JPH0786357B2 - オイルフリー型真空ポンプ - Google Patents

オイルフリー型真空ポンプ

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JPH0786357B2
JPH0786357B2 JP63170156A JP17015688A JPH0786357B2 JP H0786357 B2 JPH0786357 B2 JP H0786357B2 JP 63170156 A JP63170156 A JP 63170156A JP 17015688 A JP17015688 A JP 17015688A JP H0786357 B2 JPH0786357 B2 JP H0786357B2
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JP
Japan
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rotor
pump
shaft
stage
discs
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JP63170156A
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泰 古谷
恵英 房安
啓二 横井
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、多数の放射状翼を有する複数のロータと該ロ
ータの放射状翼を囲んで流体流路を形成するケーシング
とを設けた多段渦流型ポンプを排気側に備え、該多段渦
流型ポンプの上流側に前記ロータと同一速度で回転する
複数の円板と該円板に対向する流路溝を形成した静止円
板とを組合せ、または、前記ロータと同一速度で回転す
る流路溝付きの複数の円板と該流路溝付き円板に対向す
る静止円板とを組合せた多段粘性ドラーグポンプを備
え、10-3Torr以下の真空度が単体で得られるオイルフリ
ー型真空ポンプに関する。
[従来の技術] 多数の放射状翼を有するロータと該ロータの放射状翼を
囲んで流体通路を形成するケーシングとを備えた渦流型
圧縮機は、1段当りの圧縮比が大きく、しかも一般の容
積型圧縮機とは異なり、特に流体シールを必要としない
非接触型の圧縮機構のため、公知のようにオイルフリー
型の圧縮機、または、真空ポンプとして利用されてい
る。当然、該渦流型真空ポンプを副数段設ければ、より
高い真空度が得られるポンプとなり得るが、昇圧の原理
は容積型と異なるため、1Torr以下の圧力では1段当り
の圧縮比が低下し、それ以上の真空度を得るのは困難で
ある。
他方、回転する円板と該円板に対向する流路溝を形成し
た静止円板とを組合せた粘性ドラーグポンプは、1Torr
以下の圧力範囲ならば1段当りの圧力比は大きくなり、
これを複数段組合せて排圧が1Torr付近の真空ポンプに
適用すれば、10-3Torr以下の高真空度が容易に得られる
のは公知の事実である。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来の渦流型真空ポンプにおいては、運転圧力の高
い段ほど圧縮による発熱量が大きく、ロータの温度上昇
値も高い。当然、多段渦流型真空ポンプでは、排圧が大
気圧となる最終段ポンプのロータ温度が最も高く、上流
段のポンプほど温度が低い。回転軸の温度は、軸中央に
位置する多段渦流型真空ポンプの最終段の位置が最も高
く両軸端に近づく程低くなるような分布となっている。
渦流型真空ポンプの性能は、複数の翼を有する円板状ロ
ータと該円板状ロータと対向するケーシング間の微小隙
間が小さいほど良い。しかし、多段で構成する渦流型真
空ポンプでは、前記微小隙間は定常運転時に発生する前
記熱膨脹によるロータ軸の伸びの影響を受け、また、粘
性ドラーグ型真空ポンプにおいても、回転円板と静止円
板との間の微小隙間は上記の影響を受けて充分に小さく
することができず、従って、ポンプ効果が低かった。
本発明は、圧縮発熱による影響を抑えてポンプ効果を向
上し、単体で排圧を大気圧とし10-3Torr以下の真空度が
得られるオイルフリー型真空ポンプを提供するこことを
目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、多数の放射状翼を有する複数をロータ
と該ロータの放射状翼を囲んで流体流路を形成するケー
シングとを設けた多段渦流型ポンプを排気側に備え、該
多段渦流型ポンプの上流側に前記ロータと同一速度で回
転する複数の円板と該円板に対向する流路溝を形成した
静止円板とを組合せ、または、前記ロータの同一速度で
回転する流路溝付きの複数の円板と該流路溝付き円板に
対向する静止円板とを組合せた多段粘性ドラーグポンプ
を備えた真空ポンプにおいて、前記ロータとこれを駆動
する電動機用ロータ軸とを1体の回転軸に形成し、該回
転軸の両端をラジアル磁気軸受で支持し、前記電動機ロ
ータと前記多段渦流型ポンプの最終段ポンプとの間のス
ラストテ磁気軸受で支持している。
ここで、前記回転軸を中空に形成して前記電動機ロータ
側から液体供給用の導管を該回転軸と非接触状態に設
け、該導管で供給する液体により該回転軸を冷却する冷
却手段を設けているのが好ましい。
[作用] 上記のように構成されたオイルフリー型真空ポンプにお
いて、スラスト磁気軸受は回転軸の軸方向変位の基準位
置となり、回転軸の熱膨脹による変位を相対的に小さく
する。
また、冷却手段を設けた場合には、液体は回転軸を冷却
し、回転軸の熱膨脹による絶対的変位をさらに小さくす
ることができる。
従って、渦流型ポンプのロータとケーシングとの間およ
びドラーグポンプの回転円板と静止円板との間の隙間を
充分小さくとっても、非接触で運転可能となり、ポンプ
効果を向上させることができる。
[実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図において、ポンプ吸込口38とポンプ吐出口39とが
形成された全体を符号Aで示すハウジング内には、ポン
プ吸込口38側から全体を符号Iで示す多段粘性ドラーグ
ポンプと、全体を符号IIで示す多段渦流型ポンプとが設
けられている。これらポンプI、IIは、図示の例ではそ
れぞれ4段に構成されているが、この構成はロータの回
転速度によって変わるものであり、図示に限定されるも
のではない。
それら各ポンプI、IIの粘性ドラーグポンプロータ4、
4a、渦流型ポンプロータ5a、5b、5c、5d(以下総称する
場合は符号5を用いる)および電動機ロータ6は回転軸
1と一体に形成されている。
この回転軸1の両端部とハウジングAとの間には、ラジ
アル磁気軸受2、2aが設けられ、また、最終段のロータ
5dと電動機ロータ6との間とハウジングAとの間には、
スラスト磁気軸受3およびスラストカラー3aが設けられ
ている。
また、回転軸1は中空軸に形成され、内部には導管7が
回転軸1と非接触状態に設けられている。この導管7は
回転軸冷却液入口51を介して図示しない冷却液ポンプに
接続され、回転軸冷却液出口52を介して図示しない冷却
液タンクに接続され、これらの冷却液ポンプ、入口51、
導管7、出口52、タンクおよびそれらを接続する回路に
より冷却手段が構成されている。なお、図中の符号8は
電動機ステータ、53はケーシング冷却水通路、54は電動
機冷却水通路である。
前記ドラーグポンプロータ4、4aは、それぞれ両面とも
微小隙間20、20aを設けて粘性ドラーグポンプケーシン
グ10、10aと対向し、1つのロータで2段のポンプが形
成されている。これらロータ4、4aは平面状の回転円板
に形成され、ケーシング10、10aには第2図に示すよう
に、複数の流路翼30で囲まれた流路溝31が形成されてい
る。従って、ロータ4、4aが矢印a方向に回転すると、
流体は粘性力によって流路溝31内を半径方向内方から外
に向って昇圧しながら流れ、逆に矢印b方向に回転する
と、前述と逆方向に流れ、かつ流れ方向に昇圧する。こ
れは粘性ドラーグポンプ作用として公知であり、前記と
同様な流路溝31をロータ4、4a側に形成しても、または
流路溝をロータ側に形成し平面状円板をケーシング側と
し、次いで、流路溝をケーシング側に形成し平面状円板
をロータ側とする如く交互に形成しても、粘性ドラーグ
ポンプとしての作用は同じである。
他方、渦流ポンプロータ5には第3図に示すように多数
の放射状翼32が形成されている。このロータ5は、放射
状翼32を囲んで流体流路35を形成した渦流型ポンプケー
シング12a、12b、12c、12dと微小隙間22、22aを設けて
対向し、1つのロータ5で1段の渦流型ポンプが形成さ
れている。
第4図において、流体通路35はストリッパ33により低圧
(吸込)側と高圧(吐出)側とに分けられ、ロータ5aが
矢印C方向に回転すると、流体は昇圧しながら流れ、吐
出ポート36に導かれる。吐出ポート36は次段のケーシン
グ12bの吸込ポートになって流体は順次昇圧され、最終
段からポンプのケーシング12dに形成されたポンプ吐出
口39から大気に放出される。
[発明の効果] 本発明は、以上説明したように構成されているので、軸
方向変位の基準位置を軸の中央に設定することにより圧
縮発熱による回転軸の相対変位をスラスト磁気軸受で抑
えて小さくし、回転軸の絶対変位を相対的に小さくし、
渦流型ポンプのロータとケーシンズとの間および粘性ド
ラーグポンプの回転円板と静止円板との間の微小隙間を
充分に小さくしてポンプ効果を向上し、排気を大気圧と
し、単体で10-3Torr以下の高真度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す側断面図、第2図は粘
性ドラーグポンプケーシングの平面図、第3図は渦流型
ポンプロータの平面図、第4図は流体通路を示す渦流型
ポンプケーシングの断面図である。 I……多段粘性ドラーグポンプ、II……多段渦流型ポン
プ、1……回転軸、2、2a……ラジアル磁気軸受、3…
…スラスト磁気軸受、4、4a……粘性ドラーグポンプロ
ータ、5a、5b、5c、5d……渦流型ポンプロータ、6……
電動機ロータ、7……導管、10、10a……粘性ドラーグ
ポンプケーシング、12a、12b、12c、12d……渦流型ポン
プケーシング、20、20a、22、22a……微小隙間、30……
流路翼、31……流路溝、32……放射状翼、35……流体通

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数の放射状翼を有する複数のロータと該
    ロータの放射状翼を囲んで流体流路を形成するケーシン
    グとを設けた多段渦流型ポンプを排気側に備え、該多段
    渦流型ポンプの上流側に前記ロータと同一速度で回転す
    る複数の円板と該円板に対向する流路溝を形成した静止
    円板とを組合せ、または、前記ロータと同一速度で回転
    する流路溝付きの複数の円板と該流路溝付き円板に対向
    する静止円板とを組合せた多段粘性ドラーグポンプを備
    えた真空ポンプにおいて、前記ロータとこれを駆動する
    電動機用ロータ軸とを1本の回転軸に形成し、該回転軸
    の両端をラジアル磁気軸受で支持し、前記電動機ロータ
    と前記多段渦流型ポンプの最終段ポンプとの間をスラス
    ト磁気軸受で支持することを特徴とするオイルフリー型
    真空ポンプ。
  2. 【請求項2】前記回転軸を中空に形成して前記電動機ロ
    ータ側から液体供給用の導管を該回転軸と非接触状態に
    設け、該導管で供給する液体により該回転軸を冷却する
    冷却手段を設けた請求項(1)記載のオイルフリー型真
    空ポンプ。
JP63170156A 1988-07-08 1988-07-08 オイルフリー型真空ポンプ Expired - Lifetime JPH0786357B2 (ja)

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