TWI407025B - 隔震器 - Google Patents

Description

隔震器

本發明係關於一種用於在藉由一幫浦抽空一裝置期間抑制震動至該裝置之傳遞之隔震器。

隔震器用於在一裝置之抽空期間減小自一高真空幫浦(舉例而言，一渦輪分子幫浦)傳遞至該裝置之震動。當處於抽空期間之裝置對機械震動敏感時一隔震器之使用係特別地合意。舉例而言，震動傳遞至一電子顯微鏡可導致該顯微鏡解析度之一損失，同時震動傳遞至一製程工具可導致位於該工具內之產品之製造誤差。

參照圖1，一隔震器10通常連接於欲抽空之裝置12之流體出口與真空幫浦14之流體進口之間。

圖2更加詳細地圖解說明一已知隔震器10之一個實例。隔震器10包含一鋼波紋管20，其界定一供由幫浦14自裝置12所抽出流體穿過隔震器10之流動路徑。一第一環形凸緣22銲接至波紋管20之一端以將隔震器10連接至欲抽空之裝置12，且一第二環形凸緣24銲接至波紋管24之一另一端以將隔震器10連接至幫浦14。

波紋管20由一安裝於第二凸緣24上之彈性圓筒26圍繞，當該波紋管內之流體係處於一負壓下時該圓筒防止波紋管20在壓縮下陷縮，且提供使用幫浦14期間所產生之震動之阻尼。

隔震器10進一步包含一對互連部件，當該裝置不處於抽空狀態時該互連部件防止波紋管20在一連接至第二凸緣24之幫浦14之重量下延伸。每一互連部件呈一V形金屬帶之形式，第一帶28銲接至第一凸緣22，且第二帶30銲接至第二凸緣24，以使帶28、30相連。在所圖解說明之實例中，當隔震器10未連接至任何其他組件時，帶28、30隔開沿波紋管20之軸延伸之距離x。

支配震動自幫浦14至裝置12之傳遞之參數係隔震器10之剛性。由於波紋管20通常具有一相對低之固有軸向剛性，因此存在震動經由波紋管20至裝置12之最小傳遞。此外，在該裝置之抽空期間，隔震器10處於壓縮下，且因此帶28、30不接觸。因此，用於震動傳遞至裝置12之主要路徑係經由彈性圓筒26，該圓筒在該裝置之抽空期間變為夾於凸緣22、24之間。然而，當以此方式壓縮彈性圓筒26時，其反映為一非線性漸進剛性特徵之超彈性導致其軸向剛性逐漸地增加。圓筒26之漸增軸向剛性減小隔震器10彎曲之能力，此逐漸地提高震動至裝置12之傳遞。

於一第一態樣中，本發明提供一種用於在藉由一幫浦抽空一裝置期間抑制震動至該裝置之傳遞之隔震器，該隔震器包含一用於將自該裝置所抽取之流體輸送至該幫浦之波紋管，該波紋管具有第一及第二開口端，及一與該波紋管大致同軸且由該波紋管圍繞之彈性元件，該彈性元件具有一連接至該第一及第二開口端中之一者之第一端，及一連接至該第一及第二開口端中之另一者之第二端。

因而，本發明可提供一具有一相對簡單的結構且具有相對低的軸向、剪切及傾斜剛性之隔震器。

該波紋管可係該幫浦之組成部分，其中該波紋管之該第二開口端連接至該幫浦之主體。舉例而言，該波紋管之該開口端可連接至一與該幫浦之外殼整合在一起之環形凸緣。另一選擇為，一單獨凸緣可連接至該波紋管之該第二開口端以將該隔震器安裝至一幫浦，其中該彈性元件之一端連接至該第二凸緣。在任一情況下，較佳地，另一凸緣連接至該波紋管之第一開口端以將該隔震器安裝至一欲抽空之裝置，其中該彈性元件之另一端連接至該第一凸緣。

在該較佳實施例中，該彈性元件之第一端定位於該波紋管之第一開口端鄰近且連接至該波紋管之第二開口端，且該彈性元件之第二端定位於該波紋管之第二開口端鄰近且連接至該波紋管之第一開口端。

該隔震器可呈一安裝至該裝置及該幫浦兩者之組件之形式，且因此於一第二態樣中本發明提供一種用於在藉由一幫浦抽空一裝置期間抑制震動至該裝置之傳遞之隔震器，該隔震器包含：一波紋管，其用於將自該裝置所抽取之流體輸送至該幫浦；一第一凸緣，其連接至該波紋管之一端以將該隔震器安裝至該裝置；一第二凸緣，其連接至該波紋管之另一端以將該隔震器安裝至該幫浦；及一彈性元件，其與該波紋管同軸且由該波紋管圍繞，該彈性元件具有一定位於該第一凸緣鄰近且連接至該第二凸緣之第一端，及一定位於該第二凸緣鄰近且連接至該第一凸緣之第二端。

較佳地，該隔震器包含一連接至該第一凸緣之第一連接器，及一連接至該第二凸緣之第二連接器，其中該彈性元件之第一端附裝至該第二連接器，且該彈性元件之第二端附裝至該第一連接器。較佳地，該等連接器係重疊，且因此較佳地形成角度偏移。在該較佳實施例中，該第一連接器大致上垂直於該第二連接器。每一連接器可由一拱形連接器提供，該拱形連接器具有連接至其相應凸緣之端及一附裝至該彈性元件之中央部分。

該隔震器可包含用於阻尼該彈性元件之震盪或震動之阻尼構件。較佳地，該阻尼構件可包含一在使用期間接觸該彈性元件之至少一部分之塑膠元件。

阻尼構件可定位於該彈性部件之每一端及其相應連接器之間。另一選擇為或除此之外，一彈性套筒可圍繞該波紋管。

該隔震器可包含一輔助質量，該輔助質量可經定位以當該波紋管內之流體處於一負壓下時增加對該波紋管之軸向壓縮之阻力。較佳地，該第二凸緣包含用於將該輔助質量連接至其上之連接構件。

較佳地，該彈性元件承受張力，且從而可由一螺旋張力彈簧提供。較佳地，該張力彈簧為預張緊。

結合本發明之第二態樣之上述特徵同樣適用於第一態樣，且反之亦然。

圖3圖解說明一連接於一欲抽空之裝置之流體出口與一真空幫浦之流體進口之間的隔震器50。隔震器50包含一大致圓柱形狀之鋼波紋管60，其具有一第一開口端62及一第二開口端64。波紋管60界定一供藉由該幫浦自該裝置所抽取之流體穿過隔震器50之流動路徑。一第一環形凸緣66銲接至波紋管60之第一開口端62以將隔震器50連接至欲抽空之裝置，且一第二環形凸緣68銲接至波紋管60之第二開口端以將隔震器50連接至該幫浦。

波紋管60圍繞一彈性元件70，較佳地，該元件在正常、無載情況下承受張力，且因此較佳地呈一螺旋張力彈簧之形式。較佳地，該張力彈簧係一預張緊彈簧。彈性元件70大致上與波紋管60同軸。彈性元件70具有一定位於第一凸緣66鄰近之第一端72，及一定位於第二凸緣68鄰近之第二端74。

提供一第一連接器76以將彈性元件70連接至波紋管60之第一開口端，且提供一第二連接器78以將彈性元件70連接至波紋管60之第二開口端64。在該實例中，第一連接器76呈一拱形連接器之形式，其具有一附裝至彈性元件70之第二端74之中央部分80及銲接至或以其他方式連接至第一凸緣66之端82。第二連接器78同樣地呈一拱形連接器之形式，其具有一附裝至彈性元件70之第一端72之中央部分84及銲接至或以其他方式連接至第二凸緣68之端86。該等第一及第二連接器76、78存在角度偏移，且在該實例中大致上係垂直。

一阻尼元件(未顯示)可經定位以在抽空期間阻尼彈性元件70之震盪或震動。該阻尼元件可由適用於高真空情形下之塑膠(例如Viton或PTFE)製成。較佳地，該阻尼元件在抽空期間接觸該彈性元件之至少一部分以達成一所需阻尼效果。

該阻尼元件可定位於彈性部件70之每一端72、74與其相應連接器76、78之間。舉例而言，可圍繞彈性元件70提供一彈性o形環或其他彈性部件以阻尼彈性元件70之震盪頻率且/或阻尼連接器76、78之橫向震動。在其他佈置中，該阻尼元件包含：一套筒，其圍繞彈性元件70之一圓周；一元件，其延伸過該彈性元件之一孔；或一o形環，其由第一及第二連接器76、78支撐以便在使用中其接觸該彈性元件。另一選擇為或除此之外，一彈性套筒(未顯示)可圍繞波紋管60定位。此一套筒與已知隔震器10之彈性圓筒26相比將係相對薄，以使該套筒僅具有對隔震器50之剛性之最小貢獻。

彈性元件70提供一軸向限制，其在隔震器50之一正常、無載情況下及在隔震器50連接於一真空幫浦與一欲抽空裝置之間時且因此當一作用於該幫浦之重力傾於延伸波紋管60時兩者限制波紋管60之軸向延伸。

在該裝置之抽空期間，作為外部常壓與內部負壓之間的差異之一結果一較大靜態載荷作用於該幫浦，此加載作用軸向地壓縮隔震器50。隔震器50之凸緣66、68推在一起，此又推離彈性元件70之端72、74。作為響應，彈性元件70以張力起作用以提供對由隔震器50所經受之壓縮軸向載荷之阻力。

可提供端止擋以在連接至第一凸緣66之裝置之抽空期間在發生彈性元件70故障之情形下限制對波紋管60之壓縮，且/或在彈性元件70受到盤繞束縛之情形下限制波紋管60延伸。舉例而言，適當端止擋可由定位與連接器76、78上之聯鎖薄片提供。在連接至第二凸緣68之幫浦發生災難性故障之情形下，其將傾向於導致第二凸緣68相對於第一凸緣66旋轉，相對於彼此成角度地設置之連接器76、78將嚙合且消散由幫浦失敗所產生之能量。

除由彈性元件70提供之阻力外，該幫浦之一質量在重力效應作用下提供對波紋管60之軸向壓縮之阻力。在一較小程度下，下凸緣68、連接器78及波紋管60之質量亦阻擋此種軸向壓縮。若該幫浦之一質量係相對低，波紋管60上之軸向壓縮力可足以使波紋管皺縮。合意之情形係提供一可固定至該幫浦或該隔震器中之一者之輔助質量(未顯示)以阻擋對波紋管60之軸向壓縮。較佳地，該隔震器之一下凸緣68設置有用於將一輔助質量連接至該下凸緣之連接構件。

對與該幫浦在該裝置之抽空期間之震動相關聯之震盪力至該裝置之傳遞的抑制由隔震器50之軸向、剪切及傾斜剛性決定。隔震器50之軸向剛性由波紋管60之軸向剛性及彈性元件70之軸向剛性決定。由於與已知隔震器10之彈性圓筒26相比彈性元件70可具有一極低軸向剛性，因此隔震器50可具有一較已知隔震器10之軸向剛性顯著為低之軸向剛性，舉例而言，約低十倍。

隔震器50之剪切及傾斜剛性由波紋管60及彈性元件70繞隔震器50之軸之徑向位置決定。由於彈性元件70在波紋管60內之軸向位置，彈性元件70對隔震器10之剪切及傾斜剛性貢獻極小，同時已知隔震器10之圍繞隔震器10之波紋管20之彈性圓筒26對已知隔震器10之剪切及傾斜剛性貢獻極大。因此，隔震器50具有顯著低於已知隔震器10之剪切及傾斜剛性之剪切及傾斜剛性。

同時，當隔震器10、50具有可比較之內直徑之波紋管20、60時，與已知隔震器10相比一彈性元件70存在於波紋管60內可不利地影響隔震器50之傳導，應注意隔震器50之波紋管60之內直徑不受任何徑向定位於波紋管60外之元件之存在限制。相反，當存在對該隔震器之內直徑之一限制時，已知隔震器10之波紋管20之內直徑受到彈性圓筒26之存在及(因此)厚度限制。在此情況下，波紋管60之內直徑可大於已知隔震器10之波紋管20之內直徑，且因此隔震器50之傳導可大於隔震器10之傳導。因此，在選擇隔震器50之傳導方面存在一較大程度自由，藉由適當選擇波紋管60之內直徑以適應其幫浦及隔震器50形成部件之抽空系統之要求。

應瞭解，前述說明代表本發明之一實施例，熟習此項技術者無疑將構想出本發明之其它實施例，而並不背離由本文隨附申請專利範圍所界定之本發明之真實範疇。

舉例而言，彈性元件70可由一壓縮彈簧提供，其可由一套筒或其他限制部件圍繞。在此情況下，彈性元件70之第一端72將藉由一替代形式之連接器連接至第一凸緣66，且彈性元件70之第二端74將藉由一類似形式之連接器連接至第二凸緣68。

10．．．隔震器

12．．．裝置

14．．．幫浦

20．．．波紋管

22．．．凸緣

24．．．凸緣

26．．．圓筒

28．．．帶

50．．．隔震器

60．．．波紋管

62．．．開口端

64．．．開口端

66．．．凸緣

68．．．凸緣

70．．．彈性元件

72．．．端

74．．．端

76．．．連接器

78．．．連接器

80．．．中央部分

82．．．端

84．．．中央部分

86．．．端

現在，將參照附圖且僅以實例之方式闡述本發明，附圖中：圖1圖解說明一連接於一幫浦與一欲藉由該幫浦抽空之裝置之間的隔震器；圖2係一穿過一已知隔震器之剖面；圖3係一根據本發明之一隔震器之一實例之俯視圖；圖4係一沿線A－A觀看之圖3之隔震器之一剖視圖；圖5係一沿線B－B觀看之圖3之隔震器之剖視圖；及圖6係一圖3之隔震器之等軸後視圖。

50．．．隔震器

62．．．開口端

66．．．凸緣

70．．．彈性元件

72．．．端

74．．．端

Claims (11)

1. 一種用於在藉由一真空幫浦抽空一裝置期間抑制震動至該裝置之傳遞之真空幫浦隔震器，該隔震器包含：一波紋管，其用於將自該裝置所抽取之流體輸送至該真空幫浦；一第一凸緣，其連接至該波紋管之一端以將該隔震器安裝至該裝置；一第二凸緣，其連接至該波紋管之另一端以將該隔震器安裝至該真空幫浦；及一彈性元件，其大致上與該波紋管同軸且由該波紋管所圍繞，該彈性元件具有一定位於該第一凸緣鄰近且連接至該第二凸緣之第一端，及一定位於該第二凸緣鄰近且連接至該第一凸緣之第二端，其中一第一連接器連接至該第一凸緣，及一第二連接器連接至該第二凸緣，該彈性元件之該第一端附裝至該第二連接器，且該彈性元件之該第二端附裝至該第一連接器，且該第一連接器大致上垂直於該第二連接器。
2. 如請求項1之隔震器，其中該彈性元件承受張力。
3. 如請求項1或請求項2之隔震器，其中該彈性元件係一螺旋張力彈簧。
4. 如請求項3之隔震器，其中該張力彈簧為預張緊的。
5. 如請求項1之隔震器，其中每一連接器包含一拱形連接器，該拱形連接器具有連接至其相應凸緣之端及連接至該彈性元件之中央部分。
6. 如請求項1或2之隔震器，其包含用於阻尼該彈性元件之震盪或震動之阻尼元件。
7. 如請求項6之隔震器，其中該阻尼元件包含一在使用期間接觸該彈性元件之至少一部分之塑膠元件。
8. 如請求項6之隔震器，其中該阻尼元件定位於該彈性元件之每一端與其一相對應之連接器之間。
9. 如請求項1或2之隔震器，其包含一圍繞該波紋管之彈性套筒。
10. 如請求項1或2之隔震器，其包含一輔助質量，該輔助質量可經定位以當該波紋管內之一流體處於負壓下時增加對該波紋管之軸向壓縮之阻力。
11. 如請求項10之隔震器，其中該第二凸緣包含用於將該輔助質量連接至該第二凸緣之連接構件。