KR20010007349A

KR20010007349A - 터보분자펌프

Info

Publication number: KR20010007349A
Application number: KR1020000032305A
Authority: KR
Inventors: 시오카와아츠시; 소부카와히로시; 가와사키히로유키
Original assignee: 마에다 시게루; 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-01-26
Also published as: EP1061262A2; EP1061262A3; DE60037554D1; DE60037554T2; EP1061262B1

Abstract

본 발명의 터보분자펌프는 입구포트를 구비한 케이싱, 상기 케이싱내에 고정장착된 고정자, 및 상기 고정자에 대해 상대회전하도록 상기 케이싱내에 지지된 회전자를 포함한다. 고정자 및 회전자는 기체를 배기하는 터빈 블레이드 펌핑섹션과 요홈부 펌핑섹션을 구성한다. 회전자의 파편이 입구포트를 통해 흩어지는 것을 방지하도록 비산방지부재가 제공된다.

Description

터보분자펌프{TURBO-MOLECULAR PUMP}

본 발명은 고속으로 회전하는 회전자로 기체를 배기하는 터보분자펌프에 관한 것이다.

첨부된 도 17은 종래의 터보분자펌프를 나타낸다. 도 17에 도시된 바와 같이, 종래 터보분자펌프는 펌프케이싱(14)내에 수용된 회전자(R)와 고정자(S)를 포함하여 이루어진다. 회전자(R) 및 고정자(S)는 함께 터빈 블레이드 펌핑섹션(L1)과 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)을 구성한다. 고정자(S)는 베이스(15), 베이스(15)의 중앙에 수직하게 장착된 고정 원통형 슬리브(16), 및 터빈 블레이드 펌핑섹션(L1)과 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)의 고정요소를 포함하여 이루어진다. 회전자(R)는 주로 고정 원통형 슬리브(16)내에 동축으로 삽입된 메인샤프트(10), 및 메인샤프트(10)상에 장착되고 고정 원통형 슬리브(16) 주위로 배치된 회전 원통형 슬리브(12)를 포함하여 이루어진다.

메인샤프트(10)와 고정 원통형 슬리브(16)사이에, 구동모터(18), 구동모터(18) 위쪽에 배치된 상부 레이디얼 자극(20), 및 구동모터(18) 아래쪽에 배치된 하부 레이디얼 자극(22)이 마련된다. 축베어링(24)은, 메인샤프트(10)의 하부에 배치되며, 메인샤프트(10)의 하단부상에 장착된 목표디스크(Target disk; 24a)와 고정자측상에 마련된 상부 및 하부 전자석(24b)를 포함하여 이루어진다. 이러한 자기 베어링 시스템을 통해, 회전자(R)는 5축 활성제어하에서 고속으로 회전될 수 있다.

회전 원통형 슬리브(12)는 회전 원통형 슬리브의 상부 바깥 둘레부분상에 일체로 배치된 회전자 블레이드(30)를 구비한다. 펌프케이싱(14)내에 회전자 블레이드(30)와 축방향으로 교대로 배치된 고정자 블레이드(32)가 마련된다. 회전자 블레이드(30) 및 고정자 블레이드(32)는 함께 회전자 블레이드(30)와 고정자 블레이드(32)사이의 상호작용을 통해 기체를 배기하는 터빈 블레이드 펌핑섹션(L1)을 구성한다.

터빈 블레이드 펌핑섹션(L1)의 하류에 배치된 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)은, 그 외부 원주면상에 형성된 나사산 요홈부(34a)를 구비하고 고정 원통형 슬리브(16)를 둘러싸는, 회전 원통형 슬리브(12)의 나사산 요홈부섹션(34)을 포함한다. 고정자(S)는 나산산 요홈부섹션(34) 주위로 배치된 스페이서(36)를 구비한다. 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)은 회전자(R)와 일치하여 고속으로 회전하는 나사산 요홈부섹션(34)내의 나사산 요홈부(34a)의 드래그작용(dragging action)에 의해 기체를 배기한다. 고정자 블레이드(32)는 그 외부 모서리에서 고정자 블레이드 스페이서(38)에 의해 또는 고정자 블레이드 스페이서(38)와 스페이서(36)에 의해 클램프(clamp)된다.

나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)을 터빈 블레이드 펌핑섹션(L1)의 하류에 배치함으로써, 넓은 범위의 기체유량을 다룰 수 있는 광범위형의 터보분자펌프가 된다. 도 17에 도시된 종래의 터보분자펌프에서는, 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)의 나사산 요홈부(34a)는 회전자(R)내에 형성된다. 그러나, 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)의 나사산 요홈부는 고정자(S)내에 형성될 수도 있다.

그러한 터보분자펌프의 경우, 부식등으로 인해, 회전자(R)가 부러지면, 회전자(R) 파편이 펌프케이싱(14)의 입구포트(14a)내로 들어갈 수도 있다. 높은 운동에너지를 가진 회전 원통형 슬리브(12)의 파편 또는 회전자 블레이드(30)의 파편은 플랜지(14b)를 통해 펌프케이싱(14)의 입구포트(14a)에 연결된 처리장치의 챔버내로 도입되어, 처리장치를 파손하거나, 처리장치에 의해 처리되는 제품을 손상시킬 수도 있으며, 전체 배기시스템이 파괴될 수도 있어, 유해한 처리가스가 주위환경으로 누출되게 하기 쉽다.

따라서, 본 발명의 목적은, 터보분자펌프의 회전자가 부러지는 경우라도 회전자 파편이 처리장치내의 챔버 및 처리장치에 의해 처리되는 제품을 손상시키는 것을 방지할 수 있고, 파손되는 경우에 처리장치를 빠르게 재사용하기 위해 전체가 교환될 수 있는 매우 안전한 터보분자펌프를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 터보분자펌프의 평면도,

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 터보분자펌프의 부분 확대 단면도,

도 6은 본 발명의 제 4실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 7은 도 6에 도시된 터보분자펌프의 평면도,

도 8은 본 발명의 제 5실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 9는 본 발명의 제 6실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 10은 도 9에 도시된 터보분자펌프의 부분 확대 단면도,

도 11은 도 9에 도시된 터보분자펌프내에 사용된 완충부재로서의 금속 파이프의 평면도,

도 12는 본 발명의 제 7실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 13은 본 발명의 제 8실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 14는 본 발명의 제 9실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 15는 도 14에 도시된 터보분자펌프의 부분 확대 단면도,

도 16은 본 발명의 제 10실시예에 따른 터보분자펌프의 축방향 단면도,

도 17은 종래 터보분자펌프의 축방향 단면도이다.

본 발명에 따르면, 입구포트를 구비한 케이싱, 이 케이싱내에 고정 장착된 고정자, 고정자에 대해 상대 회전하도록 케이싱내에 지지된 회전자, 및 입구포트를 통해 회전자 파편이 흩어지는 것을 방지하기 위한 비산방지부재(scattering prevention member)를 포함하여 이루어지며, 상기 회전자 및 고정자가 기체를 배기하는 하나이상의 터빈 블레이드 펌핑섹션 및 나사산 요홈부 펌핑섹션으로 작용하는 터보분자펌프가 제공된다.

회전자가 부러지면, 회전자의 파편 예를 들면, 회전 원통형 슬리브의 파편 및 회전자 블레이드의 파편 또는 고정자의 파편 예를 들면, 고정자 블레이드의 파편은 비산방지부재에 의해 차단되거나, 또는 입구포트를 향한 운동에너지를 상실한다. 따라서, 비산방지부재는 이들 파편이 입구포트에 연결된 처리장치내의 챔버 또는 챔버내에서 처리되는 기구 및 제품을 손상시키는 것을 방지하는데 효과적이다. 비산방지부재는 케이싱과 같은 고정부재 또는 회전자상에 장착될 수 있다.

회전자는 회전자 블레이드를 포함하고, 고정자는 고정자 블레이드를 포함하며, 비산방지부재는 적어도 회전자 블레이드 또는 고정자 블레이드의 일부를 포함하여 이루어진다. 따라서, 적어도 회전자 블레이드 또는 고정자 블레이드의 일부는 파편보호기능을 가진다.

비산방지부재는 입구포트의 내부면으로부터 반경방향 안쪽으로 돌출한 하나이상의 돌기부를 포함한다. 회전자가 부러지면, 회전자 블레이드는 돌기부와 충돌하여, 입구포트를 통해 흩어지는 것이 방지되거나 회전자 파편의 운동에너지는 감소된다.

비산방지부재는 고강도 물질 및/또는 고에너지 흡수물질로 만들어진다. 고강도 물질로서는 알루미늄보다 강한 스테인레스 스틸, 티타늄 합금등이다. 고에너지 흡수물질은 납과 같은 상대적으로 부드러운 금속물질, 중합체물질, 또는 그 합성물질로 만들어지며, 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 형상, 예를 들면, 벌집구조 또는 구형부재 조립체와 같은 형상으로 만들어진다.

비산방지부재는 완충구조체를 가진다. 완충구조체는 비산방지부재와 충돌하는 회전자 파편의 운동에너지를 효과적으로 흡수하여, 입구포트에 연결된 처리장치내의 챔버를 더욱 잘 보호한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 이점은 예시의 목적으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 터보분자펌프를 설명한다. 도면에 있어서, 유사 부분 또는 대응 부분은 유사 참조부호 또는 대응 참조부호를 사용하여 지시된다. 본 발명에 따른 터보분자펌프에서 도 17의 종래 터보분자펌프와 동일한 부분은 동일한 참조부호로 지시되며, 상세한 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1실시예에 따른 터보분자펌프는 펌프케이싱(14)의 입구포트(14a) 주위의 플랜지(14b)상에 장착된 비산방지부재로서 작용하는 보호커버(50)를 구비한다. 보호커버(50)는, 회전자(R)의 회전 원통형 슬리브(12) 바로 위쪽의 영역을 커버하면서 입구포트(14a)내 중앙에 배치된 원형차폐막(circular shield; 52), 원형차폐막(52)과 동축으로 반경방향 바깥쪽으로 배치되고 입구포트(14a)와 동일한 크기의 개구를 가진 링형상의 림(rim; 56), 및 원형차폐막(52)으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장하여 원형차폐막(52)과 림(56)을 상호 연결하는 복수의(도 2에서는 3개) 지지 바(support bar; 54)를 포함하여 이루어진다. 도 1에서, 보호커버(50)는 림(56)의 하부 표면상에 플랜지(14b)에 끼워지는 계단부(56a)를 구비하여, 보호커버(50)는 펌프케이싱(14)에 고정된다. 그러나, 플랜지(14b)가 계단부를 구비하고, 보호커버(50)가 그 계단부에 끼워져 볼트에 의해 플랜지(14b)에 고정될 수도 있다. 대안으로서, 보호커버(50)는 플랜지(14b)내의 계단부에 끼워맞춰지고, 단순히 펌프케이싱(14)와 터보분자펌프가 연결된 처리장치내의 챔버사이에 끼워지게 할 수도 있다.

모든 고정자 블레이드(32)중 축방향으로 최상단의 고정자 블레이드(32a)는 스테인레스 스틸, 티타늄 합금등과 같은 알루미늄보다 더 강한 물질로 만들어지고, 나머지 고정자 블레이드(32)는 알루미늄으로 만들어진다. 따라서, 고정자 블레이드(32a)는 비산방지부재로서도 기능한다.

상기한 구조를 가진 터보분자펌프에서, 회전자(R)가 부식등으로 인해 회전하는 동안 부러진다면, 회전자(R)내의 회전 원통형 슬리브(12)의 파편 또는 회전자 블레이드(30)의 파편은 보호커버(50)의 차폐막(52)과 충돌하여, 입구포트(14a)를 향하는 운동에너지를 상실한다. 따라서, 펌프케이싱(14)의 입구포트(14a)에 연결된 챔버등이 파손되는 것을 방지하거나, 챔버등의 파손정도를 감소시킬 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 차폐막(52)은 단지 회전 원통형 슬리브(12)를 커버한다. 그러나, 차폐막(52)은 회전 원통형 슬리브(12)뿐만 아니라, 회전자 블레이드(30) 부분도 커버할 수 있다.

고정자 블레이드(32)의 축방향으로 최상단의 고정자 블레이드(32a)는 알루미늄보다 더 강한 물질로 만들어지기 때문에, 알루미늄으로 만들어진 회전자 블레이드(30)의 파편이 부딪쳤을때 고정자 블레이드(32a)는 부러지지 않거나, 또는 덜 부러지게 된다. 따라서, 고정자 블레이드(32a)는 파편이 입구포트(14a)를 통해 흩어지는 것을 방지하는 비산방지부재로서 효과적으로 기능한다.

제 1실시예에서, 단지 고정자 블레이드(32)의 최상단의 고정자 블레이드(32a)만이 고강도의 물질로 만들어진다. 그러나, 다른 임의의 고정자 블레이드(32), 예를 들면, 제 1 단 및 제 4단 고정자 블레이드(32)가 고강도 물질로 만들어질 수도 있다. 이것은 본 발명의 다른 실시예에도 적용된다.

제 1실시예에서, 보호커버(50)는 비산방지부재로서 제공되며, 또한, 고정자 블레이드(32)의 최상단의 고정자 블레이드(32a)는 비산방지부재로서 알루미늄보다 더 강한 물질로 만들어진다. 그러나, 보호커버(50)만이 제공되거나 또는 최상단의 고정자 블레이드(32a)만이 알루미늄보다 더 강한 물질로 만들어질 수도 있다. 이하 설명될 다른 실시예의 터보분자펌프는 제 1실시예의 터보분자펌프와 동일한 구조를 가진다.

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 2실시예에 따르면, 제 1실시예에 따른 보호커버(50)의 원형 차폐막(52)은 대략 원통형의 차폐막(58)으로 대체된다. 대략 원통형의 차폐막(58)은 회전 원통형 슬리브(12)내의 중앙에 형성된 오목부(13)내에 대략 하부 절반이 배치된다. 제 2실시예에 따른 터보분자펌프의 다른 상세는 제 1실시예에 따른 터보분자펌프와 동일하다.

제 2 실시예에 따른 터보분자펌프에서는, 차폐막(58)과 회전자(R)사이의 갭(gap)을 감소시켜 파편이 주위로 흩어질 가능성을 낮춤으로써, 터보분자펌프가 연결된 챔버를 더욱 보호할 수 있게 된다. 또한, 차폐막(58)은 회전자(R)가 비정상적인 회전을 할때 회전자(R)를 적정 자세로 유지시키는 자세유지기능을 하기도 한다. 따라서, 회전자(R)와 고정자(S)사이의 어떠한 바람직하지 않은 접촉이 최소화되어 파편의 생성가능성을 줄인다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 3실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 3 실시예에 따르면, 터보분자펌프는 완충구조체를 구비한 비산방지부재를 가진다. 특히, 비산방지부재로서의 보호커버(50)는, 그 내부 중앙에 배치되고 아랫쪽으로 돌출한 생크(shank; 70a)를 구비한 대략 원형의 차폐막(70)을 구비하며, 완충부재(74)는 생크(70a)주위로 2개의 코일형상 층으로 감긴 금속파이프(72)를 포함한다. 완충부재(74)는 위쪽으로 개방된 컵형상의 커버(76)에 의해 둘러싸인다. 차폐막(70)은 그 원주 모서리를 볼트(78)에 의해 커버(76)의 플랜지에 고정한다. 커버(76)는 회전 원통형 슬리브(12)내 중앙에 형성된 오목부(13)내로 들어가도록 배치된다.

이 실시예에서, 만약 회전자(R)가 부러지면, 회전자 블레이드(30)의 파편 또는 회전 원통형 슬리브(12)의 파편은 차폐막(70) 및 커버(76)와 충돌한다. 이 경우, 완충부재(74)는 축방향 및 반경방향으로 쉽게 변형되거나 부러져서 인가된 충격을 흡수한다. 따라서, 파편의 운동에너지는 흡수되어 터보분자펌프가 연결된 챔버를 보호하게 된다.

대안으로서, 완충부재(74)는 납과 같은 상대적으로 부드러운 금속물질, 중합체물질, 또는 그 합성물질로 만들어지고, 충격을 흡수하기에 효과적인 형상, 예를 들면, 벌집구조 또는 구형 부재의 조립체와 같은 형상으로 만들어 진다. 부식가스를 배기하는 터보분자펌프에 적용하는 경우를 고려하면, 완충부재(74)는 내부식 물질로 만들어지거나 또는 니켈코팅과 같은 내부식표면을 가지도록 처리되는 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제 4실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 4실시예에 따른 터보분자펌프는 제 1실시예에 따른 터보분자펌프와 다음과 같은 점에서 다르다: 보호커버(50)와 함께 비산방지부재를 구성하는 복수의(도 7에서는 3개) 돌기부(60)는 입구포트(14a)의 내부 표면상에 소정간격으로 배치되고, 회전자(R)의 회전자 블레이드(30)의 외부 둘레방향 모서리를 커버하면서 반경방향 안쪽으로 돌출한다. 돌기부(60)는 입구포트(14a)의 내부 표면상에 배치된 것으로 도시되었지만, 대안으로서, 돌기부(60)는 보호커버(50)의 림(56)상에 배치될 수도 있다.

제 4실시예에 따른 터보분자펌프에 있어서, 만약 회전자(R)가 부러지면, 회전자 블레이드(30)와 회전 원통형 슬리브(12)의 파편은 차폐막(52) 뿐만 아니라 돌기부(60)와도 충돌하게 되므로, 입구포트(14a)로 도입되는 파편의 운동에너지는 감소하게 된다.

도 8은 본 발명의 제 5실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 5실시예에 따른 터보분자펌프는 입구포트(14a)에 면하는 회전 원통형 슬리브(12)의 상부 표면을 커버하면서 회전자(R)의 메인샤프트(10)의 상단부에 장착된 비산방지부재(62)를 구비한다. 비산방지부재(62)는 회전 원통형 슬리브(12)내의 오목부(13)에 보완적인 컵형상이며, 그 상단부상에 회전 원통형 슬리브(12)의 평평한 상부 표면을 따라 연장하는 플랜지(62a)를 구비한다. 비산방지부재(62)는 그 바닥부에 형성된 내부 나사산 구멍을 구비한다. 메인샤프트(10)는 그 상단부에 외부 나사산 고정부(10a)를 구비한다. 비산방지부재(62)는 비산방지부재(62)의 내부 나사산 구멍으로 나사결합되는 고정부(10a)에 의해 메인샤프트(10)에 결합된다. 대안으로서, 비산방지부재(62)는 볼트와 같은 다른 체결수단에 의해 메인샤프트(10) 또는 회전 원통형 슬리브(12)에 결합될 수도 있다.

제 5실시예에 따른 터보분자펌프에서는, 비산방지부재(62)가 회전자(R)상에 장착되기 때문에, 그렇지 않은 경우에 비산방지부재(62)를 설치하기 위해 입구포트(14a)를 가로질러 연장하는 장애물을 마련할 필요가 없다. 따라서, 터보분자펌프에 의해 배기되는 기체의 속도가 저하되지 않는다. 또한, 비산방지부재(62)가 회전자(R)의 파편이 흩어지기 쉬운 오목부(13)을 커버하도록 배치되기 때문에, 비산방지부재(62)는 회전자(R)의 파편이 흩어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 도시된 실시예에서는, 비산방지부재(62)가 회전 원통형 슬리브(12)를 커버하도록 배치되었지만, 비산방지부재(60)가 회전자 블레이드(30) 부분을 커버하도록 배치될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 제 6실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 6실시예에 따른 터보분자펌프는 제 5실시예에 따른 비산방지부재(62)에 완충구조체가 부가된다는 점에서 제 5실시예에 따른 터보분자펌프와 다르다. 제 6실시예에 따른 터보분자펌프의 다른 상세는 제 5실시예에 따른 터보분자펌프와 동일하다.

제 6실시예에서, 위쪽으로 개방된 비산방지부재(62)는, 한 쌍의 수직으로 적재된, 반경방향으로 상호 대면하는 반환형(semiannular) 금속파이프(80)(도 11 참조)를 포함하여 이루어지는 완충부재(82)를 그 내부에 수용한다. 메인샤프트(10)는 외부 나사산 상단부를 가진 수직 연장부를 구비한다. 완충부재 홀더(holder)로서의 너트(84)가 메인샤프트(10)의 연장부의 외부 나사산 상단부와 나사결합하여, 완충부재(82)가 이탈하지 않도록 홀딩한다. 너트(84)는 완충부재(82)가 회전 원통형 슬리브(12)에 대해 그 플랜지(62a)의 하부 표면을 가압하도록 조여져서 비산방지부재(62)를 고정한다.

만약 회전자(R)가 부러지면, 회전자 블레이드(30)의 파편 또는 회전 원통형 슬리브(12)의 파편은 비산방지부재(62)와 충돌한다. 이 경우, 완충부재(82)는 축방향 및 반경방향으로 쉽게 변형되거나 부러져서 인가된 충격을 흡수한다. 따라서, 파편의 운동에너지는 흡수되어 터보분자펌프가 연결된 챔버등을 보호한다.

반환형 금속파이프(80)는 생산성이 좋기 때문에 완충부재(82)를 구성하는데 사용된다. 대안으로서, 완전한 원형 금속파이프, 또는 개방된 갭을 가진 환형 금속파이프, 또는 코일형상의 금속파이프가 사용될 수도 있다. 대안으로서, 완충부재(82)는 상대적으로 부드러운 금속물질, 중합체물질, 또는 그 합성물질로 만들어지며, 충격을 효과적으로 흡수하도록 형상된다.

도 12는 본 발명의 제 7실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 7실시예에 따른 터보분자펌프는 컵형상의 비산방지부재(62)가 회전 원통형 슬리브(12)내의 오목부(13)내에 수용되는 디스크형상의 비산방지부재(64)로 대체된다는 점에서 제 5실시예에 따른 터보분자펌프와 다르다. 제 7실시예에 따른 터보분자펌프의 다른 상세는 제 5실시예에 따른 터보분자펌프와 동일하다. 일반적으로, 회전 원통형 슬리브(12)는 허브(12b)와 일체로 형성된 상부(12a)를 가진다. 따라서, 단지 디스크형상의 비산방지부재(64)로 허브(12b)를 단순히 홀딩함으로써, 회전자 파편이 흩어지는 것을 효과적으로 방지한다. 제 7실시예에 따른 터보분자펌프는 제 5실시예에 따른 터보분자펌프보다 비용이 싸다.

도 13은 본 발명의 제 8실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 8실시예에 따른 터보분자펌프는 컵형상의 비산방지부재(62)가 볼트(66)에 의해 회전 원통형 슬리브(12)에 결합된다는 점에서 제 5실시예에 따른 터보분자펌프와 다르며, 다음과 같은 점에서도 다르다: 비산방지부재(62)와 함께, 비산방지부재를 구성하는 복수의(도시된 실시예에서는 3개) 돌기부(60)가 입구포트(14a)의 내부 표면상에 소정 간격으로 배치되고, 회전자(R)의 회전자 블레이드(30)의 외부 둘레방향 모서리를 커버하면서 반경방향 안쪽으로 돌출한다.

제 8실시예에 따른 터보분자펌프에서, 만약 회전자(R)가 부러진다면, 회전자 블레이드(30)의 파편 또는 회전 원통형 슬리브(12)의 파편은 비산방지부재(62) 뿐만아니라 돌기부(60)와도 충돌하여, 입구포트(14a)로 향하는 파편의 운동에너지는 감소된다. 모든 실시예에서, 돌기부를 포함하는 비산방지부재는 스테인레스 스틸, 티타늄 합금등과 같은 고강도 물질로 만들어져야 바람직하다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 제 9실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 9실시예에 따른 터보분자펌프는 완충구조체가 제 8실시예에 따른 회전 원통형 슬리브(12)에 결합된 비산방지부재(62)에 추가된다는 점에서 제 8실시예에 따른 터보분자펌프와 다르다. 제 9실시예에 따른 터보분자펌프의 다른 상세는 제 8실시예에 따른 터보분자펌프와 동일하다.

제 9실시예에서, 생크(90a)를 구비한 지지체(90)가 회전 원통형 슬리브(12)내의 오목부(13)내에 수직으로 장착되고, 볼트(92)에 의해 오목부(13)의 바닥에 결합된다. 비산방지부재(62)는, 한 쌍의 수직으로 적재된 반경반향으로 상호 대면하는 반환형 금속파이프(80)(도 11 참조)를 포함하여 이루어지는 완충부재(96)와, 금속파이프(80)와 비산방지부재(62)사이에 개재된 불화고무로 만들어진 복수의 O-링(94)을 그 내부에 수용한다. 생크(90a)는 외부 나사산 상단부를 가진 수직 연장부를 구비한다. 완충부재 홀더로서의 너트(98)가 생크(90a)의 연장부의 외부 나사산 상단부와 나사결합되어, 완충부재(96)가 이탈하지 않도록 홀딩한다. 비산방지부재(62)는 파이프(80)에 의해 그 축방향 이동이 제한되며, O-링(94)에 의해 그 반경방향 이동이 제한된다. 이 완충구조체는 회전자 파편 또는 고정자 파편과의 충돌로 인한 축방향 및 반경방향의 충격을 흡수할 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 환형 레지(annular ledge; 12c)는 오목부(13) 주위로 회전 원통형 슬리브(12)의 상부 표면상에 배치되고, 환형 리지(annular ridge; 62c)는 비산방지부재(62)의 플랜지(62a)의 원주 모서리의 하부 표면상에 배치된다. 환형 리지(62c)는 플랜지(62a)의 하부 표면내에 오목부(62b)를 형성한다. 환형 레지(12c)가 플랜지(62a)의 하부 표면내의 오목부(62b)내에 끼워맞춰지면, 비산방지부재(62)는 회전 원통형 슬리브(12)와 동축으로 정렬되고, 반경방향 이동이 제한된다.

제 9실시예에 따른 터보분자펌프에서, 만약 회전자(R)가 부러지면, 회전자 블레이드(30)의 파편 또는 회전 원통형 슬리브(12)의 파편은 비산방지부재(62)와 충돌한다. 이 경우, 완충부재(96)는 변형되거나 부러져서 파편의 운동에너지를 흡수한다. 파편은 또한 돌기부(60)와도 충돌하여, 입구포트(14a)로 도입되는 파편의 운동에너지는 더욱 감소될 수 있다.

도 16은 본 발명의 제 10실시예에 따른 터보분자펌프를 도시한다. 제 10실시예에 따르면, 모든 회전자 블레이드(30)중 축방향으로 최상단의 회전자 블레이드(30a)는 다른 회전자 블레이드(30)와 분리되고, 스테인레스 스틸, 티타늄 합금등과 같은 알루미늄보다 더 강한 물질로 만들어지며, 나머지 회전자 블레이드(30)는 알루미늄으로 만들어진다. 최상단의 회전자 블레이드(30a)는 볼트(100)에 의해 메인샤프트(10)에 직접 결합되어, 비산방지부재로서 기능한다.

최상단의 회전자 블레이드(30a)는 알루미늄보다 강한 물질로 만들어졌기 때문에, 회전자 블레이드(30a)는 알루미늄으로 만들어진 나머지 회전자 블레이드(30)의 파편에 의해 부딪쳤을때 부러지지 않거나 덜 부러지게 된다. 따라서, 회전자 블레이드(30a)는 파편이 입구포트(14a)를 통해 흩어지는 것을 방지하는 비산방지부재로서 효과적으로 기능한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 여러가지 실시예들이 터빈 블레이드 펌핑섹션(L1)과 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)을 구비한 광범위한 터보분자펌프에 적용된다. 그러나, 본 발명의 원리는 터빈 블레이드 펌핑섹션(L1) 또는 나사산 요홈부 펌핑섹션(L2)중 어느 하나만을 구비한 터보분자펌프에도 적용가능하다. 또한, 본 발명의 여러 실시예들은 모든 가능한 조합된 형태로 사용될 수도 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 회전자가 회전하는 동안, 회전자가 부러져서 발생되는 회전자 블레이드의 파편 또는 회전 원통형 슬리브의 파편은 비산방지부재와 충돌하게 되어, 입구포트를 통해 흩어지는 것이 방지되거나, 또는 그들의 운동에너지를 상실하게 된다. 따라서, 이들 파편이 입구포트에 연결된 챔버 또는 챔버내에서 처리되는 기구 또는 제품을 손상시키는 것이 방지된다. 따라서, 회전자가 부러진다해도, 터보분자펌프는 챔버를 손상시키거나 배기시스템을 파괴시킬수 있는 만약의 사고를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 터보분자펌프는 동작중에 매우 안전하다.

비록 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 도시되고 설명되었지만, 첨부된 청구범위를 벗어남이 없이 여러가지 변형 및 수정이 가능함을 알아야 한다.

Claims

입구포트를 구비한 케이싱;

상기 케이싱내에 고정장착된 고정자;

상기 고정자에 대해 상대회전하도록 상기 케이싱내에 지지된 회전자; 및

상기 회전자 및 고정자중 적어도 하나의 파편들이 상기 입구포트를 통해 흩어지는 것을 방지하는 비산방지부재를 포함하여 이루어지며,

상기 고정자 및 상기 회전자는 기체를 배기하는 터빈 블레이드 펌핑섹션 및 요홈부 펌핑섹션중 적어도 하나로서 기능하는 것을 특징으로 하는 터보분자펌프.
제 1항에 있어서,

상기 회전자는 회전자 블레이드를 포함하고, 상기 고정자는 고정자 블레이드를 포함하며, 상기 비산방지부재는 상기 회전자 블레이드 또는 상기 고정자 블레이드의 적어도 일부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보분자펌프.
제 1항에 있어서,

상기 비산방지부재는 상기 입구포트의 내부 표면으로부터 반경방향 안쪽으로 돌출한 하나 이상의 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보분자펌프.
제 1항에 있어서,

상기 비산방지부재는 고강도 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 터보분자펌프.
제 1항에 있어서,

상기 비산방지부재는 고에너지 흡수물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 터보분자펌프.
제 1항에 있어서,

상기 비산방지부재는 완충구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는 터보분자펌프.