JPH02503703A - turbo molecular vacuum pump - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ターボ分子真空ポンプ 技術分野 本発明は、ガス容積式ロータリポンプ（Ｈａｓ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｐｕ ｍｐ）に関し、より詳細には、ガスの軸流で高真空（ｈｉｇｈ　ｖａｅｕｕｍ　 ）を形成するためのポンプ、即ちターボ分子真空ポンプ（ｔｕｒｂｏｍｏｌｅｅ ｕｌａｒ　ｖａｃｕｕｍ　ｐｕｍｐｓ）に関する。[Detailed description of the invention] turbo molecular vacuum pump Technical field The present invention is a gas displacement rotary pump. mp), more specifically, high vacuum with an axial flow of gas. ), i.e. turbomolecular vacuum pumps (turbomolee ular vacuum pumps).

発明の背景 科学及び工学の現代の発達は、ポンプの主要な構造要素の寸法を決定する種々の 排出特性（ｅｖａｃｕａｔｉｎｇ　ｃｈａｒａｅｔｅｒｉｓｔｉｅｓ）、特にポ ンプの排気速度（ｐｕ＋ｅｐｉｎｇ　５ｐｅｅｄ）及びガス圧縮程度（ｇａｓ　 ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ）を特徴づける多くの型の寸法のターボ 分子ポンプを必要とする。Background of the invention Modern developments in science and engineering have led to various evacuating characteristics, especially port pump pumping speed (pu+eping 5peed) and gas compression degree (gas Many types of turbos with different compression degrees Requires a molecular pump.

このターボ分子真空ポンプは、中空のステータを備えており、その軸方向の穴は 、軸と堅く連結し、また軸により回転する中空のロータを収容している。ターボ 分子及び分子ガス排出（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｇａｓ−ｅｖａｅｕａｔｉＢ）段 階の通路は、ロータ（ｒｏｔｏｒ　）とステータ（５ｔａｔｏｒ　）の向い合う （ｃｏｕｎｔｅｒｏｐｐｏｓｅｄ）面の間に形成されている。This turbomolecular vacuum pump is equipped with a hollow stator, whose axial hole is , rigidly connected to the shaft and housing a hollow rotor rotated by the shaft. turbo Molecular and molecular gas-evacuation stage The passageway on the floor is where the rotor and stator are facing each other. (counteropposed) planes.

前記分子ガス排出段階は、圧縮側で排出されるガスの圧力を１００　Ｐａまで上 げ、また、大気レベルに対するガスの圧力の増加は、ターボ分子真空ポンプの在 来の設計において、ターボ分子真空ポンプに接続する個別の補助真空ポンプによ って精成される補助真空ガス排出段階の設備を必要とする。しかしながら、この 設計においては、炭化水素の分子は、補助真空ポンプの内部空間から工学的室（ ｔｅｃｈｍｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｍｂｅｒ）の排出空間へ、真空の清浄さを 減少し、また、長期にわたる場合には、追い出された産物の質を減少させるが、 ガス排出通路を通して移動する。炭化水素の移動は、例えば、ターボ分子真空ポ ンプの精造をより複雑にし高価にする窒素トラップによって無効にされる。In the molecular gas discharge step, the pressure of the gas discharged on the compression side is increased to 100 Pa. Also, the increase in pressure of the gas relative to atmospheric level is due to the presence of turbomolecular vacuum pumps. In previous designs, a separate auxiliary vacuum pump connected to the turbomolecular vacuum pump Requires equipment for an auxiliary vacuum gas evacuation stage. However, this In the design, the hydrocarbon molecules are transferred from the internal space of the auxiliary vacuum pump to the engineering chamber ( Bringing the cleanliness of a vacuum to the exhaust space of a technological chamber decreases and, in long-term cases, reduces the quality of the expelled product, but Move through the gas exhaust passage. The transfer of hydrocarbons can be achieved, for example, by turbomolecular vacuum points. Nitrogen traps make pump purification more complicated and expensive.

補助真空ガス排出段階の作用が運動用シール（ｄｙｎａｍｉｃ　５ｅａｌ　）に よって行われる真空ポンプは、同様に、先行技術において知られている。この運 動用シールの通路は、その一つの要素が回転を始めているターボ分子真空ポンプ の複数の要素の二つの円筒形表面の間に配置されている。前記表面間の間隙（ｇ ａｐ）は、習慣的に０．０１５から０．０３　ａｍまで変化する。この運動用シ ールの通路は、通常、多条の直方形のねし山（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｓｔａｒｔｒ ｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｔｈｒｅａｄ）の形の回転要素の表面に作られた溝によ り形成される。この渭の深さは、ガス吸引側からガス圧縮側の方へ、０．１から ０．０３　ｍｍまで、漸次減少している。７１１の幅は、二つの隣接する渭の間 のリブの幅に等しく、また、ターボ分子真空ポンプの必要ガス排出特性（ｒｅｑ ｕｉｒｅｄ　ｇａｓ−ｅｖａｃｕａｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｓｔｉｃｓ 　）に基づき、普通に使用される計算により決定される。The action of the auxiliary vacuum gas evacuation stage is a dynamic seal (dynamic 5eal). Vacuum pumps operated in this way are likewise known in the prior art. this luck The passageway of the dynamic seal is a turbomolecular vacuum pump, one element of which begins to rotate. are arranged between two cylindrical surfaces of a plurality of elements. Gap between the surfaces (g ap) customarily varies from 0.015 to 0.03 am. This exercise shirt The path of the roll is usually a multiple-start rectangular by grooves made on the surface of the rotating element in the form of ectangular threads. is formed. The depth of this wave is from 0.1 to 0.1 from the gas suction side to the gas compression side. It gradually decreases to 0.03 mm. The width of 711 is between two adjacent banks. is equal to the rib width of uired gas-evacuating characteristics ), determined by commonly used calculations.

中空ステータは内部に中空ロータを有しており、ターボ分子ガス排出段階の通路 は、前記ステータとロータの間に配置されると共に、分子ガス排出段階の通路と 連絡しており、後者は、運動用シールの通路と連絡しており、前記通路は、大気 に開口すると共に、中空ロータ内に収容され、ロータの軸の一端を支持する軸受 の内面により、また、その深さがガス吸引側からガス圧縮側に漸次減少する多条 の直方形のねし山の形の該軸の外するターボ分子真空ポンプは先行技術で知られ ている（ＦＲＢ　　２２２４００９）。The hollow stator has a hollow rotor inside, and the passage of the turbomolecular gas exhaust stage is disposed between the stator and the rotor, and is connected to a passageway in the molecular gas discharge stage. The latter communicates with the passage of the dynamic seal, said passage being connected to the atmosphere. A bearing that is open in the hollow rotor, is housed in the hollow rotor, and supports one end of the rotor shaft. Due to the inner surface of the The off-axis turbomolecular vacuum pump in the form of a rectangular hemlock is known in the prior art. (FRB 2224009).

運動用シール渭を有する軸外面の前記部分の長さは、もし、予めセットされた排 出特性、特にガス圧縮値（ｇａｓ　ｃｏ＊ｐｒｅｓ−ｓｉｏｎ　ｖａｌｕｅ）が 確実にされるならば、少なくとも軸の直径とすべきである。しかしながら、これ は、軸受の片持梁の負荷及びロータを有する回転軸の慣性の赤道モーメントを増 大させるが、軸速度並びに結果として生ずるターボ分子真空ポンプの排出特性、 特にガス圧縮の程度及び該ポンプの排気速度を制限する軸の長さを増大させる。The length of said portion of the shaft outer surface with the dynamic sealing edge may be output characteristics, especially gas compression value (gas co*pres-sion value). If ensured, it should be at least the diameter of the shaft. However, this increases the equatorial moment of inertia of the rotating shaft with the cantilever load of the bearing and the rotor. However, the shaft speed and the resulting discharge characteristics of the turbomolecular vacuum pump, In particular, it increases the degree of gas compression and the length of the shaft which limits the pumping speed of the pump.

但し、前記速度は、主要な大きさくｇｒｅａｔｍｅａｓｕｒｅ　）について、前 記軸速度に依存している。However, the above-mentioned speed is It depends on the axis speed.

発明の要約 本発明の主要な目的は、その寸法を増加させることなくターボ分子真空ポンプの 排出特性を増加することを確実にするそのような運動用シールを有するターボ分 子真空ポンプを提供することである。Summary of the invention The main object of the invention is to provide a turbomolecular vacuum pump without increasing its dimensions. Turbo minutes with such dynamic seals that ensure to increase the emission characteristics It is to provide a child vacuum pump.

本発明の主要な目的は、ターボ分子真空ポンプの中空ステータの間に、分子ガス 排出段階の通路と連絡するターボ分子ガス排出段Ｎ　（ｔｕｒｂｏｍｏｌｅｅｕ ｌａｒ　ｇａｓ−ｅｖａｃｕａｔｉｎＦｉｓｔａｇｅ）の通路が配置されており 、中空ロータの内部にロータの軸の一端を支持する軸受が取付けられており、分 子ガス配置段階の通路は運動用シールの通路を通して大気に連絡しており、その 若干は、ロータの内面の部分に向いている軸受の外面の多条直方形のねじ山の形 で前記ロータの内面の部分に設けられた溝により形成されており、一方、その残 部は、多条直方形のねじ山の形のロータの軸の外面の部分に設けられ、その深さ がガス吸引側からガス圧縮側へ漸次減少している渭によって及び前記部分に向い ている軸受の内面によって形成されていることによりなし遂げられる。The main object of the present invention is to provide molecular gas between the hollow stators of turbomolecular vacuum pumps. Turbomolecular gas discharge stage N communicating with the passage of the discharge stage lar gas-evacuatinFistage) passage is arranged. , a bearing that supports one end of the rotor shaft is installed inside the hollow rotor. The passage in the child gas placement stage communicates with the atmosphere through the passage in the dynamic seal; The shape of the multi-lead rectangular thread on the outer surface of the bearing is slightly oriented toward the inner surface of the rotor. is formed by a groove provided on the inner surface of the rotor; The section is provided on the outer surface of the rotor shaft in the form of a multi-lead rectangular thread, and its depth is gradually decreased from the gas suction side to the gas compression side and towards the said part. This is achieved by forming the inner surface of the bearing.

ロータの軸の外面の部分及びロータの内面部分に設けられている運動用シールの 通路を形成すると共に、向き合って向いたねじ山を有するターボ分子真空ポンプ の講において、ロータの内面の溝の深さがガス圧縮側からガス吸引の方へ漸次減 少していることは適当である。The dynamic seal provided on the outer surface of the rotor shaft and the inner surface of the rotor. Turbomolecular vacuum pump having oppositely oriented threads forming a passageway In this course, the depth of the grooves on the inner surface of the rotor gradually decreases from the gas compression side to the gas suction side. It is appropriate to be little.

ロータの軸の外面の部分及びロータの内面の部分に設けられている運動用シール の通路を形成し、また、同一方向のねし山を有するターボ分子真空ポンプの溝に おいて、ロータ内面の清の深さは、ガス吸引側からガス圧縮側の方に漸次減少し ていることも実用的である。A dynamic seal provided on the outer surface of the rotor shaft and the inner surface of the rotor. The groove of the turbomolecular vacuum pump also has threads in the same direction. In this case, the depth of the inner surface of the rotor gradually decreases from the gas suction side to the gas compression side. It is also practical.

その直径が、主な運動用シールの通路の溝を備える軸の直径より少くとも２倍大 きい円筒状のロータの内面に作られた溝により形成された補足の運動用シールの 通路の設備は、ターボ分子真空ポンプの排出特性を順に改良する主な運動用シー ルの通路の邪魔なものがない通路面積（ｃｌｅａｒ　ｐａｓｓａｇｅ　ａｒｅａ ）と比較して、補足の運動用シールの通路の邪魔なものがない通路面積を増加す る可能性がある。its diameter is at least twice as large as the diameter of the shaft with the passage groove of the main dynamic seal; A supplementary dynamic seal formed by a groove on the inner surface of the cylindrical rotor. The passage equipment is the main movement seat, which in turn improves the discharge characteristics of the turbomolecular vacuum pump. clear passage area ) increases the unobstructed passage area of the supplementary athletic seal passage. There is a possibility that

この他に、これは、ロータを有する軸の慣性の赤道モーメントを減少する主な運 動用シールの長さ、即ち、該軸の長さを減少する可能性があり、また、高いロー タ速度のために、その寸法を変更することなしに、ターボ分子真空ポンプの速度 を少くとも２０％だけ上げる可能性がある。Besides this, it has the main effect of reducing the equatorial moment of inertia of the axis with the rotor. It is possible to reduce the length of the dynamic seal, i.e. the length of the shaft, and Turbomolecular vacuum pump speed without changing its dimensions for data speed could increase by at least 20%.

図面の簡単な説明 この発明は、その具体的実施態様を述べることによって詳細に説明されるだろう 。Brief description of the drawing The invention will be explained in detail by describing specific embodiments thereof. .

第１図は、本発明のターボ分子真空ポンプの全体図である（縦断面図）。FIG. 1 is an overall view (longitudinal sectional view) of the turbomolecular vacuum pump of the present invention.

第２図は、そのらせん状のねじ山が、主な運動用シールの通路を形成する渭のら せんねし山の方向に向かい合って向けられている。補足の運動用シールを形成す る溝を有する第１図の構成単位を、本発明に従って拡大して説明する。Figure 2 shows that the helical thread forms the passageway of the main dynamic seal. They are facing towards the direction of Mt. Forms a supplementary athletic sticker The structural unit of FIG. 1 having grooves shown in FIG. 1 will now be described on an enlarged scale in accordance with the present invention.

第３図は−そのらせん状のねじ山の方向が、主な運動用シールの通路を形成する 渭のらせん状のねじ山の方向と一致する補足の運動用シールの通路を形成する渭 について第２図の場合と同じ。Figure 3 - The direction of the helical thread forms the main dynamic seal passage. The webbing forms a passage for the complementary kinematic seal that matches the direction of the helical thread on the webbing. Same as in Figure 2.

発明を実施するための最良の態様 ターボ分子真空ポンプは、内側に中空のロータ２を有する中空のステータ１（第 １図）を備えるものであり、該ステータとロータの間に、ターボ分子排出段階の 通路３と分子ガス排出段階の通路４が設けられており、前記通路は互いに連絡し ている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The turbomolecular vacuum pump consists of a hollow stator 1 (first 1), and between the stator and rotor, there is a turbo molecule discharge stage. A passage 3 and a passage 4 for the molecular gas discharge stage are provided, and the passages communicate with each other. ing.

ステータ１は、例えばねじ継手によって互いに堅固に連結されているターボ分子 ガス排気段階のケーシング５と分子ガス排気段階のケーシング６を備えている。The stator 1 comprises turbo molecules that are rigidly connected to each other, for example by threaded joints. It includes a casing 5 for the gas exhaust stage and a casing 6 for the molecular gas exhaust stage.

ロータ２に堅固に連結された四つの真車輪（ｂｌａｄｅ　ｗｈｅｅｌ）９間に位 置せしめられた三つの真円板（ｂｌａｄｅ　ｄｉｓｃ）　８を有するハブ７がタ ーボ分子ガス排出段階のケーシング５内に設けられており、前記真車輪と真円板 の間にターボ分子ガス排出段階の通路３がある。Located between four blade wheels 9 that are firmly connected to the rotor 2. The hub 7 having three blade discs 8 placed thereon is - The true wheel and the true circular plate are provided in the casing 5 at the molecular gas discharge stage. In between there is a passage 3 of the turbomolecular gas evacuation stage.

真車輪９及びそれに対応した真円板８の数は、他の公知のターボ分子真空ポンプ の設計においてそれが見られるのと同様に変えることができる。この数は、公知 のように、２から２０及びそれ以上の範囲にわたることができ、それは、ポンプ の構造要素の幾何学的パラメーターに依存し、例えば真車輪９の翼の通路を通る 、妨げのない通路面積に依存し、またターボ分子真空ポンプの要求されるガス排 出特性に依存する。The number of true wheels 9 and the corresponding true circular plates 8 is different from that of other known turbo molecular vacuum pumps. It can be varied as seen in the design of. This number is known can range from 2 to 20 and more, such as depending on the geometrical parameters of the structural elements, for example through the passage of the wing of the true wheel 9 , depends on the unobstructed passage area and the required gas exhaust of the turbomolecular vacuum pump. Depends on output characteristics.

分子ガス排出段階の通路４は、多条螺旋の直方形のねじ山（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａ ｒｔ　ｈｅｌｉｃｉｌ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｔｈｒｅａｄ）の形状のステ ータ１のケーシング６の円筒内面１０の複数のスロット１１及びロータ２の円筒 外面１２によって形成されている。該スロット１１の深さは、ガス吸引側Ｖ（図 面において矢印で示されている）からガス圧縮側Ｎ（図面において矢印で示され ている）の方へ、３．０　ｍｓから０．５−一まで徐徐に減少している。ロータ ２の円筒外面１２とステータ１のケーシング６の円筒内面１０の間の隙間１３は 、公知のように、０．１５乃至０．０３　＋ｕｅの範囲ににわたり、充分に小さ く、ガスの逆流に対する比較的高い抵抗を提供し、即ちそれはガス圧縮側Ｎから ガス吸引側■の方へガスが流れることを妨げる。The passage 4 in the molecular gas discharge stage has a multi-spiral rectangular thread. rt helicil rectangular thread) shaped stem A plurality of slots 11 in the cylindrical inner surface 10 of the casing 6 of the rotor 1 and the cylinder of the rotor 2 It is formed by the outer surface 12. The depth of the slot 11 is on the gas suction side V (Fig. from the gas compression side N (indicated by an arrow in the drawing) to the gas compression side N (indicated by an arrow in the drawing) ), it gradually decreases from 3.0 ms to 0.5-1. rotor The gap 13 between the cylindrical outer surface 12 of the stator 2 and the cylindrical inner surface 10 of the casing 6 of the stator 1 is , as is known, ranges from 0.15 to 0.03+ue and is sufficiently small. and provides a relatively high resistance to gas backflow, i.e. from the gas compression side N. Prevents gas from flowing toward the gas suction side■.

ロータ２は軸１４に取り付けられており、ねじ１５によってそれに固定されてい る。該軸１４は、気体静力学的軸受（ａｅｒｏｓｔａｔｉｅ　ｂｅａｒｉｎｇｓ ）　１６及び１７に圧縮空気を供給及び分配するための系統（ｓｙｓｔｅｍ　） の通路（図面に示されていない）に通じている環状凹所１８及び１９を夫々備え る二つの気体静力学的軸受１６及び１７に取り付けられている。The rotor 2 is mounted on the shaft 14 and fixed thereto by screws 15. Ru. The shaft 14 has aerostatic bearings. ) System for supplying and distributing compressed air to 16 and 17 annular recesses 18 and 19 respectively communicating with passages (not shown in the drawings) of the It is mounted on two aerostatic bearings 16 and 17.

該軸受１６．１７は、ハウジング２０に取り付けられている。The bearings 16,17 are attached to the housing 20.

環（ｒｉＢ）２３と共にスリーブ２２に取り付けられたステップ軸受２１が、例 えばねじ継手によってハウジング２０に堅固に連結されている。The step bearing 21 attached to the sleeve 22 together with the ring (riB) 23 is It is rigidly connected to the housing 20, for example by a threaded joint.

該スリーブ２２は、そのロータ２５が軸１４の下端２６に取り付けられている電 動機のステータ２４を収容する。ハウジング２７が前記スリーブ２２に固定され ている。ターボ分子真空ポンプを冷却するために、該ハウジング２７が環２８及 び２９及びシャッター３０と結合されている。鎖環２８及び２９は、鎖環２８及 び２９とスリーブ２２の間に取り付けられた固定装置ｊ　（ｒｅｔａｉｎｅｒ） 　３１によって固定されている。ステータ１のケーシング６は、ガスの補助真空 排出（ｆｏｒｅｖａｅｕｕｍ　ｅｖａｃｕａｔｉｏｎ）のための管路（図面に示 されていない）と連絡するために管接続部３３が同軸に固定される孔３２を有し ており、密閉された室（図面に示されていない）からのガスの予排出（ｐｒｅ− ｅＶｉｅｕ−ａｔｉｏｎ）を意図されている。The sleeve 22 has a rotor 25 attached to the lower end 26 of the shaft 14. It houses the stator 24 of the motive force. A housing 27 is fixed to the sleeve 22. ing. To cool the turbomolecular vacuum pump, the housing 27 is connected to the ring 28 and 29 and shutter 30. Chain rings 28 and 29 are chain rings 28 and 29. and a retainer installed between the sleeve 29 and the sleeve 22 It is fixed by 31. The casing 6 of the stator 1 has an auxiliary vacuum of gas Conduits for forevauum evacuation (as shown in the drawing) has a hole 32 in which the pipe connection 33 is coaxially fixed in order to communicate with and pre-evacuation of gas from a sealed chamber (not shown in the drawings). eView-ation).

前記室内に保たれた真空により、排出されたガスは、排出されたガスの圧力を分 子ガス排出段階の通路４の出口における圧力から大気圧まで高める運動用シール をターボ分子真空ポンプに設けることによって、大気に直接吐き出され得る。該 運動用シールは、軸１４の外面の部分３５と該部分３５に対面する軸受１６の内 面の間に設けられた主通路３４を備える。Due to the vacuum maintained in the chamber, the exhausted gas is separated by the pressure of the exhausted gas. A dynamic seal that increases the pressure at the outlet of passage 4 in the child gas discharge stage to atmospheric pressure. By providing a turbomolecular vacuum pump, it can be discharged directly to the atmosphere. Applicable The dynamic seal includes a portion 35 of the outer surface of the shaft 14 and an inner portion of the bearing 16 facing the portion 35. A main passageway 34 is provided between the surfaces.

運動用シールの主通路３４は、ガス吸引側で、軸受１６の上端面とロータの該軸 受１６と対向するロータの表面の間の隙間３８を通して、ロータ２の内面の部分 ３７と該部分３７と対向する軸受１６の外面の間に位置せしめられた運動用シー ルの付加的通路３６と通じている。The main passage 34 of the dynamic seal is located between the upper end surface of the bearing 16 and the shaft of the rotor on the gas suction side. Through the gap 38 between the receiver 16 and the opposite surface of the rotor, a portion of the inner surface of the rotor 2 37 and a dynamic seat located between the outer surface of the bearing 16 opposite the portion 37. It communicates with an additional passageway 36 of the tile.

運動用シールの主通路３４は、ガス圧力側Ｎで、軸受１６に設けられた半径方向 通路及び縦方向通路３９．４０を通り、軸１４とブシュ４２の間の隙間４１を通 り、そしてブシュ２及びケーシング２０に夫々作られた半径方向同軸通路４３及 び４４を通って大気に通じている。The main passage 34 of the dynamic seal is located on the gas pressure side N in the radial direction provided in the bearing 16. through the passage and the longitudinal passage 39.40 and through the gap 41 between the shaft 14 and the bushing 42. and radial coaxial passages 43 and 43 formed in the bushing 2 and the casing 20, respectively. and 44 to the atmosphere.

運動用シールの付加的通路３６は、ロータ２の内面と軸受１６及びケーシング２ ０の外面の間の隙間４５．４６を通り、そしてステータ１のケーシング６の内面 １０とケーシング２０の外面の間の環状空間４７を通って分子ガス排出段階の通 路４に通じている。The additional passage 36 of the dynamic seal is located between the inner surface of the rotor 2 and the bearing 16 and the casing 2. 0 through the gap 45, 46 between the outer surfaces of the stator 1 and the inner surface of the casing 6 of the stator 1. 10 and the outer surface of the casing 20 for the passage of the molecular gas evacuation stage through the annular space 47. It leads to Route 4.

運動用シールの主通路３４は、多条（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｒｔ）直方形の螺旋ね じ山の形状にロータ２の軸１４の外面の部分３５に作られた複数の溝４８（第２ ．３図）によって形成されている。The main passage 34 of the dynamic seal is a multi-start rectangular spiral. A plurality of grooves 48 (second ．． Figure 3).

複数の溝４８の深さｐは、ガス吸引側■からガス圧ｍ側の方へ０．１−一から０ ．０３　ｗａ−まで徐徐に減少している。The depth p of the plurality of grooves 48 varies from 0.1-1 to 0 from the gas suction side (■) to the gas pressure side (m). ．． It is gradually decreasing to 03 wa-.

ねじ山の条数（ｎｕｓ＋ｂｅｒ　ｏｆ　５ｔａｒｔｓ）及び部分３５（第２．３ 図）の長さしく第２図）又はＬｌ（第３図）は、軸１４の直径に依存する。溝４ ８の幅すは、部分３５の長さしを通して同一であり、一方隣合う渭４８の間の畝 （ｒｉｂ）　４９の幅ａは、渭４８の幅すに等しい。Number of threads (nus+ber of 5 tarts) and part 35 (No. 2.3) The length (FIG. 2) or Ll (FIG. 3) depends on the diameter of the shaft 14. Groove 4 The width of 8 is the same throughout the length of section 35, while the ridges between adjacent ridges 48 The width a of the (rib) 49 is equal to the width of the arm 48.

運動用シールの付加的通路３６は、多条直方形のねじ山の形状にロータ２の外面 の部分３７（第２．３図）に作られた複数の渭５０（第２図）又は複数の２１１ ５１（第３図）によって形成されている。該渭５０．５１の長さ１１は、運動用 シールの通路３６及び３４の入口及び出口においてガスの差圧を確保するように 部分３フ（第２．３図）の長さＨ（第２図）又は長さＨ（第３図）に沿って徐徐 に変化している。該溝５０．５１の変化する長さ！、の方向は、７１１４８の螺 旋ねじ山の方向に依存する。The additional passage 36 of the dynamic seal is formed on the outer surface of the rotor 2 in the form of a multi-start rectangular thread. A plurality of arms 50 (Fig. 2) or a plurality of 211 made in the part 37 (Fig. 2.3) of 51 (FIG. 3). The length 11 of the arm 50.51 is for exercise. so as to ensure a differential pressure of the gas at the inlet and outlet of the passages 36 and 34 of the seal. Gradually along length H (Fig. 2) or length H (Fig. 3) of part 3 f (Fig. 2.3) is changing. The varying length of the groove 50.51! The direction of , is the screw of 71148. Depends on the direction of the spiral thread.

ポンプの排気速度及びガス圧縮程度を上げるために、運動用シールの付加的通路 ３６を形成する渭５０（第２図）のねじ山の方向が、運動用シールの主通路３４ を形成する７１１４８のねじ山の方向と反対である。渭５０の深さ１１はガス圧 縮側からガス吸引側の方へ０．１　ｍｍから０．２−　　まで徐々に減少してい る。Additional passages in the dynamic seal to increase pump pumping speed and degree of gas compression The direction of the thread of the thread 50 (FIG. 2) forming the 36 is the main passage 34 of the dynamic seal. This is opposite to the direction of the threads of 71148 forming. Depth 11 of 50 is gas pressure It gradually decreases from 0.1 mm to 0.2 mm from the contraction side to the gas suction side. Ru.

該渭５０の幅す、はその長さを通して同一であり、２　ｍｍに等しい、隣合う渭 ５０の間の畝５２の幅は該溝５ｏの幅す、に等しい、渭４８を備える軸１４の外 面の部分３５の長さしは、軸１４の直径のほぼ０．３乃至０．５に等しく、一方 ロータ２の内面の部分３７の長さＨは約２７３してある。ＬとＨの値及びそれら の関係は、要求される排出特性に依存し、一般に知られている計算によって決定 される。Ｌの値は、軸１４の直径よりも常に小さく、またＨの値は、Ｌよりも常 に小さく、これはロータ１６による軸１４の赤道慣性モーメント（ｅｑｕａｔｏ ｒｉａｌ　ｍｏ−ｍｅｏｔ　ｏｆ　１ｎｔｅｒｔｉａ）の減少に寄与する。The width of said beam 50 is the same throughout its length, and the width of the adjacent beam is equal to 2 mm. The width of the ridge 52 between the grooves 50 is equal to the width of the groove 5o, The length of the surface portion 35 is approximately equal to 0.3 to 0.5 of the diameter of the shaft 14, while The length H of the inner surface portion 37 of the rotor 2 is approximately 273 mm. L and H values and them The relationship depends on the required emission characteristics and is determined by commonly known calculations. be done. The value of L is always smaller than the diameter of the shaft 14, and the value of H is always smaller than L. This is smaller than the equatorial moment of inertia of the shaft 14 due to the rotor 16. real mo-meot of 1 intertia).

補助真空管路（図面に示されていない）に通じている環状空間４７（第１図）に おける大気圧の水準までの圧力の偶発的な上昇の場合に、ターボ分子真空ポンプ の実用性（ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉ−１ｔｙ）を維持するために、運動用シールの 付加的通路３６を形成する渭５１（第３図）に、運動用シールの主通Ｂ３６を形 成する渭４８のねじ山の方向と一致する方向のねじ山が備えられている。渭５１ の深さ１１は、ガス吸引側Ｖからガス圧縮側Ｎの方へ０．１　ｖｓがら０．２　 ａｍまで徐徐に減少している。渭５１の幅及び畝５３の幅は、まさに第２図に例 示された変形のように２−ｔｓに等しい、軸１４の外面の部分３５の長さＬｌは 軸１４の直径の０．５乃至０．８に等しく、一方ロータ２の内面の部分３７の長 さＨ，は、Ｌｌの１／２乃至２／３に等しい。into an annular space 47 (Fig. 1) leading to an auxiliary vacuum line (not shown in the drawings). Turbomolecular vacuum pumps in case of an accidental increase in pressure up to the level of atmospheric pressure at In order to maintain the serviceability of the athletic seal, The main passage B36 of the dynamic seal is formed in the channel 51 (Fig. 3) that forms the additional passage 36. The screw threads are provided in a direction that corresponds to the direction of the threads of the arm 48. Wei 51 The depth 11 is 0.1 vs. 0.2 from the gas suction side V to the gas compression side N. It is gradually decreasing until am. The width of the ridge 51 and the width of the ridge 53 are exactly as shown in Figure 2. The length Ll of the portion 35 of the outer surface of the shaft 14, which as in the variant shown is equal to 2-ts, is equal to 0.5 to 0.8 of the diameter of the shaft 14, while the length of the inner surface 37 of the rotor 2 The length H is equal to 1/2 to 2/3 of Ll.

Ｌｌ及びＨｌの正確な値及びそれらの関係の選択も、要求されるターボ分子真空 ポンプの排気特性に依存し、−ａに知られている計算によって決定される。The selection of the exact values of Ll and Hl and their relationship also determines the required turbomolecular vacuum. It depends on the evacuation characteristics of the pump and is determined by calculations known to -a.

ターボ分子真空ポンプは次のように働く、ポンプの取り付は中、ステータ１のゲ ージング５（第１図）は、対応する技術的な設備の密閉された室（図面に示され ていない）と連絡せしめられる。管接続部３３はガスの補助真空排出のために管 路（図面に示されていない）と連絡せしめられる。ガスが密閉された室から予排 出法によって排気され、次いで補助真空ガス排出管路が弁（図面に示されていな い）によって閉じられる９次いで０．５９８Ｐａの圧力下で圧縮空気が凹所１８ 及び１９を通して軸１４と気体静力学的軸受１６及び１７の間の隙間に送り出さ れ、そして軸１４が気体静力学的軸受１６及び１フ内で「浮動（ｆｌｏａｔｉｎ ｇ）　Ｊを開始する。The turbo molecular vacuum pump works as follows.The pump is installed inside the stator 1 gate. 5 (Fig. 1) is located in a closed room of the corresponding technical equipment (as shown in the drawing). (I have not done so). The pipe connection 33 is connected to a pipe for auxiliary vacuum evacuation of the gas. (not shown in the drawings). Preliminary exhaustion of gas from a sealed room The auxiliary vacuum gas exhaust line is then evacuated by a valve (not shown in the drawing). ) is closed by the recess 9 and then compressed air under a pressure of 0.598 Pa enters the recess 18. and 19 into the gap between the shaft 14 and the aerostatic bearings 16 and 17 and the shaft 14 is "floating" within the aerostatic bearings 16 and 1. g) Start J.

次に、電圧が電動機のステータ２４に供給され、電動機のロータ２５が、ロータ ２と共に軸１４を回転させる。ロータの回転中、ガスの分子は、真車輪９の翼に よって密閉された室から移動させられ（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ）　、要求される出 口におけるガス圧力の増加を確保するターボ分子ガス排出段階の通路に押しやら れる。Voltage is then supplied to the stator 24 of the motor and the rotor 25 of the motor is 2 and the shaft 14 is rotated. During the rotation of the rotor, gas molecules hit the blades of the true wheel 9. Therefore, it is entrained from the closed room and the required output is The turbo molecules ensure an increase in gas pressure at the mouth forced into the passageway of the gas evacuation stage. It will be done.

次にガスの分子は、ターボ分子ガス排出段階の通路３がら分子ガス排出段階の通 路４に移動し、その結果それらの出口において排出されたガスの流れの圧力が１ Ｏ−２Ｐａがら１０−　’　Ｐａまで上がる０次に排出されたガスの分子は、環 状空間４７及び隙間４６及び４５を通って運動用シールの付加的通路３６に流れ る０次に該排出されたガスの分子は、隙間３８を通して運動用シールの主通路３ ４に流れ、そしてそれらの出口におけるガス圧力が大気圧の水準まで上がる１次 いで排出されたガスは、軸受１６の通路３９．４０、隙間４１及びブシュ４２の 孔４３を通り、次にゲージング２ｏの通路４４を通って大気中に流れる。The gas molecules are then transferred from passage 3 of the turbomolecular gas exhaust stage to the passage 3 of the molecular gas exhaust stage. 4, so that the pressure of the discharged gas stream at their outlet is 1 The molecules of the gas emitted in the zeroth order, which rises from O-2Pa to 10-' Pa, are Flows through the shaped space 47 and gaps 46 and 45 into the additional passage 36 of the dynamic seal. The molecules of the exhausted gas pass through the gap 38 into the main passage 3 of the dynamic seal. 4 and the gas pressure at their outlet rises to the level of atmospheric pressure. The gas discharged in the passage 39, 40 of the bearing 16, the gap 41 and the bush 42 It flows through the hole 43 and then through the passage 44 of the gauging 2o to the atmosphere.

運動用シールは、圧力を大気圧の水準まで高める補助真空ポンプとして働き、密 閉された室の排出された空間は、炭化水素によって汚されない。The dynamic seal acts as an auxiliary vacuum pump to raise the pressure to atmospheric levels and The evacuated space of the closed chamber is not contaminated with hydrocarbons.

次に排出されたガスの流れは、運動用シールの付加的通路３６を通り抜け、その 圧力が少なくとも５倍上がり５かくして運動用シールの主通路３４における排出 されたガスの流れの差圧を減じ、それは、運動用シールの主通路３４の長さの減 少により、ロータ２による回転軸１４の赤道慣性モーメントを減少させ、またロ ータ２の回転速度を高めることを可能にする。The exhausted gas flow then passes through an additional passage 36 in the dynamic seal and its The pressure increases by a factor of at least 5 5 thus evacuation in the main passage 34 of the dynamic seal. This reduces the differential pressure of the gas flow caused by This reduces the equatorial moment of inertia of the rotating shaft 14 due to the rotor 2, and This makes it possible to increase the rotational speed of the motor 2.

これは、その寸法を変えることなく少なくとも２０％だけターボ分子真空ポンプ の排出特性を向上させる。This turbomolecular vacuum pump by at least 20% without changing its dimensions improve the emission characteristics of

その深さがガス圧力側Ｎがらガス吸引側Ｖの方へ徐々に減少する溝５０（第２図 ）によって形成された運動用シールの付加的通路３６を通り抜けるガスの圧力は 、はぼ、少なくとも３０％だけターボ分子真空ポンプの排出特性を向上させる程 度まで上昇する。A groove 50 whose depth gradually decreases from the gas pressure side N to the gas suction side V (Fig. ) is the pressure of the gas passing through the additional passage 36 of the dynamic seal formed by , enough to improve the discharge characteristics of turbomolecular vacuum pumps by at least 30%. rise to a degree.

その深さがガス吸引側Ｖがらガス圧縮側Ｎの方へ徐徐に減少する溝５２（第３図 ）によって形成された運動用シールの付加的通路３６を通り抜けるガスの圧力は 、はぼ５倍上昇し、それはターボ分子真空ポンプの排出特性が少なくとも２０％ だけ高められることを可能にする。A groove 52 whose depth gradually decreases from the gas suction side V to the gas compression side N (Fig. ) is the pressure of the gas passing through the additional passage 36 of the dynamic seal formed by , is increased by almost 5 times, which means that the discharge characteristics of turbomolecular vacuum pumps are increased by at least 20% only allows you to be enhanced.

しかし、この運動用シールの付加的通路３６の設計の重要な利点は、該通路がこ れらの通路がガスの摩擦流れ（ｆｒｉｅｔｉｏｎａｌｆｌｏｗ）に対する抵抗を 提供するので、空間４７における急な圧力上昇の場合にターボ分子真空ポンプの 破損を防止することを可能にすることにある。However, an important advantage of this dynamic seal additional passage 36 design is that the passage These passages provide resistance to frictional flow of gas. of the turbomolecular vacuum pump in case of a sudden pressure increase in the space 47. The purpose is to prevent damage.

産業上の適用の可能性 本発明のターボ分子真空ポンプは、例えば超小型回路を作るためのエレクトロニ クスにおいて、１０−　’　Ｐａから１０−’Ｐｉまでの残留ガス圧力で真空を 確立し、維持するための種々の技術的な設備において、また真空下で操作する研 究設備及び器具、例えば質量分析計及び電子顕微鏡における素粒子加速装置にお いて効果的に利用することができる。Possibility of industrial application The turbomolecular vacuum pump of the present invention can be used, for example, in electronics for making microcircuits. vacuum at a residual gas pressure of 10-'Pa to 10-'Pi. In various technical facilities for establishing and maintaining, as well as for grinding operations operating under vacuum. research equipment and instruments, such as mass spectrometers and particle accelerators in electron microscopes. and can be used effectively.

国際調査報告international search report

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] １．中空ステータ（１）は、中空ロータ（２）を、該二つの間にターボ分子ガス 排出段階の通路（３）を設けて収容しており、該通路（３）は、大気に連通孔が あけられている運動用シールの通路（３４）に連絡している分子ガス排出段階の ガス排出通路（４）に連絡しており、中空ロータ（２）の内部に設けられ、ロー タ（２）の軸（１４）の一場を支持している軸受（１６）の内面によって、また 多条直方形のねじ山の形の軸（１４）の外面の部分（３５）に切込まれた溝によ って輪郭を定められており、該溝の深さが、ガス吸引側からガス圧縮側に漸次減 少しているターボ分子真空ポンプにおいて、主な運動用シールの通路（３４）及 び分子ガス排出段階の通路（４）と連絡し、また、ロータ（２）の内面の部分（ ３７）に切込まれた多条直方形ねじ山の溝と、前記部分（３７）に向く軸受（１ ６）の外面とによって輪郭を定められている補助の運動用シールの通路（３６） が設けられていることを特徴とするターボ分子真空ポンプ。1. The hollow stator (1) connects the hollow rotor (2) with the turbomolecular gas between the two. A passage (3) is provided for the discharge stage, and the passage (3) has a communication hole with the atmosphere. of the molecular gas evacuation stage communicating with the passageway (34) of the kinetic seal which has been drilled. It is connected to the gas exhaust passage (4) and is provided inside the hollow rotor (2). Also, by the inner surface of the bearing (16) supporting the shaft (14) of the motor (2), A groove cut into the outer surface portion (35) of the multi-start rectangular thread-shaped shaft (14) The depth of the groove gradually decreases from the gas suction side to the gas compression side. In some turbomolecular vacuum pumps, the main dynamic seal passage (34) and The inner surface of the rotor (2) ( 37), and a bearing (1) facing said portion (37). 6) an auxiliary dynamic seal passageway (36) defined by the outer surface of the auxiliary dynamic seal; A turbo molecular vacuum pump characterized by being provided with. ２．対抗する方向のねじ山をもって、主及び補助の運動用シールの通路（３４、 ３６）の溝（４８、５０）を構成するに、該補助の通路（３６）の溝（５０）の 深さがガス圧縮側からガス吸引側の方へ漸次減少していることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載のターボ分子真空ポンプ。2. The main and auxiliary dynamic seal passageways (34, 36), the grooves (48, 50) of the auxiliary passageway (36) are configured. A claim characterized in that the depth gradually decreases from the gas compression side to the gas suction side. The turbomolecular vacuum pump according to item 1. ３．同一方向のねじ山をもって、主及び補助の運動用シールの通路（３４、３６ ）の溝（４８、５１）を構成するに、該補助通路（３６）の溝（５１）の深さが ガス吸引側からガス圧縮側の方へ漸次減少していることを特徴とする請求の範囲 １に記載のターボ分子真空ポンプ。3. Main and auxiliary dynamic seal passageways (34, 36) with threads in the same direction. ), the depth of the groove (51) of the auxiliary passage (36) is A claim characterized in that the range gradually decreases from the gas suction side to the gas compression side. 1. The turbomolecular vacuum pump according to 1.