TWI239371B - Roots pump - Google Patents

Description

1239371 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種魯氏泵 相對於彼此成平行之關係，以 子，其中在任何相鄰之兩支轉 且一組啣接的轉子被容納在形月 (二） 先前技術 在一個魯氏泵，或一種真 利公告Ν〇·2002-221178中所擇 啣接而被轉動。兩個啣接轉子 縮氣體。具有複數組此種兩轉 中形成的通道，該端壁可隔開 係配置朝向轉軸的軸心方向， 送到較小體積泵室。 魯式泵具有形成於轉子與 間的封閉空間，並且該封閉空 對另一轉子之同一泵室的另一 相連通，端壁中的通道與此合 道）相連通，並且在合流空間 〇 當魯氏泵在製造半導體之 薄膜製程中被使用做爲真空泵 魯氏泵中。當此反應產物累積 使魯氏泵之操作產生失效。故 ，其具有複數支轉軸配置成 及在每個轉軸上配置一個轉 軸上的轉子係彼此啣接，並 交於魯氏泵內之泵室中。 空泵中，如日本公開未審專 i示者，一組二個轉子係彼此 之旋轉可傳送氣體，同時壓 子的魯氏泵具有在一個端壁 任何兩個相鄰之泵室，泵室 因而將氣體從大體積泵室傳 面對轉子之泵室的周壁面之 間係與形成於另一轉子與面 周壁面之間的另一封閉空間 流空間（在本發明中爲合流通 中的氣體流入端壁中之通道 薄膜生產過程，例如氮化物 時，反應產物隨著氣體流入 在魯氏栗之栗室中之時，會 ，有防止反應產物累積在魯 -6- 1239371 氏泵中之需求。 (三） 發明內容 依照本發明，一個魯氏泵具有一個殼體，複數支轉軸 ，一個轉子，一個合流通道及一個封閉空間。殼體內形成 一個泵室。轉軸係支撐於殼體上而彼此成平行。轉子安裝 在每支轉軸上，並且任何相鄰轉軸上之轉子係彼此啣接。 一組啣接的轉子被收容於泵室中。合流通道係以和成對且 啣接之轉子成一對一之對應，而沿著成對的假想掃過周面 之一條交叉線而形成。封閉空間係以和成對轉子之每一個 成一對一之對應而形成於成對轉子及形成栗室之成對周壁 表面之間。封閉空間係以轉子之旋轉而開始從合流通道之 終端與合流通道結合。 本發明之其它實施形態及優點，將以本發明原理之例 子，參考附圖而結合下列說明而淸楚地了解。 (四） 實施方式 本發明之第1較佳實施例之魯氏泵1 〇將參考第1至8 B 圖而說明。 參照第1及2圖，魯氏泵或一種真空泵丨0具有一個轉 子殻體1 1 ’ 一個連到轉子殼體1 1前端之前殻體1 2，及連 到轉子殻體U之後端之後殻體1 3。該等之轉子殼體丨i、 則殻體1 2及後殼體1 3協同形成魯氏栗1 〇之殼體。須提及 ’第1圖之上側及下側各對應於魯氏泵1 〇之上側及下側。 轉子殻體1 1包含一個與複數個壁元件1 4丨一體形成之 氣缸塊14’及與複數個壁元件151 一體形成之氣缸塊^ 。 一 7- 1239371 壁元件141、151各爲成一對，並且每一對壁元件141、151 協同形成一個端壁1 6。前殼體1 2與端壁1 6之間的空間， 及任何兩個相鄰端壁1 6之間的空間各被稱爲泵室1 7、1 8、 1 9、20。後殼體1 3與端壁1 6之間的空間稱爲泵室2 1。泵 室1 7、1 8、1 9、2 0、2 1被形成爲，寬度係依照此順序而逐 漸減少。 · 如第2圖所示，前殼體1 2及後殼體1 3各經由軸承23 、24而可旋轉地支撐一支轉軸22。同樣地，前殻體12及 後殼體1 3各經由軸承2 6、2 7而可旋轉地支撐一支轉軸2 5 。轉軸22、25配置成彼此平行，且延伸穿過端壁16。 轉軸22具有複數個與其一體形成的轉子28、29、30 、3 1、3 2。同樣地，轉軸2 5具有複數個與其一體形成的轉 子3 3、3 4、3 5、3 6、3 7。與轉軸2 5 —起形成的轉子數目等 於與轉軸22 —起形成的轉子數目。轉子28〜32朝轉軸22 之軸心2 2 1之方向看去時，具有相同的形狀及尺寸。同樣 地，轉子33〜37朝轉軸25之軸心25 1之方向看去時，具有 相同的形狀及尺寸。轉子28、29、30、31、32之厚度係依 此順序而減少，並且，轉子3 3、3 4、3 5、3 6、3 7之厚度亦 係依此順序而減少。 轉子2 8、3 3被收容在泵室1 7中彼此啣接，其中間形 成一個微小間隙。轉子2 9、3 4被收容在泵室1 8中亦相同 地彼此啣接。同樣地，轉子3 0、3 5，轉子3 1、3 6，及轉子 32、37分別被收容在泵室19、20及21中。泵室17〜21之 體積係依此順序而逐漸減少。 -8- 1239371 轉子2 8 3 3以很小距離掃過或通過形成栗室1 7之內 周壁59，60的表面。轉子29、34;轉子3〇、35;轉子η 、36 ;及轉子32、37同樣地分別通過形成泵室18、μ、2〇 及 21 之各內周壁 61、62; 63、64; 65、66;及 67、68。 魯氏栗1 0另外包含有一個組裝到後殼體1 3之齒輪殼 體38。轉軸22、25延伸穿過後殼體13，並且穿入齒輪殼 體38內。齒輪39、4〇分別被固緊到轉軸22、25之突出端 ，而彼此嚙合。一個電動馬達Μ被組裝到齒輪殼體3 8，並 且電動馬達Μ之驅動動力經由軸聯結器47而被傳遞到轉軸 22，因而使轉軸22朝向第3至6圖中之箭頭ri所示的方 向而旋轉。轉軸2 5經由齒輪3 9、4 0而接受電動馬達Μ之 驅動動力，因而朝向與轉軸22之相反方向旋轉，或者朝向 第3至6圖中之箭頭R2所示的方向而旋轉。 第3圖中顯不之一個圓弧c 1顯示一個被旋轉之轉子2 8 所掃過之假想周面區域，而圓弧C2則顯示一個被旋轉之轉 子3 3所掃過之假想周面區域。圓弧c 1、C2顯示之假想周 面隨後被稱爲掃過周面Cl、C2。這兩個圓弧或掃過周面Cl 、C2在第3圖中顯示之兩點s及u相交（實際上s及u爲 延伸垂直於第3圖之平面之假想交叉線，並且一條假想線 s顯示於第7圖中）。泵室內形成一個合流通道49，其 係沿著交叉線S延伸。合流通道49位於靠近交叉線s之區 域’並且被掃過周面Cl、C2及形成泵室17的周壁面所圍 住。栗室1 7內亦形成一個分歧通道50，其係沿著另一條交 叉線U延伸。分歧通道50位於靠近交叉線u之區域，並 -9- 1239371 且被掃過周面c 1、C 2及形成泵室1 7的周壁面所圍住。 如第1至6圖所示，泵室1 8至21內亦分別形成合流 通道51、52、53、54，以及分歧通道55、56、57、58。如 栗室1 7之情況者，掃過周面c 1、c 2被顯示於泵室1 8至2 1 內，如第5及6圖所示。 如第1圖所示，合流通道49之一個通道表面491具有 平面形狀及一個從前殻體1 2之側朝向後殼體1 3之側傾斜 之傾斜面。同樣地，合流通道5 1、5 2、5 3之通道表面5 1 1 、5 2 1、5 3 1分別具有平面形狀及一個從前殼體1 2之側朝向 後殻體1 3之側傾斜之傾斜面。 第8A及8B圖係分別顯示合流通道49、51、52、53 之通道表面491、511、521、531。通道表面491係位於比 與轉子2 8對應之周壁面5 9之最低部分5 9 1更高的位置， 並且亦亦位於比與轉子3 3對應之周壁面6 0之最低部分6 0 1 更高的位置。同樣地，通道表面5 1 1係位於比與轉子2 9對 應之周壁面6 1之最低部分6 1 1更高的位置，並且亦亦位於 比與轉子34對應之周壁面62之最低部分621更高的位置 。通道表面521係位於比與轉子30對應之周壁面63之最 低部分6 3 1更高的位置，並且亦亦位於比與轉子3 5對應之 周壁面64之最低部分641更高的位置。通道表面531係位 於比與轉子31對應之周壁面65之最低部分651更高的位 置，並且亦亦位於比與轉子3 6對應之周壁面66之最低部 分661更高的位置。合流通道49、51、52、53之通道表面 491、511、521、531形成壁面之局部，壁面分別形成泵室 - 1 0 - 1239371 17、 18、 19、 20。 各個合流通道49、51、52、53之通道表面 491、511 、52 1、531係分別與周壁面59至66連接。通道表面49] 之側緣4 9 2 ' 4 9 3分別爲合流通道4 9之通道表面4 9 1與周 壁面59、60之間的連接部。平面的通道表面491從前殼體 1 2之側朝向後殼體1 3之側傾斜，並且位於比周壁面59、60 之最低邰分591、601更高的位置。從而，通道表面491之 側緣4 9 2、4 9 3爲從前殻體1 2之側朝向後殼體1 3之側增加 而彼此隔開。換言之，合流通道49之寬度，亦即通道表面 1之寬度係逐漸地從前殼體〗2之側朝向後殼體1 3之側擴 大，並且合流通道49在終端495之寬度係比起始端494之 寬度更大。同樣地，合流通道51〜53之寬度，亦即通道表 面5 1 1〜5 3 1之寬度係逐漸地從前殻體1 2之側朝向後殼體1 3 之側增加而擴大。 如第1及4圖所示，端壁16內形成一個通道48。通 端壁16內亦形成通道48之一個入口 481及一個出口 482。 合流通道49、51、52、53係分別與通道48之入口 481相 連通，並且任何兩個相鄰的泵室1 7、1 8、1 9、2 0、2 1係分 別經由端壁1 6中之通道4 8而彼此連通。每個通道4 8在其 底部形成有一個傾斜面4 8 3。傾斜面4 8 3係從後殼體1 3之 側朝向前殼體1 2之側傾斜。與合流通道49連接之通道48 的傾斜面483繼續進入到合流通道49之通道表面491。同 樣地，與合流通道51連接之通道4 8的傾斜面4 8 3繼續進 Λ到合流通道5 1之通道表面5 1 1。與合流通道5 2連接之通 - 1 1 - 521 1239371 道4 8的傾斜面4 8 3繼續進入到合流通道5 2之通道表面 。與合流通道5 3連接之通道4 8的傾斜面4 8 3繼續進 合流通道5 3之通道表面5 3 1。 一個封閉空間P 1被形成於轉子2 8與形成泵室1 7 壁面59之間，並且一個封閉空間P2被形成於轉子28 成泵室17及轉子33之周壁面60之間。隨著轉子28 之旋轉而從分歧通道50移向合流通道49的封閉空間 P 2，彼此在合流通道4 9處會合。同樣地，相同的封閉 亦在其它泵室18至21中形成，如第5及6圖所示之 P2 〇 如第1及3圖所示，氣缸塊1 4內形成一個吸入口 ，其係與泵室1 7之分歧通道5 0相連通。如第1及6 示，氣缸塊1 5內形成一個排氣口 1 5 2，其係與泵室2 1 歧通道5 4相連通。 如第1圖所示，一個凸緣4 1被連到排氣口 1 5 2。 消音器42被連到凸緣4 1，並且一個導管43被連到消 42。再者，一個排氣管44被連到導管43。排氣管44 到排氣處理裝置（未圖示）。 導管4 3內容納一個閥體4 5及一個回歸彈簧4 6。 43內形成一個逐漸變細之閥孔431，並且閥體45可操 將閥孔43 1打開及關閉。回歸彈簧46迫使閥體45朝 個方向，使閥孔4 3 1被關閉。導管4 3、閥體4 5、及回 簧4 6協同做爲防止氣體逆流的手段。 當魯氏泵1 〇之電動馬達Μ開始操作時’轉軸2 2 入到 之周 與形 ^ 3 3 Ρ1、 空間 Ρ1、 142 圖所 之分 一個 音器 被連 導管 作而 向一 歸彈 -12- ^ 25 1239371 k轉，因而外邰真空目標區域（未圖示）中之氣體經由吸入 口 142而被導入泵室17中。經由吸入口 ！42而導入泵室17 之分歧通道5 0中之氣體，被引入封閉空間p〗、p 2中，然 後由轉子28、33之旋轉而被轉移到合流通道49。被送到合 流通道49之氣體從端壁16之入口 481流入排氣通道48， 然後經由出口 4 8 2被轉移到下一個（或下游）栗室〗8之分歧 通道5 5。同樣地，氣體從一個泵室轉移到另一個泵室， 係依照泵室體積減少的次序進行，亦即，依照泵室1 8、！ 9 、20、21之次序。換言之，導入泵室I?之氣體被一個接著 一個地轉移到泵室1 8至2 1而被壓縮。轉移到泵室2 1之氣 體然後經由排氣口 1 5 2、凸緣4 1、消音器4 2及逆流防止手 段而排到氣體處理裝置。 合流通道49、51、52、53之每一個具有在前殻體12 側之前端及在後殼體1 3側之後端，如第3圖之合流通道49 之起始端494及終端49 5所代表者。在端壁16中之通道48 的入口 481繼續地分別進入合流通道49、51、52、53。換 言之，合流通道49、51、52、53之後端對應於泵室17至20 之通道4 8的連通側。 依照第1較佳實施例之時，可獲得下列有利之効果。 須提及者，僅參照合流通道4 9而提到効果，但是相同的効 果亦可自其它合流通道49、51、52、53中獲得。 (1-1) 被導入分歧通道5 0內之氣體，被引入封閉空 間P 1、P 2中，並且以轉子2 8、3 3之旋轉而朝向合流通道 49轉移。因爲合流通道49之平面通道表面491從前殻體12 - 1 3- 1239371 之側朝向後殻體1 3之側傾斜，封閉空間p 1、p2中氣體的 會合首先在合流通道4 9之終端4 9 5產生。亦即，封閉空間 PI、P2與合流通道49之間的連通口從合流通道49之終端 4 9 5之側被打開。 若封閉空間PI、P2中氣體的會合同時地在合流通道49 之起始端4 9 4及終端4 9 5產生的話，封閉空間pi、p 2中之 氣體同時從合流通道49之起始端494及終端49 5流入合流 通道49。此內流傾斜使靠近合流通道49之起始端494的氣 體滯流’因而當魯氏泵1〇在製造半導體之成膜生產製程中 做爲真空泵使用時，反應產物傾斜於累積在滯流點。 當封閉空間PI、P2從終端49 5朝向合流通道49之起 始端4 94而結合合流通道4 9之時，封閉空間P 1、P 2中之 氣體起初在終端49 5流動，然後流入合流通道49。當封閉 空間P 1、P 2由於轉子2 8、3 3之進一步旋轉而朝向合流通 道4 9移動時，封閉空間p 1、p 2與合流通道4 9之間的連通 口從終端495朝向起始端494擴張。因而，第7圖之箭頭 Q所示之氣流在合流通道49中產生。沿著合流通道49之 氣流可協助消除靠近合流通道49之起始端494的氣體滯流 ，因而可解決反應產物傾斜於在合流通道4 9之起始端4 9 4 的累積。 (1-2) 依照第1較佳實施例之時，平面通道表面491 從合流通道49之起始端494朝向終端49 5傾斜。 在此傾斜通道之構造下，通道表面491之側緣492、493 從合流通道49之起始端494朝向終端49 5延伸，因而更遠 1239371 離父叉線S。故，轉子2 8側上之封閉空間p 1及轉子3 3側 之封閉空間P 2開始從合流通道4 9之終端4 9 5結合合流通 道49。在此構造下，合流通道49之平面通道表面491從合 流通道49之起始端494朝向終端495傾斜，封閉空間ρι ' P2開始有利地從合流通道49之終端49 5結合合流通道49 〇 (1 - 3 ) 在第1較佳實施例中，合流通道4 9係沿著由 成對之掃過周面C 1，C 2所形成的兩條交叉線之下方一條3 而形成者，而分歧通道5 0係沿著上方交叉線u而形成。亦 即，合流通道49係配置於分歧通道5 0之下方。在分歧通 道50中之氣體係由成對之轉子28、33之旋轉而被引入封 閉空間P 1、P2中。總之，在分歧通道5 〇中之氣體係向下 經由封閉空間P 1、P2而轉移到合流通道49，並且在分歧 通道5 0中之反應產物亦向下經由封閉空間p丨、P2而轉移 到合流通道4 9。因此，反應產物之轉移可順利地進行。 然後，依照第1較佳實施例之時，位於於分歧通道5 0 之下方的合流通道49之通道表面491係從合流通道49之 起始端494朝向終端49 5傾斜。故，反應產物很容易地由 其本身重量而從合流通道49之通道表面491的起始端494 朝向終端495轉移。合流通道49具有防止反應產物累積之 構造位於分歧通道5 0之下方，此可有效地消除與反應產物 累積於魯氏泵1 〇中之有關問題。 (1-4) 魯氏泵1 0爲多段式，其包含有複數個分別配 置於朝向轉軸2 2、2 5之軸心2 2 1、2 5 1之方向上的泵室1 7 1239371 至2 1。在此多段式魯氏泵1 0中，排氣通道4 8被形成 壁1 6中，用以將氣體從一個泵室轉移到其相鄰泵室， 朝向轉軸2 2、25之軸心2 2 1、2 5 1之方向上延伸之合 道49的終端495必須連接到排氣通道48。故，在多段 氏栗1 〇中，滯流傾向於特別在靠近合流通道49之起始端 產生。因而，多段式魯氏泵1 〇適合於本發明之應用。 (1 - 5 ) 設置於排氣通道4 8下方之傾斜表面4 8 3 利地協助氣體流動，因而對防止反應產物之累積有貢獻 本發明並不限制於上述實施例，而是可修改成下 一種實施例。 (1 )依照第9圖所示之第2較佳實施例，具有通 面69之合流通道49Α被形成’其中通道表面69包含 個傾斜表面6 9 1及水平表面6 9 2。傾斜表面6 9 1係位於 合流通道4 9 Α之起始端，而水平表面6 9 2則位於靠近 通道4 9 A之終端。在此情況下，一個封閉空間開始從 表面6 9 2之側結合合流通道4 9 A。 (2)依照第1 〇圖所示之第3較佳實施例，一個合 道4 9 B被形成，使一個傾斜通道表面7 0從交叉線S之 延伸。 (3 )在另一實施例中，合流通道形成一個通道表面 (4)在另一實施例中，具有一個傾斜通道表面之 通道僅設置在泵室之局部，例如，具有最大寬度尺寸 室1 7，而具有水平通道表面之合流通道則設置在其它 18 至 21 〇 Ί6- 於端 並且 流通 式魯 ί 494 可順 〇 列另 道表 有一 靠近 合流 水平 流通 中間 合流 之泵 泵室 1239371 (5) 在第1較佳實施例中，合流通道被形成，當封閉 空間PI、P2結合合流通道49時，使封閉空間pi、p2之— 個從合流通道49之終端495開始結合。 (6) 本發明可被應用到僅具有單一泵室之魯式泵中。 (7 )在另一實施例中，傾斜面4 8 3被修改成水平面。 (8) 在另一實施例中，傾斜面4 8 3被修改成曲面。 (9) 本發明可被應用到分歧通道被設在合流通道下方 之魯式泵中。 故’本例子及實施例係說明性質而非限制性，並且本 發明在不違離申請專利範圍之範疇下並不限於在此所述之 細節。 (五）圖式簡單說明 第1圖係本發明之第1較佳實施例之魯氏泵全體之縱 剖面圖； 第2圖係本發明之第丨較佳實施例之魯氏泵全體之橫 剖面圖； 第3圖係沿著第2圖中I-Ι線截取之橫剖面圖； 第4圖係沿著第2圖中11 -11線截取之橫剖面圖； 第5圖係沿著第2圖中ΙΠ_ΠΙ線截取之橫剖面圖； 第6圖係沿著第2圖中iV_IV線截取之橫剖面圖； 第7圖係第1圖之局部放大槪略橫剖面圖； 第8 Α圖係本發明之第1較佳實施例之氣缸塊之槪略立 體圖； 第8B圖係本發明之第1較佳實施例之局部切開的氣缸 -17- 1239371 塊之槪略立體圖； 第9圖係本發明之第2較佳實施例之魯氏泵的部放大 槪略橫剖面圖； 第1 0圖係本發明之第3較佳實施例之魯氏栗的局部放 大槪略橫剖面圖。 元件符號說明 Μ 電動馬達 Cl、C2 掃過周面 PI、P2 封閉空間 10 魯氏泵 11 轉子殻體 12 前殻體 13 後殼體 14、15 氣缸塊 16 端壁 1 7 〜21 泵室 22 轉軸 23、2 4 軸承 28 〜32 轉子 33 〜37 轉子 38 齒輪殼體 39、40 齒輪 4 1 凸緣 42 消音器 - 1 8 - 1239371 43 導管 44 排氣管 45 閥體 46 回歸彈簧 47 軸聯結器 48 通道 49A 合流通道 49 合流通道 50 分歧通道 51 〜54 合流通道 55 〜58 分歧通道 59 〜66 周壁面 69 通道表面 70 傾斜通道表面 141 、 151 壁元件 142 吸入口 152 排氣口 221 、 251 軸心 43 1 閥孔 481 入口 482 出口 483 傾斜面 491 、 511、 521 、 531 通道表面 492 、 493 側緣 -19- 1239371 494 起始端 495 終端 591 、 601 、 611 、 621 、 631 、 641 、 651 、 661 691 傾斜表面 692 最低部分 水平表面

Claims (1)

1239371 拾、申請專利範圍： 1 . 一種魯氏泵，其包括： 一個殼體，其內形成一個泵室； 複數支轉軸，被支撐於殼體上而彼此成平行； 一個轉子，安裝在每支轉軸上，任何相鄰轉軸上之轉 子係彼此啣接，一組啣接的轉子被收容於泵室中； 一個合流通道，係以和成對且啣接之轉子成一對一之 對應，而沿著成對的假想掃過周面之一條交叉線而形成 ;及 封閉空間，係以和成對轉子之每一個成一對一之對應 而形成於成對轉子及形成泵室之成對周壁表面之@，其 中封閉空間係以成對之轉子之旋轉而開始從合流通道之 終端與合流通道結合。 2 ·如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中又包括： 一個端壁，其形成泵室之一部分，並且其內亦有一個 通道’其中合流通道被連接到通道之入口。 3 ·如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中合流通道之終端 係較合流通道之起始端更寬。 4·如申請專利範圍第3項之魯氏泵，其中合流通道之側緣 係從合流通道之起始端朝向合流通道之終端而隔離。 5 ·如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中合流通道具有一 個平面通道表面，其係從合流通道之起始端朝向合流通 道之終端而傾斜。 6 ·如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中又包括： -2 1- 1239371 一個分歧通道，沿著與成對轉子成一對一對應之掃過 周面的另一條交叉線形成，其中分歧通道位在合流通道 的上方。 7 .如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中複數個泵室係配 置於轉軸之軸向上。 8 .如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中合流通道係形成 在除了具有最小體積泵室之外的泵室中。 9 .如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中合流通道包含有 一個傾斜表面及一個水平表面的通道表面。 1 0 .如申請專利範圍第9項之魯氏泵，其中傾斜表面係位於 靠近合流通道之起始端，而水平表面係位於靠近合流通 道之終端。 1 1 .如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中合流通道之一個 傾斜通道表面係從交叉線之中間延伸。 1 2 .如申請專利範圍第1項之魯氏泵，其中魯氏泵係多段式 -22-