JPS63277882A - 同期化伝動装置を持つ二軸真空ポンプ - Google Patents

同期化伝動装置を持つ二軸真空ポンプ

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JPS63277882A
JPS63277882A JP63049958A JP4995888A JPS63277882A JP S63277882 A JPS63277882 A JP S63277882A JP 63049958 A JP63049958 A JP 63049958A JP 4995888 A JP4995888 A JP 4995888A JP S63277882 A JPS63277882 A JP S63277882A
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tooth
pump
gear
gears
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JP63049958A
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ラルフ・シユテツフエンス
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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Leybold Heraeus GmbH
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
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    • F16H55/0806—Involute profile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸込み室内で接触なしに回転するピストンと
、側方空間内にある２つの歯車付き同期化伝動装置とを
持つ二軸真空ポンプに関する。
〔従来の技術」 二軸真空ポンプの典型的な代表例はころがりピストンポ
ンプであり、このころがりピストンポンプでは、ポンプ
のハウジングの中で２つの対称的に形成されたピストン
が相互にかつハウジングに対して接触なしに回転する。
両ピストンはほぼまゆ形の断面を持っている。これらの
ピストンの移動は、通常２つの歯車から成る伝動装置に
よって同期化される。この伝動装置は側方空間内に収容
されており、この側方空間は軸受蓋によってころがりピ
ストンポンプの吸込み室から分離されている。軸は軸受
蓋を貫通しかつその中に通常ころがり軸受を介して支持
されている。側方空間内へ突き出ている軸端部に歯車が
取り付けられている。歯車及び軸受の潤ン骨は通常油に
よって行なわれ、この油は側方空間内にありかつ遠心分
離円板によって旋回せしめられる。二軸機械には、さら
にノーセイ（Ｎｏｒｔｈｅｙ）ポンプ、ねじ圧縮機など
が属し、これらは真空ポンプとしても使用される。
この種の二軸真空ポンプには、吸込み室内にいかなる摩
擦も生じないので、動作空間が潤滑剤からまぬかれるよ
うにすることができるという利点がある。従ってこれら
の二軸真空ポンプは、炭素を含有する不純物からまぬか
れなければならない供給媒体での使用に特に適している
。
そのための重要な前提条件は、油を含有する側方伝動装
置空間に対する軸の貫通部の効果的密封である。
油室と吸込み室との間の密封片として、通常ピストンリ
ング密封片が使用される。これらのピストンリング密封
片及び他の公知の吸込み室密封片、例えばジンマーリン
グ又は滑りリング密封片はすべて、ポンプの完全に乾い
た（すなわち油のない）ｍ作字間を常に保証するための
、二軸真空ポンプすなわち吸込み室と伝動装置空間との
間の確実な密封の満足すべき解決策ではない。
軸密封片の哨囲において側方空間の方向に向けられた供
給媒体の部分流を維持するためにころがりピストン真空
ポンプの側方空間から排気することは、ドイツ連邦共和
国特許出願公開第３３４４９５３号明細書から公知であ
る。この種の手段は費用がかかる。さらにこれらの手段
は腐食性又は毒性の供給媒体には使用できない。
〔発明が解決しようとする課嘲〕
本発明の基礎になっている課題は、冒頭に挙げた顛類の
二軸真空ポンプの同期化伝動装置を、給油装置がもはや
必要でないように、構成することである。
〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明によればこの課曙は、同期化伝動装置の歯車の歯
形が、歯面の接触がころがり円のすぐ近くだけに限られ
るように形成されていることによって解決される。この
やり方で構成された伝動装置では、ころがり点と最も遠
く離れたかみ合い点との間隔は非常に小さい。滑り部分
ところがり部分とから成る、互いに接触する２つの歯面
の間の運動は、こうしてほぼころがり範囲だけに限られ
、すなわち生ずる滑り運動は極く僅かである。大体にお
いて歯車における滑り運動たけが油潤滑を必要とするか
ら、本発明により構成された伝動装置では、潤滑剤の使
用をまったく必要とせず、又は少なくとも潤滑剤として
の油の使用を必要としない。ピストン軸受も油潤滑なし
に構成されているから、油又は油蒸気が軸受蓋の軸密封
片を通って吸込み室の中へ入り込む危険はもはや存在し
ない。公知の原理はグリース潤滑されるころがり軸受で
ある。
歯面の接触をころがり円のすぐ近くだけに限るという目
的を達成するために、様々な手段を講じることができる
。例えば、歯車のうち少なくとも１つの歯車において、
歯面の歯元範囲及び／又は歯元範囲を歯形の標準形状に
比べて十分用つ込めることができる。さらに両歯車は歯
形の積重形状に比べて著しく縮小された歯だけを持つこ
とができる。特に有利な解決策では、有効歯たけ（歯面
を介して対向歯の歯面と接触する歯たけ）が、ころがり
円を極く僅か、例えばなるべくその他の点で標準形状を
持つ歯切り部のモジュールｍの１／１００ないし２１５
だけ上回る。これらの手段は個別に又は組み合わせても
実施できる。
歯の接触範囲の大きさは任意に縮小できずかつ伝達すべ
き出力に関係するから、場合によっては、油潤滑なしで
は侵食危険が回避されない別の手段が提案される。この
種の手段は、なるべく支持範囲始端部における歯の輪郭
を引っ込めることでよい。別の可能性は、比較的弾性的
な歯車側方範囲を設けることに存する。この種の手段に
よってかみ合い衝撃における侵食危険が減少され、すな
わち特に歯のかみ合い中のかしめ慴動の発生が最小限に
抑えられる。
これらの既存の手段にはさらに、十分に低下された滑り
速度のために温度上昇に至らせる摩擦運動がほぼ完全に
回避されるという利点を伴っている。それにも狗らず、
温度高さを低下させるための別の手段を設けることは好
ましい。
なぜならばポンプ側に通常、歯切り部の温度を上昇させ
る出力損失が生ずるからである。
好ましい解決策は、歯８Ｉを気体流（不活性及び／又は
冷却された）中に配置することに存する。この場合、気
体流をポンプの吐出流から分岐させ又は、例えば冷却装
置により、別々に導くことができる。別の可能性は、排
熱が大きな間隔により妨げられないようにするために、
歯車と熱を放出する伝動装置空間のハウジング壁との間
に狭い中間空間を設けることに存する。
この手段にはさらに、ポンプの無駄容積が最小用に抑え
られ、すなわちポンプ作動過程において伝動装置空間か
らの気体の有害な後流が５１ｃ少されるという利点があ
る。最後に、ポンプの全容積も一一小さい。
〔実窄例Ｊ 本発明のそれ以外の利点及び詳細を、第１図ないし第９
図に示した実施例により説明する。
第１図に示したころがりピストンポンプ１において、ハ
ウジング環は２で示され、その中で回転するピストンは
３及び４で示されている。
これらのピストンの横断面は別々に図示されており、３
′及び４′で示されている。ピストン３及び４の軸５及
び６は側方軸受蓋の中に支持されており、これらの軸受
蓋のうち歯車側の軸受蓋７たけが示されている。ハウジ
ング環２及び軸受蓋は、図示した真空ポンプｌの吸込み
室８を形成している。
軸５及び６は、軸受蓋７にある軸受１１及び１２を介し
て支持されている。軸受１１及び１２と吸込み室８との
間には、概略的に示した軸密封片１３及び１４があり、
これらの軸密封片は吸込み室８を側方空間１５から分離
している。
側方空間１５は同期化伝動装置を収容するために使われ
、この同期化伝動装置は歯車１６及び１７かう成る。歯
車１６及び１７は軸５及び６の端部に取り付けられてい
る。２０の所でかみ合う歯切り部１８及び１９の歯数は
同じである。
側方空間１５は軸受Ｍ７とこの軸受蓋７に取り付けられ
た側方空間蓋２１とによって区画されている。
さらに以下に詳細に説明されているように、歯車＋Ｌ　
１７の歯切り部１８．１９は、側方空間１５内の給油が
もはや必要でないように構成されている。滑り摩擦が飯
視できるほどに小さい歯切り部の特に有利な構成では、
伝動装置の完全な乾式運転が可能である。滑り摩擦が僅
かながらまだある場合は、かみ合い部２０及び軸受１１
１１２の潤滑のために側方空間！５内の比較的少ないグ
リース溜め（負圧の目的に適したころがり軸受グリース
）で十分である。
従って、この側方空間を給油される側方空間の場合より
はるかに小さく構成することができる（第２図も参照）
。蓋２１はほぼまゆ形に形成されておりかつ歯車１６．
１７とハウジングＭ２１との間に狭い間隙２２（軸線方
向）及び２３（半径方向）しかないように合わされてい
る。これらの空間内には、場合によってはまだ必要なグ
リースが入っている。
歯車１６及び１７の端部は第１図による実施例では、こ
れらの歯車の幅が半径方向に小さくなるように、円錐状
に形成されている。それによって軸線方向間隙２２の円
錐形状が得られる。
かみ合い２０の際に歯切り部から押し出されたグリース
は、狭くなる側方間隙２２を経て再び歯車側面へ導かれ
、そこから遠心力により歯切り部方向に戻される。
グリースは２つの課題を果たす。一方では、グリースは
歯のかみ合い部２０の潤滑に役立つ。
他方では、歯切り部により側方へ側方空間蓋２１の方向
に押し出されたグリースは歯車から側方空間蓋２１への
熱の輸送に役立つ。必要のある場合には、外部への蓋２
１の熱放出を、空気及び冷却された油が周りを流れるこ
とにより又は直接水により改善することができる。
歯切り部１８．１９として、１０°ないし３５°、なる
べく約２０°である傾斜角度βを持つ傾斜歯切り部が選
ばれている。傾斜歯切り部及び回転力向は、グリースが
歯車の回転のため吸込み室から出されるように、選ばれ
ている。
第３図ないし第５図は、最小限の滑り部分を持つ好まし
い歯切り部を示している。第３図による実施例では、歯
形が標準歯切り部の形状（破線及び２５で示す）に比べ
て変えられている＃２４が示されている。この歯の歯面
２６は標ｉ’％ＩＪ形状に比べて歯先範囲２７及び歯元
範囲２８を引っ込められているので、互いにかみ合う歯
がこれらの範囲においてもはや接触し合わない。かみ合
う歯２４はこれらの歯のころがり円２９の範囲において
のみ接触する。それから遠く離れている、滑り摩擦する
かみ合い点は存在しない。
滑り摩擦はそれによって最小限に抑えられている。第３
図には、さらに歯切り部の歯先円及び基礎円が描き入れ
られており、３１及び３２で示されている。歯切り部は
モジュールｍによって特徴づけられている。ころがり円
２９は標準歯切り部において歯先円３１及び基礎円から
モジュール大きさｍだけ足れている。歯元円及び前述の
基礎円３２は互いにいわゆる歯先遊隙だけ異なる。
第４図及び第５図による実施例では、歯２４は標準形状
２５に比べて非常に小さくされた歯たけ２を持つ歯形を
有している。この歯たけ２は標準的なモジュールｍより
少ししか大きくなく、つまりモジュール値ｍの１／１０
０ないし２１５だけしか大きくない。それによって非常
に狭い支持筒ＦＩＥ３３が生じ、この支持範囲において
摺動運動は無視できるほどに小さい。傾斜歯切り部であ
るから、接触線は支持範囲３３を斜めに通っている（接
触線３４）。接触線３４と支持範囲３３を区画する線と
がなす角度βＢで示されている。
第５図は第４図による歯形を持つ、かみ合っている歯切
り部を示している。理論的インボリュート形状を持つこ
の種の歯切り部では、歯のかみ合いの際にいわゆるかみ
合い衝撃が起こり、このかみ合い衝撃はかしめ又は押し
やり摺動の歯面運動を特徴としている。かみ合い衝■を
緩和するために、第５図による歯切り部では歯形訂正が
考慮されている。この歯形訂正は、なるべく支持範囲始
端部においてのみ僅かな歯形引っ込み部３５から成るの
が好ましく、第５ａ図に拡大して示されている。歯面鴫
郭の標準形状は２５で示され、ころがり円は２９で示さ
れている。
歯先引っ込み部は通常、歯先円における実際の歯面２６
が標準形状２５に比べて値μだけ引っ込められ、それか
ら次第に、すなわち数学的意味で不連続個所なしに、滑
らかな接線経過で、積率的なインボリュート形状２５に
再び移行するように構成されている。ｐの値は通常２な
いし１０１１ｆｆｉ、ｌなるべく約４μｍであるのが好
ましい。
第６図は、傾斜した歯先面３６を持つ、第４図及び第５
図に示したような歯切り部を示している。歯先面３６の
傾斜は、前歯先縁が後縁より高いように選ばれている。
この手段によって、歯先面３６と間隙２３に入っている
グリースとの摩擦が減少される。それにも拘らず、潤ン
骨の目的及び燕輸送の目的のためのグリースの連行は保
証されている。前歯先縁からかき落されたグリースは、
接触し合う歯面の間で潤滑剤として使用されかつその際
残っている出出空間へ押し込められる。これｊはなるべ
く歯元中間範囲であるのが好ましい。歯のかみ合い後に
、グリースは遠心力によって再び、外側にある一層低温
のグリースの環へ放出されかつそれによって潤滑後にさ
らに歯先からの熱を冷却されたハウジング面２１へ放出
する。
第７図による実施例では、グリースが入っている空間（
なるべく半径方向間隙２３）を区画する手段が講じられ
ている。そのために歯車１６又は１７の両側に異形断面
環３７．３８が設けられており、これらの異形断面環の
一方の縁が側方空間蓋２１又は軸受蓋７に取り付けられ
ている。
自由＊　４１，４２はそれぞれ歯車１６．１７の方向に
折り曲げられておりかつ歯車１６．１７の環状溝４３゜
４４の中へ突き出ている。この種の間隙密甜片又は同様
の接触密ガ片により、グリースが歯切り部範囲に留まる
ことが保証される。
図示した実施例では、歯切り部の全接触比εｇｅｓは大
体において重なり比雫によて決定される。
歯切り部法則によれば εｇｅｓ−輸十εβ である。
支持範囲３３を最小限に抑えることによって、歯形型な
りは跳躍型なりに比べて小さく、このεβ０ π　＋　Ｊ により得られる。ここで、ｂは歯切り部の幅、βは傾斜
角度、ｍｎは標準モジュールを意味する。歯切り部法則
によれば、ｂ、β及びｆｆｌ。は、εｇｅｓが１より大
きく、なるべく約２であるように、選ばれなければなら
ない。
既に述べた、外部からの空気、水又は油による側方空間
ｆｉ２１の冷却の他に、歯車１６．１７を直接気体流に
より冷却できる可能性もある。第８図による実施例では
、冷却器４５を介して導かれる気体、なるべく空気が半
径方向開口４６を通って側方空間１５へ導入されかつ対
向側（開口４７）で再び導出される。歯切り部１８．１
９は歯車ポンプの作用を持っているから、側方空間１５
内の十分な貫流が保証される。
第９図は、気体が内部で流れ回る実施例を示している。
冷却気体は管路４９を介して、図示したころがりピスト
ン真空ポンプｌの出口４８から取り出されかつ、第８図
について説明したように、側方空間１５を通される。側
方空間蓋２１の開口４７から流出する空気は、管路５０
を介してころがりピストンポンプｌの入口５１へ再び供
給される。
第９図は気体が流れ回る装置の構成を示しており、この
装置はころがりピストンポンプにおける公知の迂回管路
と組み合わされている。迂回管路弁は５４で示されてい
る。この迂回管路弁は、出口圧力と入口圧力との圧力差
が所定の許容値を超える場合に、すなわちΩ筒径って又
熱発生が非常に大きい場合に、自動的に開く。
図示した実施例では、伝動装！１６．１７の強められた
冷却も起こる。迂回管路弁５４が閉じられている場合に
も伝動装置の冷却が保証されているようにするために、
弁５４には常に開いているバイパス５５が付属しており
、このバイパスにより必要な最小限の気体流の維持が保
証されている。
第８図は、かみ合い衝撃を緩和できる別の又は付加的な
可能性を示している。この可能性は、比較的弾性的な歯
車側方範囲を（少なくとも支持範囲始端部の側に）設け
ることに存する。このような特性を生ぜしめるために、
例えば歯車１６及び／又は１７の幅を、歯切り部１８又
は１９を持つ環状縁５２又は５３を除いて、小さくする
ことができる。この手段の別の利点は、歯切り部が歯切
り部又は傾斜角度の相違に影響されないということに存
する。
【図面の簡単な説明】
第１図はころがりピストン真空ポンプの両ピストンの横
断面を含む縦断面図、第２図は歯車の部分における横断
面図、第３図ないし第６図は歯車の歯切り部の構成図、
第７図は潤滑グリースを含む空間を区画できる可能性を
示す構成図、第８図は２つの軸を通る面に対して垂直な
、ころがりピストン真空ポンプの別の実施例の縦断面図
、第９図は第８図に対応する、別の実施例の縦断面図で
ある。 ３．４・・・ピストン、８・・・吸込み室、１５・・・
側方空間、１６．１７・・・歯車、２６・・・歯面、２
９・・・ころがり円 特許出願人　ライボルト・アクチェンゲゼルシャフト手
続補正書（３却 昭和６３年６月３　日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　吸込み室（８）内で接触なしに回転するピストン（
    ３、４）と、側方空間（１５）内にある２つの歯車（１
    ６、１７）付き同期化伝動装置とを持つ二軸真空ポンプ
    において、歯車（１６、１７）の歯形が、歯面（２６）
    の接触が、ころがり円（２９）のすぐ近くだけに限られ
    るように形成されていることを特徴とする二軸真空ポン
    プ。 ２　歯切り部が傾斜歯切り部として形成され、傾斜角度
    βが１０°ないし３５°、なるべく約２０°であること
    を特徴とする、請求項１に記載の真空ポンプ。 ３　歯車（１６、１７）のうち少なくとも１つの歯車に
    、歯面（２６）の歯先範囲（２５）及び／又は歯元範囲
    （２８）が歯形の標準形状に比べて、歯面（２６）の接
    触がころがり円（２９）のすぐ近くだけに限られる程度
    に引つ込められていることを特徴とする、請求項１又は
    ２に記載の真空ポンプ。 ４　歯車（１６、１７）の歯切り部（１８、１９）が標
    準形状に比べて縮小された歯たけｚを持つていることを
    特徴とする、請求項１、２又は３のうち１つに記載のポ
    ンプ。 ５　歯車（１６、１７）のうち少なくとも１つの歯車に
    おいてころがり円（２９）から上の有効歯たけがモジュ
    ールｍの１００分の１ないし５分の２であることを特徴
    とする、請求項１ないし４のうち１つに記載のポンプ。 ６　歯（２４）の歯面の輪郭が、歯のかみ合い段階中に
    摺動運動が最小限に抑えられるように形成されているこ
    とを特徴とする、請求項１ないし５のうち１つに記載の
    ポンプ。 ７　歯面の輪郭がなるべく支持範囲始端部において引つ
    込められていることを特徴とする、請求項１ないし６の
    うち１つに記載のポンプ。 ８　弾性歯車側方範囲（５２、５３）が設けられている
    ことを特徴とする、請求項１ないし７のうち１つに記載
    のポンプ。 ９　歯車（１６及び／又は１７）の幅が、歯切り部（１
    ８又は１９）の環状縁（５２又は５３）を除いて、小さ
    くされていることを特徴とする、請求項８に記載のポン
    プ。 １０　歯車（１６、１７）を冷却するための手段が設け
    られていることを特徴とする、請求項１ないし９のうち
    １つに記載のポンプ。 １１　歯車の形状に合わされた、ほぼまゆ形の側方空間
    蓋（２１）が設けられていることを特徴とする、請求項
    １ないし１０のうち１つに記載のポンプ。 １２　蓋（２１）に空冷、水冷又は油冷装置が付属して
    いることを特徴とする、請求項１１に記載のポンプ。 １３　側方空間（１５）内間隙（２２、２３）が一部こ
    ろがり軸受グリースで満たされていることを特徴とする
    、請求項１１又は１２に記載のポンプ。 １４　歯車（１６、１７）の少なくとも一方の側が、こ
    れらの歯車の幅が半径方向に小さくなるように、円錐状
    に形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載
    のポンプ。 １５　歯（２４）の歯先面（３６）が、前歯先縁が後歯
    先縁より大きい高さを持つように、傾斜していることを
    特徴とする、請求項１３又は１４に記載のポンプ。 １６　グリースが歯切り部範囲にだけ存在し、グリース
    を含む空間を残りの側方空間に対して区画するための密
    封片（３７、３８）が設けられていることを特徴とする
    、請求項１３、１４又は１５のうち１つに記載のポンプ
    。 １７　歯車（１６又は１７）にある半径方向溝（４３、
    ４４）の中へ突き出ている縁を持つ、接触なしの密封片
    （３７、３８）が設けられていることを特徴とする、請
    求項１６に記載のポンプ。 １８　歯車（１６、１７）のためにガス冷却装置が設け
    られていることを特徴とする、請求項１ないし１７のう
    ち１つに記載のポンプ。 １９　側方空間蓋（２１）が気体供給開口（４６）及び
    気体排出開口（４７）を持つており、この気体供給開口
    （４６）に、冷却器を備えた気体管路系が接続されてい
    ることを特徴とする、請求項１８に記載のポンプ。 ２０　冷却器（４５）が二軸ポンプの出口（４８）と接
    続され、側方空間蓋（２１）にある気体排出開口（４７
    ）が二軸ポンプの入口（５１）と接続されていることを
    特徴とする、請求項１９に記載のポンプ。 ２１　ガス冷却装置が迂回管路と組み合わされているこ
    とを特徴とする、請求項２０に記載のポンプ。 ２２　気体管路系（４９、５０）に迂回管路弁（５４）
    が配置され、この弁が、永続的な最小限の気体流を保証
    するバイパス（５５）により連絡されていることを特徴
    とする、請求項２１に記載のポンプ。 ２３　乾式運転伝動装置（１６、１７）が設けられてい
    ることを特徴とする、請求項１ないし２２のうち１つに
    記載のポンプ。
JP63049958A 1987-03-13 1988-03-04 同期化伝動装置を持つ二軸真空ポンプ Pending JPS63277882A (ja)

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