JP2010265895A - Vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、請求項1の上位概念に記載の真空ポンプに関するものである。
The present invention relates to a vacuum pump according to the superordinate concept of
従来技術において、サイド・チャネル・ポンプ段を備えた真空ポンプが、例えばドイツ特許公開第19930952号から既知である。ここで提案された真空ポンプは、大気圧の容器を10−4mbarより小さい値まで真空にすることを可能にする。これは、複数のサイド・チャネル・ポンプ段を後方に設置することにより達成される。これらのサイド・チャネル・ポンプ段の各々は羽根車を有し、羽根車は、その外周部に、チャネル内において円運動を行う羽根を有している。 In the prior art, vacuum pumps with side channel pump stages are known, for example from DE 199 30 952. The vacuum pump proposed here makes it possible to evacuate the atmospheric container to a value of less than 10 −4 mbar. This is accomplished by installing multiple side channel pump stages behind. Each of these side channel pump stages has an impeller, and the impeller has, on its outer periphery, vanes that make a circular motion in the channel.
従来技術から、さらに、より高い背圧に対して排出可能なように、1つのサイド・チャネル・ポンプ段を追加して設けたターボ分子ポンプが既知である。このような真空ポンプが、例えば欧州特許第1576292号に示されている。 From the prior art, turbomolecular pumps are additionally known which are additionally provided with one side channel pump stage so that they can be discharged against higher back pressures. Such a vacuum pump is shown, for example, in EP 1576292.
十分に良好なポンプ能力を達成させるために、一般に、複数の段と、および費用をかけて形成されたサイド・チャネル・ポンプ段の羽根車とが必要である。少なくとも少量生産においては、費用をかけて中実材料から製造されなければならない多数の羽根に多大な費用がかかることは明らかである。ポンプの排気速度および入口および出口間の圧力比のようなサイド・チャネル・ポンプ段の真空特性値は、羽根、チャネルおよび回転部分と固定部分との間の隙間などの形態の関数である。一般に、良好な真空特性値は製造コストを上昇させることになる。 In order to achieve a sufficiently good pumping capacity, generally multiple stages and costly formed side channel pump stage impellers are required. Clearly, at least in low volume production, the large number of vanes that must be manufactured from solid material at high cost is very expensive. The vacuum characteristics of the side channel pump stage, such as pumping speed and pressure ratio between the inlet and outlet, are a function of morphology such as vanes, channels and gaps between rotating and stationary parts. In general, a good vacuum characteristic value increases the manufacturing cost.
他方で、サイド・チャネル・ポンプのポンプ能動部品の製造コストを低く抑える必要性が存在する。 On the other hand, there is a need to keep the manufacturing costs of the pump active parts of the side channel pump low.
したがって、本発明の課題は、真空ポンプのサイド・チャネル・ポンプ段が、改善された真空特性値と、同時に、ポンプ能動部品の簡単に製造可能な形状とを有する、真空ポンプを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vacuum pump in which the side channel pump stage of the vacuum pump has an improved vacuum characteristic value and at the same time a shape that allows the pump active components to be easily manufactured. is there.
この課題は、請求項1の特徴を有する真空ポンプにより解決される。従属請求項2−9は有利な変更態様を与える。
運動方向に関して後方に位置する後部の外側角部における面取り部は、真空特性値、特に圧力比を改善し、且つ多くの加工方法においてコスト的に有利に製造可能である。改善された圧力比は、真空ポンプ内の他の圧力範囲を包含可能にするために、少ないサイド・チャネル・ポンプ段を用いて作業することを可能にする。さらに、面取り部もまた、少量生産および中量生産において使用される、例えばフライス加工およびのこ引き加工のような加工方法でコスト的に有利に製造可能である。後部および面取り部が平面であるとき、製造はさらに容易となる。
This problem is solved by a vacuum pump having the features of
The chamfered portion at the rear outer corner located rearward with respect to the direction of motion improves the vacuum characteristic value, in particular the pressure ratio, and can be manufactured cost-effectively in many processing methods. The improved pressure ratio makes it possible to work with fewer side channel pump stages in order to be able to cover other pressure ranges within the vacuum pump. In addition, the chamfer can also be produced cost-effectively with processing methods such as milling and sawing, which are used in low-volume production and medium-volume production. Manufacture is even easier when the rear and chamfer are flat.
従属請求項の手段により、真空特性値のさらなる改善が達成可能である。これらの形態もまた、フライス加工およびのこ引き加工でコスト的に有利に製造可能である。図示の形状は、分子ポンプ段、例えばホルベック(Holweck)ポンプ段との組み合わせにおいて有利であることが観察された。本発明によるサイド・チャネル・ポンプ段および分子ポンプ段の作業範囲は有利な範囲内にあるので、全体として、良好に格付けされた真空ポンプが形成される。 By means of the dependent claims, further improvements in the vacuum characteristic values can be achieved. These forms can also be produced cost-effectively by milling and sawing. The shape shown has been observed to be advantageous in combination with a molecular pump stage, such as a Holweck pump stage. The working range of the side channel pump stage and the molecular pump stage according to the present invention is in an advantageous range, so that a well-rated vacuum pump is formed as a whole.
これらの変更態様の一実施例により本発明を詳細に説明し、且つそれらの利点を掘り下げることとする。 The invention will be described in detail by way of an example of these modifications and their advantages will be explored.
この実施例の真空ポンプ1は、ガス入口2およびガス出口3、およびハウジングを有している。ハウジングは4つのハウジング部分20、21、22および23から構成され、これらのハウジング部分は、真空ポンプの構成要素を包囲している。これらの構成要素を以下に説明する。
The
ガス入口を通過して真空ポンプ内に流入したガスは、はじめに、分子ポンプ段5内に到達する。分子ポンプ段は、内部ねじ山溝507が設けられている内部ステータ505、および外部ねじ山溝508が設けられている外部ステータ506を有している。内部ステータと外部ステータとの間に、滑らかな表面を有するシリンダ502が設けられ、シリンダはロータ500と結合されている。したがって、分子ポンプ段はホルベック・ポンプ段として形成されている。図1に示されているホルベック・ポンプ段はステータ構造部分により包囲された第2のシリンダ502′と対称に形成され、したがって、複流で作動する。
The gas passing through the gas inlet and flowing into the vacuum pump first reaches the
ロータは軸8と結合され、軸は転がり軸受10および11内において回転可能に支持されている。転がり軸受の代わりに、受動的および能動的磁気軸受が使用されてもよい。軸に少なくとも1つの永久磁石13が配置され、永久磁石は固定コイル12と協働し、且つ固定コイルと共に駆動装置7を形成している。転がり軸受10、駆動装置7および分子ポンプ段5はハウジング部分20および21内に配置されている。
The rotor is coupled to a
軸は、サイド・チャネル・ポンプ段4を含むハウジング部分22を貫通する。サイド・チャネル・ポンプ段はサイド・チャネル401および羽根車400から形成され、この場合、羽根車に少なくとも1つの羽根402が配置され、羽根はサイド・チャネル内において軸の回転により円運動を行い、これによりポンプ作用を発生する。ガスは移送チャネル24を通過して分子ポンプ段5からサイド・チャネル・ポンプ段内に到達し、且つ他の移送チャネル25を通過して排出される。
The shaft passes through the
サイド・チャネル・ポンプ段から、ガスは、移送チャネル25を通過して背圧ポンプ段6内に到達する。背圧ポンプ段は同様にサイド・チャネル・ポンプとして形成され、この場合、羽根車600に配置され且つサイド・チャネル601内において円運動を行う羽根602の形状は、羽根402の形状とは異なっている。このポンプ段から、ガスは、ガス出口を通過して真空ポンプから排出される。
From the side channel pump stage, the gas passes through the
羽根車400および600と、ハウジング部分21、22および23との間に隙間が存在する。この隙間は、当該羽根車の自由な回転を可能にするが、回転を妨害するガス流れが発生しないように狭く形成されている。
There are gaps between the
図2は、線I−I′によるハウジング部分22の断面図を示す。軸8上に羽根車400が装着されている。羽根車は外周部403を有し、外周部に、周囲に沿って均等に分布された羽根402が配置されている。サイド・チャネル401は羽根車を包囲し、この場合、サイド・チャネルは、ほぼリング状に、羽根車の羽根領域を包囲している。周囲の一部においてのみ、ハウジングは羽根車に密接している。この部分は中断部404を形成し、中断部は吸込側と排出側とを相互に分離し、且つ中断部において、サイド・チャネル内において形成され且つ羽根車の回転に追従するガス流れは、羽根車から切り離され且つ移送チャネル25に移送される。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
図1および2に示す例において、羽根は羽根車の外周部において半径方向に配置されている。図3および4がこの配置の代替態様を示している。
したがって、図3は代替態様として形成されたハウジング部分22′を示し、ハウジング部分はサイド・チャネル・ポンプ段を受け入れ且つ軸8′により貫通されている。この場合、サイド・チャネル401′は羽根車400′の面内に配置されてなく、軸方向にオフセットされて羽根車の横に配置されている。羽根402′はほぼディスク形状の羽根車から半径方向に突出してなく、羽根車から面に直角な方向に突出している。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the blades are arranged in the radial direction on the outer periphery of the impeller. 3 and 4 show an alternative embodiment of this arrangement.
FIG. 3 thus shows a housing part 22 'formed as an alternative, which housing part receives the side channel pump stage and is penetrated by the shaft 8'. In this case, the
図4に、図3に示すハウジング部分22′および軸8′を有する配置の線II−II′による断面図が示されている。羽根402′は羽根車上に位置し且つリング状の自由空間409を通過してサイド・チャネル401′内に突出している。サイド・チャネルはリング状自由空間409とは異なり、閉じたリングを形成せず、中断部404′により中断される。移送チャネル24′を通過してサイド・チャネル内に流入し且つ羽根によりサイド・チャネルに沿って移動されたガスは、中断部において、移送チャネルの方向に次のポンプ段に向けて転向される。
FIG. 4 shows a sectional view through line II-II ′ of the arrangement shown in FIG. 3 having the
図1および3においては、図を見やすくするために、サイド・チャネル・ポンプ段に入り且つそれから出る移送チャネルは、羽根車の周囲に関して向かい合って示されている。しかしながら、これらの移送チャネルは、中断部404および404′のみによって分離されるように、小さい角度間隔で相互に配置することが好ましい。
In FIGS. 1 and 3, the transfer channels entering and exiting the side channel pump stage are shown face-to-face with respect to the periphery of the impeller for ease of viewing the figures. However, it is preferred that these transfer channels be arranged with a small angular spacing so that they are separated only by the
図5には、ただ1つの羽根402が示されている。この羽根は、図1および2に示す配置においてのみならず、図3および4に示す配置においてもまた羽根402′として使用可能である。この羽根は、運動方向407に関して後方に位置する、外側角部408を設けた後部405を有している。この外側角部に面取り部406が配置されている。この面取り部により、真空特性値、特に羽根車により達成可能な圧力比が決定的に改善される。
In FIG. 5, only one
一変更態様において、後部405および面取り部406はそれぞれ1つの平面を含む。このような平面は、のこ引き加工によりコスト的に有利に形成可能である。
製造ができるだけ簡単になるように、羽根の全ての表面が平面として形成されていることにより、有利な形態が可能となる。
In one variation, the rear 405 and the
In order to be as simple as possible to manufacture, an advantageous configuration is possible because all the surfaces of the blades are formed as planes.
羽根および羽根車の一変更態様が図6に示されている。第1の羽根420および第2の羽根412が運動方向407に相互に間隔をなして配置されている。これらの羽根の間に中間ウェブ430が形成されている。第1および第2の羽根は同じ形状に形成されている。これらの羽根は2つの羽根部分421および422を有し、一方、これらの羽根部分はそれぞれ、部分後部425および426を有している。各部分の部分後部に面取り部416が設けられている。羽根部分は、運動方向407と、運動方向に測定されて、90°より小さい角度415を形成している。この角度により羽根部分のV形状配置が得られ、この場合、Vは運動方向に開いている。羽根部分のこの位置は、面取り部と協働して、羽根車により達成可能な圧力比を改善する。図2および4に示されているように、複数の羽根が、規則的な間隔で、羽根車の周囲に沿って分布されて設けられている。
One variation of the vanes and impellers is shown in FIG. The
一変更態様において、少なくとも面取り部および部分後部が平面として形成され、且つ羽根が、羽根車内に存在して、羽根車から半径方向に突出するように、羽根が羽根車の外周部に配置されているとき、この形状は、特にコスト的に有利に製造可能である。このとき、中間ウェブは、外周部において羽根車の周りを伸長するように位置決めされている。この変更態様により形成された羽根車は、中実ディスクからのこ引き加工によりコスト的に有利に製造可能である。 In one modified embodiment, at least the chamfered portion and the partial rear portion are formed as a plane, and the blades are disposed on the outer periphery of the impeller so that the blades are present in the impeller and project radially from the impeller. This shape can be manufactured particularly cost-effectively. At this time, the intermediate web is positioned so as to extend around the impeller at the outer peripheral portion. The impeller formed according to this modified embodiment can be advantageously manufactured cost-effectively by sawing from a solid disk.
図7は、図6からの配置を、線III−III′による断面図で示す。この図において、羽根420および412の間に設けられた中間ウェブ430が横断面図で示されている。中間ウェブは、少なくとも部分的に、羽根高さ432より小さい中間ウェブ高さ431を有している。これにより、中間ウェブの両側の羽根の間の空間は相互に結合される。これは、同様に、達成可能な圧力比の改善をもたらす。
FIG. 7 shows the arrangement from FIG. 6 in a cross-sectional view along line III-III ′. In this view, an
他の有利な形態特徴が図8により示されている。図8は羽根車の外周部を見た図を示す。羽根450は、それぞれ1つの部分後部453および454を設けた2つの羽根部分451および452を有している。部分後部において、外側角部にそれぞれ、面取り部456が配置されている。羽根部分は運動方向にオフセット量461だけ相互にオフセットされている。羽根部分の部分後部は羽根車外周部の中心線460を超えて伸長している。さらに、少なくとも1つの羽根部分は、運動方向と、90°より小さい角度415′を形成している。この羽根の形態および形態要素の組み合わせは、同様に、改善された真空特性値を有している。
Another advantageous form feature is illustrated by FIG. FIG. 8 shows a view of the outer periphery of the impeller. The
1 真空ポンプ
2 ガス入口
3 ガス出口
4 サイド・チャネル・ポンプ段
5 分子ポンプ段
6 背圧ポンプ段
7 駆動装置
8、8′ 軸
10、11 転がり軸受
12 固定コイル
13 永久磁石
20、21、22、22′、23 ハウジング部分
24、24′ 移送チャネル
25 他の移送チャネル
400、400′、600 羽根車
401、401′、601 サイド・チャネル
402、402′、412、420、450、602 羽根
403 外周部
404、404′ 中断部
405 後部
406、416、456 面取り部
407 運動方向
408 外側角部
409 自由空間
415、415′ 角度
421、422、451、452 羽根部分
425、426、453、454 部分後部
430 中間ウェブ
431 中間ウェブ高さ
432 羽根高さ
460 中心線
461 オフセット量
500 ロータ
502、502′ シリンダ
505 内部ステータ
506 外部ステータ
507 内部ねじ山溝
508 外部ねじ山溝
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記羽根が前記後部の前記外側角部に面取り部(406;416;456)を有することを特徴とする真空ポンプ。 A vacuum pump (1) comprising a gas inlet (2), a gas outlet (3) and a side channel pump stage (4), wherein the side channel pump stage is at least one with the outer periphery (403) A rotating impeller (400, 400 ') with two vanes (402, 402';420; 450), wherein the vanes are located rearward in the direction of movement (407) In a vacuum pump having a rear portion (405) provided with corners (408),
A vacuum pump, wherein the blade has a chamfered portion (406; 416; 456) at the outer corner of the rear portion.
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