JP2014506981A - 真空ポンプの軸を高速に回転するための軸受構造 - Google Patents

真空ポンプの軸を高速に回転するための軸受構造 Download PDF

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Abstract

【解決手段】真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプの軸を高速に回転するための軸受構造が、軸(10)を支持する２つの軸受要素(12)を備えている。２つの軸受要素(12)の内の少なくとも１つは、転動体(22)を囲む軸受外輪(20)を有する軸受(16)を備えている。制動要素(32)が、ポンプハウジング(14)と軸受外輪(20)との間に配置されている。更に、少なくとも１つの制動要素(32)を固定する保持要素(28)が、ポンプハウジング(14)に連結されている。

Description

本発明は、真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプの軸を高速に回転するための軸受構造に関する。本発明は更に、相当する軸受構造を備えた真空ポンプ、特にはターボ分子真空ポンプに関する。
欧州特許出願公開第1122442 号明細書
ターボ分子ポンプのロータ軸のようなポンプ軸は、ポンプハウジングに転がり軸受によって、特には玉軸受によって支持されていることが多い。２つのポンプ軸受の内の少なくとも１つを径方向に制動するために、軸受外輪とポンプハウジングとの間に制動要素を設けることが知られている。一般的には、断面が矩形状である１〜２個の制動環が制動要素として設けられている。特には制動環の硬度及び許容差が変わるため、ポンプハウジングと軸受の軸受外輪とが接触する場合がある。この結果、軸受が損傷する。軸受の軸受外輪が組立中に制動環の上を軸方向に滑るので、軸受外輪が更に、傾斜した姿勢を取る場合がある。このため、軸受が更に損傷する。硬度及び許容差に関する高品質の制動環の使用、及び／又は例えばクッションの形状のような他の断面を有する制動環の使用は高価になる。
本発明は、軸受が損傷する危険性が低減するか、及び／又は組立性が向上するポンプ軸受を提供することを目的とする。
前記目的は、本発明によれば、請求項１に定義されているように、真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプの軸を高速に回転するための軸受構造により達成される。
真空ポンプの回転軸を高速に支持するための本発明の軸受構造は、回転軸を支持する２つの軸受要素を備えている。２つの軸受要素の内の少なくとも１つは、転がり軸受として構成されており、転動体を囲む軸受外輪を有している。第２の軸受要素も、転がり軸受として構成されてもよく、又は例えば磁気軸受として構成されてもよい。
少なくとも１つの制動要素が、ポンプの軸が支持されているポンプハウジングと軸受の軸受外輪との間に配置されている。制動要素は環状であり、軸受外輪を囲んでいることが好ましい。軸方向に並んで配置され、更に環状の２以上の制動要素を設けることが特に好ましい。少なくとも１つの、好ましくは全ての制動要素の断面は矩形状であり、特には四角形であることが特に好ましい。本発明によれば、少なくとも１つの制動要素は、ポンプハウジングと連結された保持要素によって固定されている。このため、組立が容易になるという利点があり、この利点は本発明にとって重要である。
具体的には、軸受を組み立てた後にのみ保持要素を設けることが可能であり、保持要素を取り付けることにより、少なくとも１つの制動要素を径方向に変形させることが好ましい。少なくとも１つの制動要素を径方向に変形させるため、軸受外輪を保持する径方向の力が、軸受外輪に加えられる。軸受を組み立てた後に取り付けられ得る保持要素を設けることにより、多くの力を加えることなく軸受外輪がポンプハウジング内に配置され得るように、少なくとも１つの制動要素の大きさを決定することが可能になる。このため、組立中に少なくとも１つの制動要素に軸方向の力が全く作用しない、又は弱い軸方向の力しか作用しないことが利点である。そのために、特には軸の長手軸、又は場合によっては設けられる軸受内輪の長手軸に対して軸受外輪が傾く危険性が低減される。更に、所定の軸方向の力が軸受外輪に作用するように、保持要素によって少なくとも１つの制動要素の所定の変形をもたらすことが可能である。従って、特には、少なくとも１つの制動要素の材料の性質の許容差及び／又は変化を補うことが可能であり、そのために軸受が損傷する危険性を低減することが可能である。
軸受構造の２つの軸受要素の内の少なくとも１つの好ましい実施形態では、ポンプハウジングは接触面を有している。ここで、少なくとも１つの制動要素が、特には軸の軸方向に見て保持要素と接触面との間に配置されているように接触面は配置されている。このようにして好ましい実施形態では、接触面は軸方向接触面であり、つまり、接触面を介して、軸の長手軸に関して軸方向の力が伝達され吸収され得る。
接触面は、ポンプハウジングの特には環状の凹部に形成されていることが好ましい。ここで、凹部は外側に開放していることが好ましく、それ故、少なくとも１つの制動要素を組み立てる際に少なくとも１つの制動要素は外部から凹部内に固定され得る。その後、凹部は保持要素によって軸方向に閉じられてもよい。
本発明の更なる好ましい実施形態では、保持要素は、特には環状の突出部を有している。突出部は、略軸方向に延びていることが好ましく、それ故、保持要素が取り付けられた状態にあるとき、突出部は凹部内に突出している。好ましい実施形態では、特には環状の少なくとも１つの制動要素は、保持要素の突出部とポンプハウジングの接触面との間に配置されている。保持要素の特には環状の突出部は、保持要素をポンプハウジング内で中心に置く機能を同時に有してもよい。ポンプハウジングへの保持要素の固定は、例えば、特には軸方向に配置されたねじによって行われる。
転がり軸受からの放熱を向上させるために、空隙が、好ましくは軸受外輪と保持要素、特に保持要素の突出部との間に設けられており、空隙には、熱伝導性媒体、特には熱を伝達する潤滑剤が充填されていることが好ましい。
本発明の特に好ましい別の実施形態では、保持要素は更に、軸受外輪を固定する機能を有している。このために、保持要素は、軸の方に径方向に向いた突起部を有することが好ましい。保持要素、特には保持要素の突起部は軸方向接触面を有しており、軸受外輪が取り付けられた状態にあるとき、軸受外輪が軸方向接触面に直接的に又は間接的に接している。この状況では、軸方向の制動のために軸受外輪と保持要素との間に軸方向制動要素を更に設けることが好ましい。特に好ましい実施形態では、軸方向制動要素は、保持要素の突起部の軸方向接触面と軸受外輪の軸方向の外側とに接している。
転がり軸受が軸受内輪を更に有している場合、軸受内輪は軸上に固定されていることが好ましい。軸受内輪の軸への固定は、固定要素によって軸受内輪を軸の肩部に軸方向に押圧することによりなされ得る。軸受内輪が省略されてもよく、軸受内輪によって転動体のために通常形成されているレースが、軸の外側に直接形成される。
真空ポンプの軸を支持する第２の軸受要素は、例えば磁気軸受として設計されてもよい。転がり軸受は、ポンプハウジングと軸受外輪との間に配置された少なくとも１つの制動要素によって制動して支持された軸受外輪を有していることが好ましい。ここで、少なくとも１つの制動要素は、相当する保持要素によって固定されている。この軸受は、上記に説明された有利な方法で具体化されてもよい。
本発明は、軸によって支持されたロータ要素を備えた真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプに更に関する。ターボ分子ポンプでは、ロータ要素は複数の円盤状のロータ要素を有しており、ロータ要素は夫々複数の動翼を有している。これらの個々の円盤状のロータ要素間に、翼を有するステータ要素が配置されている。軸はロータ要素を囲むポンプハウジングに支持されており、軸の構造は、上述したように本発明に相応して設計されている。
２つの軸受構造の内の１つを示す半断面図である。
本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
真空ポンプが、図示されていないロータ要素を支持する軸10を備えている。軸10は２つの軸受要素に支持されており、２つの軸受要素の内、第１の軸受要素12が図１に概略的に示されている。特には軸10の他端部を支持する軸受要素は、第１の軸受要素12と同様に設計され得る。軸10は、２つの軸受要素によってポンプハウジング14に支持されている。第１の軸受要素12は、軸受内輪18と、軸受外輪20と、軸受内輪18及び軸受外輪20間に配置された転動体22とを有する軸受16を備えている。軸受内輪18は、固定要素24によって軸10上に固定されており、そのため、軸受内輪18は軸10の肩部26に押圧されている。固定要素24は、軸と連結されたロータ固定部により軸受内輪18に直接的に又は間接的に押圧されている。
軸受外輪20は保持要素28によって固定されている。特には環状のカバーとして設計されている保持要素28は、概略的に図示されたねじ30によってポンプハウジング14に連結されている。
図示された実施形態では、２つの制動要素32が、特には軸受外輪20を径方向に制動するために配置されている。２つの制動要素32は、図示された実施形態では環状であり、軸受外輪20を完全に囲んでいる。図示された実施形態では同一に設計されている２つの制動要素の断面は略四角形である。
制動要素32を保持要素28によって軸方向に固定するために、ポンプハウジングは接触面34を有している。図示された実施形態では、接触面34は、ポンプハウジング14に設けられた凹部36に形成されている。接触面34は環状であり、軸10を囲んでいる。接触面34は略径方向に方向付けられている。
図示された実施形態では長手軸38に対して回転対称である保持要素28は、凹部36内に延びている環状の突出部40を有している。突出部40は、制動要素32を軸方向に押圧しており、２つの制動要素32が、図示された実施形態には設けられている。従って、保持要素28を取り付けることによって、制動要素32は軸方向に圧縮される。この結果、制動要素は径方向に変形する。そのため、軸受外輪20は径方向に固定されている。保持要素28の取付のみにより制動要素の変形が生じ、軸受外輪20の外側と制動要素32の内側との間に摩擦がごく僅かしか存在しないので、軸受の組立が容易になる。
更に、保持要素28は突起部42を有しており、突起部42は、突出部40より更に内側に、つまり軸10の方向に配置されている。突起部42は環状であることが好ましい。突起部42に、軸受外輪20の方を向いた軸方向接触面44が形成されている。軸方向制動要素46が、軸受外輪20の前端面と突起部42の軸方向接触面44との間に配置されている。保持要素28のこの好ましい実施形態によって、２つの制動要素32が固定され変形するだけでなく、更に軸受外輪20が軸方向に固定されている。場合によっては、それによって張力が軸受に軸方向に予め付与されてもよい。
軸受16から熱を放散させるために、空隙48が、軸受外輪20と保持要素28の突出部40との間に設けられている。空隙には、熱伝導性グリースのような熱伝導性媒体が充填されている。

Claims (14)

  1. 真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプの軸を高速に回転するための軸受構造であって、
    前記軸(10)を支持する２つの軸受要素(12)を備えており、
    該２つの軸受要素(12)の内の少なくとも１つは、
    転動体(22)を囲む軸受外輪(20)を有する軸受(16)と、
    ポンプハウジング(14)と前記軸受外輪(20)との間に配置された少なくとも１つの制動要素(32)と、
    該少なくとも１つの制動要素(32)を固定し、前記ポンプハウジング(14)に連結されている保持要素(28)と
    を備えていることを特徴とする軸受構造。
  2. 前記ポンプハウジング(14)は接触面(34)を有しており、前記少なくとも１つの制動要素(32)は前記保持要素(28)と前記接触面(34)との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受構造。
  3. 前記接触面(34)は、前記ポンプハウジング(14)の特には環状の凹部(36)に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸受構造。
  4. 前記保持要素(28)は、特には環状の突出部(40)を有しており、該突出部は、取り付けられた状態で前記凹部(36)内に突出していることを特徴とする請求項３に記載の軸受構造。
  5. 前記少なくとも１つの、特には環状の制動要素(32)は、前記保持要素(28)の突出部(40)と前記ポンプハウジング(14)の接触面(34)との間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の軸受構造。
  6. 特には環状であり、好ましくは熱伝導性媒体が充填されている空隙(48)が、前記軸受外輪(20)と前記突出部(40)との間に形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の軸受構造。
  7. 前記保持要素(28)は前記軸受外輪(20)を更に固定していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の軸受構造。
  8. 前記保持要素(28)は、前記軸受外輪(20)を固定するために、前記軸(10)の方に径方向に向いた突起部(42)を有していることを特徴とする請求項７に記載の軸受構造。
  9. 前記保持要素(28)、特には前記突起部(42)は軸方向接触面(44)を有しており、前記軸受外輪(20)は、取り付けられた状態にあるとき前記軸方向接触面に間接的に又は直接的に接していることを特徴とする請求項７又は８に記載の軸受構造。
  10. 軸方向制動要素(46)が、前記軸受外輪(20)と前記保持要素(28)、特には前記突起部(42)との間に配置されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の軸受構造。
  11. 前記軸受(16)は、前記軸(10)上に固定された軸受内輪(18)を有していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の軸受構造。
  12. 第２の軸受要素は、転動体(22)を囲む軸受外輪(20)を有する軸受(16)と、ポンプハウジング(14)と前記軸受外輪(20)との間に配置された少なくとも１つの制動要素(32)と、前記ポンプハウジング(14)に連結され、前記少なくとも１つの制動要素(32)を固定する保持要素(28)とを備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の軸受構造。
  13. 前記第２の軸受要素は、請求項２乃至１１の内の少なくとも１つに定義されているように具体化されていることを特徴とする請求項１２に記載の軸受構造。
  14. 真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプであって、ロータ要素を支持する軸(10)と、前記ロータ要素を囲むポンプハウジング(14)と、請求項１乃至１３のいずれかに定義されているような２つの軸受構造(12)とを備えていることを特徴とする真空ポンプ。
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