KR20220007061A - 건식 1차 진공 펌프 - Google Patents

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티바울트 보릴혼
에릭 만달라즈
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 단부편(14, 15) 및 적어도 2 개의 고정자 요소(10, 11, 12)를 포함하는 고정자(2) 및 펌핑 단(3a 내지 3f)에서 역방향으로 동기적으로 회전하도록 구성된 회전자(6)의 2 개의 샤프트(7)를 포함하는 건식 1차 진공 펌프(1)에 관한 것이다. 각각의 고정자 요소(10, 11, 12)가 다른 고정자 요소(10, 11, 12)와 또는 단부편(14, 15)과 축방향으로 조립되어 진공 펌프(1)의 흡입구(4)와 배출구(5)의 사이에 직렬로 장착된 적어도 2 개의 펌핑 단(3a 내지 3f)을 형성한다. 적어도 하나의 고정자 요소(10, 11, 12)가 조립 표면(8)을 따라 만나는 2 개의 상보형 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)을 조립함으로써 생성된다.

Description

건식 1차 진공 펌프
본 발명은 건식 1차 진공 펌프, 특히, 예를 들어, 루트(root) 유형의, 클로(claw) 유형의 및/또는 나사를 갖는 다단형 건식 1차 진공 펌프에 관한 것이다.
건식 유형의 1차 진공 펌프는 펌핑될 가스가 흡입구와 배출구 사이에서 순환하는 여러 개의 직렬식 펌핑 단(stage)을 포함한다. 구별지어질 수 있는 알려진 진공 펌프에는 "루트 진공 펌프"로도 알려진 회전식 로브(lobe)가 있는 펌프 또는 "클로 진공 펌프"로도 알려진 클로를 갖는 펌프, 또는 심지어 나사를 갖는 펌프가 포함된다. 이들 진공 펌프는, 작동 중에 회전자가 고정자 내부에서 회전자 사이의 또는 고정자와의 기계적 접촉 없이 회전함으로써 펌핑 단 내에 오일을 사용하지 않는 것을 가능하게 하기 때문에, "건식(dry)"이라고 한다.
진공 펌프의 다양한 구성 요소를 함께 끼우는 경우, 단순히 축방향 변위에 의해 전체 회전자를 고정자에 축방향으로 끼우는 것은 불가능하다. 압축 챔버를 형성하는 공동을 생성하기 위해 단일편의 고정자를 기계 가공하는 것을 고려하는 것도 불가능하다.
기계 가공 및 함께 끼우는 것을 모두 허용하며 우수한 밀봉성을 보장하기 위해, 건식 진공 펌프의 고정자가, 예를 들어, 축방향으로 압축되며 외부 대기로부터 각각의 압축 챔버를 격리하는 개개의 환형 시일(seal)이 삽입된 상태로, 개개의 횡방향 벽을 따라 조립된 여러 개의 고정자 요소의 축방향 조립체로 구성된다.
이러한 건식 펌프 구조는 각각의 고정자 요소를 개별적으로 기계 가공한 다음, 지지 프레임의 2 개의 회전자 샤프트를 조정하며, 마지막 압축 챔버의 로브의 위치를 설정하며, 환형 시일을 갖는 마지막 고정자 요소를 배치하며, 끝에서 두 번째 압축 챔버의 로브를 조정하며, 환형 시일 등과 함께 끝에서 두 번째 고정자 요소를 첫 번째 고정자 요소로 가져오는 것으로 이루어진 오래 걸리며 어려운 조립 작업의 수행을 수반한다. 진공 펌프의 각각의 압축 단의 밀봉을 보장하기 위해 회전자 로브와 고정자 벽 사이의 간극이 매우 작다는 사실을 고려하여, 이러한 조립은 특히 오래 걸리며 어려운 것으로 이해되며, 5 개의 또는 6 개의 단을 갖는 건식 진공 펌프에서 수행되는 이러한 작업에는 여러 시간에 걸친 노동력이 소요되는 것으로 추정된다.
이러한 알려진 다단형 건식 진공 펌프의 또 다른 문제는 고정자 요소를 차례로 정렬하기가 어렵다는 것으로, 첫 번째 고정자 요소와 마지막 고정자 요소 사이에 오류 누적 위험이 있어, 일련의 생산 과정에서 회전자와 고정자 사이의 간극을 제어하기가 어려운 것으로 관찰되고 있다.
또한, 예를 들어, 문헌 US 6,572,351 B2를 통해, 회전자의 축선에 대체로 평행한 종방향 조립 표면을 따라 반경 방향으로 조립된 2 개의 하프 쉘(half-shell) 형태의 고정자를 구비하며, 고정자의 단부가 2 개의 축방향으로 끼워진 추가 단부편에 의해 단단히 폐쇄되는 진공 펌프 구조가 알려져 있다. 따라서, 이러한 펌프는 훨씬 더 빨리 함께 끼워진다.
그러나, 무엇보다도, 특히 표면 처리나 반도체 산업에서 부식성 가스 또는 연마성 분말을 사용하는 방법에 이러한 펌프가 채용되는 경우, 고정자 구성 요소 중 전부 또는 일부, 그리고 특히, 가장 강한 가스 압력 측면 상에 위치한 고정자 구성 요소를 자주 교체할 필요가 있음이 증명될 수 있다. 그리고, 하프 쉘 구성을 갖는 건식 진공 펌프는 일부만 손상될 수도 있더라도 진공 펌프를 전부 교체하여야 하기 때문에 불리하다.
본 발명의 일 목적은 전술한 단점 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 해결하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 주제는 적어도 하나의 단부편 및 적어도 2 개의 고정자 요소를 포함하는 고정자로서, 각각의 고정자 요소가 다른 고정자 요소와 또는 단부편과 축방향으로 조립되어 진공 펌프의 흡입구와 배출구의 사이에 직렬로 장착된 적어도 2 개의 펌핑 단을 형성하는 것인 고정자; 및 흡입구와 배출구의 사이에서 펌핑될 가스를 구동시키기 위해 펌핑 단에서 역방향으로 동기적으로 회전하도록 구성된 회전자의 2 개의 샤프트를 포함하는 건식 1차 진공 펌프에 있어서, 적어도 하나의 고정자 요소가 조립 표면을 따라 만나는 2 개의 상보형의 하프 쉘의 조립에 의해 생성되는 것인 진공 펌프이다.
예를 들어, 조립 표면이, 예를 들어, 건식 1차 진공 펌프의 중앙 평면을 통과하는 평면형 조립 표면이다. 평면형 조립 표면은, 예를 들어, 회전자 샤프트의 축선을 내포한다. 이 평면형 조립 표면이 엄격하게 평면일 수 있으며, 또는, 예를 들어, 고정자 요소 높이에 있는 시일용의 상보형 양각 형태 또는 홈을 구비할 수 있다.
진공 펌프의 고정자 요소의 축방향 조립은 반절형 고정자의 전체적인 교체를 필요로 하지 않고 손상된 펌프의 일부를 교체하는 것을 허용하는 이점이 있다. 또한, 정렬될 계면의 개수가 적어지므로 조립 시간을 단축할 수 있는 하프 쉘 구성이 이점이 그대로 유지된다. 이 구성은 또한, 누적 정렬 결함의 위험을 줄일 수 있다. 따라서, 진공 펌프의 비용이 감소될 수 있으며 함께 끼우기가 용이해진다.
진공 펌프가 단독으로 또는 조합하여 취해진 후술하는 특징부 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
고정자 요소가 횡방향 면을 축방향으로 조립함으로써 함께 또는 적어도 하나의 단부편과 조립될 수 있으며, 횡방향 면이 상보형의 끼움 요소를 갖는다. 상보형의 끼움 요소는 고정자 요소의 조립을 안내함으로써 그리고 고정자 요소를 함께 사전에 유지함으로써 펌프가 함께 끼워지는 것을 용이하게 한다.
예시적인 실시예에 따르면, 상보형 끼움 요소가 적어도 하나의 고정자 요소의 횡방향 면에 형성된 축방향 오목부 및 단부편의 횡방향 면에 형성된 축방향 돌출부(nose) 또는 고정자 요소의 횡방향 면에 형성된 축방향 칼라를 포함하며, 축방향 돌출부 또는 축방향 칼라가 축방향 오목부에 끼워지도록 맞춰진다.
예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 고정자 요소가 적어도 부분적으로 적어도 2 개의 펌핑 단을 형성하기 위해 적어도 하나의 횡방향 분리 벽을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 고정자 요소가, 예를 들어, 적어도 부분적으로 2 개 또는 3 개의 펌핑 단을 형성하기 위해 서로 평행한 2 개의 횡방향 분리 벽을 포함한다. 적어도 하나의 고정자 요소가, 예를 들어, 적어도 부분적으로 3 개 또는 4 개의 펌핑 단을 형성하기 위해 서로 평행한 3 개의 횡방향 분리 벽을 포함한다. 그리고, 고정자 요소의 개수가 펌핑 단의 개수보다 적다.
예시적인 실시예에 따르면, 모든 고정자 요소가 2 개의 해당 하프 쉘의 조립에 의해 생성된다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 고정자 요소가 단일편이다. 예를 들어, 단일편의 고정자 요소가 적어도 부분적으로 제 1 펌핑 단 및/또는 마지막 펌핑 단을 형성하며, 제 1 펌핑 단이 흡입구와 연통하며, 마지막 펌핑 단이 배출구와 연통한다. 사실, 진공 펌프의 단부에 위치한 고정자 요소가 하프 쉘 형태로 기계 가공하기가 더 어려울 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 고정자 요소의 적어도 하나의 횡방향 면이 적어도 2 개의 열적 분리 스페이서를 포함한다. 따라서, 고정자 요소 사이의 교환 표면이 감소될 수 있으며 스페이서로만 제한될 수 있다. 스페이서 사이에 위치한 공기 또는 라이닝(lining)이 전도에 의한 고정자의 가열을 제한하는 것을 가능하게 하는 열 저항을 생성한다. 고정자 요소 사이의 열적 분리는 각각의 고정자 요소의 온도 제어를 용이하게 하는 것을 가능하게 하며, 이러한 제어가, 예를 들어, 각각의 고정자 요소에 대해 독립적으로 더 쉽게 제공될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 하프 쉘이 함께 접착되며, 고정자 요소가 함께 접착된다. 이 실시예는 에어로크(airlock)에 부착된 처리 챔버 내로 도입되기 전에 기판이 진공 상태에 놓이는 것을 가능하게 하는 전달 에어로크 펌핑과 같은 중성 가스 펌핑 용례에 보다 특히 적합하다. 접착에 의해 생산된 진공 펌프의 밀폐성은 제어된 비용으로 소형 펌프를 획득하는 것을 가능하게 한다.
예시적인 실시예에 따르면, 진공 펌프가 제 1 및 제 2 단부 환형부, 적어도 하나의 중간 환형부 및 단부 환형부와 중간 환형부를 연결하는 2 개의 측면 레일을 포함하는 단일편의 시일을 추가로 포함하며, 단부 환형부가 한편으로는 단부편이나 단일편의 고정자 요소와 다른 한편으로는 고정자 요소의 사이에 삽입되며, 중간 환형부가 2 개의 고정자 요소의 사이에 삽입되며, 측면 레일이 적어도 2 개의 하프 쉘의 사이에 삽입된다.
예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 단부편의 축방향 돌출부 및/또는 적어도 하나의 고정자 요소의 축방향 칼라가 시일의 단부 환형부 또는 중간 환형부를 수용하는 둘레 환형 홈을 포함한다. 따라서, 단부편에 의한 단부 환형부 및 중간 환형부의 반경 방향 압축 및 서로 끼워지는 연속적인 고정자 요소에 의해 양호한 시일이 획득될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 시일의 적어도 하나의 측면 레일이 상보형의 직사각형 섹션을 갖는 종방향 홈에 수용되는 직사각형 섹션을 갖는 적어도 하나의 부분을 포함한다.
예시적인 실시예에 따르면, 시일이 중간 환형부를 측면 레일에 연결하는 적어도 하나의 커플링을 포함하며, 커플링이 직선형 연결 스트랩 및 직선형 연결 스트랩을 연결하는 곡선형 연결 스트랩을 포함한다. 곡선형 연결 스트랩은 하프 쉘 사이의 시일을 보장하는 것을 가능하게 한다. 직선형 연결 스트랩은 결합을 강화하는 것을 가능하게 한다.
적어도 직선형 연결 스트랩이, 예를 들어, 상보형의 직사각형 단면을 갖는 홈에 수용되는, 직사각형에 적어도 부분적으로 내접하는 단면을 갖는다. 시일의 직사각형 단면을 갖는 부분은, 흡입구와 연통하는 저압 펌핑 단과 배출구와 연통하는 고압 펌핑 단 사이의 누출 위험을 감소시키기 위해, 종방향 홈을 따라 가스에 대한 장벽을 생성하는 것을 가능하게 한다.
커플링의 직선형 연결 스트랩이, 예를 들어, 진공 펌프의 흡입구 측에 위치한 단부 환형부와 상기 커플링의 곡선형 연결 스트랩의 사이에 삽입된다.
다른 이점 및 특징이 본 발명의 특정 실시예에 대한 다음의 설명을 읽음으로써 명백해질 것이지만, 이러한 설명은 비제한적이며 첨부 도면은 다음과 같다.
도 1은 제 1 예시적인 실시예에 따른 건식 1차 진공 펌프의 요소의 개략적인 분해도이다.
도 2는 도 1의 진공 펌프의 회전자 샤프트의 사시도이다.
도 3은 회전자 샤프트가 도시되지 않은 도 1과 유사한 도면이다.
도 4는 도 1의 진공 펌프의 고정자 요소의 하프 쉘의 사시도이다.
도 5a는 고정자 요소의 하프 쉘의 변형예의 사시도이다.
도 5b는 함께 조립된 도 5a의 실시예에 따른 2 개의 하프 쉘의 부분 사시도이다.
도 6은 도 1의 진공 펌프의 시일의 사시도이다.
도 7은 도 6의 시일의 상세 확대도이다.
도 8은 시일의 제 2 예시적인 실시예에 대한 도 6과 유사한 도면이다.
도 9는 도 8의 시일의 상세 확대도이다.
도 10은 제 2 예시적인 실시예에 따른 건식 1차 진공 펌프의 개략적인 분해도이다.
이들 도면에서, 동일하거나 유사한 요소에는 동일한 도면 부호가 주어진다.
도면은 명확성을 위해 단순화되었다. 본 발명의 이해에 필요한 요소만이 나타내어져 있다.
이하의 실시예는 예시이다. 설명이 하나 이상의 실시예를 참조하긴 하지만, 이것이 반드시 각각의 참조가 동일한 실시예와 관련되거나 특징부가 단일 실시예에만 적용된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 상이한 실시예의 간단한 특징부가 또한, 다른 실시예를 제공하기 위해 결합되거나 상호 교환될 수 있다.
1차 진공 펌프는 2 개의 회전자 샤프트를 사용하여 대기압에서 펌핑될 가스를 흡입, 전달, 배출하도록 구성된 용적형 진공 펌프로서 정의된다. 회전자 샤프트가 1차 진공 펌프의 모터에 의해 회전 구동된다.
"상류(upstream)"는 펌핑될 가스의 순환 방향에 대해 다른 요소 이전에 배치되는 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 반면에, "하류(downstream)"는 펌핑될 가스의 순환 방향에 대해 다른 요소 이후에 배치되는 요소를 의미하는 것으로 이해되며, 가스 펌핑 방향으로 상류에 위치한 요소가 하류에 위치한 요소보다 낮은 압력에 있다.
축방향은 회전자 샤프트의 축선이 연장되는 펌프의 종방향으로서 정의된다.
도 1의 건식 1차 진공 펌프(1)는 흡입구(4)와 배출구(5)(도면에 보이지 않음)의 사이에 직렬로 장착된 적어도 2 개의 펌핑 단(3a 내지 3f)을 형성하는 고정자(2)를 포함한다.
진공 펌프(1)는 또한, 회전자(6)가 흡입구(4)와 배출구(5)의 사이에서 펌핑될 가스를 구동시키도록 펌핑 단(3a 내지 3f)에서 역방향으로 동기적으로 회전하도록 구성된 회전자(6)의 2 개의 샤프트(7)를 포함한다.
샤프트(7)는, 예를 들어, "루트" 유형(도 2) 또는 "클로" 유형과 같은, 예를 들어, 동일한 프로파일의 로브를 구비하거나, 나사 유형의 또는 다른 유사한 용적형 진공 펌프 원리에 기초한 회전자(6)를 지지한다. 샤프트(7)가, 예를 들어, 진공 펌프(1)의 일 단부에 위치한 모터에 의해 구동된다.
진공 펌프(1)가, 예를 들어, 펌핑될 가스가 순환할 수 있는 6 개의 펌핑 단(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)을 포함한다. 각각의 펌핑 단(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f)이 회전자(6)를 수용하는 압축 챔버에 의해 형성되며, 챔버는 개개의 유입구 및 유출구를 포함한다. 회전 동안, 유입구에서 흡입된 가스가 회전자(6)와 고정자(2)에 의해 생성된 체적 사이에 갇힌 다음, 회전자(6)에 의해 다음 단으로 구동된다.
후술하는 바와 같이, 연속적인 펌핑 단(3a 내지 3f)이 선행 펌핑 단(3a 내지 3e)의 유출구를 후속 펌핑 단(3b 내지 3f)의 유입구에 결합하는 개개의 단과 단 사이의 채널에 의해 차례로 직렬로 결합된다. 제 1 펌핑 단(3a)의 유입구가 진공 펌프(1)의 흡입구(4)와 연통한다. 마지막 펌핑 단(3f)의 유출구가 배출구(5)와 연통한다. 회전자(6)의 축방향 치수가, 예를 들어, 펌핑 단과 동일하거나 더 작으며, 흡입구(4) 측에 위치한 펌핑 단(3a)이 가장 큰 축방향 치수의 회전자(6)를 수용한다.
진공 펌프(1)는 대기압에서 시동될 수 있는 1차 진공 펌프이다. 이것은 펌핑 가스를 대기압으로 배출하도록 구성된다. 이러한 진공 펌프는, 작동 중에 회전자(6)가 고정자(2)의 내부에서 회전자 사이의 또는 고정자(2)와의 기계적 접촉 없이 회전함으로써 펌핑 단(3a 내지 3f) 내에 오일을 사용하지 않는 것을 가능하게 하기 때문에, "건식(dry)"이라고 한다.
고정자(2)는 적어도 2 개의 고정자 요소(10, 11, 12) 및 적어도 하나의 단부편(여기서는 제 1 및 제 2 단부편)(13, 14)을 포함한다. 단부편(13, 14)이, 예를 들어, 회전자(6)의 샤프트(7)의 베어링, 특히, 구름 베어링용 지지부를 형성한다.
각각의 고정자 요소(10, 11, 12)가 다른 고정자 요소(10, 11, 12)와 또는 고정자(2)의 2 개의 단부편(13, 14) 중 하나와 축방향으로(즉, 샤프트(7)의 축선에 평행한 방향으로) 조립되어 회전자(6)를 수용하는 펌핑 단(3a 내지 3f)의 압축 챔버를 형성한다.
고정자(2)가, 예를 들어, 축방향으로 조립된 2 개 내지 5 개의, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 3 개의 고정자 요소(10, 11, 12)를 포함한다.
적어도 하나의 고정자 요소(10, 11, 12)가, 예를 들어, 적어도 하나의 횡방향 분리 벽(15)을 포함한다. 회전자(6)의 샤프트(7)가 통과하기 위해 횡방향 분리벽(15)에 홀이 형성된다. 따라서, 하나의 고정자 요소(10, 11, 12)를 다른 고정자 요소(10, 11, 12)와 또는 2 개의 단부편(13, 14) 중 하나와 조립하면 적어도 부분적으로, 적어도 2 개의 펌핑 단(3a 내지 3f)이 형성된다.
예를 들어, 흡입구(4)와 연통하는 고정자 요소(10)가 단일 횡방향 분리 벽(15)을 포함하여, 적어도 부분적으로 제 1 단부편(13)과 함께 2 개의 제 1 펌핑 단(3a)과 펌핑 단(3b)을 형성한다. 다음 2 개의 고정자 요소(11, 12)가 서로 평행한 2 개의 횡방향 분리 벽(15)을 포함하여, 제 2 펌핑 단(3b)을 폐쇄하며 제 2 단부편(14)과 함께 마지막 4 개의 펌핑 단(3c, 3d, 3e, 3f)을 형성한다. 고정자 요소(10, 11, 12)의 개수가 펌핑 단(3a 내지 3f)의 개수보다 적다.
적어도 하나의 고정자 요소(10, 11, 12)가 조립 표면(8)을 따라 만나는 2 개의 상보형 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)을 조립함으로써 생성된다.
예를 들어, 조립 표면(8)이, 예를 들어, 건식 1차 진공 펌프(1)의 중앙 평면을 통과하는 평면형 조립 표면이다. 평면형 조립 표면(8)은, 예를 들어, 회전자(6)의 샤프트(7)의 축선을 내포한다. 이 평면형 조립 표면(8)이 엄격하게 평면일 수 있으며, 또는, 예를 들어, 고정자 요소 높이에 있는 시일용의 상보형의 양각 형태 또는 홈을 구비할 수 있다.
진공 펌프(1)의 고정자 요소(10, 11, 12)의 축방향 조립은 반절형 고정자의 전체 교체를 필요로 하지 않고 손상된 펌프의 일부를 교체하는 것을 허용하는 이점이 있다. 또한, 정렬될 계면의 개수가 적어지므로 조립 시간을 단축하는 것을 가능하게 하는 하프 쉘 구성이 이점이 그대로 유지된다. 이 구성은 또한, 누적 정렬 결함의 위험을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 진공 펌프(1)의 비용이 감소될 수 있으며 함께 끼우기가 용이해진다.
고정자 요소(10, 11, 12)가, 그 횡방향 면(10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a)의 축방향 조립에 의해, 함께 또는 단부편(13, 14)과 조립된다(도 3).
고정자 요소(10, 11, 12)의 횡방향 면(10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b)은 축방향에 대해 실질적으로 횡방향으로 연장하는 고정자 요소(10, 11, 12)의 대향하는 면이다. 도 4는 2 개의 대향하는 횡방향 절반 면(11a, 11b)의 배치를 더 잘 볼 수 있는 하프 쉘(110b)의 일 예를 보여준다.
이들 횡방향 면(10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14b)이 상보형의 끼움 요소를 구비할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 상보형의 끼움 요소가 축방향 오목부(16) 및 상보형의 축방향 돌출부(17)에 의해 형성된다.
축방향 오목부(16)가 적어도 하나의 고정자 요소(10, 11, 12)의 횡방향 면(10a, 11a, 12a, 12b)에 형성된다. 축방향 오목부(16)가 단부편(13, 14)의 횡방향 면(13a, 14a)에 형성된 대응하는 축방향 돌출부(17)를 수용하거나, 고정자 요소(10, 11)의 횡방향 면(10b, 11b)에 형성된 대응하는 축방향 칼라(collar)(18)를 수용하도록 맞춰진다.
단부편(13, 14)의 축방향 돌출부(17) 및 고정자 요소(10, 11)의 축방향 칼라(18)가 축방향으로 돌출되며, 예를 들어, 펌핑 단(3a 내지 3f)의 압축 챔버의 단면의 형태에 실질적으로 대응하는 장방형 형태를 갖는다. 축방향 돌출부(17)가, 예를 들어, 중실형이다.
따라서, 도 1에서 볼 수 있는 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의, 여기서는 2 개의 고정자 요소(10, 11)가 제 1 횡방향 면(10a, 11b)에 형성된 축방향 오목부(16) 및 대향하는 제 2 횡방향 면(10b, 11b)에 형성된 축방향 칼라(18)를 포함한다. 또한, 적어도 하나의, 여기서는 마지막의 고정자 요소(12)가 제 1 횡방향 면(12a)에 형성된 축방향 오목부(16) 및 대향하는 제 2 횡방향 면(12b)에 형성된 축방향 오목부(16)를 포함한다.
이러한 상보형의 끼움 요소가 고정자 요소(10, 11, 12)의 축방향 조립을 안내함으로써 그리고 고정자 요소(10, 11, 12)를 함께 사전에 유지함으로써 펌프(1)가 함께 끼워지는 것을 용이하게 한다.
이제, 고정자 요소의 변형 실시예가 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명된다.
이 예에서, 고정자 요소(11)의 적어도 하나의 횡방향 면(11b)이 적어도 2 개의 열적 분리 스페이서(19)(도 5a)를 포함한다. 예를 들어, 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)의 2 개의 횡방향 절반 면 중 적어도 하나에 4 개의 열적 분리 스페이서(19)가 있다.
열적 분리 스페이서(19)가, 예를 들어, 상보형의 끼움 요소의 축방향 칼라(18)를 지지하는 횡방향 면에 형성된다.
고정자 요소(10, 11, 12)가 서로 끼워지는 경우, 하나의 고정자 요소(11)의 열적 분리 스페이서(19)가 다른 고정자 요소(12)의 횡방향 면(12a)과 접촉한다(도 5b). 축방향 칼라(18)의 단부와 인접한 고정자 요소의 축방향 오목부(16)의 바닥 사이에 틈새가 형성된다.
따라서, 고정자 요소 사이의 교환 표면이 감소될 수 있으며, 이들 스페이서(19)로만 제한될 수 있다. 스페이서(19) 사이에 위치한 공기 또는 라이닝(lining)이 고정자 요소(10, 11, 12) 사이의 전도에 의한 고정자(2)의 가열을 제한하는 것을 가능하게 하는 열 저항을 생성한다. 고정자 요소(10, 11, 12) 사이의 열적 분리는 각각의 고정자 요소의 온도 제어가 용이해지는 것을 가능하게 하며, 이러한 제어가, 예를 들어, 각각의 고정자 요소(10, 11, 12)에 대해 독립적으로 더 쉽게 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 진공 펌프(1)에서, 펌프(1)의 펌핑 단(3a 내지 3f)을 결합하는 단과 단 사이의 채널이 상이한 방식으로 생성될 수 있다.
펌핑 단의 챔버의 유입구가 일반적으로, 진공 펌프(1)의 하나의 동일한 측면 상에, 일반적으로 그 상부면 상에 형성되며, 유출구가 타측면 상에 형성된다.
제 1 예시적인 실시예에 따르면, 단과 단 사이의 채널이 고정자 요소(10, 11, 12)의 외부에 위치된다. 채널은, 예를 들어, 가요성이거나 가요성이 아닌 관으로 형성된다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 단과 단 사이의 채널이 고정자 요소(10, 11, 12)의 내부에 적어도 부분적으로 형성된다.
이 경우, 채널이 횡방향 분리 벽(15)을 통과할 수 있다. 대안으로서, 채널이 펌핑 단(3a 내지 3f)의 압축 챔버의 측면 중 적어도 하나 상에서 연장된다.
단과 단 사이의 채널이 고정자 요소(10, 11, 12)의 내부에 형성될 수 있으며 횡방향 면(10a, 11a, 12a) 상에서 개방되며, 고정자 요소(10, 11, 12)를 함께 또는 단부편(13, 14)과 축방향으로 조립하면 단과 단 사이의 채널이 폐쇄된다.
도 10의 진공 펌프(1)의 제 1 펌핑 단(3a) 상의 단과 단 사이의 채널(9)의 일 예가 예시를 위해 나타내어져 있다. 펌핑 단(3a)이, 압축 챔버를 둘러쌈으로써 압축 챔버의 유입구와 유출구 사이에서 연장되는, 단과 단 사이의 채널(9)을 포함한다. 단과 단 사이의 채널(9)이 고정자 요소(34)의 횡방향 면(34a) 상에서 개방된다.
그리고, 단과 단 사이의 채널(9)은 고정자 요소(10, 11, 12; 34)의 횡방향 면(10b, 11b, 12b(도시하지 않음), 34a)을 통해 쉽게 접근 가능하다. 이러한 채널은 이후 기계 가공, 재작업, 라이닝 또는 청소가 간단하다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 단과 단 사이의 채널이 고정자 요소를 통과하며 고정자 요소의 외부 표면 상에서 개방된다. 그런 다음 고정자 요소의 외부 표면과 조립되는 고정자(2)의 하나 이상의 플레이트에 의해 채널이 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 고정자 요소의 대향하는 외부 표면을 폐쇄하는 2 개의 플레이트가 있다. 이 실시예는, 단과 단 사이의 채널의 접근성 때문에, 단과 단 사이의 채널을 생성하거나 쉽게 재작업하는 것을 가능하게 한다. 이러한 접근 용이성은 또한, 채널 내부를 청소하거나 라이닝 처리하는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 본 발명에 따른 진공 펌프(1)에서, 조립된 진공 펌프(1)의 밀봉성이 상이한 수단에 의해 생성될 수 있다.
제 1 예시적인 실시예에 따르면, 예를 들어, 경화 접착제를 사용하여, 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)이 함께 접착되며, 고정자 요소(10, 11, 12)가 함께 그리고 단부편(13, 14)에 접착된다.
이 실시예는 기판이 에어로크에 부착된 처리 챔버 내로 도입되기 전에 기판이 진공 상태에 놓이는 것을 가능하게 하는 전달 에어로크 펌핑과 같은 중성 가스 펌핑 용례에 보다 특히 적합하다. 접착에 의해 생성된 진공 펌프(1)의 밀폐성은 소형이면서 비용 제한을 가능하게 하는 펌프(1)를 획득하는 것을 가능하게 한다.
도 6에서 더 잘 볼 수 있는 다른 예시적인 실시예에 따르면, 진공 펌프(1)는 또한, 제 1 및 제 2 단부 환형부(21a, 21b), 적어도 하나의 중간 환형부(22a, 22b) 및 단부 환형부(21a, 21b)와 중간 환형부(22a, 22b)를 결합하는 2 개의 측면 레일(23a, 23b)을 포함하는 단일편의 시일(20)을 포함한다.
단부 환형부(21a, 21b) 및 적어도 하나의 중간 환형부(22a, 22b)가 서로 평행하다. 측면 레일(23a, 23b)이 단부 환형부와 중간 환형부(21a, 21b, 22a, 22b)에 직각으로 연결된다. 단부 환형부(21a, 21b), 적어도 하나의 중간 환형부(22a, 22b) 및 측면 레일(23a, 23b)이, 예를 들어, 실질적으로 원형 단면을 갖는다.
단부 환형부(21a, 21b)가 단부편(14, 15)과 고정자(2)의 축방향 단부에 위치한 고정자 요소(10, 12)의 사이에 삽입된다(도 1). 중간 환형부(22a, 22b)가 2 개의 고정자 요소(10, 11, 12)의 사이에 삽입된다. 따라서, 시일(20)이 3 개의 고정자 요소(10, 11, 12)용의 2 개의 중간 환형부(22a, 22b)를 포함한다.
측면 레일(23a, 23b)이 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)의 사이에 삽입된다.
적어도 하나의 단부편(13, 14)의 축방향 돌출부(17)가 시일(20)의 단부 환형부(21a, 21b)를 수용하는 둘레 환형 홈을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 고정자 요소(10, 11)의 축방향 칼라(18)가 시일(20)의 중간 환형부(22a, 22b)를 수용하는 둘레 환형 홈(24)을 포함할 수 있다.
따라서, 단부편(13, 14)에 의해 단부 환형부(21a, 21b)와 중간 환형부(22a, 22b)를 반경 방향으로 압축하며 고정자 요소(10, 11, 12)가 서로 연속적으로 끼워짐으로써 양호한 시일이 획득될 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에서 더 잘 볼 수 있는 바와 같이, 시일(20)이 중간 환형부(22a, 22b)를 측면 레일(23a, 23b)에 연결하는 적어도 하나의 커플링(28)을 포함할 수 있다.
하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) 중 적어도 하나가 그 조립 표면(8)에 시일(20)의 측면 레일(23a, 23b)을 수용하기 위한 2 개의 종방향 홈(25) 및 커플링(28)을 수용하는 상보형의 홈을 포함할 수 있다.
커플링(28)이 직선형 연결 스트랩(29)을 포함하며, 또한 직선형 연결 스트랩(29)을 연결하는 곡선형 연결 스트랩(30)을 포함할 수 있다.
직선형 연결 스트랩(29)은 측면 레일(23a, 23b)에 대해 직각이며, 중간 환형부(22a, 22b)에 대해 반경 방향에 있다. 곡선형 연결 스트랩(30)이 또한, 중간 환형부(22a, 22b)를 측면 레일(23a, 23b)에 직각으로 조립 표면(8)의 평면에서 측면 레일(23a, 23b)에 연결한다. 커플링(28)의 직선형 연결 스트랩(29)이, 예를 들어, 한편으로는 진공 펌프(1)의 흡입구(4) 측에 위치한 단부 환형부(21a)와 다른 한편으로는 상기 커플링(28)의 곡선형 연결 스트랩(30)의 사이에 삽입된다(도 6).
커플링(28)이 직선형 연결 스트랩(29)과 곡선형 연결 스트랩(30)을 포함하는 경우, 곡선형 연결 스트랩(30)은 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) 사이의 밀봉성을 보장하는 것을 가능하게 하며, 직선형 연결 스트랩(29)은 커플링(28)을 강화하는 것을 가능하게 한다.
상보형 홈은 시일(20)의 커플링(28)의 직선형 연결 스트랩(29)과 곡선형 연결 스트랩(30)을 수용하도록 되어 있다.
각각의 중간 환형부(22a, 22b)가, 예를 들어, 동일한 횡방향 라인 상에 서로 대향하게 배치된 2 개의 커플링(28)에 의해 측면 레일(23a, 23b)에 연결된다.
시일(20)의 적어도 하나의 측면 레일(23a, 23b)이 직사각형 섹션(33)을 갖는 적어도 하나의 부분, 즉, 평행육면체 부분을 포함할 수 있으며, 이 부분이 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b) 중 적어도 하나에 형성된 상보형의 직사각형 단면을 갖는 종방향 홈(25)에 수용된다. 직사각형 섹션(33)을 갖는 부분이, 예를 들어, 직선형 연결 스트랩(29)을 곡선형 연결 스트랩(30)으로부터 분리하는 거리와 같은 짧은 거리에 걸쳐 연장된다. 시일(20)의 직사각형 단면을 갖는 부분은, 흡입구(4)와 연통하는 저압 펌핑 단(3a)과 배출구(5)와 연통하는 고압 펌핑 단(3f) 사이의 누출 위험을 감소시키기 위해, 종방향 홈(25)을 따라 가스에 대한 장벽을 생성하는 것을 가능하게 한다. 직사각형 섹션(33)을 갖는 부분이, 예를 들어, 측면 레일(23a, 23b)을 중간 환형부(22a, 22b)에 연결하는 2 개의 커플링(28) 사이에 개재된다.
직사각형 섹션(33)을 갖는 부분을 제외하고, 시일(20)은 실질적으로 원형 단면을 가질 수 있다.
도 8 및 도 9에서 볼 수 있는 다른 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 직선형 연결 스트랩(31)은 상보형의 직사각형 단면을 갖는 홈에 수용되는 직사각형에 적어도 부분적으로 내접하는 단면을 갖는다. 따라서, 밀봉성이 강화된다.
제 3 예시적인 실시예(도시하지 않음)에 따르면, 진공 펌프(1)가 서로 평행하며 직각을 이루는 2 개의 측면 레일에 의해 연결된 2 개의 단부 환형부를 포함한 시일을 포함한다. 이 시일은, 예를 들어, 단일편이거나 측면 레일의 높이에서 불연속적이다.
전술한 시일이, 예를 들어, 고무로 형성된다. 예를 들어, 시일이 프레스 또는 사출 성형된다.
도 1 및 도 3의 예에서, 모든 고정자 요소(10, 11, 12)가 조립 표면(8)을 따라 만나는 2 개의 해당 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)을 조립함으로써 형성된다.
도 10은 적어도 하나의 고정자 요소(34)가 단일편인 다른 예시적인 실시예를 보여준다.
예를 들어, 진공 펌프(1)에 1 개 또는 2 개의 단일편의 고정자 요소가 있다.
단일편의 고정자 요소(34)가, 예를 들어, 제 1 펌핑 단(3a) 및/또는 마지막 펌핑 단(3e)을 적어도 부분적으로 형성한다. 사실, 진공 펌프(1)의 단부에 위치한 고정자 요소가 하프 쉘 형태로 기계 가공하기가 더 어려울 수 있다.
선행하는 예시적인 실시예에 대해, 진공 펌프(1)의 단과 단 사이의 채널 및 밀봉성이 상이한 수단에 의해 생성될 수 있다.
진공 펌프(1)가 단일편의 시일(20)을 포함하는 경우, 단부 환형부(21a)가 단일편의 고정자 요소(34)와 고정자 요소(11)의 사이에 삽입된다.
도 10에 도시된 예에서, 진공 펌프(1)가 5 개의 펌핑 단(3a 내지 3e) 및 3 개의 고정자 요소(34, 11, 12)를 포함한다. 단일편의 시일(20)은 한편으로는 단일편의 고정자 요소(34)와 다른 한편으로는 고정자 요소(11)의 사이에 삽입된 제 1 단부 환형부(21a)와, 한편으로는 단부편(14)과 다른 한편으로는 고정자 요소(12)의 사이에 삽입된 제 2 단부 환형부(21b), 그리고 하프 쉘을 갖는 2 개의 고정자 요소(11, 12)의 사이에 삽입된 중간 환형부(22a)를 포함한다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 단부편(14, 15) 및 적어도 2 개의 고정자 요소(10; 34, 11, 12)를 포함하는 고정자(2)로서, 각각의 고정자 요소(10; 34, 11, 12)가 다른 고정자 요소(10; 34, 11, 12)와 또는 단부편(14, 15)과 축방향으로 조립되어, 진공 펌프(1)의 흡입구(4)와 배출구(5)의 사이에 직렬로 장착된 적어도 2 개의 펌핑 단(3a 내지 3f)을 형성하는 것인 고정자(2);
    흡입구(4)와 배출구(5)의 사이에서 펌핑될 가스를 구동시키기 위해 펌핑 단(3a 내지 3f)에서 역방향으로 동기적으로 회전하도록 구성된, 회전자(6)의 2 개의 샤프트(7)
    를 포함하는 건식 1차 진공 펌프(1)에 있어서,
    적어도 하나의 고정자 요소(10, 11, 12)는 조립 표면(8)을 따라 만나는 2 개의 상보형의 하프 쉘(half shell; 100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)의 조립에 의해 생성되는 것인 건식 1차 진공 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자 요소(10; 34, 11, 12)는 횡방향 면(34a; 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a)을 축방향으로 조립함으로써 함께 조립되거나 또는 적어도 하나의 단부편(13, 14)과 조립되며, 횡방향 면(34a; 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 14a)은 상보형의 끼움 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상보형 끼움 요소는,
    - 적어도 하나의 고정자 요소(10; 34, 11, 12)의 횡방향 면에 형성된 축방향 오목부(16);
    - 단부편(13, 14)의 횡방향 면에 형성된 축방향 돌출부(nose; 17) 또는 고정자 요소(10; 34, 11)의 횡방향 면에 형성된 축방향 칼라(18)
    를 포함하며, 축방향 돌출부(17) 또는 축방향 칼라(18)는 축방향 오목부(16)에 끼워지도록 맞춰지는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자 요소(10; 34, 11, 12)는 적어도 2 개의 펌핑 단(3a 내지 3f)을 적어도 부분적으로 형성하기 위해 적어도 하나의 횡방향 분리 벽(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 상기 고정자 요소(10, 11, 12)는 2 개의 해당 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)의 조립에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 고정자 요소(34)는 단일편인 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단일편의 고정자 요소(34)는, 적어도 부분적으로 제 1 펌핑 단(3a) 및/또는 마지막 펌핑 단(3e)을 형성하며, 제 1 펌핑 단(3a)은 흡입구(4)와 연통하며, 마지막 펌핑 단(3e)은 배출구(5)와 연통하는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정자 요소(10; 34, 11, 12)의 적어도 하나의 횡방향 면(34a; 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b)은 적어도 2 개의 열적 분리 스페이서(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)들은 함께 접착되며, 고정자 요소(10; 34, 11, 12)들은 함께 접착되는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 단부 환형부(21a) 및 제 2 단부 환형부(21b), 적어도 하나의 중간 환형부(22a, 22b), 및 단부 환형부(21a, 21b)와 중간 환형부(22a, 22b)를 연결하는 2 개의 측면 레일(23a, 23b)을 포함하는 단일편의 시일(20)
    을 추가로 포함하며, 단부 환형부(21a, 21b)는, 한편으로는 단부편(14, 15)이나 단일편의 고정자 요소(34)와, 다른 한편으로는 고정자 요소(10, 11, 12)의 사이에 삽입되며, 중간 환형부(22a, 22b)는 2 개의 고정자 요소(10, 11, 12)의 사이에 삽입되며, 측면 레일(23a, 23b)은 적어도 2 개의 하프 쉘(100a, 100b, 110a, 110b, 120a, 120b)의 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  11. 제 3 항 및 제 10 항에 있어서,
    적어도 하나의 단부편의 축방향 돌출부(17) 및/또는 적어도 하나의 고정자 요소(10; 34, 11, 12)의 축방향 칼라(18)는, 시일(20)의 단부 환형부(21a, 21b) 또는 중간 환형부(22a, 22b)를 수용하는 둘레 환형 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 시일(20)의 적어도 하나의 측면 레일(23a, 23b)은, 상보형의 직사각형 섹션을 갖는 종방향 홈(25)에 수용되는 직사각형 섹션(31)을 갖는 적어도 하나의 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시일(20)은 중간 환형부(22a, 22b)를 측면 레일(23a, 23b)에 연결하는 적어도 하나의 커플링(28)을 포함하며, 커플링(28)은 직선형 연결 스트랩(29; 31) 및 직선형 연결 스트랩(29; 31)을 연결(twinning)하는 곡선형 연결 스트랩(30; 32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  14. 제 13 항에 있어서,
    적어도 상기 직선형 연결 스트랩(31)은 상보형의 직사각형 단면을 갖는 홈에 수용되는, 직사각형에 적어도 부분적으로 내접하는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    커플링(28)의 직선형 연결 스트랩(29; 31)이 진공 펌프(1)의 흡입구(4) 측에 위치한 단부 환형부(21a)와 상기 커플링(28)의 곡선형 연결 스트랩(30)의 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 건식 1차 진공 펌프.
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