CN114026335A

CN114026335A - 真空泵

Info

Publication number: CN114026335A
Application number: CN202080049166.6A
Authority: CN
Inventors: 武田俊介; 坂口祐幸
Original assignee: Edwards Japan Ltd
Current assignee: Edwards Japan Ltd
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-02-08
Also published as: JP7371852B2; JP2021017810A; US11802568B2; WO2021010347A1; US20220260080A1

Abstract

提供一种即便减小转子圆筒部的半径方向的直径，也保持定子柱的固定部的强度，维持排气流路的导通而不会令排气性能降低的真空泵。本发明的实施方式的真空泵中，具备作为连结西格本泵部和螺纹槽泵部的构造的连结型螺纹槽衬垫，作为该连结型螺纹槽衬垫的排气流路部的螺纹槽的出口位置为定子柱的固定部（固定螺栓）附近时，排气流路的导通降低。因此，令连结型螺纹槽衬垫的螺纹峰与定子柱的固定部的设置位置的周方向的相位尽可能对齐。换言之，将作为排气流路的连结型螺纹槽衬垫的螺纹槽设置在定子柱的固定部的设置位置的周方向之间，抑制排气流路的导通的降低。

Description

真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵，是具有螺纹槽泵部（圆筒螺纹部）、特别是具有螺纹槽泵部和西格本泵部的真空泵，在螺纹槽泵部的出口位于定子柱的固定部附近的构造中，能够在维持强度的同时抑制排气性能的降低。

背景技术

以往以来使用的具有霍尔威克型螺纹槽排气元件的霍尔威克型分子泵中，具有旋转圆筒部和与该旋转圆筒部在径方向存在间隙（缝隙）而设置的固定圆筒部，在该旋转圆筒部或者固定圆筒部的至少某一方的间隙对置表面上刻设有螺旋状槽流路。

而且，该旋转圆筒部若高速旋转，则被圧缩的排出气体流入螺旋状槽流路内，一边被该螺旋状槽流路引导一边从排气口排出。

如图5所示，具有这样的霍尔威克型分子泵部的真空泵1001中，收纳各种电装品的定子柱80的固定部（固定螺栓800）存在于转子圆筒部10的内侧。

但是，近年，要求真空泵的进一步的性能的提高，转子的旋转速度从27000转／分～30000转／分程度上升到36000转／分～37000转／分程度。

若这样地令转子的旋转速度上升，则与其相伴在转子产生离心力导致的高应力。同时，转子圆筒部也产生高应力，所以要求以能够耐受尽可能高的应力的材料构成。此外，从耐应力的观点看，产生需要减小转子圆筒部的半径方向的直径的需要。

在该图5所示的例子中，在转子圆筒部10的外周为了能够耐受转子圆筒部10高速旋转导致的离心力而设置加强用环300。

在此，若减小转子圆筒部10的半径方向的直径，则设计上不得不令作为螺旋状槽的螺纹槽的出口位置接近定子柱80的固定部附近。因此，对于气体的排气产生干渉而排气流路变窄（排气流路的导通的降低），作为结果，有可能对真空泵的排气性能产生不良影响。

专利文献1：日本特开2017-106365号公报。

专利文献1中公开了维持螺纹槽泵部的排气性能同时实现小型化的连结型螺纹槽衬垫、以及配设该连结型螺纹槽衬垫的真空泵。即，记载的连结型螺纹槽衬垫具有连结西格本泵部和螺纹槽泵部的构造，令作为排气要件部的螺纹槽泵部的构造为在圆筒状螺纹的上方安装西格本型构造的构造，构成为在该安装部分连结各部件。即，将西格本部和圆筒状螺纹（螺纹槽泵部）的流路的边界以从真空泵的轴线方向看成大致直角的方式连接，将西格本部和螺纹槽泵部的流路连接。利用该结构，利用连结的西格本部沿径向延伸螺纹槽部的压缩流路长。

但是，上述专利文献1中，对于减小转子圆筒部的半径方向的直径而螺纹槽的出口位置变为定子柱的固定部附近时排气流路的导通降低这一点没有进行任何考虑。

对于该排气流路的导通降低，若想要扩大螺纹槽的出口位置与定子柱的固定部的缝隙，则真空泵的高度方向的尺寸变大，与真空泵的紧凑化的需求相反。

此外，考虑令定子柱的固定部的壁厚变薄、使用镗孔形状、减少在固定部使用的螺栓的根数从而扩大缝隙而确保排气流路的导通的方法。但是，定子柱的固定部的强度的问题不可避免地产生。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种真空泵，即便减小转子圆筒部的半径方向的直径，也不增大高度方向的尺寸，并且不会降低定子柱的固定部的固定强度，维持排气流路的导通而不会令排气性能降低。

技术方案1记载的本申请发明提供一种真空泵，具备：形成有吸气口或者排气口的外装体；内包于前述外装体且包围各种电装品的定子柱；在前述外装体内部旋转自如地被支撑的旋转轴；固定于前述旋转轴且配置在前述定子柱的外侧而与前述旋转轴一起旋转的旋转体；以及，与前述旋转体以既定的间隙对置且形成有螺纹槽的固定部，具有利用旋转的前述旋转体和形成于前述固定部的前述螺纹槽的相互作用而排出气体的螺纹槽泵，所述真空泵的特征在于，构成前述螺纹槽泵部的、作为多个螺纹排气流路的出口的谷部的至少一处配置在与用于固定前述定子柱的固定部件非干渉的位置。

技术方案2记载的本申请发明中，为技术方案1所述的真空泵，其特征在于，作为前述多个螺纹排气流路的出口的前述谷部的至少一处配置在与用于固定前述定子柱的前述固定部件非干渉的位置时，在存在于最接近前述排气口的相位的前述谷部，不配置前述固定部件。

技术方案3记载的本申请发明中，为技术方案1所述的真空泵，其特征在于，构成前述螺纹槽泵部的作为多个螺纹排气流路的出口的谷部配置在与用于固定前述定子柱的固定部件非干渉的位置。

根据本发明，即便减小转子圆筒部的半径方向的直径，也能够抑制由于排气流路变窄而真空泵的排气性能降低。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所述的真空泵的概略构成例的图。

图2是图1的A－A剖视图，是用于说明本发明的实施方式所述的连结型螺纹槽衬垫的图。

图3是图2的侧视图，是用于说明本发明的实施方式所述的连结型螺纹槽衬垫的图。

图4是图1的B－B剖视图，是用于说明本发明的实施方式所述的连结型螺纹槽衬垫和固定螺栓和的位置关系的图。

图5是用于说明现有技术中的转子圆筒部和固定螺栓的图。

具体实施方式

（i）实施方式的概要

在本发明的实施方式所述的真空泵中，具备作为令西格本泵部和螺纹槽泵部连结的构造的连结型螺纹槽衬垫。该连结型螺纹槽衬垫的作为排气流路部（螺纹排气流路）的螺纹槽的出口位置为定子柱的固定部（固定螺栓）附近时，排气流路的导通降低。

由此，将连结型螺纹槽衬垫的螺纹峰和定子柱的固定部（固定螺栓）的设置位置的周方向的相位尽可能地对齐。换言之，将作为排气流路的连结型螺纹槽衬垫的螺纹槽设置在定子柱的固定部（固定螺栓）的设置位置的周方向之间。由此，能够抑制排气流路的导通的降低。

（ii）实施方式的详细

本发明的实施方式的真空泵为，具备在配设的固定圆筒部或者配设的旋转圆筒部的至少某一方上刻设（配设）有具有峰部和谷部的螺旋（spiral）状槽的西格本泵部；以及作为气体移送机构的螺纹槽泵部，所述螺纹槽泵部进而具有在与旋转圆筒的对置面形成螺旋状槽而隔开既定的缝隙与旋转圆筒的外周面对置的螺纹槽衬垫，通过旋转圆筒高速旋转，气体伴随着旋转圆筒的旋转而一边被螺纹槽（螺旋槽）引导一边被向排气口侧送出。

此外，西格本泵部和螺纹槽泵部由连结型螺纹槽衬垫连结。

但是，从进一步提高真空泵的排气性能的需求出发，产生提高真空泵的转子的旋转速度的需求。此时，需要考虑由于前述的旋转速度而由离心力产生的高应力和转子的材料的耐应力（一般而言拉伸强度），在减小转子圆筒部的半径方向的直径时，有时不得不令定子柱的固定部的位置接近螺旋状槽即螺纹槽的出口。

此时，定子柱的固定部（固定螺栓）相对于气体的排气成为障碍，排气流路变窄，有可能给真空泵的排气性能带来不良影响。因此，令定子柱的固定部（固定螺栓）的设置位置与连结型螺纹槽衬垫的出口侧的螺纹峰的设置位置的周方向的相位尽可能相符合。

由此，能够防止由于真空泵的排气流路变窄而真空泵的排气性能降低。

以下，参照图1至图4而详细说明本发明的优选的实施方式。

图1是表示本发明的第1实施方式所述的真空泵1的概略构成例的图，示出真空泵1的轴线方向的剖视图。

另外，本发明的实施方式中，为了方便，将旋转翼的直径方向称为“径（直径/半径）方向”，将与旋转翼的直径方向垂直的方向称为“轴线方向（或者轴方向）”而进行说明。

形成真空泵1的外装体的壳体（外筒）2呈大致圆筒状的形状，与设置于壳体2的下部（排气口6侧）的基座3一起构成真空泵1的框体。而且，在该框体的内部，收纳有作为令真空泵1发挥排气功能的构造物的气体移送机构。

本实施方式中，该气体移送机构大致包括被旋转自如地支撑的旋转部（转子部／西格本部）和相对于框体被固定的固定部（螺纹槽泵部）。

此外，虽未图示，在真空泵1的外装体的外部，经由专用线连接有控制真空泵1的动作的控制装置。

在壳体2的端部形成有用于向该真空泵1导入气体的吸气口4。此外，在壳体2的吸气口4侧的端面形成有向外周侧伸出的凸缘部5。

此外，基座3上形成有用于从该真空泵1排出气体的排气口6。

旋转部（旋转体）包括作为旋转轴的芯轴7、配设于该芯轴7的转子8、设置于转子8的多个旋转翼9、设置于排气口6侧（螺纹槽泵部）的转子圆筒部10。另外，由芯轴7以及转子8构成转子部。

各旋转翼9由相对于芯轴7的轴线垂直地放射状地伸出的叶片构成。另外，本实施方式中，旋转翼9的最下级（排气口6侧）为圆盘，为进行西格本部的圧缩的结构。

此外，转子圆筒部10由呈与转子8的旋转轴线同心的圆筒形状的圆筒部件构成。

在芯轴7的轴线方向中程设置有用于令芯轴7高速旋转的马达部，被内包于定子柱80。

进而，在定子柱80内，在芯轴7的相对于马达部靠吸气口4侧和排气口6侧，设置有用于以非接触方式沿径向（径方向）支撑芯轴7的径向磁性轴承装置。此外，在芯轴7的下端设置有用于沿轴线方向（轴向）以非接触方式支撑芯轴7的轴向磁性轴承装置。

在框体（壳体2）的内周侧形成有固定部（固定部件）。该固定部由固定翼50等构成，由从相对于芯轴7的轴线垂直的平面倾斜既定的角度而从壳体2的内周面向芯轴7伸出的叶片构成。而且，固定翼50借助为圆筒形状的衬垫（固定部件）相互隔开固定，构成为涡轮分子泵部（涡轮分子泵级）。

另外，上述的涡轮分子泵部中，旋转翼9和固定翼50相互错开地配置，在轴线方向上多级地形成，为了满足真空泵所要求的排出性能，能够根据需要而设置任意数量的转子部件以及定子部件。

进而，本实施方式中，在比上述的涡轮分子泵部靠排气口6侧，配设有具有螺纹槽泵部的连结型螺纹槽衬垫20。

连结型螺纹槽衬垫20与以往的螺纹槽衬垫同样地，在与转子圆筒部10的对置面上形成有螺纹槽（螺旋槽）。

连结型螺纹槽衬垫20中的与转子圆筒部10的对置面侧（即，与真空泵1的轴线平行的内周面）隔着既定的缝隙与转子圆筒部10的外周面相对面，若转子圆筒部10高速旋转，则由真空泵1圧缩后的气体伴随着转子圆筒部10的旋转而一边被螺纹槽引导一边被向排气口6侧送出。即，螺纹槽成为输送气体的流路。

这样地，连结型螺纹槽衬垫20中的与转子圆筒部10的对置面与转子圆筒部10隔着既定的缝隙而对置，从而构成利用形成于连结型螺纹槽衬垫20的轴线方向侧内周面的螺纹槽移送气体的气体移送机构。

另外，若为了令气体向吸气口4侧逆流的力降低，则该缝隙越小越好。

此外，形成于连结型螺纹槽衬垫20的螺旋槽的方向为，气体在螺旋槽内沿转子8的旋转方向被输送时朝向排气口6的方向。

此外，螺旋槽的深度为，随着接近排气口6而变浅，在螺旋槽中输送的气体随着接近排气口6而被圧缩。

根据上述构成，真空泵1中，从吸气口4吸引的气体在西格本部被圧缩后，在螺纹槽泵部被进一步圧缩而从排气口6排出，所以真空泵1能够进行配置于该真空泵1的真空室（未图示）内的真空排气处理。

在此，定子柱80由固定于基座3的固定螺栓800固定。该固定螺栓800的位置与图5所示的位置不同。这是由于若提高转子8以及转子圆筒部10的旋转速度，则需要减小定子柱80的半径方向的直径，在设计上变得无法在图5所示的位置设置固定螺栓800。

此外，若在图5所示的位置设置固定螺栓800，则设计上也难以维持足够的强度。

从该图1可知，若在图1所示的位置设置固定螺栓800，则在图中以X示出的位置，变为与连结型螺纹槽衬垫的排出气体的出口接近。该固定螺栓800在周方向上设置多处（例如，6处，8处，10处）。此外，连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口也由于设置的槽的峰和谷（谷的部分成为排出气体的出口）的关系而在周方向上存在多处。

图2是图1的A－A剖视图，是用于说明连结型螺纹槽衬垫20的图，图3是图2的侧视图。另外，图2的箭头表示转子圆筒部10的旋转方向。

如图1所示，本实施方式所述的连结型螺纹槽衬垫20具有螺纹槽衬垫轴垂直部201和螺纹槽衬垫轴平行部202。

螺纹槽衬垫轴垂直部201构成为相对于真空泵1的轴线方向大致垂直（水平）。而且，该螺纹槽衬垫轴垂直部201的吸气口4侧的面与西格本部的旋转翼9隔开既定的缝隙而对置（对面），且刻设有具有峰部和谷部的螺旋状槽。另一方面，该螺纹槽衬垫轴垂直部201的与吸气口4侧相反侧的面配设在基座3侧。

螺纹槽衬垫轴平行部202构成为相对于真空泵1的轴线方向大致平行。而且，如图2所示，该螺纹槽衬垫轴平行部202上，在隔开既定的缝隙与转子圆筒部10对置的面即内周面上形成有螺纹槽。

螺纹槽衬垫轴垂直部201上刻设有具有垂直部峰部和垂直部谷部的螺旋状槽，另一方面，在螺纹槽衬垫轴平行部202上，如图3所示，形成有具有平行部峰部和平行部谷部的螺纹槽。该螺纹槽衬垫轴平行部202的出口如图1所示，与固定螺栓800在位置上相互干渉。

本实施方式所述的真空泵1中，通过配设连结型螺纹槽衬垫20，利用螺纹槽衬垫轴垂直部201和旋转翼9（西格本部）以相对于轴方向垂直的流路压缩气体。接着，利用螺纹槽衬垫轴平行部202和转子圆筒部10（螺纹槽泵部）以与轴方向平行的流路进一步压缩气体。

这样地，本实施方式所述的真空泵1中，连结型螺纹槽衬垫20起到将气体的流路从相对于轴方向垂直的方向向平行方向连接的作用，所以无需加长壳体2的轴线方向的长度及基座3的轴线方向的长度（即，抑制真空泵1的整体高度变高），能够加长压缩气体的流路。另外，从垂直方向向平行方向连接的流路若以轴线方向截面看，为呈与英文字母的“L”相反形状的流路。

另外，本实施方式中，构成为令连结型螺纹槽衬垫20的螺纹槽衬垫轴垂直部201和螺纹槽衬垫轴平行部202为一体型的构成，但不限定于此。例如，也可以螺纹槽衬垫轴垂直部201和螺纹槽衬垫轴平行部202由分别的部件构成，只要如上所述地从相对于轴方向垂直的方向向平行的方向构成为倒L字形则性能上没有问题。

图4是图1的B－B剖视图，是用于说明本发明的实施方式所述的连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口和固定螺栓800和的位置关系的图。

该图4所示的实施方式中，固定螺栓800为8根，连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口（即，螺纹槽的谷部分）为8处，能够令螺纹槽的峰部分和固定螺栓800的周方向的相位完全符合。

由此，连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口（螺纹槽的谷部）与固定螺栓800不干渉，不会对真空泵1的排气性能产生不良影响。即，将固定螺栓800设置在与连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口（螺纹槽的谷部）非干渉的位置。

图4所示的例子中，连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口的数量（螺纹槽的谷部的数量）和固定螺栓800的数量一致，但实际上，在真空泵1的设计上，有该数量不一致的情况。

例如，存在连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口的数量（螺纹槽的谷部的数量）为8处、固定螺栓800的数量为10根的外壳。此时，在至少一处令螺纹槽的峰部和固定螺栓800的位置对合。由此，至少在该处连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口（螺纹槽的谷部）与固定螺栓800不干涉，能够降低对真空泵1的排气性能的影响。

此外，该例中在至少一处令螺纹槽的峰部和固定螺栓800的位置对合时，考虑真空泵1的排气性能而为了抑制排出气体在周方向上滞留，可以令设置在最接近排气口6的位置的固定螺栓800的位置与螺纹槽的峰部对合（在谷部不配置固定螺栓800）。

另外，连结型螺纹槽衬垫20的排出气体的出口的数量（螺纹槽的谷部的数量）为固定螺栓800的数量的倍数时，固定螺栓800能够全部设置在与排出气体的出口（螺纹槽的谷部）非干渉的位置。具体而言，是排出气体的出口的数量（螺纹槽的谷部的数）为8处，固定螺栓800的数量为4根的情况。

上述的例子中，说明了使用连结型螺纹槽衬垫20的情况，但本申请发明不限定于此。能够应用于在与转子圆筒部10对置的固定侧设置螺纹槽而沿轴方向压缩排出气体的类型的真空泵。

1真空泵

2壳体

3基座

4吸气口

5凸缘部

6排气口

7芯轴

8转子

9旋转翼

10转子圆筒部

20连结型螺纹槽衬垫

50固定翼

80定子柱

201螺纹槽衬垫轴垂直部

202螺纹槽衬垫轴平行部

300加强用环

800固定螺栓（固定部件）

X连结型螺纹槽衬垫中的自螺纹槽的排出气体的出口部分

1001以往的真空泵。

Claims

1.一种真空泵，

具备：

形成有吸气口或者排气口的外装体；

内包于前述外装体且包围各种电装品的定子柱；

在前述外装体内部旋转自如地被支撑的旋转轴；

固定于前述旋转轴且配置在前述定子柱的外侧而与前述旋转轴一起旋转的旋转体；以及，

与前述旋转体以既定的间隙对置且形成有螺纹槽的固定部，

具有利用旋转的前述旋转体和形成于前述固定部的前述螺纹槽的相互作用而排出气体的螺纹槽泵，

其特征在于，

构成前述螺纹槽泵部的、多个螺纹排气流路的出口即谷部的至少一处配置在与用于固定前述定子柱的固定部件非干渉的位置。

2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于，

前述多个螺纹排气流路的出口即前述谷部的至少一处配置在与用于固定前述定子柱的前述固定部件非干渉的位置时，在存在于最接近前述排气口的相位的前述谷部，不配置前述固定部件。

3.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于，

构成前述螺纹槽泵部的多个螺纹排气流路的出口即谷部配置在与用于固定前述定子柱的固定部件非干渉的位置。