KR20230104129A - 터보분자 진공 펌프 및 회전자 제조 방법 - Google Patents
터보분자 진공 펌프 및 회전자 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230104129A KR20230104129A KR1020237012829A KR20237012829A KR20230104129A KR 20230104129 A KR20230104129 A KR 20230104129A KR 1020237012829 A KR1020237012829 A KR 1020237012829A KR 20237012829 A KR20237012829 A KR 20237012829A KR 20230104129 A KR20230104129 A KR 20230104129A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- vacuum pump
- shell
- inner bowl
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 31
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 31
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 7
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 81
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- WNEODWDFDXWOLU-QHCPKHFHSA-N 3-[3-(hydroxymethyl)-4-[1-methyl-5-[[5-[(2s)-2-methyl-4-(oxetan-3-yl)piperazin-1-yl]pyridin-2-yl]amino]-6-oxopyridin-3-yl]pyridin-2-yl]-7,7-dimethyl-1,2,6,8-tetrahydrocyclopenta[3,4]pyrrolo[3,5-b]pyrazin-4-one Chemical compound C([C@@H](N(CC1)C=2C=NC(NC=3C(N(C)C=C(C=3)C=3C(=C(N4C(C5=CC=6CC(C)(C)CC=6N5CC4)=O)N=CC=3)CO)=O)=CC=2)C)N1C1COC1 WNEODWDFDXWOLU-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/584—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/90—Coating; Surface treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
- F05D2300/502—Thermal properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
펌핑 대상 가스를 흡입 오리피스(6)에서 토출 오리피스(7)으로 운반하도록 구성된 터보분자 진공 펌프(10)는 냉각 가능한 고정자(2)의 쉘(17)을 마주하게 배치되는 회전자(3)의 내부 보울(15)의 표면은 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타내고/나타내거나, 냉각 가능하고, 회전자(3)의 내부 보울(15)을 마주하게 배치되는 고정자(2)의 쉘(17) 표면은 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타낸다.
Description
본 발명은 터보분자 진공 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 또한 터보분자 진공 펌프 회전자의 제조 방법에 관한 것이다.
엔클로저 내에 고진공을 생성하는 것은 내부에서 회전자가 고속 회전, 예컨대 분당 90000 회전수를 초과하는 회전 속도로 구동되는 고정자로 구성된 터보분자 진공 펌프의 사용을 요구한다.
반도체 또는 LED 제조에 있어서의 방법과 같은 터보분자 진공 펌프가 사용되는 특정 방법에서, 진공 펌프에는 침적층이 형성될 수 있다. 이러한 침적은 고정자와 회전자 사이의 유극의 제한을 초래하여, 잠재적으로 회전자의 중단을 야기할 수 있다. 사실상 침적층은 마찰에 의해 회전자를 가열하고, 이는 회전자의 크리프를 발생시킬 수 있으며, 크리프에 이어 크랙킹이 발생할 수 있다.
반응 생성물이 펌프 내에 응결되는 것을 방지하기 위해 고정자를 가열하는 것이 알려져 있다. 그러나, 기계적 강도를 보존하기 위해 회전자의 온도가 높은 특정 문턱값을 초과하지 않는 것을 보장하는 데 주의를 기울여야 한다. 사실상, 온도가 특히 알루미늄의 경우에 150 ℃를 넘어 증가하면 회전자의 원심력에 대한 기계적 저항이 떨어진다.
펌핑되는 가스의 흐름이 많을수록, 진공 펌프가 더 많이 가열되기 때문에, 진공 펌프의 증가하는 작동 온도는 또한 그 작동 사양과 호환 가능한 회전자의 온도를 유지하기 위해 최대 펌핑 가스 유량이 제한됨을 의미한다.
그러나, 작동 온도 및 가스의 최대 유량에 대한 이러한 제약은 생산 기대와 상충한다. 사실상, 침적물의 형성을 제한하고, 이에 따라 펌프의 수명을 증가시키기 위해 가열 온도를 가능한 한 증가시키고자 한다. 이와 동시에, 생산량을 증가시키기 위해 펌핑되는 가스의 유량, 구체적으로 아르곤과 같은 헤비 가스의 유량을 최대로 증가시키고자 한다.
그러나, 헤비 가스는 훨씬 더한 회전자의 가열을 야기한다는 결점을 나타낸다. 사실상, 회전자의 열 소산은 한편으로는 분자로의 전달(대류)에 의해 그리고 다른 한편으로는 적외선에 의해 달성된다. 그러나, 헤비 가스를 펌핑하는 경우, 대류에 의한 열교환이 매우 감소된다.
그러나, 프로세스 가스가 매우 공격적일 수 있기 때문에, 회전자를 니켈 도금과 같은 보호층으로 코팅하는 것에 의해 보호하는 것이 필요할 수 있다. 그러나, 니켈 코팅은 0.2 정도의 매우 낮은 적외선 복사율을 나타낸다. 이러한 낮은 복사율은 회전자와 그 환경 사이의 열교환을 매우 제한하고, 이것은 결과적으로 펌핑될 수 있는 가스의 최대 유량을 한정한다.
본 발명의 목적들 중 한가지는 종래기술의 결점을 적어도 부분적으로 해결하는 터보분자 진공 펌프를 제안하는 것이다.
이러한 목적으로, 본 발명의 보호 대상은, 펌핑 대상 가스를 흡입 오리피스에서 토출 오리피스로 운반하도록 구성된 터보분자 진공 펌프로서,
- 냉각 가능하게 구성된 쉘 및 적어도 하나의 핀단을 포함하는 고정자,
- 고정자 내에서 회전하도록 구성되고, 적어도 2개의 블레이드단 - 블레이드단과 핀단이 회전자의 회전축을 따라 축방향으로 서로 연속함 - 과, 회전축에 동축으로 고정자의 쉘과 마주하게 배치되는 내부 보울을 포함하는 회전자, 및
- 고정자의 쉘과 회전자의 내부 보울 사이에 위치하는 간극 내로 퍼지 가스 흐름을 주입하도록 구성된 퍼지 디바이스를 포함하는 터보분자 진공 펌프에 있어서, 냉각 가능한 고정자의 쉘을 마주하게 배치되는 회전자의 내부 보울의 표면은 이 내부 보울 표면의 적어도 일부에 있어서, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자의 외면보다 높은 복사율을 나타내고, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자의 외면은 내부 보울 표면의 적어도 일부에 있어서, 회전자의 내부 보울의 표면보다 낮은 복사율을 나타내며,
및/또는 회전자의 내부 보울을 마주하게 배치되고 냉각 가능한 고정자의 쉘 표면은 고정자의 쉘 표면의 적어도 일부에 있어서, 펌핑 가스와 유체 연통되는 회전자의 외면보다 높은 복사율을 나타내며, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자의 외면은 고정자의 쉘 표면의 적어도 일부에 있어서, 고정자 쉘 표면보다 낮은 복사율을 나타내는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프이다.
복사 전달에서, 복사율은 주어진 온도의 표면 요소에 의해 방출되는 열복사의 복사 흐름에 대응하며, 동일한 온도에서 흑체에 의해 방출되는 흐름인 기준값에 디한 비율이다.
내부 보울의 표면 대부분, 예컨대 중심면으로부터 떨어진 내부 보울의 전체면 및/또는 고정자의 쉘 표면 대부분, 예컨대 중심면으로부터 떨어진 고정자의 쉘의 전체면은, 예컨대 높은 복사율을 나타낸다.
복사율이 높은 표면 또는 표면들은 0.4 이상의 복사율을 나타낸다.
펌핑되는 가스와 유체 연통되는 표면 또는 표면들은 0.3 미만의 복사율을 나타낼 수 있다. 특히, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자의 외면은 부식에 대한 보호 코팅, 예컨대 니켈 도금을 가질 수 있다.
회전자의 내부, 단지 복사율이 높은 표면을 갖는 내부만이 방열에 의한 회전자의 복사 냉각을 증대시킬 수 있다. 복사율이 높은 표면을 갖는, 회전자 아래의 고정자의 쉘은 그 자체로 냉각되는 쉘로부터의 복사 냉각에 의한 회전자의 냉각을 증대시킬 수 있다.
터보분자 진공 펌프는 고정자의 쉘 및/또는 회전자를 둘러싸는 고정자의 슬리브를 가열하도록 구성된 가열 디바이스를 냉각하도록 구성된 냉각 디바이스를 포함할 수 있다.
회전자를 둘러싸는 고정자의 슬리브는 고정자의 내면 상에 침적물이 형성되는 것을 피하기 위해 가열된다. 슬리브와 회전자 사이의 열교환은 회전자가 가열되지 않도록 하기 위해 복사율이 낮은 회전자의 외면에 의해 감소된다.
회전자 아래로 돌출하는 고정자의 쉘은 회전자 아래의 모터와 전자부품을 보호하도록 냉각된다. 쉘과 회전자 사이의 열교환은 회전자를 보다 양호하게 냉각하기 위해 복사율이 높은 회전자의 내부 보울 및/또는 고정자의 쉘 표면에 의해 증대된다.
열교환을 현저히 향상시키기 위해, 펌핑되는 가스와 직접 접촉하지 않는 영역에 있는 가동부 및 고정부 모두에 복사율이 높은 표면이 마련되는 것이 바람직할 수 있다.
회전자의 내부 보울의 단부와 고정자의 쉘 사이의 환형 전도 섹션은, 고정자의 쉘과 회전자의 내부 보울 사이에 놓이는 간극 내로의 펌핑되는 가스의 진입을 제한하기 위해 그리고 회전자의 내부 보울과 고정자의 쉘 사이에 놓이는, 복사율이 높은 표면 또는 표면들을 보호하기 위해 주입되는 퍼지 가스 유량이 12 mm2/1.69 × 10-3 Pa.m3/s(12 mm2/sccm) 이하이다.
퍼지 가스의 유량은, 예컨대 0.0845 Pa.m3/s(또는 50 sccm) 미만이다.
작동 시, 회전자 아래에서 고정자의 쉘과의 열교환은 복사율이 높은 표면 또는 표면들로 인해 증대되며, 이는 회전자의 복사 냉각이 향상되게 한다. 복사율이 높은 이들 표면에서는 잠재적으로 부식성이 있는 펌핑된 가스가 보이지 않는데, 그 이유는 이들 표면이 한편으로는 회전자 아래의 간극에서 순환하는 퍼지 가스에 의해서 그리고 다른 한편으로는 내부 보울의 단부에 있는 환형 전도부에 의해 보호되기 때문이다. 퍼지 가스 및 환형 전도부로 인해, 회전자 및/또는 고정자의 복사율이 높은 표면을 회전자 아래로 침투할 수 있는 펌핑된 가스의 가능한 공격으로부터 보호할 수 있다. 따라서, 단지 보호된 표면만이 잠재적으로 부식성이 있는 펌핑된 가스와 직면하지 않거나 거의 직면하지 않도록 복사율이 높아진다.
또한, 터보분자 진공 펌프는 아래에서 설명하는 피쳐(feature)들 중 하나 이상을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
회전자 및/또는 고정자 쉘의 복사율이 높은 표면 또는 표면들은, 예컨대 표면 처리, 예컨대 양극 산화 또는 샌드블라스팅 또는 그루빙(grooving) 또는 레이저나 소다 처리에 의한 텍스처링에 의해 얻어진다. 양극 산화, 소다 처리 또는 레이저 텍스처링에 의한 알루미늄의 표면 처리는 합리적인 비용으로 복사율이 0.8을 초과하는 표면을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다.
회전자의 내부 보울 및/또는 고정자의 쉘의 복사율이 높은 표면 또는 표면들은 KEPLA-COAT® 타입의 플라즈마 증착 화학 코팅 또는 용매가 없는 페인트 타입의 코팅, 보다 통상적으로 “에폭시 페인트”라고 하는 에폭시 폴리머와 같은 코팅의 성막에 의해 얻어질 수 있다. 회전자의 내부 보울, 특히 홀웩 스커트(Holweck skirt)의 표면만이 복사율이 높은 코팅을 가질 수 있다는 사실은, 회전자 코팅의 견뢰도가 원심력의 압박 효과에 의해 보강된다는 장점을 제안한다.
코팅의 두께는, 예컨대 30 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
코팅 또는 표면 처리는, 예컨대 무광이고/무광이거나 어두운 외관을 갖는다.
특히, 간극에서의 회전자 및/또는 고정자의 복사율을 증가시키기 위해 다수의 표면 처리 및/또는 코팅층을 제공하는 것이 가능하다.
코팅이나 표면 처리는 바람직하게는 무용매이다. 용매는 사실상 특정 펌핑 어플리케이션에서 전적으로 미리 정해질 수 있고, 진공 펌프에서는 펌핑되는 엔클로저 내로의 임의의 후방 산란 위험을 피하기 위해 용매를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
퍼지 디바이스는, 퍼지 가스 흐름이 고정자의 쉘로부터 빠져나가기 전에 적어도 하나의 베어링을 통과하도록 회전자의 구동 샤프트를 지지하고 안내하는 적어도 하나의 베어링에 퍼지 가스 흐름을 주입하도록 구성될 수 있다.
터보분자 진공 펌프는 퍼지 디바이스에 의해 주입되는 퍼지 가스의 존재에 관한 센서를 포함할 수 있다.
진공 펌프는 고정자의 쉘을 냉각하기 위해, 예컨대 고정자 쉘 내에 수용되거나, 쉘과 열접촉하는 냉각 디바이스를 포함한다. 냉각 디바이스는, 예컨대 주위 온도의 물을 순환시킴으로써 쉘의 온도를 75 ℃ 이하, 예컨대 70 ℃ 의 온도로 제어할 수 있다.
유리하게는, 터보분자 진공 펌프는 적외선에 의해 회전자 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서를 포함한다. 온도 센서는 내부 보울의 복사율이 높은 표면을 향하는 고정자의 쉘 상에 배치될 수 있다.
고정자의 가열 디바이스는, 예컨대 고정자의 슬리브를, 예컨대 80 ℃가 넘는, 예컨대 130 ℃의 셋포인트 온도로 가열하도록 구성된 가열 저항 벨트이다.
예시적인 실시예에 따르면, 회전자는 적어도 2개의 블레이드단 하류의 홀웩 스커트를 포함하며, 홀웩 스커트는 가스 펌핑을 위해 고정자의 나선형 홈 반대측으로 회전하도록 구성된 매끄러원 실린더에 의해 형성되고, 고정자의 쉘을 마주하게 배치되는 내부 보울도 또한 홀웩 스커트의 내부에 의해 형성된다.
다른 예에 따르면, 진공 펌프는 단지 터보분자형이며, 회전자는 적어도 2개의 블레이드단을 포함하지만 홀웩 스커트는 포함하지 않는다.
본 발명의 다른 보호 대상은 전술한 터보분자 진공 펌프 회전자를 제조하는 방법으로서,
- 회전자의 외면은 중심면으로부터 떨어진, 복사율이 높은 표면을 얻도록 처리되거나, 중심면으로부터 떨어진, 복사율이 높은 표면을 얻기 위해 회전자에 코팅이 성막된 다음,
- 펌핑되는 가스와 유체 연통되도록 된 회전자의 외면이 회전자의 내부 보울을 마스킹하는 것에 의해 니켈 도금되는 것인 터보분자 진공 펌프의 제조 방법이다.
본 발명의 다른 보호 대상은 전술한 터보분자 진공 펌프 회전자를 제조하는 방법으로서,
- 회전자의 제1 부분의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해, 내부 보울과 홀웩 스커트를 포함하는 회전자의 제1 부분의 표면 처리가 수행되거나, 회전자의 제1 부분의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해 내부 보울 및 홀웩 스커터를 포함하는 회전자의 제1 부분에 코팅이 성막된 다음,
- 펌핑되는 가스와 유체 연통되도록 된 회전자의 제1 부분의 표면이 내부 보울을 마스킹하는 것에 의해 니켈 도금되고, 그 후 회전자의 제1 부분이 적어도 2개의 블레이드단을 포함하는 회전자의 니켈 도금된 제2 부분과 고정되는 것인 터보분자 진공 펌프의 제조 방법이다.
본 발명의 다른 보호 대상은 전술한 터보분자 진공 펌프의 제조 방법으로서, 복사율이 높은 표면을 지닌 내부 보울을 형성하는 부재가, 예컨대 나사 결합이나 억지끼워맞춤에 의해, 한편에서는 내부 보울에 상보적인 오목한 형태를 갖고 다른 한편에서는 적어도 2개의 블레이드단을 갖는 회전자 본체와 조립되는 것인 터보분자 진공 펌프의 제조 방법이다. 복사율이 높은 표면을 지닌 내부 보울을 형성하는 부재는, 예컨대 양극 산화 알루미늄으로 형성된다.
다른 장점 및 피쳐는 완전히 비제한적인 본 발명의 특별한 실시예에 관한 아래의 설명과 첨부도면을 확인함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 제1 실시예에 따른 터보분자 진공 펌프의 축방향 단면도이다.
도 2는 터보분자 진공 펌프 회전자의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 3은 터보분자 진공 펌프 회전자의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 터보분자 진공 펌프의 축방향 단면도이다.
이들 도면에서, 동일한 요소는 동일한 참조부호를 갖는다.
도 1은 예시적인 제1 실시예에 따른 터보분자 진공 펌프의 축방향 단면도이다.
도 2는 터보분자 진공 펌프 회전자의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 3은 터보분자 진공 펌프 회전자의 다른 예시적인 실시예의 단면도이다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 터보분자 진공 펌프의 축방향 단면도이다.
이들 도면에서, 동일한 요소는 동일한 참조부호를 갖는다.
아래의 실시예는 예이다. 설명은 하나 이상의 실시예를 인용하지만, 이것이, 반드시 각각의 인용이 동일한 실시예에 관한 것이라거나 피쳐가 오로지 하나의 실시예에만 적용됨을 의미하는 것은 아니다. 상이한 실시예의 간단한 피쳐들은 다른 실시예를 제공하도록 조합 또는 교체될 수 있다.
“상류”라는 용어는, 가스 순환 방향에 대하여 한 요소가 다른 요소 이전에 배치된 것을 의미하는 것으로 이해된다. 다른 한편으로, “하류”라는 용어는, 펌핑할 가스의 순환 방향에 대하여 한 요소가 다른 요소 이후에 배치된 것을 의미하는 것으로 이해된다.
도 1은 터보분자 진공 펌프(1)의 제1의 예시적인 실시예를 보여준다.
터보분자 진공 펌프(1)는 고정자(2)를 포함하고, 고정자 내의 회전자(3)가 고속으로 축방향 회전하도록, 예컨대 분당 90000 회전수를 초과하는 속도로 회전하도록 구성된다.
도 1의 예시적인 실시예에서, 터보분자 진공 펌프(1)는 하이브리드라고 하며: 터보분자 진공 펌프는 터보분자단(4)과, 펌핑되는 가스의 순환 방향(도 1에서 화살표 F1으로 나타냄)으로 터보분자단(4) 하류에 위치하는 분자단(5)을 포함한다. 펌핑된 가스가 흡입 오리피스(6)를 통해 진입하고, 우선 터보분자단(4)을 통과한 후, 분자단(5)을 거쳐, 터보분자 진공 펌프(1)의 토출 오리피스(7)로 배출된다. 작동 시, 토출 오리피스(7)는 주 펌프에 접속된다.
압력을 줄일 것이 요구되는 엔클로저에 진공 펌프(1)를 연결하도록, 환형 유입 플랜지(8)가, 예컨대 흡입 오리피스(6)를 둘러싼다.
터보분자단(4)에서, 회전자(3)는 적어도 2개의 블레이드단(9)을 포함하고, 고정자(2)는 적어도 하나의 핀단(10)을 포함한다. 블레이드단(9)과 핀단(10)은 터보분자단(4)에서 회전자(3)의 회전축(I-I)을 따라 축방향으로 번갈아 배치된다. 회전자(3)는, 예컨대 4개 이상의 블레이드단(9), 4개 내지 12개의 블레이드단(9)(도 1에 예시한 예에서는 7개)을 포함한다.
회전자(3)의 각각의 블레이드단(9)은, 예컨대 나사 결합에 의해 터보분자 진공 펌프(1)의 구동 샤프트(12)에 고정된 회전자(3)의 허브(11)로부터 실질적으로 반경방향으로 연장되는 경사진 블레이드를 포함한다. 블레이드는 허브(11) 둘레에 규칙적으로 분포된다.
고정자(2)의 각각의 핀단(10)은 크라운 링을 포함하며, 이 크라운 링으로부터 크라운 링의 내주부에 걸쳐 규칙적으로 분포된 경사진 핀이 실질적으로 반경방향으로 연장된다. 고정자(2)의 하나의 핀단(10)에 있는 핀은 회전자(3)의 2개의 연속하는 블레이드단(9)의 블레이드들 사이에 맞물린다. 회전자(3)의 블레이드(9)와 고정자(2)의 핀(10)은 펌핑된 가스 분자를 분자단(5)으로 안내하기 위해 경사진다.
회전자(3)는 회전축(I-I)과 동축이고 고정자의 쉘(17)을 마주하게 배치되며 회전자(3) 아래로 돌출하는 내부 보울(15)을 더 포함한다. 작동 시, 회전자(3)는 내부 보울(15)과 쉘(17) 간의 접촉 없이 고정자(2) 내에서 회전한다.
여기에서는, 분자단(5)에서 회전자(3)는 적어도 2개의 블레이드단(9) 하류에 매끄러운 실린더에 의해 형성되는 홀웩 스커트(13)를 더 포함하고, 이 홀웩 스커트는 고정자(2)의 나선형 홈(14) 맞은 편에 위치하고 회전한다. 고정자(2)의 나선형 홈(14)은 펌핑되는 가스를 압축하고 배출 오리피스(7)로 안내할 수 있다. 회전자(3) 아래에서, 고정자(2)의 쉘(17)을 향하도록 배치된 내부 보울(15)이 또한 홀웩 스커트(13) 내부에 의해 형성된다.
회전자(3)는 단일 부재(일체주조)로 형성될 수도 있고, 다수 부재의 조립체일 수도 있다. 회전자는, 예컨대 알루미늄 재료 및/또는 니컬로 형성된다.
회전자는 터보분자 진공 펌프(1)의 내부 모터(16)에 의해 고정자(2)에서 회전 구동되는 샤프트(12)에, 예컨대 나사 결합에 의해 고정된다. 모터(16)는, 예컨대 그 자체가 회전자(3)의 내부 보울(15) 아래에 배치되는 고정자(2)의 쉘(17) 내에 배치되고, 구동 샤프트(12)는 고정자의 쉘(17)을 통과한다.
회전자(3)는 고정자(2) 내에 위치하여 회전자(3)의 구동 샤프트(12)를 지지하는 자기식 또는 기계식 베어링(18a, 18b)에 의해 측방향 및 축방향으로 안내된다. 예컨대, 제1 베어링(18a)이 고정자(2)의 쉘(17)의 베이스에서 구동 샤프트(12)를 지지하고 안내하며, 제2 베어링(18b)이 쉘(17)의 상부에 배치된 구동 샤프트(12)의 제2 단부를 지지하고 안내한다.
다른 전기 또는 전자 부품, 예컨대 이후에서 알 수 있다시피 위치 센서 및 퍼지 가스의 존재에 관한 센서가 고정자(2)의 쉘(17) 내에 수용될 수 있다.
쉘(17)은 이 쉘이 포함하는 요소, 예컨대 구체적으로는 베어링(18a, 18b), 모터(16) 및 기타 전기 또는 전자 부품이 작동하게 하기 위해 이들 요소를 계속해서 냉각할 수 있도록 냉각 가능하게 구성된다. 이를 위해, 진공 펌프(1)는 고정자(2)의 쉘(17)을 냉각 하도록 구성된 내악 디바이스(19), 예컨대 유압 회로를 포함하며, 냉각 디바이스는, 예컨대 고정자(2)나 쉘(17) 내에 수용되거나 쉘(17)과 열접촉한다. 냉각 디바이스(19)는, 예컨대 주위 온도의 물을 순환시킴으로써 쉘(17)의 온도를 75 ℃ 이하, 예컨대 70 ℃ 의 온도로 제어할 수 있다.
진공 펌프(1)는 고정자(2)의 쉘(17)과 회전자(3)의 내부 보울(15) 사이에 위치하는 간극 내로 퍼지 가스를 주입하도록 구성된 퍼지 디바이스(20)를 더 포함한다. 퍼지 가스는 바람직하게는 공기 또는 질소이지만, 헬륨이나 아르곤과 같은 다른 중립 가스일 수도 있다. 퍼지 가스의 유량은 낮다. 퍼지 가스의 유량은, 예컨대 0.0845 Pa.m3/s(또는 50 sccm) 이하이다. 터보분자 진공 펌프(1)는 퍼지 디바이스(20)에 의해 주입되는 퍼지 가스의 존재에 관한 센서를 포함할 수 있다.
퍼지 디바이스(20)는, 예컨대 고정자(2) 내에 놓이고, 퍼지 가스 흐름이 고정자(2)의 쉘(17)로부터 빠져나가 간극에서 순환하기 전에 적어도 하나의 베어링(18a, 18b)을 통과하도록 회전자(3)의 구동 샤프트(12)를 지지하고 안내하는 적어도 하나의 베어링(18a, 18b)에 퍼지 가스를 주입하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 예시적인 실시예에 따르면, 퍼지 디바이스(20)는 구동 샤프트(12)의 제1 단부를 지지하고 안내하는 제1 베어링(18a)을 수용하는 공동 내로 퍼지 가스를 도입하는 도관(21)을 포함한다.
또한, 회전자(3)의 단부, 여기에서는 홀웩 스커트(13)의 환형 단부와 고정자(2)의 쉘(17) 사이의 환형 전도 섹션(c)은, 고정자(2)의 쉘(17)과 회전자(3)의 내부 보울(15) 사이에 놓이는 간극 내로 펌핑되는 가스의 진입을 제한하기 위해 그리고 아래에서 알 수 있다시피 회전자(3)의 내부 보울(15)과 고정자의 쉘(17) 사이에 놓이는, 복사율이 높은 표면 또는 표면들을 보호하기 위해 주입되는 퍼지 가스 유량이 12 mm2/sccm, 국제 단위로 12 mm2/1.69 × 10-3 Pa.m3/s 이하이다. Sccm은 가스 유량 단위이다(101500 Pa에서 분당 표준 입방 센티미터; 국제 단위로 1 sccm = 1.69 × 10-3 Pa.m3/s).
예컨대, 퍼지 유량이 50 sccm(0.0845 Pa.m3/s)이면, 전도 섹션은 600 mm2 이하여야 한다. 마찬가지로, 전도 섹션이 300 mm2이면, 주입된 퍼지 가스 유량은 25 sccm(42.25 × 10-3 Pa.m3/s) 이하여야 한다.
퍼지 가스 흐름과 관련 환형 전도부로 인해, 회전자(3) 아래로 펌핑된 가스가 진입하는 것을 제한하는 배리어를 형성하는 것에 의해 부분적으로 공격적인 펌딩된 가스로부터 터보분자 진공 펌프(1)의 저널 베어링 요소, 구체적으로 전기 접속부, 용접부 및 베어링(18a, 18b)을 보호할 수 있다.
작동 시 그리고 도 1의 예에 개략적으로 도시한 바와 같이, 퍼지 가스는 제1 베어링(18a)을 통과하고, 구동 샤프트(12)를 따라 상승하며, 구동 샤프트(12)의 제2 단부를 지지하고 안내하는 제2 베어링(18b)을 통과하여 고정자(2)의 쉘(17)을 빠져나가고, 쉘(17)과 내부 보울(15) 사이에 위치하는 간극 그리고 홀웩 스커트(13) 아래로 순환하여, 회전자(3)와 고정자(2) 사이의 환형 전도부(c)를 통과하고 진공 펌프(1)의 토출부에서 펌핑된 가스들이 재결합된다(도 1의 화살표 F2).
터보분자 진공 펌프(1)는 고정자(2)의 슬리브(24)를, 예컨대 80 ℃가 넘는, 예컨대 130 ℃의 셋포인트 온도로 가열하도록 구성된, 가열 저항 벨트와 같은 고정자(2) 가열용 가열 디바이스(22)를 포함할 수 있다.
냉각 가능한 고정자(2)의 쉘(17)을 마주하게 배치된 회전자(3)의 내부 보울(15)의 표면은 이 내부 보울(15) 표면의 적어도 일부에 있어서, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타내고, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 내부 보울(15) 표면의 적어도 일부에 있어서, 회전자(3)의 내부 보울(15)의 표면보다 낮은 복사율을 나타낸다.
대안으로서 또는 추가로, 회전자(3)의 내부 보울(15)을 마주하게 배치되고 냉각 가능한 고정자(2)의 쉘(17) 표면은 고정자(2)의 쉘(17) 표면의 적어도 일부에 있어서, 펌핑 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타내며, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 고정자(2)의 쉘(17) 표면의 적어도 일부에 있어서, 고정자(2)의 쉘(17) 표면보다 낮은 복사율을 나타낸다.
내부 보울(15)의 표면 대부분, 예컨대 중심면으로부터 떨어진 내부 보울(15)의 전체면 및/또는 고정자(2)의 쉘(17) 표면 대부분, 예컨대 중심면으로부터 떨어진 고정자(2)의 쉘(17)의 전체면은, 예컨대 높은 복사율을 나타낸다.
복사율이 높은 표면 또는 표면들은, 예컨대 0.4 이상, 예컨대 0.8 이상의 복사율을 나타낸다. 특히 알루미늄, 니켈로 형성되거나 니켈 코팅된 회전자(3)에 있어서, 펌핑된 가스와 유체 연통되는 표면 또는 표면들은, 예컨대 0.3 미만의 복사율, 예컨대 0.2의 복사율을 나타낸다.
회전자(3)의 내부, 단지 복사율이 높은 표면을 갖는 내부만이 방열에 의한 회전자(3)의 복사 냉각을 증대시킬 수 있다. 복사율이 높은 표면을 갖는, 회전자(3) 아래의 쉘(17)은 그 자체로 냉각되는 쉘(17)로부터의 복사 냉각에 의해 회전자(3)의 냉각을 증대시킬 수 있다. 열플럭스가 도 1에서 화살표 F3로 개략적으로 도시되어 있다.
회전자(3)를 둘러싸는 고정자(2)의 슬리브(24)는 고정자(2)의 내면 상에 침적물이 형성되는 것을 피하기 위해 가열된다. 슬리브(24)와 회전자(3) 사이의 열교환은 회전자(3)가 가열되지 않도록 하기 위해 복사율이 낮은 회전자(3)의 외면에 의해 감소된다.
회전자(3) 아래로 돌출하는 고정자(2)의 쉘(17)은 회전자(3) 아래의 모터와 전자부품을 보호하도록 냉각된다. 쉘(17)과 회전자(3) 사이의 열교환은 회전자(3)를 보다 양호하게 냉각하기 위해 복사율이 높은 회전자(3)의 내부 보울(15) 및/또는 고정자(2)의 쉘(17) 표면에 의해 증대된다.
열교환을 현저히 향상시키기 위해, 펌핑되는 가스와 직접 접촉하지 않는 영역에 있는 가동부[내부 보울(15)] 및 고정부[쉘(17)] 모두에서 복사율이 높은 표면이 우선시될 수 있다.
펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 낮은 복사율을 나타낼 수 있다. 특히, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 부식에 대한 보호 코팅, 예컨대 니켈 도금을 가질 수 있다.
회전자(3)의 내부 보울(15) 및/또는 고정자(2)의 쉘(17)의 복사율이 높은 표면 또는 표면들은, 예컨대 표면 처리, 예컨대 양극 산화 또는 샌드블라스팅 또는 그루빙 또는 레이저나 흑화를 위한 소다 처리에 의한 텍스처링에 의해 얻어진다. 양극 산화, 소다 처리 또는 레이저에 의한 알루미늄의 표면 처리는 합리적인 비용으로 복사율이 0.8을 초과하는 표면을 얻을 수 있다는 장점을 제공한다.
대안으로서 또는 추가로, 회전자(3)의 내부 보울(15) 및/또는 고정자(2)의 쉘(17)의 복사율이 높은 표면 또는 표면들은 KEPLA-COAT® 타입의 플라즈마 증착 화학 코팅 또는 용매가 없는 페인트 타입의 코팅, 보다 통상적으로 “에폭시 페인트”라고 하는 에폭시 폴리머와 같은 코팅의 성막에 의해 얻어진다. 회전자(3)의 내부 보울의 표면만이 복사율이 높은 코팅을 가질 수 있다는 사실은, 코팅의 견뢰도가 원심력의 압박 효과에 의해 보강된다는 장점을 제공한다.
바람직하게는, 원심력이 페인트나 코팅, 예컨대 내부 보울(15), 특히 홀웩 스커터(13)의 원통형 표면을 벗길 수 없도록 하기 위해 페인팅되거나 코팅된 표면은 회전자(3)의 회전축(I-I)에 평행한 표면으로 제한된다. 코팅의 두께는, 예컨대 30 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
코팅이나 표면 처리는 바람직하게는 무광 및/또는 어두운 외관, 예컨대 흑색 또는 흑색 음영을 가질 수 있다.
특히, 간극에서의 회전자(3) 및/또는 고정자(2)의 복사율을 증가시키기 위해 다수의 표면 처리 및/또는 코팅층을 제공하는 것이 가능하다.
코팅이나 표면 처리는 바람직하게는 무용매이다. 용매는 사실상 특정 펌핑 어플리케이션에서 전적으로 미리 정해질 수 있고, 진공 펌프(1)에서는 펌핑되는 엔클로저 내로의 임의의 후방 산란 위험을 피하기 위해 용매를 사용하지 않는 것이 바람직하다.
회전자(3)의 예시적인 제1 실시예에 따르면, 제1 단계는 중심면으로부터 떨어진, 복사율이 높은 회전자(3)의 표면을 얻기 위해 회전자(3) 외면(25)의 표면 처리를 수행하거나 중심면으로부터 떨어진, 회전자(3)의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해 회전자(3)에 코팅을 성막하는 것이다. 중심면은 회전자(3)가 회전축(I-I)에 대해 구동 샤프트(12)와 센터링되게 하고, 이에 따라 보다 큰 제조 정밀도를 요구한다. 또한 두번째로, 펌핑되는 가스와 유체 연통되도록 된 회전자(3)의 외면(25)이 회전자(3)의 내부 보울(15)을 마스킹하는 것에 의해 니켈 도금된다.
회전자(3)의 예시적인 제2 실시예에 따르면, 회전자(3)의 제1 부분의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해, 내부 보울(15)과 홀웩 스커트(13)를 포함하는 회전자(3)의 제1 부분(3a)의 표면 처리가 수행되거나, 회전자(3)의 제1 부분의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해 내부 보울(15) 및 홀웩 스커트(13)를 포함하는 회전자(3)의 제1 부분에 코팅이 성막된다(도 2). 그 후, 펌핑되는 가스와 유체 연통되도록 된 회전자(3)의 제1 부분의 표면이 내부 보울(15)을 마스킹하는 것에 의해 니켈 도금된다. 다음에, 회전자(3)의 제1 부분(3a)이, 예컨대 나사 결합에 의해 적어도 2개의 블레이드단(9)을 포함하는 회전자(3)의 니켈 도금된 제2 부분(3b)과 고정된다.
예시적인 제3 실시예에 따르면, 복사율이 높은 표면을 지닌 내부 보울(15)을 형성하는 부재는, 한편에서는 내부 보울(15)과의 조립을 위해 내부 보울(15)과 상보적인 오목한 형태를 갖고, 다른 한편에서는 적어도 2개의 블레이드단(9)을 갖는 회전자 본체(23)와 예컨대 나사 결합이나 억지 끼워맞춤에 의해 조립된다(도 3). 복사율이 높은 표면을 지닌 내부 보울(15)을 형성하는 부재는, 예컨대 양극 산화 알루미늄으로 형성된다.
작동 시, 회전자(3) 아래에서 고정자(2)의 쉘(17)과의 열교환은 복사율이 높은 표면 또는 표면들로 인해 증대되며, 이는 회전자(3)의 복사 냉각이 향상되게 할 수 있다. 복사율이 높은 이들 표면에서는 잠재적으로 부식성이 있는 펌핑된 가스가 보이지 않는데, 그 이유는 이들 표면이 한편으로는 회전자 아래의 간극에서 순환하는 퍼지 가스에 의해서 그리고 다른 한편으로는 내부 보울의 단부에 있는 환형 전도부에 의해 보호되기 때문이다. 퍼지 가스 및 환형 전도부로 인해, 회전자(3) 및/또는 고정자(2)의 복사율이 높은 표면을 회전자(3) 아래로 침투할 수 있는 펌핑된 가스의 가능한 공격으로부터 보호할 수 있다. 따라서, 단지 보호된 표면만이 잠재적으로 부식성이 있는 펌핑된 가스와 직면하지 않거나 거의 직면하지 않도록 복사율이 높아진다. 비용면에서 절감이 상당한데, 그 이유는 퍼지 흐름 및 낮은 전도로 인해 복사율이 높은 표면이 비교적 간단하고 이에 따라 저렴하게 형성되기 때문이다. 예컨대, 회전자(3)와 회전자(3) 아래의 고정자(2)의 복사율이 높은 표면에 의해 증대되는 회전자(3)의 복사 냉각은 회전자(3)와 고정자(2) 사이에서의 퍼지 가스 흐름과 조합되어, 펌핑되는 헤비 가스의 흐름을 20 % 내지 30 % 증가시켜, 쉘(17)이 70 ℃로 냉각될 수 있다.
일례로서 그리고 본 발명에 관한 보다 양호한 이해를 위해 아래의 표기가 이용된다:
- Prs, 회전자(3)에서 고정자(2)로 복사되는 열 파워,
- Tr, 회전자(3)의 온도(K 단위),
- Ts, 고정자(2)의 쉘(17)의 온도(K 단위),
- εr, 회전자(3)의 내부 보울(15)의 복사율
- εs, 고정자(2)의 쉘(17)의 복사율
- Ssr, 회전자(3)의 내부 보울(15)과 고정자(2)의 쉘(17) 간의 대향면,
또한 회전자(3)에 의해 고정자(2)로 복사되는 파워,
상기 수학식 1에서 
. K-4는 슈테판 볼츠만 상수(흑체의 복사 상수),
고정자(2)에 의해 반사되는 파워는
이다.
또한 회전자(3)에 의해 고정자(2)로 복사되는 파워는
이다.
회전자(3)에 의해 반사되는 파워는
이다.
결과적으로, 회전자(3)에서 고정자(2)로 전달되는 열 파워는
이다.
이에 따라, Ssr이 500 cm2이면, 회전자(3)의 내부 보울(15)의 복사율은 0.7이고, 쉘(17)의 복사율은 0.8이이며, 회전자(3)이 온도가 150 ℃이고, 쉘(17)의 온도가 70 ℃이면 회전자(3)는 대략 28 W를 전달할 수 있다.
다른 한편, 쉘(17)의 복사율이 0.2 이하이면, 전달되는 파워는 7.2 W 이하이다.
설명한 내용으로부터, 펌핑되는 가스의 흐름을 증가시키기 위해, 복사에 의해 회전자(3)로부터 소산 가능한 열 파워를, 회전자(3) 아래의 대향하는 복사면(Ssr)을 최대하는 것에 의해, 회전자(3)의 내부 보울(15) 표면의 복사율을 최대화하는 것에 의해, 그리고 고정자(2)의 쉘(17) 표면의 복사율을 최대화하는 것에 의해 증가시키는 것이 가능함이 이해될 것이다.
도 4는 또한, 진공 펌프가 단지 터보분자형이며, 회전자는 적어도 2개의 블레이드단(9)을 포함하지만 홀웩 스커트는 포함하지 않는 예시적인 제2 실시예를 보여준다.
이 예에서, 환형 전도 섹션(c)은 내부 보울(15)의 대부분이 높이에 걸쳐 일정하다.
이전과 같이, 냉각 가능한 고정자(2)의 쉘(17)을 마주하게 배치된 회전자(3)의 내부 보울(15)의 표면은 적어도 이 내부 보울(15)의 표면의 일부에 있어서 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타낸다. 대안으로서 또는 추가로, 냉각 가능하고, 회전자(3)의 내부 보울(15)을 마주하게 배치된 고정자(2)의 쉘(17) 표면은 적어도 이 고정자(2)의 쉘(17) 표면의 일부에 있어서 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타낸다.
작동 시, 선행 예에서와 같이 회전자(3) 아래에서 고정자(2)의 쉘(17)과의 열교환은 복사율이 높은 표면 또는 표면들로 인해 증대되며, 이는 회전자(3)의 복사 냉각이 향상되게 할 수 있다. 복사율이 높은 이들 표면에서는 잠재적으로 부식성이 있는 펌핑된 가스가 보이지 않는데, 그 이유는 이들 표면이 한편으로는 회전자 아래의 간극에서 순환하는 퍼지 가스에 의해서 그리고 다른 한편으로는 내부 보울의 단부에 있는 환형 전도부에 의해 보호되기 때문이다. 퍼지 가스 및 환형 전도부로 인해, 회전자(3) 및/또는 고정자(2)의 복사율이 높은 표면을 회전자(3) 아래로 침투할 수 있는 펌핑된 가스의 가능한 공격으로부터 보호할 수 있다. 따라서, 단지 보호된 표면만이 잠재적으로 부식성이 있는 펌핑된 가스와 직면하지 않거나 거의 직면하지 않기 때문에 복사율이 높아진다.
Claims (16)
- 펌핑 대상 가스를 흡입 오리피스(6)에서 토출 오리피스(7)으로 운반하도록 구성된 터보분자 진공 펌프(1)로서,
- 고정자(2)로서,
· 핀으로 이루어진 적어도 하나의 핀단(10), 및
· 냉각 가능하게 구성되는 쉘(17)을 포함하는 고정자,
- 고정자(2) 내에서 회전하도록 구성되는 회전자(3)로서,
· 적어도 2개의 블레이드단(9) - 이 블레이드단(9)과 핀단(10)이 회전자(3)의 회전축(I-I)을 따라 축방향으로 서로 연속함 - , 및
· 회전축(I-I)과 동축이고 고정자의 쉘(17)을 마주하게 배치되는 내부 보울(15)을 포함하는 회전자, 및
- 고정자(2)의 쉘(17)과 회전자(3)의 내부 보울(15) 사이에 위치하는 간극 내로 퍼지 가스 흐름을 주입하도록 구성된 퍼지 디바이스(20)
를 포함하는 터보분자 진공 펌프에 있어서,
냉각 가능한 고정자(2)의 쉘(17)을 마주하게 배치되는 회전자(3)의 내부 보울(15)의 표면은 이 내부 보울(15) 표면의 적어도 일부에 있어서, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타내고, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 내부 보울(15) 표면의 적어도 일부에 있어서, 회전자(3)의 내부 보울(15)의 표면보다 낮은 복사율을 나타내고/나타내거나,
회전자(3)의 내부 보울(15)을 마주하게 배치되고 냉각 가능한 고정자(2)의 쉘(17) 표면은 고정자(2)의 쉘(17) 표면의 적어도 일부에 있어서, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)보다 높은 복사율을 나타내며, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 고정자(2)의 쉘(17) 표면의 적어도 일부에 있어서 고정자(2)의 쉘(17) 표면보다 낮은 복사율을 나타내는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프. - 제1항에 있어서, 회전자(3)의 내부 보울(15)의 단부와 고정자(2)의 쉘(17) 사이의 환형 전도 섹션(c)은, 고정자(2)의 쉘(17)과 회전자(3)의 내부 보울(15) 사이에 놓이는 간극 내로의 펌핑되는 가스의 진입을 제한하기 위해 그리고 회전자(3)의 내부 보울(15)과 고정자(2)의 쉘(17) 사이에 놓이는, 복사율이 높은 표면 또는 표면들을 보호하기 위해, 주입되는 퍼지 가스 유량이 12 mm2/1.69 × 10-3 Pa.m3/s 이하인 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 회전자(3)의 외면(25)은 부식에 대한 보호를 위해 코팅, 예컨대 니켈 도금을 갖는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복사율이 높은 표면 또는 표면들은 0.4 이상의 복사율을 나타내는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 펌핑되는 가스와 유체 연통되는 표면 또는 표면들은 0.3 미만의 복사율을 나타내는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(3)의 내부 보울(15) 및/또는 고정자(2)의 쉘(17)의 복사율이 높은 표면 또는 표면들은, 양극 산화 또는 샌드블라스팅 또는 그루빙(grooving) 또는, 예컨대 레이저나 소다 처리에 의한 텍스처링과 같은 표면 처리에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(3)의 내부 보울(15) 및/또는 고정자(2)의 쉘(17)의 복사율이 높은 표면 또는 표면들은 KEPLA-COAT® 타입의 플라즈마 증착 화학 코팅 또는 용매가 없는 페인트 타입의 코팅, 예컨대 에폭시 폴리머와 같은 코팅의 성막에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 코팅 또는 표면 처리는 무광 및/또는 어두운 외관을 갖는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 또는 표면 처리는 무용매인 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼지 디바이스(20)는, 퍼지 가스 흐름이 고정자(2)의 쉘(17)로부터 빠져나가기 전에 적어도 하나의 베어링(18a, 18b)을 통과하도록 회전자(3)의 구동 샤프트(12)를 지지하고 안내하는 적어도 하나의 베어링(18a, 18b))에서 퍼지 가스 흐름을 주입하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼지 가스(20)에 의해 주입되는 퍼지 가스의 존재에 관한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(3)를 둘러싸는 고정자(2)의 슬리브(24)를 가열하도록 구성되는 가열 디바이스(22)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(3)는 적어도 2개의 블레이드단(9) 하류의 홀웩 스커트(Holweck skirt)(13)를 포함하며, 홀웩 스커트(13)는 가스 펌핑을 위해 고정자(2)의 나선형 홈(14) 맞은 편에 위치하고 회전하도록 구성된 매끄러운 실린더에 의해 형성되고, 고정자(2)의 쉘(17)을 마주하게 배치되는 내부 보울(15)도 또한 홀웩 스커트(13)의 내부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 터보분자 진공 펌프.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 터보분자 진공 펌프(1)의 회전자(3) 제조 방법으로서,
- 중심면으로부터 떨어진, 복사율이 높은 표면을 얻기 위해 회전자(3) 외면의 표면 처리(25)가 수행되거나, 중심면으로부터 떨어진, 복사율이 높은 표면을 얻기 위해 회전자(3)에 코팅이 성막된 다음,
- 펌핑되는 가스와 유체 연통되도록 된 회전자(3)의 외면(25)이 회전자(3)의 내부 보울(15)을 마스킹하는 것에 의해 니켈 도금되는 것인 터보분자 진공 펌프의 회전자 제조 방법. - 제12항과 함께, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 터보분자 진공 펌프(1)의 회전자(3) 제조 방법으로서,
- 회전자(3)의 제1 부분의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해, 내부 보울(15)과 홀웩 스커트(13)를 포함하는 회전자(3)의 제1 부분의 표면 처리가 수행되거나, 회전자(3)의 제1 부분의 복사율이 높은 표면을 얻기 위해, 내부 보울(15) 및 홀웩 스커터(13)를 포함하는 회전자(3)의 제1 부분에 코팅이 성막된 다음,
- 펌핑되는 가스와 유체 연통되도록 된 회전자(3)의 제1 부분의 표면이 내부 보울(15)을 마스킹하는 것에 의해 니켈 도금되고,
- 그 후, 회전자(3)의 제1 부분이 적어도 2개의 블레이드단(9)을 포함하는 회전자(3)의 니켈 도금된 제2 부분과 고정되는 것인 터보분자 진공 펌프의 회전자 제조 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 터보분자 진공 펌프(1)의 회전자(3) 제조 방법으로서,
복사율이 높은 표면을 지닌 내부 보울(15) 형성 부재가, 한편에서는 내부 보율(15)과 상보적인 오목한 형상을 갖고, 다른 한편에서는 적어도 2개의 블레이드단(9)을 갖는 회전자 본체(23)와 조립되는 것인 터보분자 진공 펌프의 회전자 제조 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FRFR2011896 | 2020-11-19 | ||
| FR2011896A FR3116310B1 (fr) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | Pompe à vide turbomoléculaire et procédé de fabrication d’un rotor |
| PCT/EP2021/067171 WO2022106075A1 (en) | 2020-11-19 | 2021-06-23 | Turbomolecular vacuum pump and method for manufacturing a rotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230104129A true KR20230104129A (ko) | 2023-07-07 |
Family
ID=74125509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237012829A KR20230104129A (ko) | 2020-11-19 | 2021-06-23 | 터보분자 진공 펌프 및 회전자 제조 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230400030A1 (ko) |
| JP (1) | JP2023550417A (ko) |
| KR (1) | KR20230104129A (ko) |
| CN (1) | CN116391081A (ko) |
| DE (1) | DE112021006014T5 (ko) |
| FR (1) | FR3116310B1 (ko) |
| TW (1) | TW202221232A (ko) |
| WO (1) | WO2022106075A1 (ko) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3201348B2 (ja) * | 1998-05-25 | 2001-08-20 | 株式会社島津製作所 | ターボ分子ポンプ |
| JP2000161286A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-13 | Shimadzu Corp | ターボ分子ポンプ |
| JP5676453B2 (ja) * | 2009-08-26 | 2015-02-25 | 株式会社島津製作所 | ターボ分子ポンプおよびロータの製造方法 |
| JP2014062480A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Shimadzu Corp | 真空ポンプおよびその製造方法 |
| JP6398337B2 (ja) * | 2014-06-04 | 2018-10-03 | 株式会社島津製作所 | ターボ分子ポンプ |
| JP6981748B2 (ja) * | 2016-11-24 | 2021-12-17 | エドワーズ株式会社 | 真空ポンプとその回転体と静翼およびその製造方法 |
| JP7025844B2 (ja) * | 2017-03-10 | 2022-02-25 | エドワーズ株式会社 | 真空ポンプの排気システム、真空ポンプの排気システムに備わる真空ポンプ、パージガス供給装置、温度センサユニット、および真空ポンプの排気方法 |
| EP3557073A1 (de) * | 2019-03-07 | 2019-10-23 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Vakuumpumpe |
-
2020
- 2020-11-19 FR FR2011896A patent/FR3116310B1/fr active Active
-
2021
- 2021-06-23 DE DE112021006014.7T patent/DE112021006014T5/de active Pending
- 2021-06-23 WO PCT/EP2021/067171 patent/WO2022106075A1/en active Application Filing
- 2021-06-23 US US18/249,269 patent/US20230400030A1/en active Pending
- 2021-06-23 KR KR1020237012829A patent/KR20230104129A/ko active Search and Examination
- 2021-06-23 CN CN202180069645.9A patent/CN116391081A/zh active Pending
- 2021-06-23 JP JP2023530159A patent/JP2023550417A/ja active Pending
- 2021-06-29 TW TW110123747A patent/TW202221232A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116391081A (zh) | 2023-07-04 |
| FR3116310B1 (fr) | 2023-03-17 |
| TW202221232A (zh) | 2022-06-01 |
| FR3116310A1 (fr) | 2022-05-20 |
| DE112021006014T5 (de) | 2024-03-14 |
| JP2023550417A (ja) | 2023-12-01 |
| US20230400030A1 (en) | 2023-12-14 |
| WO2022106075A1 (en) | 2022-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10161404B2 (en) | Turbo-molecular pump | |
| WO2011024261A1 (ja) | ターボ分子ポンプおよびロータの製造方法 | |
| KR20030051227A (ko) | 진공 펌프 | |
| WO2014038416A1 (ja) | 固定側部材及び真空ポンプ | |
| WO2012105116A1 (ja) | 真空ポンプの回転体と、これに対向設置する固定部材、及び、これらを備えた真空ポンプ | |
| JPH10122179A (ja) | 真空ポンプ | |
| US20240018972A1 (en) | Heating device and vacuum pump | |
| CN108708863B (zh) | 真空泵、真空泵的旋转体和静翼及其制造方法 | |
| JP2020165426A (ja) | 真空ポンプ | |
| JP2020165426A5 (ko) | ||
| JP2010112202A (ja) | ターボ分子ポンプ | |
| KR20230104129A (ko) | 터보분자 진공 펌프 및 회전자 제조 방법 | |
| JP2000161286A (ja) | ターボ分子ポンプ | |
| TW202028612A (zh) | 多級渦輪分子泵 | |
| EP2775148B1 (en) | Stationary member and vacuum pump | |
| WO2015151679A1 (ja) | 排気口部品、および真空ポンプ | |
| JP3672630B2 (ja) | 分子ポンプ | |
| KR20030004118A (ko) | 진공 펌프 | |
| WO2014021096A1 (ja) | 真空ポンプ | |
| JP2000220595A (ja) | 真空ポンプ装置 | |
| JP2004270692A (ja) | 分子ポンプの断熱構造 | |
| JP7428101B2 (ja) | ターボ分子ポンプ | |
| US20220316484A1 (en) | Vacuum pump | |
| WO2023046712A1 (en) | Turbomolecular vacuum pump | |
| JPH0754638Y2 (ja) | 真空ポンプ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |