JPS63159695A - Turbo molecular pump - Google Patents
Turbo molecular pumpInfo
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- JPS63159695A JPS63159695A JP31575986A JP31575986A JPS63159695A JP S63159695 A JPS63159695 A JP S63159695A JP 31575986 A JP31575986 A JP 31575986A JP 31575986 A JP31575986 A JP 31575986A JP S63159695 A JPS63159695 A JP S63159695A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本発明はロータ及びステータ構造を改良した高性能のタ
ーボ分子ポンプに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application 1] The present invention relates to a high-performance turbomolecular pump with improved rotor and stator structures.
[従来の技術]
ターボ分子ポンプは、軸方向に交互に配置したロータ翼
とステータ翼とがつくるタービン翼列の機械的な排気作
用で高真空を実現するものであるが、その一般的な内部
構造は、ケーシング内に回転自在に配置したロータのま
わりに、該ロータから一体又は別体に突設されるロータ
(タービン)翼と、外周をスペーサに保持してロータ翼
間にこれと逆向きで挿入されるステータ(タービン)翼
とを、その吸気口から排気口に向けて適数段に積み重ね
て配列してなる。そして、この種のターボ分子ポンプに
おいては、製作、組立ての便より、各ロータ翼の外径は
軸方向において一定のものとなっている。[Prior Art] A turbomolecular pump achieves high vacuum through the mechanical exhaust action of a row of turbine blades formed by rotor blades and stator blades arranged alternately in the axial direction. The structure consists of rotor (turbine) blades that are integrally or separately protruding from the rotor around a rotor that is rotatably arranged in a casing, and a rotor (turbine) blade that is oriented in the opposite direction between the rotor blades, the outer periphery of which is held by a spacer. The stator (turbine) blades inserted in the turbine are stacked in an appropriate number of stages from the intake port to the exhaust port. In this type of turbomolecular pump, the outer diameter of each rotor blade is constant in the axial direction for convenience in manufacturing and assembly.
[発明が解決しようとする問題点]
ところで、一般にターボ分子ポンプでは、その排気口側
に行くに従い気体の圧縮性能が重要となり、このため排
気口側のロータ翼長を吸気口側のそれよりも短くするよ
うにしている。また、ターボ分子ポンプの場合、その吸
気口から取り込んだ気体をタービン翼列で順次圧縮して
排気口側の翼列に送り込みその排気をバックポンプに吸
引させるまでの圧縮比が非常に大きく、従って排気口側
でタービン翼の流路を少なくする上からも排気口側のロ
ータ翼を短くすることが有用となる。[Problems to be Solved by the Invention] Generally speaking, in a turbomolecular pump, the gas compression performance becomes more important toward the exhaust port, and for this reason, the rotor blade length on the exhaust port side is made shorter than that on the intake port side. I try to keep it short. In addition, in the case of a turbomolecular pump, the compression ratio of the gas taken in from the intake port is sequentially compressed in the turbine blade rows and sent to the blade row on the exhaust port side until the exhaust gas is sucked into the back pump is very high. It is useful to shorten the rotor blades on the exhaust port side in order to reduce the flow path of the turbine blades on the exhaust port side.
このような理由により、従来のターボ分子ポンプでは、
その軸方向でロータ翼長を変化させ排気口側でその翼長
を短寸なものに形成しているが、前記のロータ翼外径一
定の条件下では、ロータ翼長を短くすると必然的に該ロ
ータ翼を突設するロータ本体の外径が排気口側で大きな
ものとなってしまう。しかるに、ターボ分子ポンプは作
動時に超高速回転におかれ、ロータ各部には遠心力(半
径の2乗に比例)に起因する非常に大きな応力が負荷さ
れるため、ロータに大径部分があるとその部分の破壊を
防ぐ必要からロータ肉厚を増し、かつロータ回転数を一
定限度に押えるようにしなければならない。つまり、排
気口側のロータ外径が大きくなる従来のロータ構成では
、ロータをより軽量化し、その回転数を上げて、広い圧
力領域で有効に作用させるようにするターボ分子ポンプ
の高性能化の要求と相反する結果となっている。For these reasons, conventional turbomolecular pumps
The rotor blade length is changed in the axial direction and the blade length is shortened on the exhaust port side, but under the above-mentioned condition where the rotor blade outer diameter is constant, shortening the rotor blade length will inevitably result in a shorter rotor blade length. The outer diameter of the rotor body on which the rotor blades are protruded becomes large on the exhaust port side. However, when a turbomolecular pump is in operation, it rotates at extremely high speeds, and each part of the rotor is subject to extremely large stress due to centrifugal force (proportional to the square of the radius). In order to prevent this part from breaking, it is necessary to increase the thickness of the rotor and to suppress the rotor rotational speed to a certain limit. In other words, in the conventional rotor configuration in which the outer diameter of the rotor on the exhaust port side is large, it is necessary to reduce the weight of the rotor, increase its rotation speed, and improve the performance of the turbomolecular pump so that it can work effectively over a wide pressure range. The result is contradictory to the request.
本発明は、このような問題点に着目し、最も遠心力の掛
かる排気口側のロータ外径を小さくできるように改良工
夫することにより、この種ターボ分子ポンプの性能アッ
プを容易ならしめるようとするもの−である。The present invention focuses on these problems and attempts to make it easier to improve the performance of this type of turbomolecular pump by reducing the outer diameter of the rotor on the exhaust port side, where the centrifugal force is most applied. It is something that you do.
[問題点を解決するための手段]
本発明は、上述の目的を達成する手段として、ロータか
ら突設したロータ翼と、スペーサに外周を保持したステ
ータ翼とを交互に配列してタービン翼列を構成するター
ボ分子ポンプにおいて、前記ロータ翼のうち排気口側の
ものを小径に形成するとともに、この排気口側のロータ
翼と対向される前記ステータ翼を分割リングとなし、か
つ該ステータ翼の内周に前記ロータ翼が近接される固定
壁を形成したことを特徴としている。[Means for Solving the Problems] As a means for achieving the above-mentioned object, the present invention provides a turbine blade array in which rotor blades protruding from the rotor and stator blades whose outer peripheries are held by spacers are arranged alternately. In the turbo molecular pump comprising the rotor blade, the one on the exhaust port side is formed to have a small diameter, and the stator blade facing the rotor blade on the exhaust port side is formed into a split ring, and the stator blade is formed into a split ring. The present invention is characterized in that a fixed wall is formed on the inner periphery to which the rotor blades are brought close.
[作用]
このように構成したものであると、ロータ翼長を短くす
る排気口側でロータ翼の外径を小さなものとしているか
ら、この部分でロータの外径を小さくすることができる
。そして、排気口側でのロータ外径が小さいと、ポンプ
作動時に掛かる遠心力が小さくなり、従ってロータ全体
が小径薄肉なものとして軽量化を図れ、更にこの軽量化
と付加遠心力の低下とに相まってロータ回転数の増大を
無理なく実行することが可能となる。なお、小径化され
た排気口側のロータ翼と対向する部位のステータ翼は、
分割リングとされているため、ロータ翼を突設するロー
タにその側方から支障なく組込んでセットすることがで
き、この取付状態でその内周に形成した固定壁がロータ
翼と近接し、該ロータ翼との間に所要の狭い流路を形成
するものとなる。[Operation] With this configuration, the outer diameter of the rotor blade is made small on the exhaust port side where the rotor blade length is shortened, so the outer diameter of the rotor can be made small at this portion. If the outer diameter of the rotor on the exhaust port side is small, the centrifugal force applied during pump operation will be small, so the entire rotor can be made smaller in diameter and thinner, making it lighter in weight. Combined, it becomes possible to increase the rotor rotational speed without difficulty. In addition, the stator blade in the part facing the rotor blade on the exhaust port side, which has a reduced diameter, is
Because it is a split ring, the rotor blades can be assembled and set from the side of the protruding rotor without any problems, and in this installed state, the fixed wall formed on the inner periphery comes close to the rotor blades. A necessary narrow flow path is formed between the rotor blade and the rotor blade.
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。[Example] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図面はロータ及びステータ構造を改良した本発明に係る
ターボ分子ポンプ内部の概要を示すもので、その構成は
以下の通りである。ベース1上に筒状ケーシング2を立
設し、該ケーシング2内に吊鐘形のロータ3を回転自在
に配置している。このロータ3は、その上方部から下方
部に向けて小径部3 a s中径部3bおよび大径部3
Cを形成しているとともに、ロータレセット4の一端に
固定され該シャフト4と一体でその軸心まわりに回転駆
動される。そして、この場合ロータシャフト4は、一つ
の組立品にパッケージ化されベース1の中央に着脱可能
に取付けたモータハウジングMのの上端から突出してい
る。The drawings schematically show the inside of a turbomolecular pump according to the present invention with improved rotor and stator structures, and its configuration is as follows. A cylindrical casing 2 is erected on a base 1, and a bell-shaped rotor 3 is rotatably disposed within the casing 2. This rotor 3 has a small diameter part 3a, a middle diameter part 3b, and a large diameter part 3 from the upper part to the lower part.
C, and is fixed to one end of the rotor set 4 and rotated integrally with the shaft 4 around its axis. In this case, the rotor shaft 4 protrudes from the upper end of a motor housing M that is packaged into one assembly and is removably attached to the center of the base 1.
しかして、ケーシング2内でロータ3のまわりに、その
上端の吸気口5から下端の排気口6に向けてステータ翼
8A、8Bと交互に複数段のロータ翼7A、7Bを積み
重ねて配列し、軸流排気を営むタービン翼列を構成する
ようにしている。ここにおいて、上部の吸気口側に位置
するロータ翼(以下、「上部ロータ翼」)7Aは、ロー
タ3と別体に成形したリング状のもので、それぞれロー
タ3における前記の小、中径部3a、3bに嵌着してい
る。そして、この部分では上部ロータ翼7Aの翼長を排
気口側に向けて徐々に短寸のものに変化させる一方で、
その外径は一定のDoに保っている。これに対し、下部
の排気口側に位置するロータ翼(以下、「下部ロータ翼
」)7Bはロータ3における前記大径部3Cの外周面を
直接刻設して、翼幅が厚く翼長の短いものに形成したも
のである。そして、この下部ロータ翼7Bの外径りは、
上部ロータ翼7Aの外径Doよりも小さく縮径されてい
る。Therefore, multiple stages of rotor blades 7A and 7B are stacked and arranged around the rotor 3 in the casing 2, alternating with stator blades 8A and 8B from the intake port 5 at the upper end to the exhaust port 6 at the lower end, A row of turbine blades is configured to provide axial exhaust flow. Here, the rotor blades 7A located on the upper intake port side (hereinafter referred to as "upper rotor blades") are ring-shaped molded separately from the rotor 3, and are formed at the small and medium diameter portions of the rotor 3, respectively. 3a and 3b. In this part, while the blade length of the upper rotor blade 7A is gradually changed toward the exhaust port side,
Its outer diameter is kept at a constant Do. On the other hand, the rotor blade (hereinafter referred to as "lower rotor blade") 7B located on the lower exhaust port side is carved directly on the outer circumferential surface of the large diameter portion 3C of the rotor 3, and has a thicker blade and a shorter blade length. It is made into a short piece. The outer diameter of this lower rotor blade 7B is
The outer diameter Do of the upper rotor blade 7A is reduced.
また、これらロータ翼7A、7Bと交互に配列されるス
テータg8A、8Bは、ケーシング2の内周に積み重ね
たリング状スペーサ9A、9Bの間に各々その外周8L
8nを保持して位置決め固定されている。このうち、上
部ロータ翼7Aと対向する位置のステータ翼8Aは一体
リングから形成されている一方、下部ロータ翼7Bと対
向する位置のステータ翼8Bは2割りの分割リングから
なっている。つまり、このステータg8Bを上部ロータ
翼7Aよりも小径の下部ロータ翼7Bのまわりにセット
する際には、ケーシング2を外した状態でロータ3の側
方から一対の半割翼片を寄せ合せて組込むようにする。Further, the stators g8A and 8B arranged alternately with the rotor blades 7A and 7B are arranged between ring-shaped spacers 9A and 9B stacked on the inner circumference of the casing 2, each having an outer circumference 8L.
8n is held and positioned and fixed. Among these, the stator blade 8A located opposite the upper rotor blade 7A is formed from an integral ring, while the stator blade 8B located opposite the lower rotor blade 7B is formed from a split ring. In other words, when setting this stator g8B around the lower rotor blade 7B, which has a smaller diameter than the upper rotor blade 7A, the pair of half blades are brought together from the side of the rotor 3 with the casing 2 removed. Make sure to incorporate it.
そして、これらステータJ18Bには、その内周に、前
記ロータm7Bの間に挿入されてステータタービン翼を
形成する翼壁8aと、前記ロータ翼7Bと対向される固
定壁8bとを形成しており、その組立状態で該固定壁8
bに前記ロータ翼7Bの先端が近接して、ここに狭い流
路10を形成するものとしている。These stators J18B have a blade wall 8a inserted between the rotor m7B and forming a stator turbine blade, and a fixed wall 8b opposed to the rotor blade 7B formed on the inner periphery of the stator J18B. , the fixed wall 8 in its assembled state
The tip of the rotor blade 7B is close to b, forming a narrow flow path 10 there.
以上の構成からなるターボ分子ポンプであるとまず第1
に、そのロータ3を無理なく軽量化することが可能とな
る。つまり、このタイプのポンプで本発明を適用しない
場合には、その最下端部の外径を略Doにまで拡張しな
ければならないが、この場合はロータ3の最大外径を小
さな寸法;D(D<Do)に抑えることができる。従っ
て、この部分に働く遠心力が軽減され、強度上必要な肉
厚を削減できる結果、ロータ3全体の軽量化が実現でき
る。そして、このロータ3の小径軽量化により、ロータ
回転時の機械的、強度的制限が緩和されて、その回転数
をアップすることができる。First of all, the turbomolecular pump with the above configuration is
In addition, it is possible to reasonably reduce the weight of the rotor 3. In other words, if the present invention is not applied to this type of pump, the outer diameter of its lowermost end must be expanded to approximately Do, but in this case, the maximum outer diameter of the rotor 3 is reduced to a smaller size;D( D<Do). Therefore, the centrifugal force acting on this portion is reduced, and the wall thickness necessary for strength can be reduced, and as a result, the weight of the rotor 3 as a whole can be reduced. By making the rotor 3 smaller in diameter and lighter in weight, mechanical and strength restrictions on the rotation of the rotor are relaxed, and the number of rotations thereof can be increased.
また、この新しいロータ、ステータ構成を採用すれば、
ロータ回転数の増大を前提として、幅広い圧力領域で有
効に排気を営むターボ分子ポンプが実現可能となる。す
なわち、大径で翼長の長い上部ロータ翼7Aとこれに対
向するステータ翼8Aとがつくる上方のタービン翼列は
、分子流領域で効果を発揮し、ロータ回転数を上げると
分子流領域での排気速度を増す。一方、小径で翼長の短
いロータ翼7Bとこれに対向しその固定壁8bにより両
者の間に狭い流路10をつくり出すステータ翼8Bとに
よりつくられる下方のタービン翼列は、粘性流領域で効
果を発揮するととも1;、上方のタービン翼列で圧縮さ
れて流入される気体を当該翼列部分で更に圧縮する役目
を果す。従って、ロータ回転数を上げると、この部分で
粘性流領域での排気速度が高め、また分子流領域での排
気には十分な圧縮性能を確保するものとなる。Also, if you adopt this new rotor and stator configuration,
On the premise of increasing the rotor rotational speed, it becomes possible to realize a turbomolecular pump that can effectively pump air in a wide pressure range. In other words, the upper turbine blade row formed by the large-diameter, long-span upper rotor blade 7A and the opposing stator blade 8A is effective in the molecular flow region, and as the rotor speed increases, the upper rotor blade 7A is effective in the molecular flow region. Increase the pumping speed. On the other hand, the lower turbine blade cascade, which is formed by the rotor blade 7B with a small diameter and short blade length and the stator blade 8B that opposes it and creates a narrow flow path 10 between them by its fixed wall 8b, is effective in the viscous flow region. In addition to exhibiting 1;, it also plays the role of further compressing the gas that is compressed by the upper turbine blade row and flows into the blade row. Therefore, when the rotor rotational speed is increased, the pumping speed in the viscous flow region increases in this part, and sufficient compression performance is ensured for pumping in the molecular flow region.
このように本発明に係るターボ分子ポンプによると、そ
のロータ及びステータの構成に改良を加えることで、広
範な圧力領域で有効に働く高性能ポンプが実現される。As described above, according to the turbomolecular pump according to the present invention, by improving the configuration of its rotor and stator, a high-performance pump that operates effectively in a wide range of pressures can be realized.
なお、図示の実施例ではロータ下部の構造を上部の構造
と違えるものとしているが、その下部ロータ翼7Bには
上部ロータ翼7Aと同タイプのタービン翼を用いるよう
にしてもかまわない。In the illustrated embodiment, the structure of the lower part of the rotor is different from that of the upper part, but the lower rotor blade 7B may be a turbine blade of the same type as the upper rotor blade 7A.
[発明の効果]
以上のように、本発明ではその排気口側におけるロータ
及びステータ構造を改良工夫したことにより、ロータを
小型軽量化し、その回転数を上げることができて、広い
圧力領域で有効に排気速度を発揮する高性能ターボ分子
ポンプが得られる。[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, by improving the rotor and stator structures on the exhaust port side, the rotor can be made smaller and lighter, and its rotation speed can be increased, making it effective in a wide pressure range. A high-performance turbomolecular pump that exhibits a pumping speed of
図面は本発明の一実施例の示すターボ分子ポンプの断面
図である。The drawing is a sectional view of a turbomolecular pump according to an embodiment of the present invention.
Claims (1)
したステータ翼とを交互に配列してタービン翼列を構成
するターボ分子ポンプにおいて、前記ロータ翼のうち排
気口側のものを小径に形成するとともに、この排気口側
のロータ翼と対向される前記ステータ翼を分割リングと
なし、かつ該ステータ翼の内周に前記ロータ翼が近接さ
れる固定壁を形成したことを特徴とするターボ分子ポン
プ。In a turbo-molecular pump in which rotor blades protruding from a rotor and stator blades whose outer periphery is held by a spacer are alternately arranged to form a turbine blade row, one of the rotor blades on the exhaust port side is formed to have a small diameter. In addition, a turbo molecular pump characterized in that the stator blade facing the rotor blade on the exhaust port side is a split ring, and a fixed wall is formed on the inner periphery of the stator blade to which the rotor blade is brought close. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31575986A JPS63159695A (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Turbo molecular pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31575986A JPS63159695A (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Turbo molecular pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63159695A true JPS63159695A (en) | 1988-07-02 |
Family
ID=18069200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31575986A Pending JPS63159695A (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Turbo molecular pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63159695A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5020969A (en) * | 1988-09-28 | 1991-06-04 | Hitachi, Ltd. | Turbo vacuum pump |
US5052887A (en) * | 1988-02-26 | 1991-10-01 | Novikov Nikolai M | Turbomolecular vacuum pump |
US5160250A (en) * | 1988-07-13 | 1992-11-03 | Osaka Vacuum, Ltd. | Vacuum pump with a peripheral groove pump unit |
US5165872A (en) * | 1989-07-20 | 1992-11-24 | Leybold Aktiengesellschaft | Gas friction pump having a bell-shaped rotor |
US5221179A (en) * | 1988-07-13 | 1993-06-22 | Osaka Vacuum, Ltd. | Vacuum pump |
US5238362A (en) * | 1990-03-09 | 1993-08-24 | Varian Associates, Inc. | Turbomolecular pump |
-
1986
- 1986-12-23 JP JP31575986A patent/JPS63159695A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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