JP3831115B2 - ドライ真空ポンプ - Google Patents
ドライ真空ポンプ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3831115B2 JP3831115B2 JP09322098A JP9322098A JP3831115B2 JP 3831115 B2 JP3831115 B2 JP 3831115B2 JP 09322098 A JP09322098 A JP 09322098A JP 9322098 A JP9322098 A JP 9322098A JP 3831115 B2 JP3831115 B2 JP 3831115B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tooth profile
- casing
- diameter
- dry vacuum
- screw rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
- F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2220/00—Application
- F04C2220/10—Vacuum
- F04C2220/12—Dry running
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2250/00—Geometry
- F04C2250/20—Geometry of the rotor
- F04C2250/201—Geometry of the rotor conical shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
- F04C29/0092—Removing solid or liquid contaminants from the gas under pumping, e.g. by filtering or deposition; Purging; Scrubbing; Cleaning
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0436—Iron
- F05C2201/0439—Cast iron
- F05C2201/0442—Spheroidal graphite cast iron, e.g. nodular iron, ductile iron
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライ真空ポンプに関するものであり、詳しくは、腐食性のある流体に接触するケーシング,スクリューロータの材質を耐食性のあるNi合金材としたドライ真空ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
ドライ真空ポンプの構造は、図4の横断面図,図5の縦断面図に示すように、ポンプのケーシングCは、鋳鉄製の主ケーシング1と、主ケーシング1の左側に組付けられるサイドケース2と、主ケーシング1の左側に組付けられるサイドケース3と、サイドケース2に取付けられるギヤケース4とにより構成される。
ギヤケース4にはモータ5が取付けられ、サイドケース2には2個の軸受凾6が、サイドケース3には2個の軸受凾7がそれぞれ取付けられる。
【0003】
主ケーシング1には長手方向の全長にわたって相互に連通する内筒部1aが設けられ、それぞれの内筒部1aに駆動側のスクリューロータ8,従動側のスクリューロータ9が収容される。
スクリューロータ8,9は球状黒鉛鋳鉄材であり、それぞれ軸部8a,9aと、軸部8a,9aの両端部を除いた外面に形成される歯形部8b,9bとにより構成され、歯形部8b,9bの軸直角断面形状は、クインビー曲線,円弧およびアルキメデス曲線から成る非対称螺旋に形成される。
【0004】
駆動側のスクリューロータ8の軸部8aの右端部は、サイドケース3の一方の(図4おいて下側になる)軸受函7に設けられたベアリング10に支承され、軸部8aの左端部は、サイドケース2の一方の(図4おいて下側になる)軸受函6に設けられたベアリング11に支承され、その左側にタイミングギヤ12が嵌着され、軸部8aの左端はカプリング13を介してモータ5の出力軸5aに連結される。
【0005】
従動側のスクリューロータ9の軸部9aの右端部は、サイドケース3の他方の(図4おいて上側になる)軸受函7に設けられたベアリング14に支承され、軸部9aの左端部は、サイドケース2の他方の(図4おいて上側になる)軸受函6に設けられたベアリング15に支承され、その左側にはタイミングギヤ12と噛み合うタイミングギヤ16が嵌着される。
【0006】
モータ5の出力軸5aが回転すると、駆動側のスクリューロータ8が回転し、タイミングギヤ16,12を経由して従動側のスクリューロータ9が反対方向に同速度で回転し、歯形部8b,9bは相互に噛み合った状態で主ケーシング1の内筒部1a内を回転し、主ケーシング1の吸入口17から吸入された流体をサイドケース3の吐出口18に送出する(図5参照)。
【0007】
歯形部8b,9bは吸入側よりも吐出側の温度上昇が大きいので、吐出側の熱膨張を考慮して歯形部8b,9bの外径には吐出側に向かって小径となる1/(10L)のテーパ面を設けていた(Lは歯形部8b,9bの長さ)。
従って、歯形部8b,9bの吸入側端部の外径寸法D1 は、主ケース1の内筒部1aの内径に対して直径で0.2〜0.25mmのアランスが形成される寸法とし、歯形部8b,9bの吐出側端部の外径寸法D2 は、主ケース1の内筒部1aの内径に対して直径で0.3〜0.35mmのクリアランスが形成される寸法としていた。
【0008】
近年の半導体加工装置においては、微細加工が必須要件となり、プラズマCVD(Cemical Vapour Deposition )やプラズマEtcherが多く採用されるようになり、それに伴って加工装置の周辺をクリーンに洗浄するので、付着した生成物をC2 F6 等を流して除去している。
このC2 F6 はプラズマにより活性化弗素F*となり、プロセスガス中のSiH4 (シランガス)や、配管等に付着したH2 0(水分)のHと反応してHF(弗酸)となる。
【0009】
HFは周知のとおり非常に腐食性が強く、大抵の物質をアタックして腐食してしまうので、加工装置の周辺のガスを吸引するドライ真空ポンプにも腐食対策が必要である。
スクリューロータ形式のドライ真空ポンプでは、スクリューロータ及びケーシングの腐食性ガスに接触する内面を、例えば、Teflon CoatingやDefric Coating(ポリイミド樹脂)等の樹脂コーティングするのが一般的であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特に、生成物の発生するプロセスに採用されるドライ真空ポンプは、生成物がポンプ内にDeposit するのを防止する目的で高温化しているので、HFの化学反応が促進されて樹脂コーティングが剥離される問題があり、樹脂コーティングが剥離されると、ケーシングの内面とスクリューロータ外周面との隙間が大きくなり、吐出口に送給されるべき流体が吸入口側にリークするため、真空度が低下する問題が発生していた。
【0011】
従来は、この問題を回避するため、ドライ真空ポンプのケーシング及びスクリューロータをNiを含有した鋳鉄として耐食性を高める工夫が成されたが、この材料は耐食性を有する反面切削性が悪く、主ケーシング1の内筒部1aの長さが長く内筒部1aの内径の約5倍であるため、この内筒部1aをボーリング加工する場合に、大きな切削抵抗を受けるボーリングバーBB に撓みが生じ、ボーリングバーBB 先端のバイトBT が逃げる問題がある(図6参照)。
【0012】
主ケーシング1の内筒部1aの内面を両側から1/2Lづつ加工すれば、ボーリングバーBB を短くすることができるが、片方の1/2Lをボーリングした後に主ケーシング1を180度向きを変えてセッティングし直す関係で、加工終了後の両内面の中心線には1/100〜2/100mm程度のずれを生じることがある。
中心線に僅かな位置誤差が生じると、内筒部1aの内面の中央部の内径がそれだけ小さくなった場合と同様になり、スクリューロータ8,9の歯形部8b,9bの外周面に接触し易くなる(図7参照)。
【0013】
又、Niを含有した鋳鉄は、一般の鋳鉄に比較して熱膨張係数が大きく、高温化した場合に熱歪みで変形する問題があった。
ポンプ運転時のケーシング高温化によるケーシング歪が加わると、ケーシング及びスクリューロータの摺動部分に焼付現象が発生する問題があり、この問題を解決する対策に窮していた。
【0014】
上記問題を解決するために、種々の実験が試みられたが、ドライ真空ポンプの性能は、少なくとも運転開始(冷態時から開始)して15〜20分以内に10-3Torr(1Paオーダー)に到達する真空度に達することが要求されるので、単に焼付きを防止するためにはスクリューロータを外径を小さくして隙間を拡大することは解決策にならない。
又、スクリューロータ外面に樹脂被膜をコーティングした方式では約20〜30ミクロンの樹脂被膜の剥離により更に隙間が拡大してポンプ性能が極端に低下するので、樹脂被膜方式は改めなければならない。
【0015】
種々の実験を通して、Niを含有した鋳鉄製のケーシング及びスクリューロータが高温化した場合の熱膨張,熱歪みを確認し、この対策として、ケーシングの中央部付近から吐出側にかけて、熱膨張量,変形量及び現状の機械加工精度のセンターのずれを考慮した隙間を確保すればよいことが判った。
本発明は、かかる実験結果からその許容される加工寸法精度範囲を見極めて構成されたものであり、ケーシング及びスクリューロータを難削性のNiを含有した鋳鉄材とし、実験結果の許容寸法精度を確保することにより、運転時にポンプが高温になっても焼付現象の生じないドライ真空ポンプを提供することものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、
スクリューロータが、ケーシングに両端部を支承される軸部と、該軸部の両端部を除いた外面に形成される歯形部より構成され、該歯形部の軸直角断面形状が、クインビー曲線,円弧およびアルキメデス曲線から成る非対称螺旋に形成され、一対のスクリューロータの歯形部を噛み合わせて上記ケーシングの内筒部内を回転しケーシング内の流体を吸入口側から吐出口に送出するドライ真空ポンプに採用されるものであり、
スクリューロータのみを寸法修正する第1の発明と、スクリューロータ及びケーシングを寸法修正する第2の発明の2種類がある。
スクリューロータのみを寸法修正する発明は、
上記スクリューロータの歯形部の長さをLとしたときに、歯形部の外径を歯形部の中央部から流体吐出側に向かって小径となる1/(20L)のテーパ面を設けると共に、上記歯形部の中央から吸入側に約10mm寄った位置から歯形部の吐出側に向けて、上記歯形部の直径が3/100〜4/100mm小径となる研削仕上げ面を形成する。
【0017】
スクリューロータ及びケーシングを寸法修正する発明では、
上記スクリューロータの歯形部の長さをLとしたときに、歯形部の外径を歯形部の中央部から流体吐出側に向かって小径となる6/(100L)〜7(100L)のテーパ面を設けると共に、上記内筒部の中央から吸入側に約10mm寄った位置から吐出側に向けて上記内筒部の内径を、3/100〜4/100mm拡大する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態の具体例を図面を参照して説明する。
図1は本発明を第1実施例を示すスクリュー形式のドライ真空ポンプの縦断面図であり、ポンプの構造は図1,2に示す従来例と同様であるので、従来例と同一部品には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
主ケーシング1及びスクリューロータ8,9は、Niを含有したFCD(JIS規格のFCDA−Ni系統)製とする。
【0019】
歯形部8b,9bの形状は従来と同様であるが、螺旋リード数を多くして螺旋による流体閉込室を複数にすることにより、歯形部8b,9b中央部付近から吐出側に向けての領域の隙間が拡大しても、多数の螺旋がリークを遮断するシール線となることを利用し、歯形部8b,9bの外径に、歯形部8b,9bの中央部から流体吐出側(図2において左側)に向かって小径となる1/(20L)のテーパ面を設ける(Lは歯形部8b,9bの長さ)。
【0020】
これによって歯形部8b,9bの吸入側端部の直径D3 は内筒部1aに対して直径で0.15〜0.20mmのクリアランスを有するのに対して歯形部8b,9bの吐出側端部の直径D4 は内筒部1aに対して直径で0.35〜0.40mmのクリアランスとなる。
【0021】
更に、歯形部8b,9bの中央から吸入側にΔL(ΔLは約10mm)寄った点から吐出口18方向に向けて歯形部8b,9bの直径が3/100〜4/100mm小径となる研削面を設ける。
この研削面は上記テーパ面と交差する。
【0022】
以上のように構成されたドライ真空ポンプは、運転により歯形部8b,9bの吐出側の熱膨張が吸入側よりも大きいが、歯形部8b,9bの中央部から流体吐出側に向かって小径となるテーパ面が設けられているので、運転中における歯形部8b,9bと内筒部1aとのクリアランスは、歯形部8b,9bの全長にわたってほぼ均一な適正値に保たれる。
又、内筒部1aの中央部が僅かながら小径になりがちな問題は、研削面によって解決される。
【0023】
図2は本発明を第2実施例を示すスクリュー形式のドライ真空ポンプの縦断面図であり、第1実施例との相違点は、歯形部8b,9bのみならず内筒部1aににもクリアランス確保用の加工を施したことである。
この第2実施例では、歯形部8b,9bの長さをLとしたときに、歯形部8b,9bの外径を歯形部8b,9bの中央部から流体吐出側に向かって小径となる6/(100L)〜7(100L)のテーパ面を設ける。
【0024】
これによって、歯形部8b,9bの吸入側端部の直径D3 は内筒部1aに対して直径で0.15〜0.20mmのクリアランスを有するのに対して歯形部8b,9bの吐出側端部の直径D5 は、内筒部1aに対して直径で0.30〜0.35mmのクリアランスを有する。
更に、内筒部1aの中央から吸入側にΔL(ΔLは約10mm)寄った位置から吐出側に向かって内筒部1aに直径で3/100〜4/100mm拡大した拡大内径D6 を設ける。
この拡大内径D6 の作用,効果は第1実施例の歯形部8b,9bの吐出側端部の直径D4 及び研削面と同様である。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成されているので、下記に示すような効果を奏する。
高温で且つ腐食性のあるガスをドライ真空ポンプで吸引する場合に、ガスに接触するスクリューロータ及びケーシングを耐食性に優れたNi含有鋳鉄で構成することが望まれていたが、Ni含有鋳鉄が難削性を有し、しかも、運転時の熱膨張が大きく熱歪みがあるために、スクリューロータ及びケーシングに焼付きが生じる問題があり実施することができなかったが、本発明はスクリューロータの外径に所定寸法精度の加工を施すことにより、或いは、スクリューロータの外径とケーシングの内筒部の所定寸法精度の加工を施すことにより、ドライ真空ポンプの吸引性能を劣化させることなく、ケーシングの難削性の問題と、運転時の焼付きの問題を解決することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のスクリュー型ドライ真空ポンプの寸法を説明する要部縦断面である。
【図2】本発明の第2実施例のスクリュー型ドライ真空ポンプの寸法を説明する要部縦断面である。
【図3】従来のドライ真空ポンプの寸法を説明する縦断面である。
【図4】ドライ真空ポンプの横断面図である。
【図5】図4の縦断面図である。
【図6】ボーリングバーの撓みの説明図である。
【図7】主ケーシングの両側からボーリングした場合の加工内面の中心を不一致の説明図である。
【符号の説明】
C ケーシング
1 主ケーシング
1a 内筒部
8,9 スクリューロータ
8a,9a 軸部
8b,9b 歯形部
D3 歯形部の吸入側端部の直径
D4 第1実施例における歯形部の吐出側端部の直径
D5 第2実施例における歯形部の吐出側端部の直径
D6 第2実施例における主ケーシングの吐出側端部の直径
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライ真空ポンプに関するものであり、詳しくは、腐食性のある流体に接触するケーシング,スクリューロータの材質を耐食性のあるNi合金材としたドライ真空ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
ドライ真空ポンプの構造は、図4の横断面図,図5の縦断面図に示すように、ポンプのケーシングCは、鋳鉄製の主ケーシング1と、主ケーシング1の左側に組付けられるサイドケース2と、主ケーシング1の左側に組付けられるサイドケース3と、サイドケース2に取付けられるギヤケース4とにより構成される。
ギヤケース4にはモータ5が取付けられ、サイドケース2には2個の軸受凾6が、サイドケース3には2個の軸受凾7がそれぞれ取付けられる。
【0003】
主ケーシング1には長手方向の全長にわたって相互に連通する内筒部1aが設けられ、それぞれの内筒部1aに駆動側のスクリューロータ8,従動側のスクリューロータ9が収容される。
スクリューロータ8,9は球状黒鉛鋳鉄材であり、それぞれ軸部8a,9aと、軸部8a,9aの両端部を除いた外面に形成される歯形部8b,9bとにより構成され、歯形部8b,9bの軸直角断面形状は、クインビー曲線,円弧およびアルキメデス曲線から成る非対称螺旋に形成される。
【0004】
駆動側のスクリューロータ8の軸部8aの右端部は、サイドケース3の一方の(図4おいて下側になる)軸受函7に設けられたベアリング10に支承され、軸部8aの左端部は、サイドケース2の一方の(図4おいて下側になる)軸受函6に設けられたベアリング11に支承され、その左側にタイミングギヤ12が嵌着され、軸部8aの左端はカプリング13を介してモータ5の出力軸5aに連結される。
【0005】
従動側のスクリューロータ9の軸部9aの右端部は、サイドケース3の他方の(図4おいて上側になる)軸受函7に設けられたベアリング14に支承され、軸部9aの左端部は、サイドケース2の他方の(図4おいて上側になる)軸受函6に設けられたベアリング15に支承され、その左側にはタイミングギヤ12と噛み合うタイミングギヤ16が嵌着される。
【0006】
モータ5の出力軸5aが回転すると、駆動側のスクリューロータ8が回転し、タイミングギヤ16,12を経由して従動側のスクリューロータ9が反対方向に同速度で回転し、歯形部8b,9bは相互に噛み合った状態で主ケーシング1の内筒部1a内を回転し、主ケーシング1の吸入口17から吸入された流体をサイドケース3の吐出口18に送出する(図5参照)。
【0007】
歯形部8b,9bは吸入側よりも吐出側の温度上昇が大きいので、吐出側の熱膨張を考慮して歯形部8b,9bの外径には吐出側に向かって小径となる1/(10L)のテーパ面を設けていた(Lは歯形部8b,9bの長さ)。
従って、歯形部8b,9bの吸入側端部の外径寸法D1 は、主ケース1の内筒部1aの内径に対して直径で0.2〜0.25mmのアランスが形成される寸法とし、歯形部8b,9bの吐出側端部の外径寸法D2 は、主ケース1の内筒部1aの内径に対して直径で0.3〜0.35mmのクリアランスが形成される寸法としていた。
【0008】
近年の半導体加工装置においては、微細加工が必須要件となり、プラズマCVD(Cemical Vapour Deposition )やプラズマEtcherが多く採用されるようになり、それに伴って加工装置の周辺をクリーンに洗浄するので、付着した生成物をC2 F6 等を流して除去している。
このC2 F6 はプラズマにより活性化弗素F*となり、プロセスガス中のSiH4 (シランガス)や、配管等に付着したH2 0(水分)のHと反応してHF(弗酸)となる。
【0009】
HFは周知のとおり非常に腐食性が強く、大抵の物質をアタックして腐食してしまうので、加工装置の周辺のガスを吸引するドライ真空ポンプにも腐食対策が必要である。
スクリューロータ形式のドライ真空ポンプでは、スクリューロータ及びケーシングの腐食性ガスに接触する内面を、例えば、Teflon CoatingやDefric Coating(ポリイミド樹脂)等の樹脂コーティングするのが一般的であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
特に、生成物の発生するプロセスに採用されるドライ真空ポンプは、生成物がポンプ内にDeposit するのを防止する目的で高温化しているので、HFの化学反応が促進されて樹脂コーティングが剥離される問題があり、樹脂コーティングが剥離されると、ケーシングの内面とスクリューロータ外周面との隙間が大きくなり、吐出口に送給されるべき流体が吸入口側にリークするため、真空度が低下する問題が発生していた。
【0011】
従来は、この問題を回避するため、ドライ真空ポンプのケーシング及びスクリューロータをNiを含有した鋳鉄として耐食性を高める工夫が成されたが、この材料は耐食性を有する反面切削性が悪く、主ケーシング1の内筒部1aの長さが長く内筒部1aの内径の約5倍であるため、この内筒部1aをボーリング加工する場合に、大きな切削抵抗を受けるボーリングバーBB に撓みが生じ、ボーリングバーBB 先端のバイトBT が逃げる問題がある(図6参照)。
【0012】
主ケーシング1の内筒部1aの内面を両側から1/2Lづつ加工すれば、ボーリングバーBB を短くすることができるが、片方の1/2Lをボーリングした後に主ケーシング1を180度向きを変えてセッティングし直す関係で、加工終了後の両内面の中心線には1/100〜2/100mm程度のずれを生じることがある。
中心線に僅かな位置誤差が生じると、内筒部1aの内面の中央部の内径がそれだけ小さくなった場合と同様になり、スクリューロータ8,9の歯形部8b,9bの外周面に接触し易くなる(図7参照)。
【0013】
又、Niを含有した鋳鉄は、一般の鋳鉄に比較して熱膨張係数が大きく、高温化した場合に熱歪みで変形する問題があった。
ポンプ運転時のケーシング高温化によるケーシング歪が加わると、ケーシング及びスクリューロータの摺動部分に焼付現象が発生する問題があり、この問題を解決する対策に窮していた。
【0014】
上記問題を解決するために、種々の実験が試みられたが、ドライ真空ポンプの性能は、少なくとも運転開始(冷態時から開始)して15〜20分以内に10-3Torr(1Paオーダー)に到達する真空度に達することが要求されるので、単に焼付きを防止するためにはスクリューロータを外径を小さくして隙間を拡大することは解決策にならない。
又、スクリューロータ外面に樹脂被膜をコーティングした方式では約20〜30ミクロンの樹脂被膜の剥離により更に隙間が拡大してポンプ性能が極端に低下するので、樹脂被膜方式は改めなければならない。
【0015】
種々の実験を通して、Niを含有した鋳鉄製のケーシング及びスクリューロータが高温化した場合の熱膨張,熱歪みを確認し、この対策として、ケーシングの中央部付近から吐出側にかけて、熱膨張量,変形量及び現状の機械加工精度のセンターのずれを考慮した隙間を確保すればよいことが判った。
本発明は、かかる実験結果からその許容される加工寸法精度範囲を見極めて構成されたものであり、ケーシング及びスクリューロータを難削性のNiを含有した鋳鉄材とし、実験結果の許容寸法精度を確保することにより、運転時にポンプが高温になっても焼付現象の生じないドライ真空ポンプを提供することものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、
スクリューロータが、ケーシングに両端部を支承される軸部と、該軸部の両端部を除いた外面に形成される歯形部より構成され、該歯形部の軸直角断面形状が、クインビー曲線,円弧およびアルキメデス曲線から成る非対称螺旋に形成され、一対のスクリューロータの歯形部を噛み合わせて上記ケーシングの内筒部内を回転しケーシング内の流体を吸入口側から吐出口に送出するドライ真空ポンプに採用されるものであり、
スクリューロータのみを寸法修正する第1の発明と、スクリューロータ及びケーシングを寸法修正する第2の発明の2種類がある。
スクリューロータのみを寸法修正する発明は、
上記スクリューロータの歯形部の長さをLとしたときに、歯形部の外径を歯形部の中央部から流体吐出側に向かって小径となる1/(20L)のテーパ面を設けると共に、上記歯形部の中央から吸入側に約10mm寄った位置から歯形部の吐出側に向けて、上記歯形部の直径が3/100〜4/100mm小径となる研削仕上げ面を形成する。
【0017】
スクリューロータ及びケーシングを寸法修正する発明では、
上記スクリューロータの歯形部の長さをLとしたときに、歯形部の外径を歯形部の中央部から流体吐出側に向かって小径となる6/(100L)〜7(100L)のテーパ面を設けると共に、上記内筒部の中央から吸入側に約10mm寄った位置から吐出側に向けて上記内筒部の内径を、3/100〜4/100mm拡大する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態の具体例を図面を参照して説明する。
図1は本発明を第1実施例を示すスクリュー形式のドライ真空ポンプの縦断面図であり、ポンプの構造は図1,2に示す従来例と同様であるので、従来例と同一部品には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
主ケーシング1及びスクリューロータ8,9は、Niを含有したFCD(JIS規格のFCDA−Ni系統)製とする。
【0019】
歯形部8b,9bの形状は従来と同様であるが、螺旋リード数を多くして螺旋による流体閉込室を複数にすることにより、歯形部8b,9b中央部付近から吐出側に向けての領域の隙間が拡大しても、多数の螺旋がリークを遮断するシール線となることを利用し、歯形部8b,9bの外径に、歯形部8b,9bの中央部から流体吐出側(図2において左側)に向かって小径となる1/(20L)のテーパ面を設ける(Lは歯形部8b,9bの長さ)。
【0020】
これによって歯形部8b,9bの吸入側端部の直径D3 は内筒部1aに対して直径で0.15〜0.20mmのクリアランスを有するのに対して歯形部8b,9bの吐出側端部の直径D4 は内筒部1aに対して直径で0.35〜0.40mmのクリアランスとなる。
【0021】
更に、歯形部8b,9bの中央から吸入側にΔL(ΔLは約10mm)寄った点から吐出口18方向に向けて歯形部8b,9bの直径が3/100〜4/100mm小径となる研削面を設ける。
この研削面は上記テーパ面と交差する。
【0022】
以上のように構成されたドライ真空ポンプは、運転により歯形部8b,9bの吐出側の熱膨張が吸入側よりも大きいが、歯形部8b,9bの中央部から流体吐出側に向かって小径となるテーパ面が設けられているので、運転中における歯形部8b,9bと内筒部1aとのクリアランスは、歯形部8b,9bの全長にわたってほぼ均一な適正値に保たれる。
又、内筒部1aの中央部が僅かながら小径になりがちな問題は、研削面によって解決される。
【0023】
図2は本発明を第2実施例を示すスクリュー形式のドライ真空ポンプの縦断面図であり、第1実施例との相違点は、歯形部8b,9bのみならず内筒部1aににもクリアランス確保用の加工を施したことである。
この第2実施例では、歯形部8b,9bの長さをLとしたときに、歯形部8b,9bの外径を歯形部8b,9bの中央部から流体吐出側に向かって小径となる6/(100L)〜7(100L)のテーパ面を設ける。
【0024】
これによって、歯形部8b,9bの吸入側端部の直径D3 は内筒部1aに対して直径で0.15〜0.20mmのクリアランスを有するのに対して歯形部8b,9bの吐出側端部の直径D5 は、内筒部1aに対して直径で0.30〜0.35mmのクリアランスを有する。
更に、内筒部1aの中央から吸入側にΔL(ΔLは約10mm)寄った位置から吐出側に向かって内筒部1aに直径で3/100〜4/100mm拡大した拡大内径D6 を設ける。
この拡大内径D6 の作用,効果は第1実施例の歯形部8b,9bの吐出側端部の直径D4 及び研削面と同様である。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように構成されているので、下記に示すような効果を奏する。
高温で且つ腐食性のあるガスをドライ真空ポンプで吸引する場合に、ガスに接触するスクリューロータ及びケーシングを耐食性に優れたNi含有鋳鉄で構成することが望まれていたが、Ni含有鋳鉄が難削性を有し、しかも、運転時の熱膨張が大きく熱歪みがあるために、スクリューロータ及びケーシングに焼付きが生じる問題があり実施することができなかったが、本発明はスクリューロータの外径に所定寸法精度の加工を施すことにより、或いは、スクリューロータの外径とケーシングの内筒部の所定寸法精度の加工を施すことにより、ドライ真空ポンプの吸引性能を劣化させることなく、ケーシングの難削性の問題と、運転時の焼付きの問題を解決することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のスクリュー型ドライ真空ポンプの寸法を説明する要部縦断面である。
【図2】本発明の第2実施例のスクリュー型ドライ真空ポンプの寸法を説明する要部縦断面である。
【図3】従来のドライ真空ポンプの寸法を説明する縦断面である。
【図4】ドライ真空ポンプの横断面図である。
【図5】図4の縦断面図である。
【図6】ボーリングバーの撓みの説明図である。
【図7】主ケーシングの両側からボーリングした場合の加工内面の中心を不一致の説明図である。
【符号の説明】
C ケーシング
1 主ケーシング
1a 内筒部
8,9 スクリューロータ
8a,9a 軸部
8b,9b 歯形部
D3 歯形部の吸入側端部の直径
D4 第1実施例における歯形部の吐出側端部の直径
D5 第2実施例における歯形部の吐出側端部の直径
D6 第2実施例における主ケーシングの吐出側端部の直径
Claims (2)
- スクリューロータが、ケーシングに両端部を支承される軸部と、該軸部の両端部を除いた外面に形成される歯形部より構成され、該歯形部の軸直角断面形状が、クインビー曲線,円弧およびアルキメデス曲線から成る非対称螺旋に形成され、一対のスクリューロータの歯形部を噛み合わせて上記ケーシングの内筒部内を回転しケーシング内の流体を吸入口側から吐出口に送出するドライ真空ポンプにおいて、
上記スクリューロータの歯形部の長さをLとしたときに、歯形部の外径を歯形部の中央部から流体吐出側に向かって小径となる1/(20L)のテーパ面を設けると共に、上記歯形部の中央から吸入側に約10mm寄った位置から該テーパ面に向けて、上記歯形部の直径が3/100〜4/100mm小径となる研削仕上げ面を形成したことを特徴とするドライ真空ポンプ。 - スクリューロータが、ケーシングに両端部を支承される軸部と、該軸部の両端部を除いた外面に形成される歯形部より構成され、該歯形部の軸直角断面形状が、クインビー曲線,円弧およびアルキメデス曲線から成る非対称螺旋に形成され、一対のスクリューロータの歯形部を噛み合わせて上記ケーシングの内筒部内を回転しケーシング内の流体を吸入口側から吐出口に送出するドライ真空ポンプにおいて、
上記スクリューロータの歯形部の長さをLとしたときに、歯形部の外径を歯形部の中央部から流体吐出側に向かって小径となる6/(100L)〜7(100L)のテーパ面を設けると共に、上記内筒部の中央から吸入側に約10mm寄った位置から吐出側に向けて上記内筒部の内径を、3/100〜4/100mm拡大したことを特徴とするドライ真空ポンプ。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09322098A JP3831115B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | ドライ真空ポンプ |
DE19882986T DE19882986B4 (de) | 1998-03-23 | 1998-06-26 | Trockenvakuumpumpe |
US09/646,996 US6371744B1 (en) | 1998-03-23 | 1998-06-26 | Dry screw vacuum pump having spheroidal graphite cast iron rotors |
PCT/JP1998/002864 WO1999049220A1 (fr) | 1998-03-23 | 1998-06-26 | Pompe d'aspiration de matieres seches |
KR10-2000-7010497A KR100386753B1 (ko) | 1998-03-23 | 1998-06-26 | 드라이 진공펌프 |
TW087111061A TW483986B (en) | 1998-03-23 | 1998-07-08 | Dry vacuum pump |
US10/001,018 US6554593B2 (en) | 1998-03-23 | 2001-11-02 | Dry screw vaccum pump having nitrogen injection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09322098A JP3831115B2 (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | ドライ真空ポンプ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11294352A JPH11294352A (ja) | 1999-10-26 |
JP3831115B2 true JP3831115B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=14076487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09322098A Expired - Fee Related JP3831115B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-04-06 | ドライ真空ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3831115B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2807477B1 (fr) * | 2000-04-06 | 2002-07-12 | Cit Alcatel | Systeme de refroidissement de pompe a vide, et procede pour sa realisation |
GB0705971D0 (en) * | 2007-03-28 | 2007-05-09 | Boc Group Plc | Vacuum pump |
CN105422447B (zh) * | 2015-12-16 | 2017-09-22 | 淄博华舜耐腐蚀真空泵有限公司 | 一种耐腐蚀湿式罗茨真空泵 |
EP3499041B1 (de) * | 2017-12-15 | 2020-07-01 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Schraubenvakuumpumpe |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP09322098A patent/JP3831115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11294352A (ja) | 1999-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100386753B1 (ko) | 드라이 진공펌프 | |
EP1552152B1 (en) | Rotary piston vacuum pump with washing installation | |
KR20070012282A (ko) | 진공 배기 장치 | |
JP3831115B2 (ja) | ドライ真空ポンプ | |
CN109154295B (zh) | 定子、旋转轴、干式真空泵及相关制造方法 | |
JP2005098210A (ja) | 多段ドライポンプ | |
KR101012291B1 (ko) | 스크류 압축기용 로우터의 치형 | |
JP3831108B2 (ja) | ドライ真空ポンプ | |
US6874989B2 (en) | Vacuum pump | |
EP0965756A2 (en) | Screw pump | |
JPH10318168A (ja) | 容積移送型ポンプ | |
KR0167638B1 (ko) | 무급유식 스크류 유체기계 | |
CN1399074A (zh) | 干式真空泵 | |
JP4578780B2 (ja) | 真空ポンプ | |
JP6120468B1 (ja) | 真空ポンプ用気体移送体およびこれを用いた真空ポンプ | |
EP3653881B1 (en) | Twin shaft pump | |
JP3085539U (ja) | 真空ポンプの軸シール構造 | |
CN220081674U (zh) | 真空泵 | |
JP3270980B2 (ja) | スクリュ圧縮機 | |
WO2023119621A1 (ja) | ドライ真空ポンプ | |
JP2014029129A (ja) | 真空ポンプ | |
CN216381832U (zh) | 一种内啮合齿轮泵 | |
JP2004353576A (ja) | 真空ポンプ | |
JP2005036814A (ja) | 容積移送型ポンプ | |
WO2024014405A1 (ja) | 真空排気システムおよびクリーニング方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060627 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060713 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |