TW202319647A - 多級真空泵 - Google Patents

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艾立克 曼德拉
雷米 蓋納德
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法商普發真空公司
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Abstract

本發明係關於一種多級真空泵(1)，其具有：泵送級(3a、3b、3c)，分別地包括入口(E)及出口(S)，該泵送級(3a、3b、3c)被串聯安裝在該真空泵(1)之吸入口(4)與排出口(5)之間；定子(2)，其包括至少一個定子元件，藉由組裝在接合表面(8)處抵接之兩個互補半殼體(2A、2B)而產生；至少一個抽空通道(11)，其連接於泵送級(3a、3b)之該出口(S)且與該排出口(5)流體連通；及至少一個閥(13)，其與該抽空通道(11)相關聯。該抽空通道(11)被設置在該半殼體(2A、2B)之一者中，在該接合表面(8)之至少一個嘴部中開啟，且該相關聯的閥(13)被配置在該兩個半殼體(2A、2B)之間，取決於在該閥(13)之兩側的壓力差而移動以關閉或開啟該抽空通道(11)之該嘴部。

Description

多級真空泵
本發明係關於多級真空泵。本發明尤其關於乾式真空泵。
多級真空泵具有串聯的複數個泵送級，其中待被泵送之氣體在吸入口與排出口之間循環。在已知的真空泵中，區別在於具有旋轉葉片(亦稱為「魯式｣泵，具有兩個或三個葉片)或具有雙爪(亦稱為「爪式｣泵，或者螺桿型)的真空泵。具有旋轉葉片之泵包括具有相同輪廓的兩個轉子，在定子內部沿相反方向旋轉。在旋轉期間，被泵送之氣體陷留在轉子與定子之間的自由空間中，且由轉子驅動朝向下一級，或在最後級之後，朝向排出口。這些真空泵被稱之為「乾式｣，因為在操作中，轉子在定子內部旋轉，且在轉子與定子之間沒有任何機械接觸，這使得其在泵送級中可以不使用油。
一恆定的目標是要更容易組裝此真空泵且同時降低成本。為此，定子能以複數個件來產生。依照已知解決方案，定子藉由組裝至少兩個互補半殼體而形成。此半殼體架構使其可以減少組裝時間且使其可以對準缺陷累積之風險。
此外，為了減少其能量消耗，在排出側的最後泵送級可具有換氣容積，亦即，泵送氣體容積，其小於在吸入側之第一泵送級的換氣容積。
在特定應用期間，例如，用於負載鎖定泵送，鎖定腔室處於低於大氣壓力下的真空，以使得能保持低壓來將基板傳送至程序腔室。為了使腔室中的壓力降低至低於大氣壓力，真空泵必須吸收足夠的初始氣體流，但這對於在排出側之最後泵送級而言是難以承受的。然而，所有的泵送級需要處在低壓，以能夠達到所要限度的真空壓力。
對於程序腔室之泵送可能會發生相同的情況，其中最後級可能會限制真空泵之整體泵送輸出。即使程序腔室通常持續處在真空下，但當首次處在真空下時，真空泵必須能夠吸收充分的泵送流。
因此需要縮短這些壓力降期間以不致使得在程序腔室中發生的製造方法變慢，具有高附加值。
一些真空泵因此提供卸載裝置，其將待被卸載之泵送級的出口連接於排出口。卸載裝置可以從被卸載之泵送級之出口跑出來的剩餘氣體流直接排空至真空泵之排出口。
為此，在真空泵外部的封閉件大致安置在包括泵送級之定子的下方。針對待被卸載之各泵送級，此一封閉件包括將此待卸載之泵送級之出口連接於真空泵之排出口的通道。
然而，連結封閉件至真空泵之定子需要額外的操作，增加真空泵之成本且增加了真空泵之笨重，特別是高度。另外，用於泵送級至排出口之連接的通道會增加生產的複雜度且涉及許多額外的密封要管理。
本發明之目標是要提出改良的真空泵，其可至少部分地解決先前技術之上述的一個缺點。
為此，本發明關於一種多級真空泵，其具有各別地包括入口及出口之複數個泵送級，該泵送級被串聯安裝在真空泵之吸入口與排出口之間；定子，其包括至少一個定子元件，藉由組裝在接合表面處抵接之兩個互補半殼體而產生；至少一個抽空通道，其連接於泵送級之該出口且與該排出口流體連通；及至少一個閥，其與該抽空通道相關聯。
根據本發明，該抽空通道被設置在該半殼體之一者中，在該接合表面之至少一個嘴部中開啟。該相關聯的閥被配置在該兩個半殼體之間，取決於在該閥之兩側的壓力差而至少部分地移動以關閉或開啟該抽空通道之該嘴部。
在半殼體之間之閥的配置使其可避免連結額外的封閉件至真空泵之定子，以執行例如卸載及/或排出功能。這可以降低真空泵的成本及笨重。另外，抽空通道以簡單的方式產生在其中一個半殼體內。最後，在缺少額外封閉件的情況下，此一解決方案使其可以最小化待管理與外側的密封件。
真空泵亦具有可單獨或組合考慮之下文所述之以下特徵的一或多者。
抽空通道或抽空通道之一者可以是卸載通道，其連接於待被卸載之泵送級之出口且與該排出口流體連通。
依照一實施例，該連續泵送級藉由將前一個泵送級之該出口連接於下一個泵送級之入口之各自級間通道而串聯連接。
共同通道可被連接在待被卸載之泵送級的出口處。此共同通道可連接於至少兩個旁通部分，其第一部分與共同通道一起形成連接於下一個泵送級之入口的級間通道，且其第二部分與該共同通道一起形成該卸載通道。
抽空通道或抽空通道之一者可以是排放通道，其連接於最後泵送級之出口且與該排出口流體連通。
真空泵可具有分別與泵送級相關聯之至少兩個閥。該閥可取決於該相關聯的泵送級而具有不同尺寸。該閥可取決於設定壓力而具有不同尺寸。
閥被安裝成能在空腔中至少部分地移動，該空腔被設置在與包括該抽空通道之該半殼體相對之該半殼體中，該閥被配置成面向在該接合表面中之該抽空通道的該嘴部。
真空泵可具有至少一個出口通道，其將空腔流體連接於排出口。此出口通道可被設置在半殼體中之一者。
依照例示性實施例，該閥或該閥之至少一者具有滾珠。
至少一環形(annular)密封件可被配置在與該閥相關聯之抽空通道的嘴部中。
密封件例如具有容納在抽空通道之嘴部之第一溝槽中的基部。該基部可呈環面(toric)整體形狀。該第一溝槽具有例如圓柱形整體形狀。
該基部上方設有界定用於例如滾珠的部分且容納在抽空通道之嘴部之設置在第一溝槽上方之第二溝槽中之閥座。界定該閥座之該部分可呈截錐狀。第二溝槽可具有互補於該密封件之截錐部分的截錐整體形狀。
該真空泵可具有至少一個注入通道，其經由被建構成將沖洗氣體注入在該閥上及/或閥座之支承面上的至少一個注入孔口而開啟。
該真空泵可具有排放管道，其配置成用以將最後泵送級之出口連接於排出口且流體連接於該抽空通道。此排放管道具有例如用於容納真空泵之消音器的外殼，該消音器被插置在該最後泵送級之該出口與該排出口之間。
排放管道可緊固至該半殼體之一者或另一者。
此外，該真空泵包括例如轉子之兩個軸桿，被建構成用以在該泵送級中在相反方向上同步地旋轉，以將待被泵送之氣體驅動於該吸入口及該排出口之間。
該定子可包括至少一個端件。該定子元件被軸向接合於該端件或至另一定子元件。
本發明亦關於具有至少一個真空泵之泵送單元。此真空泵可例如是如上定義的真空泵。
泵送單元亦可在氣體之循環方向上在真空泵之上游具有至少一個額外泵。
有利地，泵送單元可具有至少另一閥，其配置成可在額外泵與真空泵之定子之間移動。其被建構成取決於在閥之兩側上的壓力差來關閉或開啟連接於真空泵之排出口之管的嘴部。
真空泵之定子界定例如用於該閥之座。
閥可容納在設置於額外泵之定子中的空腔中。
以下實施例是實例。儘管本說明參考一或多項實施例，但這並不一定表示各參考關於相同實施例或該特徵適用於單一實施例。不同實施例之個別特徵亦可組合或互換以提供其他實施例。
圖1繪示多級真空泵1之例示性實施例，亦即具有複數個級(至少兩個)之真空泵。該真空泵1尤其是乾式。
此真空泵1可為初級真空泵，其可在大氣壓力下啟動。此一初級真空泵被建構成用以在大氣壓力下抽汲、轉移且接著排出該泵送氣體。
真空泵1具有定子2，其形成串聯安裝在吸入口4與排出口5之間的至少兩個泵送級，且待被泵送之氣體可於其中循環。
在圖1中繪示之實例中，真空泵1具有例如五個泵送級。當然，此數量並非是限制性的。圖2顯示多級真空泵1之另一例示性實施例，其例如具有三個泵送級3a-3c。
真空泵1亦具有轉子6之兩個軸桿，其被建構成用以在泵送級3a-3c中於相反方向同步地旋轉，使得轉子6將待被泵送氣體驅動於吸入口4及排出口5之間。
轉子6具有例如具相同輪廓之旋轉葉片，例如「魯式｣型。作為一變體，其可以是「爪｣式葉中或者是螺桿型或基於另一類似的真空泵原理。轉子之軸桿藉由真空泵1之至少一個馬達(未顯示)旋轉驅動。該馬達是位在例如該真空泵1之一端處。
各泵送級3a、3b、3c藉由容納轉子6之壓縮腔室所形成。該壓縮腔室包括各自的入口E及出口S。在旋轉期間，被抽入通過入口E之氣體陷留在由轉子6與定子2產生的體積中，且接著藉由轉子6而被轉移朝向下一個級等等直到排出口5。
真空泵1被稱為「乾式｣，因為在操作時，轉子6在真空泵1之定子2內部沿相反方向旋轉而在它們之間或與定子2不會有任何機械接觸，這使得在泵送級3a-3c中可不使用油。
連續泵送級3a-3c是藉由連接前一個泵送級3a-3b之出口S至下一個泵送級3b-3c之入口E之各自級間通道7而一個接著一個串聯連接。第一泵送級3a之入口E(亦稱為「吸入級｣)，與真空泵1之吸入口4連通。最後泵送級3c之出口S(亦稱為「排出級」)，與排出口5連通。串聯安裝於吸入級3a與排出級3c之間的一或多個泵送級被稱為中間級。
此外，定子2具有例如至少一個定子元件，其藉由組裝第一及第二互補半殼體2A、2B而產生。定子殼(未顯示)可視情況包圍連結的半殼體2A、2B。定子2亦可具有至少一個端件(未顯示)，例如在兩個半殼體2A、2B之兩側上的兩個端件。一或多個端件形成例如用於轉子6之軸桿之軸承的支撐件。半殼體2A、2B及可選用的端件是例如藉由軸向組裝而連結在一起。軸向方向被界定為真空泵1之縱向方向，轉子6之軸桿的軸延伸於該縱向方向。該組裝可藉由任何適當的已知緊固手段來完成，例如藉由可固化黏著劑及/或藉由螺合。可提供一或多個密封件(未顯示)，以確保在真空泵1之各種連結元件之間的密封。
當組裝時，該兩個半殼體2A、2B抵接於接合表面8，以形成泵送級3a-3c之壓縮腔室。壓縮腔室及級間通道7是部分形成在第一半殼體2A中且部分形成在第二半殼體2B中。級間通道7是例如設置在半殼體2A、2B中之壓縮腔室之側邊上。它們可從壓縮腔室之單側或從壓縮腔室之兩側延伸。在串聯安裝之兩個連續泵送級3a、3b、3c之間存在例如級間通道7，或在壓縮腔室之各側上平行安裝在這些兩個泵送級3a、3b、3c之間的兩個級間通道7。
該接合表面8可為平坦的。例如，其通過乾式初級真空泵1之中間平面。此接合表面8可為嚴格平坦的或可具有例如互補凸起形狀或凹槽或狹槽以例如用於半殼體2A、2B之間的密封件。在其中該兩個半殼體2A、2B組裝在一起的狀態中，轉子6之軸桿的軸是例如包含在接合表面8處的半殼體2A、2B之間。
在一已知方式中，在分隔壓縮腔室之半殼體2A、2B的橫向壁中提供孔口，且可選地在端件中提供孔口以用於轉子6之軸桿的通道。
定子2可具有複數個定子元件及至少一個端件，在定子元件之兩側上的兩個端件(未顯示)。各定子元件與另一定子元件或與定子2之端件軸向組裝(亦即，在平行於轉子6之軸桿之軸線的方向上)，以形成容納轉子6之泵送級3a-3c之壓縮腔室。該定子元件之至少一者或甚至每一個可藉由組裝抵接於接合表面處之兩個互補半殼體而產生。
真空泵1亦具有至少一個通道，亦稱為抽空通道，及與連接於排出口5之泵送級3a、3b、3c相關聯的閥。此關聯的通道及閥將在下文中詳細描述。特定言之，它們可以是排放通道及閥及/或卸載通道及閥。
抽空通道被設置在半殼體2A或2B之一者中，在接合表面8中之至少一個嘴部中開啟。此嘴部可藉由相關聯的閥來予以關閉或開啟。因此，抽空通道終結在接合表面8處。特定言之，抽空通道經由第一端連接於關聯的泵送級3a-3c之出口S。其第二端是接合表面8中的嘴部，該嘴部可藉由相關聯的閥而予以關閉或開啟。
相關聯的閥尤其是金屬的。此關聯的閥配置在兩個半殼體2A、2B之間。其配置成面向接合表面8中之相關聯的抽空通道之嘴部(或第二端)。該閥至少部分地移動以能夠開啟或關閉相關聯的抽空通道之嘴部。此一閥被建構成取決於在閥兩側上的壓力差而開啟，更特定言之，當該壓力差高於預定臨限值時。該閥可被安裝成能夠在設置於另一半殼體2B、2A中之空腔中移動。當該閥開啟該嘴部(或第二端)時，該抽空通道接著通向空腔。
在一非限制性方式中，該閥可具有滾珠，例如由鋼製成。該閥可被建構成平移移動、旋轉移動或者具有組合的移動。
藉由配置該閥於兩個半殼體2A、2B之間，可避免將一額外封閉件連結至真空泵之定子，且這降低真空泵的成本及笨重。另外，可以簡單產生該抽空通道且達成密封。
依照一實施例，真空泵1具有至少一個通道11及卸載閥13，其與連接於排出口5的泵送級3a、3b相關聯。
詳言之，為了降低真空泵1之能量消耗，排出級3c或甚至至少一些最後中間級具有換氣容積(亦即，泵送氣體之體積)小於一或多個第一級的換氣容積。為了吸收尤其從將腔室置於大氣壓力的真空下開始跑進的強大氣體流，真空泵1可具有泵送級3a、3b之至少一個卸載裝置9。
卸載裝置9使其可以抽空從待被卸載之泵送級之出口S跑進的剩餘氣體流朝向真空泵1之排出口5。待被卸載之泵送級的選擇取決於真空泵1之幾何形狀，且更特定言之，取決於泵送級之換氣容積。一般而言，具有最高壓縮比之泵送級被卸載。由於換氣容積隨著壓力增加而減少，待被卸載之泵送級通常是低壓力泵送級，諸如第一或第二泵送級。亦可設想卸載複數個泵送級，例如前兩個泵送級。
該或各卸載裝置9具有卸載通道11及卸載閥13。
卸載通道11連接於待被卸載泵送級3a、3b之出口S且與真空泵1之排出口5流體連通。其尤其經由第一端連接於待被卸載的泵送級3a、3b。
卸載通道11形成設置在半殼體2A或2B之一者中的抽空通道。在繪示的實例中，卸載通道11被設置在參考真空泵1在組裝狀態中之定向的下半殼體2B中。
此卸載通道11可與級間通道7在待被卸載之泵送級3a、3b之出口處分離。依照未顯示之一替代例，連接於待被卸載之泵送級3a、3b之出口S處的共同通道可連接於兩個旁通部分，其中第一部分形成連接於下一個泵送級之入口E的級間通道7而第二部分形成開啟於接合表面8上的卸載通道11。
取決於真空泵1之尺寸及/或泵送能力，該真空泵可僅具有單一卸載裝置9，該卸載裝置9具有卸載通道11之單一嘴部及相關聯的卸載閥13。作為一替代例，可提供安裝成旁通之複數個卸載裝置9，以卸載較大的氣體流同時保留較少的笨重性。舉例來說，可以提供兩個卸載通道及兩個關聯閥以卸載單一泵送級。此外，可提供複數個卸載裝置9以卸載複數個泵送級。
當提供複數個卸載裝置9來卸載複數個泵送級時，各卸載閥13可依照待被卸載之關聯的泵送級及/或取決於設定壓力而具有不同的尺寸。
該或各卸載閥13被配置成可以開啟或關閉相關聯的卸載通道11之嘴部(或第二端)。
更特定言之，此一卸載閥13被至少部分地配置在設置於另一半殼體(亦即，與面向相關聯卸載通道11之嘴部(或第二端)之卸載通道11相對的半殼體)中之空腔15中。在繪示之實例中，該空腔15設置在上半殼體2A。
每一空腔15可配置一個卸載閥13，或相反地，在共同空腔15中配置複數個卸載閥13。在後者的情況中，空腔15可具有其各自外殼，每一卸載閥13可於其中移動。
卸載閥13操作如同柱塞，其開啟以防止在真空泵1中不當的過壓力。因此，在真空泵1之正常操作期間，亦即，用於泵送針對真空泵1之泵送容量設定大小的氣體流，該或各卸載通道11之嘴部(或第二端)藉由相關聯的卸載閥13關閉。同樣地，在相關聯的泵送級3a、3b中過壓力的情況中，該卸載閥13被建構成開啟。
特定言之，當壓力差低於卸載閥13之設定臨限值時，該卸載閥處在關閉位置，防止氣體朝向排出口5通過。這防止泵送氣體旁通後續的泵送級。泵送氣體跟隨由實線箭頭F1所示之路徑。其經由所有泵送級3a-3c被抽入且在排出級3c之出口處離開。接著，氣體循環直到真空泵1之排出口5。
當壓力差高於卸載閥13之設定臨限值時，該卸載閥開啟被泵送氣體的通道，其可從卸載泵送級3a、3b被抽離朝向排出口5。這使其可以旁通可能會限制整體換氣容積輸出之真空泵1之一或多個最後泵送級3c。該卸載氣體跟隨由白色箭頭F2所示之路徑，其輪廓以虛線顯示。
一般而言，在關閉位置中，卸載閥13與相關聯閥座之支承面接觸。此一閥座具有與卸載通道11流體連通之通道或開口。當卸載閥13位在關閉位置時，其閉合該閥座之開口。相反地，當其開啟時，卸載閥13是例如遠離閥座且開啟氣體之通道。
依照卸載閥13包括滾珠之實例，此一閥13可藉由滾珠在空腔15之對應端壁16之方向上的平移移動而被開啟。舉例而言，剩餘氣體將一或多個滾珠從其各自閥座抬起。
此外，卸載閥13被建構成以密封方式閉合。為此，如圖3及4所示，卸載裝置9可具有配置在卸載通道11之嘴部(或第二端)之至少一個環形密封件17。此一密封件17界定該閥座。
當卸載閥13(其例如呈滾珠形狀)靠置在由密封件17形成之該座上且部分地容納在面向卸載通道11之嘴部(或第二端)之空腔15中時，其以密封方式關閉卸載通道11之嘴部。
密封件17之形狀與卸載閥13之形狀及卸載通道11之嘴部(或第二端)之形狀互補。
依照特定例示性實施例，密封件17可為截錐整體形狀，且這使得形成卸載閥13之滾珠可自身定心。
密封件17亦使其可以藉由當滾珠降回到閥座時緩衝其落下而導引，例如當氣體流減少且再次由真空泵1吸收時。
舉例來說，密封件17具有上方設有界定閥座之部分17b的基部17a。此一密封件17較佳藉由例如模製以單件式產生。該密封件17具有從彈性體材料、聚矽氧材料中選出的至少一種材料，且這使其可改良機械完整性且其抵抗真空泵1之高溫。
基部17a容置在與卸載通道11之嘴部互補的第一溝槽21中。這使其可以將密封件17固定在卸載通道11中。該基部17a例如具有環面形狀。該第一溝槽21具有例如圓柱形整體形狀，且這使其可以圍繞密封件17之環面基部17a留出空隙來使該基部17a可以巢套在第一溝槽21中。
依照一實施例，界定該閥座之該部分17b可具有截錐外部形狀。其被容納在互補於卸載通道11之嘴部的第二溝槽23中，設置在第一溝槽21上方。在互補方式中，該第二溝槽23可呈截錐形狀。因此，密封件17之外部截錐部分17b匹配卸載通道11之嘴部之截錐部分的互補形狀。由通道5之截錐嘴部提供的強化使得可以改良環形密封件17及其緊固在嘴部中之機械完整性。
如圖5示意性顯示，彈性回復構件25可被配置及被建構成用以將關聯的卸載閥13推進朝向關閉面向卸載通道11之嘴部的位置。彈性回復構件25具有例如彈簧，諸如盤簧，其插置在卸載閥13與半殼體之間，在此例中，是面向卸載通道11之定子2的半殼體2A。特定言之，彈簧可以是具有空腔15之端壁16的彈簧。此彈簧亦可以導引卸載閥13之移動。
作為一替代例，可以不使用此一彈性回復。在此情況中，卸載閥13藉由重力而被推入至關閉位置。
有利地，可以提供沖洗氣體噴射來清潔卸載閥13或閥座。該沖洗氣體是例如氮氣。沖洗氣體之噴射(其可以是連續或不連續且隨時間定向)使其可以防止可能有害於卸載閥13之操作且造成洩漏之在卸載閥13存在沈積物且避免污染。此清潔使其可在關閉位置中用於密封功能及在過壓力的情況中用於開啟卸載閥13之功能，以確保兩個維護週期之間更長。
為此，真空泵1可具有至少一個注入通道27，如圖6中以虛線顯示，經由至少一個注入孔口開啟(在圖式中未顯示)。依照一例示性實施例，此一注入通道27可被設置在半殼體之一者中；在所繪示實例中，其是下半殼體2B。注入孔口可例如由卸載閥13(當其關閉時)阻擋且關閉卸載通道11之嘴部，且當卸載閥13開啟時開啟並且開啟該嘴部。
該沖洗氣體可被注入閥座之支承面。作為變體或附加，沖洗氣體可注入在卸載閥13上，尤其在關閉卸載通道11之嘴部的位置中支承在閥座上的部分。該沖洗氣體可例如當卸載閥13被開啟且開啟卸載通道11之嘴部(或第二端)時被注入。作為變體或附加，沖洗氣體可當卸載閥13被關閉且關閉卸載通道11之嘴部(或第二端)時被注入。在此情況中，注入孔口通向閥座外側。
在圖6的實例中，僅顯示一個注入通道27。此數目並未限制。可配置複數個注入通道27來清潔單一卸載閥13及/或相關聯的閥座。作為一變體，可提供複數個注入通道27用於各種卸載閥13及/或閥座。
此外，真空泵1亦具有至少一個出口通道29，其將該或各空腔15流體連接於排出口5。此一出口通道29可被設置在具有該卸載通道11之半殼體(在此例中例如為2B)，如圖2及圖5所示。替代地，該出口通道29可被設置在具有空腔15之半殼體(例如2A)中，如圖7至圖8b所示。
因此，當該或其中一個卸載閥13開啟時，在卸載泵送級3a、3b之出口S處的氣體在被引入至出口通道29前通過卸載閥13下方進入至空腔15且接著抵達真空泵1之排出口5(箭頭F2)。
最後，真空泵1大體上具有排放閥31(亦即為止回閥)，其配置在最後泵送級3c之出口處(圖2)。如上文所描述，此閥31被建構成取決於在閥31兩側上的壓力差而開啟。其經由彈性回復構件(諸如彈簧33)或藉由重力被推入至關閉位置。該排放閥31可以防止泵送氣體返回至真空泵1中。
在圖2、5及6的實例中，排放閥31被安裝在排放管道35中，該排放管道35經配置以將最後泵送級3c之出口S連接於真空泵1之排出口5。該排放管道35可被安置在泵送級3a-3c下方且藉由適當的緊固構件被緊固至下半殼體2B。作為一變體，排放管道35可安置在泵送級3a-3c上方，被緊固至上半殼體2A，如圖8a、8b中的實例。排出氣體大致上比第一級的排出氣體還熱(由於壓縮比及稱為高壓級中，亦即一或多個最後泵送級中增加的壓力)。在真空泵被用於泵送程序氣體的情況中，諸如使用在尤其用於製造半導體元件之方法中的程序氣體，希望可以控制排出氣體之溫度。為此，排放管道35可被絕緣及/或加熱以將排出氣體保持在高溫。排放管道35緊固至半殼體2A、2B中之一者或另一者，因此可以藉由來自排出氣體之熱來加熱該定子2而降低在真空泵1中所需要的溫度。
特定言之，排放管道35可延伸於一或多個第一泵送級上方或下方。當排放管道35位在泵送級3a-3c上方時，其可延伸以由連接吸入口4至第一級3a之入口的入口管道而橫越，如圖8b中之實例所示。排出氣體之熱因此可以加熱該泵送級，尤其已知為低壓級的級，亦即，一或多個第一泵送級，或甚至加熱連接於吸入口4的入口管道。
此外，流體連接於至少一個卸載通道11之該或各出口通道29通入至此排放管道35中。
另外，排放管道35可具有用於容納真空泵1之消音器的外殼，該消音器插置在最後泵送級3c之出口S與排出口5之間。該消音器因此流體連接於該或各出口通道29之出口及至該最後泵送級3c之出口S。該排放閥31在氣體循環之方向上大致上配置於消音器之上游。
替代地，如圖7至9中所示，排放閥31配置在兩個半殼體2A、2B之間，類似於卸載閥13，如上文描述。依照此實施例，與排放閥31相關聯的抽空通道是連接於該最後泵送級3c之出口S的排放通道37。該排放通道37被設置在半殼體之一者中，在接合表面8之至少一個嘴部中開啟。此排放通道37可被配置在與該一或多個卸載通道11相同的半殼體中。在繪示之實例中，其被配置在下半殼體2B。
另外，排放閥31被安裝成可至少部分地在流體連接於真空泵1之排出口5的空腔39中移動。此空腔39亦稱為排出空腔。此一空腔39被設置在與排放通道37相對的半殼體中，例如，上半殼體2A。此排出空腔39可被設置在與容置卸載閥13之空腔15相同的半殼體中。
如圖7所示，排出空腔39可被設置在與出口通道29相同的半殼體中且通入此出口通道29。因此，所有排出或卸載之氣體可經由出口通道29從半殼體排空。在此情況中，消音器可被插置在排出口5與出口通道29之出口之間。此一消音器可相對於具有連接於消音器之複數個出口的實施例被簡化。該真空泵1甚至可更小型化。
亦可設想該排出空腔39及一或多個出口通道29通入連接於排出口5的共同排放管道35。該排放管道35可被緊固於第一半殼體2A上方(圖8a或8b)或第二半殼體2B下方(圖9)。特定言之，當排放管道35緊固於第一半殼體2A上方時，此排放管道35可在吸入口4之前被阻擋(圖8a)，或相反地連接該吸入口4至第一級3a之入口的入口管道可橫越此排放管道35(圖8b)。如上文所描述，這些組構使其可達到在真空泵1中所需要的溫度，或甚至加熱連接於該吸入口4之入口管道(圖8b)。
類似於卸載閥13之操作，排放閥31被配置成關閉或開啟連接於最後泵送級3c之出口之排放通道37的嘴部。當其被關閉時，排放閥31(諸如滾珠)可承載於閥座上，且當其開啟時其可從閥座移離。閥座可由如參考圖3及4描述之密封件17所界定。排放閥31可藉由重力或經由彈性回復構件(諸如彈簧25)而被推進朝向關閉通道37之嘴部的關閉位置，如參考圖5之描述。
此外，在圖7至9的實例中，半殼體2A、2B在其之間容置排放閥31與卸載閥13兩者。依照另一實施例，排放閥31可被配置在半殼體2A、2B之間而不是另外提供卸載閥13插置在半殼體2A、2B之間。
圖10顯示具有真空泵1及至少一個額外泵200之泵送單元100的例示性實施例。該額外泵200在本實例中在氣體循環的方向上配置於真空泵1上游。此額外泵200可以補充依照上文參考圖1至9描述之實施例之一者或另一者的真空泵1。
此一額外泵200(其亦稱為「增壓器」)可以增加泵送速度。其尤其可以是魯氏真空泵或壓縮機，亦稱之為「魯氏鼓風機」，其可包括一級或是多級。此泵具有驅動馬達，其被建構成用以驅動轉子旋轉。
泵送單元100在額外泵(亦稱之為「增壓器」)200與真空泵1之間可具有一或多個管41、43。
在此一泵送單元100中，在閥(未顯示)開啟期間，泵1、200經受壓力波，其可使該機械部分受到應力。為了在習稱為「增壓器」之額外泵200之入口處間歇性地吸收顯著泵送流，該泵送單元100具有至少一個閥45，亦稱為卸載閥。
此閥45可被配置在習稱為「增壓器」之額外泵200與真空泵1之間。該卸載閥45可被配置在習稱為「增壓器」之額外泵200之定子與真空泵1之定子之間。更特定言之，卸載閥45被配置成可旁通真空泵1之級3a-3c。該卸載閥45可流體連接於真空泵1之排出口5。為此，閥45被配置成能夠在兩個泵1、200之定子之間，以取決於在該閥45兩側的壓力差來關閉或開啟管43之嘴部。
卸載閥45能以類似於卸載閥13或類似於真空泵1之排放閥31的方式產生。
管41可連接於習稱為「增壓器」之額外泵200之出口。此管41可具有至少兩個旁通部分，其第一部分連接於真空泵1之第一泵送級3a的入口且第二部分連接於卸載閥45。另一管43可連接在卸載閥45之出口處且至真空泵1之排出口5。
在圖10繪示的實例中，在卸載閥45之出口處的管43通入設置在真空泵1之一個半殼體2A中的出口通道29。依照未顯示之變體，此管43可通入真空泵1之排放管道35中，如上文描述。
卸載閥45可在過壓力的情況下旁通真空泵1之泵送級3a-3c。當壓力差低於卸載閥45之設定臨限值時，泵送氣體依循由實線箭頭F1所示之路徑且經由第一泵送級3a被吸入。相比之下，當壓力差高於卸載閥45之設定臨限值時，在額外泵200之出口處的氣體依循由白色箭頭F2’(其輪廓以實線顯示)所示之路徑，以「旁通該真空泵」且被朝向真空泵1之排出口5排出。
另外，在額外泵或「增壓器」200與真空泵1之間的一或多個管41、43可被提供在一或兩個泵1、200之定子中。明顯地，在卸載閥45之出口處且連接於真空泵1之排出口5的管43可通過真空泵1之定子2。
特定言之，可設想在泵之一者中的定子，例如真空泵1之定子2，作為用於卸載閥45之座。在此情況中，卸載閥45可被配置成能夠在習稱為「增壓器」之額外泵200之定子中的空腔內移動。該閥座45被界定成面向該空腔。
因此，依照上文描述之各種實施例之一者或另一者，一或多個閥13、31可被直接整合至功能泵送塊，在半殼體2A、2B之間，而使其不需要提供外部封閉件附加至真空泵1。接合表面8，亦即，半殼體2A、2B之結合平面，係用於且被定型以容納此閥13、31。針對各閥13、31，用於連接於至少一個泵送級3a、3b、3c至真空泵1之排出口的相關聯抽空通道11、37能以簡單方式設置在半殼體之一者中，在接合表面8上開啟。
這可被實施同時用於卸載泵送級(諸如第一泵送級3a及/或中間泵送級3b)及用於在最後泵送級3c之出口處排出。因此不再需要組裝外部封閉件來執行這些卸載/排出功能。真空泵1因此可更小型化(尤其是高度)。另外，相對於從先前技術已知具有附加外部封閉件用於卸載及/或排出的解決方案，本發明存在較少與真空泵1之外部的密封件要管理。
最後，所有排出及/或卸載的氣體可從半殼體經由連接於真空泵1之排出口5且通入容置一各自閥13、31之一或多個空腔15、39中且流體連接於泵送級3a-3c之出口的單一通道來抽空。當真空泵1包括消音器時，該消音器能以極為簡單方式來產生。
此外，排放管道35可被整合至真空泵1，被緊固至半殼體2A、2B之一者中，使得排出氣體在泵送單元件中循環。這有利於使用排出氣體來加熱泵送單元件，尤其第一低壓級，或甚至連接於吸入口4的入口管道。
1:多級真空泵 2:定子 2A:半殼體 2B:半殼體 3a:泵送級 3b:泵送級 3c:泵送級 4:吸入口 5:排出口 6:轉子 7:級間通道 8:接合表面 9:卸載裝置 11:卸載通道 13:卸載閥 15:空腔 16:端壁 17:環形密封件 17a:基部 17b:部分 21:第一溝槽 23:第二溝槽 25:彈性回復構件 27:注入通道 29:出口通道 31:排放閥 33:彈簧 35:排放管道 37:排放通道 39:空腔 41:管 43:管 45:閥 100:泵送單元 200:額外泵 E:入口 F1:箭頭 F2:箭頭 S:出口
本發明之其他特徵及優點將在閱讀為闡釋性而非限制性之以下描述及隨附圖式後變得更為明瞭，其中：
[圖1]是立體圖，其中顯示依照第一例示性實施例之多級真空泵的定子之部分。
[圖2]是依照第二例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖3]是圖1中之定子的橫截面視圖，其中顯示處在關閉位置中之真空泵之卸載裝置之閥。
[圖4]是圖1中之定子之部分的縱向截面視圖，其中顯示處在關閉位置中之真空泵之卸載裝置之兩個閥。
[圖5]是依照第三例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖6]是依照第四例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖7]是依照第五例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖8a]是依照第六例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖8b]是依照第七例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖9]是依照第八例示性實施例之真空泵之元件的示意圖。
[圖10]是具有圖7中之真空泵及額外泵之泵送單元的示意圖。
在這些圖式中，相同或類似元件具有相同的元件符號。為了清楚起見，圖式已經過簡化。只有顯示用於理解本發明所需之元件。
1:多級真空泵
2:定子
2A:半殼體
2B:半殼體
3a:泵送級
3b:泵送級
3c:泵送級
4:吸入口
5:排出口
6:轉子
7:級間通道
8:接合表面
9:卸載裝置
11:卸載通道
13:卸載閥
15:空腔
16:端壁
29:出口通道
31:排放閥
33:彈簧
35:排放管道
E:入口
F1:箭頭
F2:箭頭
S:出口

Claims (13)

  1. 一種多級真空泵(1)，其具有： 複數個泵送級(3a、3b、3c)，分別地包括入口(E)及出口(S)，該泵送級(3a、3b、3c)被串聯安裝在該真空泵(1)之吸入口(4)與排出口(5)之間， 定子(2)，其包括至少一個定子元件，藉由組裝在接合表面(8)處抵接之兩個互補半殼體(2A、2B)而產生， 至少一個抽空通道(11、37)，其連接於泵送級(3a、3b、3c)之該出口(S)且與該排出口(5)流體連通，及 至少一個閥(13、31)，其與該抽空通道(11、37)相關聯， 其特徵在於： 該抽空通道(11、37)被設置在該半殼體(2A、2B)之一者中，在該接合表面(8)之至少一個嘴部中開啟，且 該相關聯的閥(13、31)被配置在該兩個半殼體(2A、2B)之間，取決於在該閥(13、31)之兩側的壓力差而至少部分地移動以關閉或開啟該抽空通道(11、37)之該嘴部。
  2. 如請求項1之真空泵(1)，其中，至少一個抽空通道是連接於待被卸載且與該排出口(5)流體連通之泵送級(3a、3b)之該出口(S)的卸載通道(11)。
  3. 如請求項2之真空泵(1)，其中： 該連續泵送級(3a、3b、3c)藉由將前一個泵送級(3a、3b)之該出口(S)連接於下一個泵送級(3b、3c)之入口(E)之各自級間通道(7)而串聯連接，且其中 共同通道被連接在待被卸載之該泵送級(3a、3b)之該出口(S)處，該共同通道連接於至少兩個旁通部分，其之第一部分與該共同通道一起形成連接於該下一個泵送級(3b、3c)之該入口(E)之級間通道(7)且第二部分與該共同通道形成該卸載通道(11)。
  4. 如請求項1之真空泵(1)，其中，至少一個抽空通道是連接於該最後泵送級(3a、3c)之該出口(S)且與該排出口(5)流體連通之排放通道(37)。
  5. 如請求項1之真空泵(1)，其具有分別與泵送級(3a、3b、3c)相關聯的至少兩個閥(13、31)，且其中，該閥(13、31)取決於該相關聯的泵送級(3a、3b、3c)而具有不同的尺寸。
  6. 如請求項1之真空泵(1)，其中，該閥(13、31)被安裝成能在空腔(15、39)中至少部分地移動，該空腔(15、39)被設置在與包括該抽空通道(11、37)之該半殼體(2A)相對之該半殼體(2B)中，該閥(13、31)被配置成面向在該接合表面(8)中之該抽空通道(11、37)的該嘴部。
  7. 如請求項6之真空泵(1)，其具有至少一個出口通道(29)，將該空腔(15、39)流體連接於該排出口(5)且被設置在該半殼體(2A、2B)之一者中。
  8. 如請求項1之真空泵(1)，其中： 該閥(13、31)具有滾珠，且 至少一個環形密封件(17)被配置在該相關聯的抽空通道(11、37)之該嘴部中，使得： 該密封件(17)具有呈環面整體形狀之基部(17a)，被容納在該抽空通道(11、37)之該嘴部之第一溝槽(21)中，該第一溝槽(21)具有圓柱形整體形狀，且使得 該基部(17a)上方設有界定用於該滾珠之閥座之截錐部分(17b)，該截錐部分(17b)被容納在該抽空通道(11、37)之該嘴部的第二溝槽(23)中，該第二溝槽(23)設於該第一溝槽(21)上方且具有與該密封件(17)之該截錐部分(17b)互補的截錐整體形狀。
  9. 如請求項1之真空泵(1)，其具有至少一個注入通道(27)，其經由被建構成將沖洗氣體注入在該閥(13、31)上及/或閥座之支承面上的至少一個注入孔口而開啟。
  10. 如請求項1之真空泵(1)，其具有排放管道(35)，被配置成將該最後泵送級(3c)之該出口(S)連接於該排出口(5)且流體連接於該抽空通道(11、37)，該排放管道(35)具有用於容納該真空泵(1)之消音器的外殼，該消音器被插置在該最後泵送級(3c)之該出口(S)與該排出口(5)之間。
  11. 如請求項10之真空泵(1)，其中，該排放管道(35)被緊固至該半殼體(2A、2B)之一者或另一者。
  12. 如請求項1之真空泵(1)，其包括轉子(6)之兩個軸桿，被建構成用以在該泵送級(3a、3b、3c)中在相反方向上同步地旋轉，以於該吸入口(4)及該排出口(5)之間驅動待泵送之氣體。
  13. 如請求項1至12中任一項之真空泵(1)，其中，該定子(2)包括至少一個端件，且其中，該定子元件被軸向接合於該端件或至另一定子元件。
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