記回転要素が前記固定要素に関して回転すると、ガス
が前記入口から前記一つ以上の横流サブ流路を通じて前
記出口へポンピングされる、ところの分子抗力真空ポン
ピングステージ。
8. A molecular drag vacuum pumping stage comprising: (1) a rotor disk coupled to a drive shaft that rotates about an axis; and (2) a flow path arranged around the rotor disk and having an inlet and an outlet. A stator formed and (3) a baffle arranged in the flow passage, wherein two or more of the rotor disks are uniformly fixed around the periphery thereof and arranged in the flow passage with a space therebetween. Wherein the fins form one or more transverse sub-channels, each transverse sub-channel communicates with the inlet and the outlet, and wherein the baffle and the fin are such that the baffle is the one Having a complementary geometry to substantially obstruct the cross flow sub-flow path, wherein when the rotating element rotates with respect to the stationary element, gas flows from the inlet into the one or more transverse flow paths. The pumped to the outlet through the sub-channel molecular drag vacuum pumping stage as place.
【請求項9】 前記フィンが前記流路内で放射方向に張
り出す、ところの請求項8の分子抗力真空ポンピングス
テージ。
9. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 8, wherein said fins project radially within said flow path.
【請求項10】 前記フィンが前記流路内で軸線方向に
張り出す、ところの請求項8の分子抗力真空ポンピング
ステージ。
10. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 8, wherein said fins project axially within said flow path.
【請求項11】 前記フィンが複数の横流サブ流路を形
成する、ところの請求項8の分子抗力真空ポンピングス
テージ。
11. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 8, wherein said fins define a plurality of transverse sub-channels.
【請求項12】 前記バッフルが、各々の前記一つ以上
の横流サブ流路内に張り出すフィンガーを含む、ところ
の請求項8の分子抗力真空ポンピングステージ。
12. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 8, wherein said baffle includes fingers extending into each of said one or more crossflow sub-channels.
【請求項13】 軸線を有するポンプハウジングと、前
記ハウジング内に配列した軸方向ターボ分子圧縮機と、
前記ハウジング内に配列した分子抗力圧縮機とから成
り、前記軸方向ターボ分子圧縮機及び前記分子抗力圧縮
機の各々が前記軸線と同軸に配列した単一のモータ駆動
シャフトに連結した回転部分を有する、一体式高真空ポ
ンプであって、 前記分子抗力圧縮機が、少なくとも一つの分子抗力ステ
ージを含み、 前記分子抗力ステージが、(1) 軸線に関して回転す
る駆動シャフトに連結したロータディスク、(2) 前
記ロータディスクの周囲に配列され、入口と出口とを有
する流路を形成したステータ、及び(3) 前記流路内
に配列されるバッフル、から成り、 前記ロータディスクが、その周縁にわたって一様に固定
され互いに空間をあけて前記流路内に配列される二つ以
上のフィンを有し、 前記フィンが一つ以上の横流サブ流路を形成し、 各横流サブ流路が前記入口と前記出口とに連通し、 前記バッフル及び前記フィンは、前記バッフルが前記一
つ以上の横流サブ流路を実質的に遮るような相補的なジ
オメトリーを有し、 前記回転要素が前記固定要素に関して回転すると、ガス
が前記入口から前記一つ以上の横流サブ流路を通じて前
記出口へポンピングされる、ところの一体式高真空ポン
プ。
13. A pump housing having an axis, an axial turbo-molecular compressor arranged within said housing,
A molecular drag compressor arranged in the housing, each of the axial turbo molecular compressor and the molecular drag compressor having a rotating portion coupled to a single motor drive shaft aligned coaxially with the axis. An integrated high vacuum pump, wherein the molecular drag compressor includes at least one molecular drag stage, wherein the molecular drag stage is coupled to a drive shaft that rotates about an axis; A stator arranged around the rotor disk and having a flow path having an inlet and an outlet, and (3) a baffle arranged in the flow path, wherein the rotor disk is uniformly distributed over the periphery thereof. Having two or more fins fixed and spaced from each other in the flow path, wherein the fins form one or more cross flow sub-flow paths; Wherein each baffle communicates with the inlet and the outlet, and wherein the baffle and the fin have complementary geometries such that the baffle substantially blocks the one or more baffle sub-channels; An integrated high vacuum pump, wherein gas is pumped from the inlet through the one or more crossflow sub-channels to the outlet as the rotating element rotates with respect to the stationary element.
【請求項14】 前記フィンが前記流路内で放射方向に
張り出す、ところの請求項13の一体式高真空ポンプ。
14. The integrated high vacuum pump of claim 13, wherein said fins project radially within said flow path.
【請求項15】 前記フィンが前記流路内で軸線方向に
張り出す、ところの請求項13の一体式高真空ポンプ。
15. The integrated high vacuum pump of claim 13, wherein said fins project axially within said flow path.
【請求項16】 前記フィンが、前記分子抗力真空ポン
ピングステージのポンピング速さを決定する総断面積を
有する複数の横流サブ流路を形成する、ところの請求項
13の一体式高真空ポンプ。
16. The integrated high vacuum pump of claim 13, wherein said fins define a plurality of transverse sub-channels having a total cross-sectional area that determines a pumping speed of said molecular drag vacuum pumping stage.
【請求項17】 前記バッフルが、各々の前記一つ以上
の横流サブ流路内に張り出すフィンガーを含む、ところ
の請求項13の一体式高真空ポンプ。
17. The integrated high vacuum pump of claim 13, wherein said baffle includes fingers that extend into each of said one or more crossflow sub-channels.
【請求項18】 軸線を有するポンプハウジングと、前
記ハウジング内に配列した軸方向ターボ分子圧縮機と、
前記ハウジング内に配列した分子抗力圧縮機とから成
り、前記軸方向ターボ分子圧縮機及び前記分子抗力圧縮
機の各々が前記軸線と同軸に配列した単一のモータ駆動
シャフトに連結した回転部分を有する、一体式高真空ポ
ンプであって、 前記分子抗力圧縮機が、少なくとも一つの分子抗力ステ
ージを含み、 前記分子抗力ステージが、(1) 固定要素、及び
(2) 回転要素、から成り、 前記固定要素及び前記回転要素が、前記固定要素に関す
る前記回転要素の回転を許すように連携して配列され、 前記固定要素及び前記回転要素が、入口と出口とを有す
る流路を形成し、 前記固定要素及び前記回転要素のうちの一方が、その周
縁にわたって一様に固定され互いに空間をあけて前記流
路内に配列されるフィンを有し、 前記フィンが、一つ以上の横流サブ流路を形成し、 各横流サブ流路が、前記入口と前記出口とに連通し、 前記固定要素及び前記回転要素のうちの他方が、前記流
路に配列されるバッフルを有し、 前記バッフル及び前記フィンは、前記バッフルが前記横
流サブ流路を実質的に遮るような相補的なジオメトリー
を有し、 前記回転要素が前記固定要素に関して回転すると、ガス
が前記入口から前記横流サブ流路を通じて前記出口へポ
ンピングされる、ところの一体式高真空ポンプ。
18. A pump housing having an axis, an axial turbo-molecular compressor arranged in the housing,
A molecular drag compressor arranged in the housing, each of the axial turbo molecular compressor and the molecular drag compressor having a rotating portion coupled to a single motor drive shaft aligned coaxially with the axis. An integrated high vacuum pump, wherein the molecular drag compressor includes at least one molecular drag stage, wherein the molecular drag stage comprises: (1) a fixed element; and (2) a rotating element. An element and the rotating element are arranged in cooperation to allow rotation of the rotating element with respect to the stationary element, wherein the stationary element and the rotating element form a flow path having an inlet and an outlet; And one of the rotating elements has fins that are uniformly fixed around the periphery thereof and are arranged in the flow path with a space therebetween, and the fin has one or more fins. Wherein each of the transverse sub-channels communicates with the inlet and the outlet, and the other of the fixed element and the rotating element has a baffle arranged in the channel. The baffle and the fins have complementary geometries such that the baffle substantially obstructs the crossflow sub-flow path, wherein when the rotating element rotates with respect to the stationary element, gas flows from the inlet to the crossflow sub-flow. An integrated high vacuum pump where the pump is pumped to the outlet through a flow path.
【請求項19】 前記フィンが前記回転要素に取り付け
られ、前記バッフルが前記固定要素に取り付けられる、
ところの請求項18の一体式高真空ポンプ。
19. The fin is attached to the rotating element and the baffle is attached to the fixed element.
19. The integrated high vacuum pump of claim 18.
【請求項20】 前記フィンが前記固定要素に取り付け
られ、前記バッフルが前記回転要素に取り付けられる、
ところの請求項18の一体式高真空ポンプ。
20. The fin is attached to the fixed element and the baffle is attached to the rotating element.
19. The integrated high vacuum pump of claim 18.
【請求項21】 分子抗力真空ポンピングステージであ
って、(1) 固定要素、及び(2) 回転要素、から
成り、 前記固定要素及び前記回転要素が、前記固定要素に関す
る前記回転要素の回転を許すように連携して配列され、 前記固定要素及び前記回転要素が、入口と出口とを有す
る流路を形成し、 前記回転要素が、その周縁にわたって一様に固定され互
いに空間をあけて前記流路内に配列されるフィンを有
し、 前記フィンが、一つ以上の横流サブ流路を形成し、 各横流サブ流路が、前記入口と前記出口とに連通し、 前記固定要素が、前記流路に配列されるバッフルを有
し、 前記バッフル及び前記フィンは、前記バッフルが前記横
流サブ流路を実質的に遮るような相補的なジオメトリー
を有し、 前記回転要素が前記固定要素に関して回転すると、ガス
が前記入口から前記横流サブ流路を通じて前記出口へポ
ンピングされる、ところの分子抗力真空ポンピングステ
ージ。
21. A molecular drag vacuum pumping stage, comprising: (1) a stationary element; and (2) a rotating element, wherein the stationary element and the rotating element permit rotation of the rotating element with respect to the stationary element. The fixed element and the rotating element form a flow path having an inlet and an outlet, and the rotating element is uniformly fixed around the periphery thereof and is spaced apart from each other. Wherein the fins define one or more transverse sub-channels, each transverse sub-channel communicating with the inlet and the outlet, and A baffle arranged in a path, wherein the baffle and the fin have a complementary geometry such that the baffle substantially obstructs the cross flow sub-flow path, and wherein the rotating element rotates relative to the stationary element. Then, the gas is pumped into the outlet through the lateral flow subchannels from said inlet, molecular drag vacuum pumping stage where.
【請求項22】 前記入口が軸線方向に配設される、と
ころの請求項21の分子抗力真空ポンピングステージ。
22. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 21, wherein said inlet is disposed axially.
【請求項23】 前記入口が放射方向に配設される、と
ころの請求項21の分子抗力真空ポンピングステージ。
23. The molecular drag vacuum pumping stage of claim 21, wherein said inlet is radially disposed.
JP25680098A 1997-10-21 1998-09-10 Molecular drag compressor having finned rotor structure Pending JPH11159493A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US95502997A 1997-10-21 1997-10-21
US955029 1997-10-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11159493A true JPH11159493A (en) 1999-06-15

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ID=25496273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25680098A Pending JPH11159493A (en) 1997-10-21 1998-09-10 Molecular drag compressor having finned rotor structure

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DE (1) DE19848406A1 (en)
GB (1) GB2333127A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19942410A1 (en) * 1999-09-06 2001-03-08 Pfeiffer Vacuum Gmbh Vacuum pump
US7223064B2 (en) 2005-02-08 2007-05-29 Varian, Inc. Baffle configurations for molecular drag vacuum pumps
DE102013114290A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-18 Pfeiffer Vacuum Gmbh vacuum pump

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DE3919529C2 (en) * 1988-07-13 1994-09-29 Osaka Vacuum Ltd Vacuum pump
GB9125850D0 (en) * 1991-12-04 1992-02-05 Boc Group Plc Improvements in vacuum pumps
GB9125848D0 (en) * 1991-12-04 1992-02-05 Boc Group Plc Improvements in vacuum pumps
GB9525337D0 (en) * 1995-12-12 1996-02-14 Boc Group Plc Improvements in vacuum pumps

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Publication number Publication date
GB9815502D0 (en) 1998-09-16
DE19848406A1 (en) 1999-05-20
GB2333127A (en) 1999-07-14

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