JPS6185599A - Turbo-molecular pump - Google Patents
Turbo-molecular pumpInfo
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- JPS6185599A JPS6185599A JP59206180A JP20618084A JPS6185599A JP S6185599 A JPS6185599 A JP S6185599A JP 59206180 A JP59206180 A JP 59206180A JP 20618084 A JP20618084 A JP 20618084A JP S6185599 A JPS6185599 A JP S6185599A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/161—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/164—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of an axial flow wheel
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ターボ分子ポンプに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) This invention relates to a turbomolecular pump.
(従来の技術)
ターボ分子ポンプは、JIS Zg/27−/ 9g/
に説明され、また石井博著「真空ポンプ」 (真空技術
講座第2巻、昭和tO年λ月25日初版、日刊工業新聞
社発行)およびジョンF、オハロン乞、野田保他−名訳
[真空技術マニュアル] (昭和5g年7月3Q日初版
、産業図書株式会社発行)に開示されているように、タ
ービン形の羽根を持つロータおよびステータからなる分
子ポンプであって、分子流領域での気体輸送に特に有効
な、運動量輸送式真空ポンプの/柚である。(Prior art) Turbo molecular pumps are JIS Zg/27-/9g/
It was explained in ``Vacuum Pump'' by Hiroshi Ishii (Vacuum Technology Course Vol. 2, first published on January 25, 1920, published by Nikkan Kogyo Shimbun) and by John F., O'Haron, Tamotsu Noda et al. [Vacuum As disclosed in the Technical Manual (first edition dated July 3, 1939, published by Sangyo Tosho Co., Ltd.), it is a molecular pump consisting of a rotor and a stator with turbine-shaped blades, and is a molecular pump that pumps gas in the molecular flow region. This is a momentum transfer vacuum pump that is particularly effective for transportation.
その1例の一般的構造について、第21図をら照しなが
ら説明すると、円筒状内面lOを有するステータllの
中に、円筒状外面/コを有するロータ13が、ステータ
と同一の垂直@1鳥)Aを有するように収容される。ス
テータl/の内面lOとロータ13の外面12との間の
環状断面のポンプ空間/ダの中には、ロータ外面/2か
ら半径方向外向きに多くのロータ羽根/Sが突出し、ス
テータ内面IOから半径方向内向きに多くのステータ羽
根16が突出する6特に第一一図に拡大して部分的に示
すように、ロータ羽根15の先9−#s / ’7は、
比較的せまい間隙/gを置いてステータ内面lθに対向
し、ステータ羽根/6の先端19は、同じくせまい間l
!I;j2θを置いてロータ外面12に対向する。ロー
タ羽根15は、軸線方向に順次相離れたいくつかの段(
第27図に図示の例では/、2段)として配列され、ロ
ータ羽根isの各段は、周方向に等間隔に順次相離れた
多くのロータ羽根15からなる。ステータ羽根16は、
@1糺!方向にロータ羽根/Sの段と1つ置き配置で順
次相離れたいくつかの段(第二0図に図示の例では72
段)として配列され、ステータ羽根の各段も、周方向に
等間隔に順次相離れた多くのステータ羽根/4からなる
。ステータl/には、ポンプ空間/弘の上方に連通ずる
吸気口J/と、ポンプ空間/弘の下方に連通ずる排気0
.2=とが取付けらnる。ロータ13は、モータコ3に
連結され、モータ23の駆動によって軸m= Aを中心
として高速回転する。The general structure of one example will be explained with reference to FIG. Bird) housed to have A. In the pump space /da having an annular cross section between the inner surface lO of the stator l/ and the outer surface 12 of the rotor 13, many rotor blades /S protrude radially outward from the rotor outer surface /2, and the stator inner surface IO A number of stator blades 16 protrude radially inward from 6. In particular, as shown partially enlarged in FIG.
The tips 19 of the stator blades/6 face the stator inner surface lθ with a relatively narrow gap /g, and the tips 19 of the stator blades/6 also have a narrow gap lθ.
! I;j2θ and faces the rotor outer surface 12. The rotor blades 15 are arranged in several stages (
In the example shown in FIG. 27, the rotor blades 15 are arranged in two stages), and each stage of the rotor blades is composed of a number of rotor blades 15 successively spaced apart from each other at equal intervals in the circumferential direction. The stator blades 16 are
@1 Tadasu! Several stages (72 in the example shown in Fig.
Each stage of stator vanes also consists of a number of stator vanes/4 successively spaced apart at equal intervals in the circumferential direction. The stator l/ has an intake port J/ that communicates with the upper part of the pump space/Hiro, and an exhaust port J/ that communicates with the lower part of the pump space/Hiro.
.. 2 = and are installed. The rotor 13 is connected to the motor taco 3 and rotates at high speed around the axis m=A by the drive of the motor 23.
第23図には、ボ/プ空間l弘におけるロータ羽根/S
およびステータ羽根16の配置の1部分が展開図示され
る。第23図において、矢印Bは、吸気口21から排気
口2−へ向う気体輸送方向を示し、矢印Cは、ロータ/
3が回転するときにロータ羽根15が進行する方向を示
す。この図には、いくつかのロータ羽根段のうちの二段
と、いくつかのステータ羽根段のうちの二段とが図示さ
れ、また各羽根段に含まれる多くの羽根のうちの各5個
が図示される。各羽根is、ibは、気体輸送方向Bお
よびロータ羽根進行方向Cに対してOi+するように指
向される。詳しく言えば、ロータ羽根15は、その気体
輸送方向Bと反対方向の縁すなわち吸気0.2/の側の
縁2tが、ロータ羽根進行方向Cに2いて、気体輸送方
向Bの緑すなわち排気口ココの側の縁コSよりも先行す
るように指向され、また、ステータ羽根/6は、気体輸
送方向BO1ft、すなわち排気0.2二の側の縁2乙
が、ロータ羽根進行方向Cについて、気体輸送方向Bと
反対方向の縁すなわち吸気口21の側の縁27よりも先
行するように指向される。In Fig. 23, the rotor blade/S in the bo/p space lhiro is shown.
and a portion of the arrangement of stator vanes 16 is shown in an exploded view. In FIG. 23, arrow B indicates the gas transport direction from the intake port 21 to the exhaust port 2-, and arrow C indicates the direction of gas transport from the intake port 21 to the exhaust port 2-.
3 indicates the direction in which the rotor blades 15 move when rotating. This figure shows two of several rotor vane stages, two of several stator vane stages, and five of each of the many vanes in each vane stage. is illustrated. Each blade is, ib is oriented Oi+ with respect to the gas transport direction B and the rotor blade traveling direction C. Specifically, the rotor blade 15 has an edge 2t opposite to the gas transport direction B, that is, an edge 2t on the intake 0.2/ side, which is located in the rotor blade traveling direction C, and has a green edge 2t in the gas transport direction B, that is, an exhaust port. The stator blade/6 is oriented so as to be ahead of the edge S on this side, and the stator blade/6 is oriented in the gas transport direction BO1ft, that is, the edge 2B on the side of the exhaust 0.22 is oriented in the rotor blade traveling direction C. It is oriented so as to precede the edge 27 in the opposite direction to the gas transport direction B, that is, the edge 27 on the side of the intake port 21 .
このような羽根15t / Aの配置によれば、ロータ
13を例えば毎分20,00θ〜60,0θ0回転させ
たときに、特に分子流領域において、ロータ羽根15お
よびステータ羽根/6の表面に衝突する気体分子が、衝
突の際に、主として吸気0.2/の側から排気口ココの
側へ向うような運動量を受け、これによって、全体とし
てBで示したような方向に、気体が圧縮されながら輸送
される。According to this arrangement of the blades 15t/A, when the rotor 13 is rotated, for example, from 20,00θ to 60,0θ0 per minute, the blades collide with the surfaces of the rotor blades 15 and the stator blades/6, especially in the molecular flow region. When the gas molecules collide, they receive momentum mainly from the intake 0.2/ side to the exhaust port side, and as a result, the gas is compressed in the direction shown as B as a whole. It is transported while
これによって、吸気0.2/の側は、排気口2.2の側
よりも低圧すなわち高真空に維持される。As a result, the side of the intake air 0.2/ is maintained at a lower pressure, that is, a higher vacuum than the side of the exhaust port 2.2.
上述したターボ分子ポンプは、ロータ羽根15およびス
テータ羽根16の共同作用によって、B方向に気体を圧
縮しながら輸送するという効果を有するけれども、その
従来のものでは、これら羽根の共同作用を受けない間隙
igおよびコ0において、その排気口=コの側が吸気口
=lの側より高圧であるため、気体が、第、2.2図に
矢印りおよびEで示されるように、排気0.2コの側か
ら吸気口U/の側へすなわちB方向と逆の方向へ移動す
る。このような間隙igおよび20における気体の逆流
り、E)j、これら間隙がかなシせまくても、ターボ分
子ポンプにおけるB方向の気体圧縮作用を著しく阻害す
る。例えば、ロータの直径が0.7mで羽根がig段(
ロータ羽根9段、ステータ小板ワ段)のターボ分子ポン
プについて、モンテカルロシミュレーションによって求
めたところによれば、水素分子の場会に、間隙igおよ
び、20が0.73wxのときの圧縮比は、間隙かゼロ
とした理想的ターボ分子ポンプについて求めた圧縮比の
約60チにしかならない。Although the above-described turbomolecular pump has the effect of compressing and transporting gas in the B direction through the joint action of the rotor blades 15 and stator blades 16, in the conventional pump, the gap that is not affected by the joint action of these blades is At ig and co0, the pressure on the side of the exhaust port = C is higher than that on the side of the intake port = l, so the gas is discharged from the exhaust port = 0.2 as shown by arrows and E in Figure 2.2. from the side to the side of the intake port U/, that is, in the opposite direction to the B direction. Such backflow of gas in the gaps ig and 20, E)j, even if these gaps are narrow, significantly impedes the gas compression action in the B direction in the turbomolecular pump. For example, if the rotor diameter is 0.7 m and the blades are in the ig stage (
According to a Monte Carlo simulation of a turbomolecular pump with 9 stages of rotor blades and 1 stage of stator platelets, the compression ratio when the gap ig and 20 are 0.73wx in the case of hydrogen molecules is as follows. The compression ratio obtained for an ideal turbomolecular pump with zero gap is only about 60 degrees.
(発明が解決しようとする問題点)
よって、この発明は、ロータ羽根の先端とステータ内面
の間およびステータ羽根の先端とロータ外面の間または
そのいずれかの間隙において、ターボ分子ポンプによっ
て達成しようとする気体輸送方向と逆の方向の気体の8
動が生じ、これによってターボ分子ポンプの気体圧縮作
用が阻害される、という従来のターボ分子ポンプの欠点
を除去することを課題とする。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, the present invention attempts to achieve this by means of a turbo-molecular pump in the gaps between the tips of the rotor blades and the inner surface of the stator and/or between the tips of the stator blades and the outer surface of the rotor. 8 of the gas in the opposite direction to the gas transport direction
It is an object of the present invention to eliminate the disadvantage of conventional turbomolecular pumps in that the gas compression action of the turbomolecular pump is inhibited due to the generation of motion.
(問題点を解決するための手段)
この課題の解決のため、この発明によるターボ分子ポン
プは、ロータの回転q線を辿る平面への投影において、
いずれかのロータ羽47.!段にへするすべてのロータ
羽根またはいずれかのステータ羽根段に属するすべての
ステータ羽根の先端が、この先端に対向するステータま
たはロータの面に向って突出する突出部分と、この突出
部分より後送する後退部分とを有し、かつmJ記面が、
前記先端の前記後退怜・分に向って突出する突出部分と
、この突出す分より後退する後退部分とを有すること、
を特徴とする。(Means for solving the problem) In order to solve this problem, the turbo-molecular pump according to the present invention, when projected onto a plane tracing the rotational q-line of the rotor,
Any rotor blade 47. ! The tip of all rotor blades to a stage or all the stator blades belonging to any stator blade stage has a protruding part that protrudes toward the surface of the stator or rotor opposite to this tip, and , and the mJ notation is,
The tip has a protruding portion that protrudes toward the receding angle and a receding portion that recedes from the protruding portion;
It is characterized by
(作用)
この発明によるターボ分子ポンプの上述のような構成に
よれば、ロータ羽根またはステータ羽根の先端と、この
先端に対向するステータまたはロータの面(ステータ内
面またはロータ外面)との間に、ロータの回転を芒また
けない程度に大きな間隙が存するとしても、分子流の領
域において、この間隙へ向って吸気口の側または排気口
の側から進行する気体分子は、主として、前記先端の突
出部分または前記面の突出部分に衝突して跳ね返され、
従って、前記間隙においては、吸気口の側と排気口の側
との間の気体分子の移動が完全に阻止され、または著し
く低減できる。よって、この発明によれば、前述したよ
うな従来のターボ分子ポンプの欠点が解消またはgf、
減できる。(Operation) According to the above-described configuration of the turbomolecular pump according to the present invention, there is a Even if there is a gap that is large enough not to cross the rotation of the rotor, in the region of molecular flow, gas molecules that advance toward this gap from the intake port side or the exhaust port side will mainly pass through the protrusion of the tip. colliding with a part or a protruding part of said surface and being bounced off;
Therefore, in the gap, the movement of gas molecules between the intake port side and the exhaust port side can be completely prevented or significantly reduced. Therefore, according to the present invention, the drawbacks of the conventional turbo molecular pump as described above can be solved or gf,
It can be reduced.
(実施例)
この発明によるターボ分子ポンプは、ロータ羽根および
ステータ羽根の先端と、この先端にズ・j向するステー
タおよびロータの面との構造を除いて、笛コ1図から第
23図に図示しかつこれら図面を参照して前述したよう
な一般的M造を有する。(Example) The turbo-molecular pump according to the present invention is shown in FIG. 1 to FIG. It has the general M construction as shown and described above with reference to these figures.
諒コー図に対応する第1図、およびこれの−福を拡大し
て示す第2図と第3図VC図示されるように、ロータ1
30回転軸線A(121図に図示)を通る平面への投影
において、ロータ羽枦15の先端lりは、コつの突出部
分、2gおよび29と、これら突出部分の曲の後退部分
3oとを有し、先端17に間隙1gをはさんで対向する
ステータ内面IOは、突出部分3/と、これの両仙の後
5に部分3コおよび33とを有する。突出部1公二gお
よびコタは、後退部分30からステータ内面10に向っ
て角形に突出し、後退部分30は、両突出部タコg、=
7から角形に後退する。ステータ内面lθの突出部分3
ノは、先端/りの後退部分30に向って、両後退部分、
32 、、?3から角形に突出し、従って両後退部分、
7.2、.7.7は突出部分31から後退する。かくし
て、先端17とステータ内面IOとの間には、屈曲した
間隙igが形成されるが、この間隙igの、第2図にF
、G、Hで示されるような幅は、ロータ13が回転駆動
するときに先端/りとステータ内面IOとが接触するお
それのないようにかなシ大きく、例えば0.73 rt
rmに決定される。さらに、先端17の突出部分2g。As shown in FIG. 1 corresponding to the Ryoko diagram, and FIGS. 2 and 3 showing enlarged views of the rotor 1,
30 In projection onto a plane passing through the rotational axis A (illustrated in Figure 121), the tip l of the rotor blade 15 has two protruding parts 2g and 29 and a receding part 3o of the curve of these protruding parts. The stator inner surface IO, which faces the tip 17 with a gap 1g in between, has a protruding portion 3/, and portions 3 and 33 at the rear 5 on both sides of the protruding portion 3/. The protrusions 1 and 2 g and the tassels protrude in a square shape from the retreating portion 30 toward the stator inner surface 10, and the retreating portion 30 has both the protrusions tacho g,=
Retreat to square from 7. Protruding portion 3 of stator inner surface lθ
Both the retracted portions,
32...? 3 protruding into a rectangular shape, thus both receding portions,
7.2,. 7.7 is retracted from the protruding part 31. Thus, a curved gap ig is formed between the tip 17 and the stator inner surface IO, and this gap ig is shown as F in FIG.
The widths shown by , G, and H are large, for example, 0.73 rt so that there is no risk of contact between the tip end and the stator inner surface IO when the rotor 13 rotates.
rm is determined. Furthermore, the protruding portion 2g of the tip 17.
ユタとステータ内面10の突出部く分31とは、巣−図
にJで示されるように、回転■4Aの方向Xに見てこれ
らが若干重なシ合うように定められる。The protruding portion 31 of the stator inner surface 10 is determined so that they overlap slightly when viewed in the direction X of the rotation 4A, as shown by J in the diagram.
上述したような形成によれば、間隙igO幅F、G、H
は、ロータ13の高速回転を何ら妨害しないような大き
な値に維持されるけれども、吸気ロコ/の側または排気
0.22の側から間隙igへ向って進行する気体分子は
、突出部タコg。According to the formation as described above, the gap igO widths F, G, H
Although is maintained at a large value that does not interfere with the high-speed rotation of the rotor 13, gas molecules advancing toward the gap ig from the intake loco side or the exhaust 0.22 side g.
、29 、J/のいずれかに衝突して跳ね返されるから
、実質上、間隙igを通過できない。, 29, J/ and is bounced back, so it cannot substantially pass through the gap ig.
全く同様に、ロータ/、3の回転軸紛A(少5.21図
に図示)を通る平面への投影において、ステータ羽根1
6の先端19は、2つの突出部分3ダおよび3Sと、こ
れら突出部分の間の恢i’i gts分3乙とを有し、
先端l?に間隙=0をはざんで対向するロータ外面lコ
は、突出部分3りと、これのp・1側の後退部分3gお
よび39とを有する。突出部分3ダおよび35は、後退
部分36からロータンを面12に向って角形に突出し、
後退部分36は、両突出部分3’l、3Bから角形に後
退する。ロータ外面12の突出部分37は、先端iqの
後退部分36に向って両後退部分3g 、J9からシ1
ノヒに突出し、従って両稜退部分3g 、 3qは突出
部分37から後退する。かくして形成される屈曲した間
隙−〇の幅に関する条件は、間17/ざの場合と同様で
あり、突出部分3ダ、、3S、、3りのルなり合い状態
は、突出部タコg、コヲ、3/に就いて前述したのと同
様である。In exactly the same way, in projection onto a plane passing through the rotating shaft A of the rotor/3 (shown in Figure 5.21), the stator blade 1
The tip 19 of 6 has two protruding parts 3da and 3S, and a distance between these protruding parts,
Tip l? The rotor outer surface 1, which faces each other with a gap of 0, has a protruding portion 3 and recessed portions 3g and 39 on the p1 side thereof. The protruding parts 3da and 35 protrude the rotor from the retreating part 36 toward the surface 12 in a square shape,
The recessed portion 36 recedes in a square shape from both protruding portions 3'l, 3B. The protruding portion 37 of the rotor outer surface 12 extends from both retreating portions 3g toward the retreating portion 36 of the tip iq, and from J9 to the
Therefore, both ridge-recessed portions 3g and 3q recede from the protruding portion 37. The conditions regarding the width of the bent gap -0 thus formed are the same as in the case of gap 17/za, and the state in which the protruding portions 3da, 3S, and 3 are aligned is as follows. , 3/ as described above.
この構成によれば、間隙igについてAil述したと全
く1b1様に、気体分子は、実質上、間隙、20を通過
できない。According to this configuration, gas molecules cannot substantially pass through the gap 20, just as described above with respect to the gap ig.
上述したような、間隙igにおけるロータ羽根先端17
とこれに対向するステータ内面ioとの構成、および間
隙、20におけるステータ羽根先端l?とこれに対向す
るロータ外面/2との構成は、種根に′に型できるが、
間隙1gにおける構成は、明らかに、そのま1で間隙二
〇における構成に適用できるので、以下においては、間
Hitにおける構成の変型についてだけ説明する。The rotor blade tip 17 in the gap ig as described above
and the opposing stator inner surface io, the gap, and the stator blade tip l? at 20? The configuration of the rotor outer surface /2 facing this can be shaped into a seed root, but
Since the configuration in the gap 1g can obviously be applied as is to the configuration in the gap 20, only the modification of the configuration in the gap Hit will be described below.
第を図に図示される変型は、ロータの回転軸線の方向K
に見て、突出部分−g、コブと突出部分31が重なり合
うことなく、これらの間にギャップLが存する、という
点を除けば、第2図に示したものと全く同様である。こ
の変型では、間隙igへ向って進行する気体分子の大半
は、突出部分λg、、29.J/に衝突して跳ね返され
るけれども、若干の気体分子はギャップLを通過する。The variant illustrated in Fig.
It is exactly the same as that shown in FIG. 2, except that the protruding portion -g, the bump and the protruding portion 31 do not overlap and there is a gap L between them. In this variant, most of the gas molecules traveling towards the gap ig are located on the protruding portions λg, 29. Some gas molecules pass through the gap L, although they collide with J/ and are bounced back.
しかしながら、Lの値を小さくすれば、間隙7gにおけ
る気体分子の通過が十分に低減できる。However, by reducing the value of L, the passage of gas molecules through the gap 7g can be sufficiently reduced.
躯5図の変型では、ロータ羽根/Sの売文t/りが、1
つの突出部分弘Oと1つの後退244tダとを有し、ス
テータ内面IOは、前記後退部1分q/に向って突出す
る突出部分lIコを俯える。In the modification of the body diagram 5, the sales pitch of the rotor blade/S is 1.
The stator inner surface IO has two protruding portions O and one recess 244t, and the stator inner surface IO looks down on the protruding portion lI that protrudes toward the retracted portion 1 minute q/.
第6図に図示の変型においては、ロータ羽根isの先部
11りが山形の突出り分を有し、この山形の頂点の区域
が突出部分11.?を構成し、山形の裾の区域が後退部
分弘qを構成する。ステータ内面ioは、ロータ羽根1
5の突出色分ダ3に対向する箇所で角溝形に後退して後
退部分q5を枯成し、後退部分ダ5の両側には、前記先
端/りの後退部分4tダに向って突出する突出部分lI
6が形成される。In the variant shown in FIG. 6, the tip 11 of the rotor blade is has a chevron-shaped protrusion, and the apex area of this chevron is the protrusion 11. ? , and the region at the foot of the chevron constitutes the receding portion Hiroq. The stator inner surface io is the rotor blade 1
It retreats in a rectangular groove shape at a location opposite to the protruding color portion 3 of No. 5 to wither the retreating portion q5, and on both sides of the retreating portion 5, it protrudes toward the retreating portion 4t of the tip/ri. Projecting part lI
6 is formed.
第7図の変型では、ロータ羽根15の先端17が逆山形
の後退部分を有して、その中央区域が後退部分ダ7、こ
れの両側の区域が突出引分ダgとなる。ステータ内面i
oは山形の突出部分を鳴し、その頂点の区域が突出部分
グデになシ、これの両側の区域が後退部分50になる。In the modification shown in FIG. 7, the tip 17 of the rotor blade 15 has an inverted chevron-shaped retracted portion, the central area of which is the retracted portion da 7, and the areas on both sides of this are the protruding retracted portions da g. Stator inner surface i
o is a chevron-shaped protruding part, the area at the apex is the protruding part Gede, and the areas on both sides of this are the receding parts 50.
第5図に図示された変型は、誕6図の変型の山形および
角溝形t5曲線状で突出させた形状および曲線状に凹下
させた形状に変えたものに相当する。ロータ羽根isの
先端17は、突出部分slおよび後退部分s2を有し、
ステータ内面10は、突出部分S3および後退部分Sa
を有する。The modification shown in FIG. 5 corresponds to the modification shown in FIG. 6, which is changed to a protruding shape with a chevron and a square groove T5 curve, and a shape that is concave in a curved shape. The tip 17 of the rotor blade IS has a protruding portion sl and a retreating portion s2,
The stator inner surface 10 has a protruding portion S3 and a retreating portion Sa.
has.
第7図はきらに別の変型を示す、ロータ羽根15の先端
/りの突出部分および後退部分は、55およびS6でそ
れぞれ示され、ステータ内面ioの突出部分および後退
部分は、57および5gでそれぞれ示される。FIG. 7 shows another modification in which the protruding and recessed portions of the tips of the rotor blades 15 are indicated by 55 and S6, respectively, and the protruding and retracted portions of the stator inner surface io are indicated by 57 and 5g. shown respectively.
hio図から第16図は、ロータを製造する方法の例を
略示する。この場合には、第70図および第11図に図
示されるような円筒素材s9が使用される。#初に、こ
の円筒素材s9が、ロータ羽根にすべき環状板部分6o
を残して、ロータ外面ノーまで切削される(jff/−
図および第13図)。次に、fJ=ip図および第15
図に示されるように、各環状板部分乙0に、ロータ外面
/、2の位置まで達する半径方向の切を目6/が入れら
れて、ロータ外面/コから突出する多くの板断片6−が
形成される。最後に各板断片6.2が、第76図に破線
で図示される位置から実線図示の位置1でノシじられて
、各ロータ羽根/Sに#成される。Figures 1 to 16 schematically illustrate an example of a method for manufacturing a rotor. In this case, a cylindrical material s9 as shown in FIGS. 70 and 11 is used. #First, this cylindrical material s9 is an annular plate portion 6o to be made into a rotor blade.
is cut to the outer surface of the rotor (jff/-
(Fig. and Fig. 13). Next, fJ=ip diagram and the 15th
As shown in the figure, each annular plate portion 0 is provided with a radial cut 6/ reaching the position of the rotor outer surface /2, and a number of plate pieces 6- protrude from the rotor outer surface /2. is formed. Finally, each plate segment 6.2 is cut out from the position shown in broken lines in FIG. 76 to position 1 shown in solid lines to form each rotor blade/S.
この発明に従って、突出部分およO−後退部分からなる
起伏をロータ羽根15の先端に翁するロータを製造する
場合には、最初に円筒状素材59の周面63に、軸約方
向延長の起伏64(か加工される(第77図および第7
g図)。第17図において、第1!図に図示されるロー
タ外面12およ0切れ目61の予定位置は破線で示され
る。その陵に算/、2図から巣16図に示される加工が
なされると、起伏6ダがロータ羽根15の先端に残る。In accordance with the present invention, when manufacturing a rotor in which undulations consisting of a protruding portion and an O-recessed portion are formed at the tips of rotor blades 15, first, undulations extending in the axial direction are added to the circumferential surface 63 of the cylindrical material 59. 64 (processed (Fig. 77 and 7)
(Figure g). In Figure 17, the first! The intended position of the rotor outer surface 12 and the zero cut 61 illustrated in the figure is indicated by dashed lines. When the machining shown in FIG. 2 to FIG. 16 is performed on the ridge, an undulation of 6 degrees remains at the tip of the rotor blade 15.
突出部分および後退部分からなる起伏をロータ外面/コ
に設ける場合には、この起伏は1212図から第76図
のうちの任意の段階で達成できる。If an undulation consisting of a protruding portion and a recessed portion is to be provided on the rotor outer surface, this undulation may be achieved at any stage from FIGS. 1212 to 76.
この発明に従ってステータ羽根16の先端とステータ内
面ioとに、突出部分および後退名:へ分からなる起伏
を備えたステータ//(k/デ図参照)は、半割シ羽根
組立体6sと半割シスペーサ66とから実質上構成され
ることが望ましい。半3リシ羽根組立体6Sは、第20
図に図示されるように、半円環板67から多くのステー
タ羽根lX(第20図には3個だけを図示)を半径方向
内向きに突出させたものからなシ、半割シスば一す66
は半円環形状に構成される。ステータ/lを組立てる際
には、二個の半割り羽根組立体乙Sが、コつのロータ羽
根/Sの間でロータ外面13を共同して環状に包囲する
ように配置され、この−個の半割シ羽根組立体6Sの上
に、二個の半割シスは一す66が、ロータ羽根15を環
状に包囲するように配置される。この二個の半割ルスば
一す66の上には、別の二個の半割シ羽根組立体6Sが
前述したと同様の方式で配置され、以下このようにして
多段のステータ羽根/6を備えたステータllが構成さ
れる。According to the present invention, the stator provided with protruding parts and undulations on the tips of the stator blades 16 and on the inner surface io of the stator (see figure K/D) has a half-split blade assembly 6s and a half-split blade assembly 6s. It is desirable that the spacer be substantially composed of a sysspacer 66. The half-triple blade assembly 6S is the 20th
As shown in the figure, a large number of stator blades lX (only three are shown in FIG. 20) are protruded radially inward from a semicircular plate 67, and a half-split system is used. 66
is constructed in the shape of a semicircle. When assembling the stator/l, two half-split blade assemblies S are arranged so as to jointly surround the rotor outer surface 13 in an annular shape between the two rotor blades/S. Two half blades 66 are arranged on the half blade assembly 6S so as to surround the rotor blade 15 in an annular manner. Above these two half-split vane assemblies 66, another two half-shut vane assemblies 6S are arranged in the same manner as described above, and in this way, the multi-stage stator vanes/6S are arranged. A stator ll is constructed.
(発明の効果)
この発明によるターボ分子ポンプによると、例えば第2
図および第3図参照、ロータ羽根15の先端lりが突出
部分2g、2?と後退部分30を有し、かつこれに対向
するステータ内面ioが突出部分31と後退部分、32
..73を有し、或いは、ステータ羽根l乙の先端lワ
とこれにヌ・J向するロータ外面/、2が同様にh’+
成されているので、ロータ羽根15の先端17とステー
タ内面10との[)jlの間隙igの幅F 、 G 、
H,或いはステータ羽根16の先端/9とロータ外向
l−との間のfu+隙20の幅か、ロータの回転音妨害
しない程度に大きくても、特に分子流領域において、1
↑rHyzigiたは20へ向って進行する気体分子は
、いずれかの突出部分に衝突して跳ね返され、よってこ
の間隙を通るような気体分子の移動が実心上阻止される
。よってこの発明によれば、上記間隙における気体輸送
方向と逆の方向の気体の移動が実際上押さえられ、この
ような気体の移動が存していた従来のターボ分子ポンプ
と比べて、気体圧4!?、作用が十分に改善されたター
ボ分子ポンプか提供される。(Effect of the invention) According to the turbo molecular pump according to the present invention, for example, the second
Refer to the figure and FIG. 3, the tip of the rotor blade 15 is a protruding portion 2g, 2? and a retracted portion 30, and the stator inner surface io opposite thereto has a protruding portion 31, a retracted portion, 32
.. .. 73, or the tip l of the stator blade l and the outer surface of the rotor facing towards this are h'+
Since the width of the gap ig between the tip 17 of the rotor blade 15 and the stator inner surface 10 is [)jl,
H, or the width of the fu+gap 20 between the tip/9 of the stator blade 16 and the rotor outward l-, even if it is large enough not to disturb the rotational sound of the rotor, especially in the molecular flow region, 1
Gas molecules traveling toward ↑rHyzigi or 20 collide with any of the protrusions and are bounced back, so that the movement of gas molecules through this gap is actually blocked. Therefore, according to the present invention, the movement of gas in the direction opposite to the gas transport direction in the gap is actually suppressed, and the gas pressure is reduced by 4. ! ? , a turbomolecular pump with fully improved performance is provided.
例えば、ロータの直径が0.1mで羽根かコダ段(ロー
タ羽根72段、ステータ羽根72段)、間隙igおよび
λ0が0.75 ramの従来のターボ分子ポンプで、
水素分子の場合にその圧に比か理想的ターボ分子ポンプ
の約り0%になったのと比べて見ると、ロータ羽根/S
の先端lり、ステータ内面10、ステータ羽根16の先
端lりおよびロータ外面/、2をこの発明に従って第2
図および第3図のように構成し、重なシ合いJをO0l
露にした場合に、モンテカルロシミュレーションによれ
ば、水素分子に対して圧縮比が理想的ターボ分子ポンプ
の約?9%まで向上する。For example, in a conventional turbomolecular pump with a rotor diameter of 0.1 m, vane or Koda stages (72 stages of rotor vanes, 72 stages of stator vanes), and gaps ig and λ0 of 0.75 ram,
Compared to the pressure in the case of hydrogen molecules, which is approximately 0% in an ideal turbomolecular pump, the rotor blade/S
The tip of the stator inner surface 10, the tip of the stator blade 16, and the rotor outer surface/, 2 are prepared according to the present invention.
Configure as shown in Figures and Figure 3, and remove overlapping joints O0l.
According to Monte Carlo simulations, when exposed to hydrogen molecules, the compression ratio for an ideal turbomolecular pump is approximately ? Improved to 9%.
第1図は、この発明に従って構成されたターボ分子ポン
プの実施例の、ロータ羽根およびこれに対向するステー
タ内面と、ステータ羽根およびこれに対向するロータ外
面とを表わす、ロータ牝、線を通る平面への投影図であ
る。第2図は、ロータ羽根の先端とこれに対向するステ
ータ内面とを表わす、aIi1図の一部を拡大した投影
図である。第3図は、ステータ羽根の先、端とこれに対
向するロータ外面とを表わす、zi図の一部を拡大した
投影図である。第9図、第S図、第6図、第7図、第3
図および第を図は、第1図から第3図に特に第2図に図
示した実施例の、各種変型をそれぞれ表わす、第一図と
11fJ様の投影図である。用70図および第1/図は
、ターボ分子ポンプのロータを製造するための円筒素材
を示す、平面図および正面図である。第12図および第
13図は、化70図と誹//図に図示の円筒素材からロ
ータを製造する第1段階を示す、VlJ図のXn −X
ll糾に沿う断面図、および正面図である。IgtQ図
および親lS図は、ロータ製造の第λ段階を示す、2!
、13図のx■−xy線に沿う断面図、および正電;し
′・でちる、、瞥16図はロータl!造の最゛終段階を
表わす81)分図解図であるa第1り図および第ig図
は、この発明によるターボ分子ポンプのロータを製造す
る際の第1段階を示す、部分平面図および留分正面図で
ある。、第79図は、この発明によるターボ分子ポンプ
の部分断面図である。第一0図は、この発明によるター
ボ分子ポンプに包含場れる半割システータ羽根組立体の
9省略L fc平而面である。第21図は、ターボ
分子ポンプの一般的!jar成の例を図解的に示す垂直
断面図である。?1―図は、従来のターボ分子ポンプの
構成を示す、銅1図に対応する図である。第23図は、
ターボ分子ポンプのロータ羽根およびステータ羽根の配
列を略示する図である。
図面において、IOはステータの面、l/はステータ、
/、2けロータの面、13はロータ、15はロータ羽根
、16はステータ羽根、17はロータ羽根の先端、/デ
はステータ羽根の先端、2g、29,110,11.3
.ダg 、siおよびSコはロータ羽枦の先端の突出部
分、30wダl。
ダ’1,117.52およびS6はロータ羽根の先端の
後退部分1.3/ 、lI4 、lIワ、33および5
7はステータの面の突出部分、3.1,33.Its。
SO,SダおよびSgはステータの面の後退部分、3ダ
および35はステータ羽根の先端の突出部分、36はス
テータ羽根の先端の後退部分、37はロータの面の突出
部分、3gおよび3夕はロータの面の後退部分、Aはロ
ータの回転軸線を示す。
口1
≧1
附+F)
一一一一
栄
亮3図
第8図 第9図
亮22図FIG. 1 is a plane passing through the rotor plane representing the rotor vanes and the opposing stator inner surface and the stator vanes and the opposing rotor outer surface of an embodiment of a turbomolecular pump constructed in accordance with the present invention; FIG. This is a projection view. FIG. 2 is a partially enlarged projection view of FIG. aIi1 showing the tips of the rotor blades and the inner surface of the stator facing thereto. FIG. 3 is a partially enlarged projection view of the zi diagram showing the tips and ends of the stator blades and the outer surface of the rotor facing thereto. Figure 9, Figure S, Figure 6, Figure 7, Figure 3
Figures 1 and 11 are projection views of Figure 1 and 11fJ respectively representing various modifications of the embodiment illustrated in Figures 1 to 3 and especially Figure 2. FIG. 70 and FIG. 1 are a plan view and a front view showing a cylindrical material for manufacturing a rotor of a turbomolecular pump. FIGS. 12 and 13 are Xn -
They are a cross-sectional view along the 11 axis and a front view. The IgtQ diagram and the parent IS diagram show the λ-th stage of rotor manufacturing, 2!
, a sectional view along the x-xy line in Figure 13, and a positive electric current; Figure 16 shows the rotor l! 81) Figures 81) and 81) are partial top and bottom views showing the first stage in manufacturing the rotor of a turbomolecular pump according to the invention. FIG. , FIG. 79 is a partial cross-sectional view of a turbomolecular pump according to the present invention. FIG. 10 is a schematic view of the half-split system stator vane assembly included in the turbomolecular pump according to the present invention. Figure 21 shows a typical turbo molecular pump! FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing an example of jar formation. ? Figure 1 is a diagram corresponding to Figure 1 showing the configuration of a conventional turbomolecular pump. Figure 23 shows
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the arrangement of rotor blades and stator blades of a turbomolecular pump. In the drawings, IO is the face of the stator, l/ is the stator,
/, 2-digit rotor surface, 13 is the rotor, 15 is the rotor blade, 16 is the stator blade, 17 is the tip of the rotor blade, /de is the tip of the stator blade, 2g, 29, 110, 11.3
.. Dag, si and S are the protruding parts at the tips of the rotor blades, 30w. Da'1, 117.52 and S6 are the retracted portions of rotor blade tips 1.3/, lI4, lIwa, 33 and 5
7 is a protruding portion of the stator surface; 3.1, 33. Its. SO, Sda and Sg are the recessed portions of the stator surface, 3d and 35 are the protruding portions of the tips of the stator blades, 36 are the recessed portions of the stator blade tips, 37 are the protruding portions of the rotor surface, 3g and 3d are the protruding portions of the stator blades. A indicates the recessed portion of the rotor surface, and A indicates the rotational axis of the rotor. Mouth 1 ≧ 1 Attachment + F) 1111 Eisuke Figure 3 Figure 8 Figure 9 Ryo Figure 22
Claims (1)
かのロータ羽根段に属するすべてのロータ羽根またはい
ずれかのステータ羽根段に属するすべてのステータ羽根
の先端が、この先端に対向するステータまたはロータの
面に向って突出する突出部分と、この突出部分より後退
する後退部分とを有し、かつ前記面が、前記先端の前記
後退部分に向って突出する突出部分と、この突出部分よ
り後退する後退部分とを有すること、を特徴とするター
ボ分子ポンプ。When projected onto a plane passing through the axis of rotation of the rotor, the tips of all rotor blades belonging to any rotor blade stage or all stator blades belonging to any stator blade stage are the same as those of the stator or rotor opposite this tip. The surface has a protruding portion that protrudes toward a surface, and a recessed portion that recedes from the protruding portion, and the surface has a protruding portion that protrudes toward the retracted portion of the tip, and a recessed portion that recedes from the protruding portion. A turbomolecular pump comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59206180A JPS6185599A (en) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Turbo-molecular pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59206180A JPS6185599A (en) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Turbo-molecular pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6185599A true JPS6185599A (en) | 1986-05-01 |
JPH0263120B2 JPH0263120B2 (en) | 1990-12-27 |
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ID=16519136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP59206180A Granted JPS6185599A (en) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Turbo-molecular pump |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6185599A (en) |
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JP2008280977A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Shimadzu Corp | Turbo molecular pump |
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JPH0740631A (en) * | 1993-07-26 | 1995-02-10 | Erekomu Hanbai Kk | Manuscript holder |
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1984
- 1984-10-03 JP JP59206180A patent/JPS6185599A/en active Granted
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