特許 6154787 真空ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6154787

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20170619BHJP

【ＦＩ】

   F04D19/04 G

   F04D19/04 D

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-141915(P2014-141915)

(22)【出願日】2014年7月10日

(65)【公開番号】特開2015-17611(P2015-17611A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2014年7月10日

(31)【優先権主張番号】10 2013 213 815.6

(32)【優先日】2013年7月15日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】391043675

【氏名又は名称】プファイファー・ヴァキューム・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100173521

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 淳司

(74)【代理人】

【識別番号】100153419

【弁理士】

【氏名又は名称】清田 栄章

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・ホフマン

(72)【発明者】

【氏名】ミルコ・メコタ

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１９２０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０３９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７０５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３６５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４０７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６９０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０７４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０７８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−４７１７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボ分子ポンプであって、作動室（１２）、支承室（１４）、作動室（１２）と支承室（１４）の間に配置された分離壁（１６）、および分離壁（１６）を貫通して延在し、分離壁（１６）と共に間隙（２０）を形成する少なくとも一つのローター軸（１８）を有し、並びに、作動室（１２）と支承室（１４）の間の隔離を行うためのシール装置を有し、その際、シール装置が、ジーグバーンポンプステージ（２２）により形成されており、このジーグバーンポンプステージが、作動室（１２）と支承室（１４）の間の間隙（２０）を貫通して作用するポンプ効果を提供するために形成されており、支承室（１４）中に、ローター軸（１８）の回転可能な支持の為の回転支承部（４６）が設けられているターボ分子ポンプにおいて、
支承室（１４）の外側でターボ分子ポンプの高真空側に位置する磁気軸受（９６，９８）と回転支承部（４６）の間にジーグバーンポンプステージ（２２）が設けられていること、
ジーグバーンポンプステージ（２２）が、ステータ構造（２４）およびローター構造（２６）を含み、その際、ステータ構造（２４）とローター構造（２６）が、其々、ジーグバーンポンプステージ（２２）の、互いに向かい合ったポンピングを行う二つの面（２８，３０）の一方を形成すること、
ローター構造（２６）が、ホルベックポンプ又はクロススクリューポンプのローターハブによって形成されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。

【請求項2】

ジーグバーンポンプステージ（２２）が、支承室（１４）から間隙（２０）を介して作動室（１２）内へのポンプ効果を提供するために形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項3】

一方のポンピングを行う面（２８）が、構造付与された面によって形成さてており、他方のポンピングを行う面（３０）が、平らな面により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項4】

ステータ構造（２４）が、構造付与されたポンピングを行う面（２８）を有することを特徴とする請求項３に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項5】

ポンピングを行う面（２８，３０）が、ジーグバーンポンプステージ（２２）の少なくとも一つの搬送チャネル（３４）と、搬送チャネル（３４）をシールするための密間隙（３２）を境界づけることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項6】

ステータ構造（２４）及び／又はローター構造（２６）が、基本的にディスク形状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項7】

ステータ構造（２４）及び／又はローター構造（２６）が、射出成型部材として、鍛造部材として、または成型加工部材として形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項8】

ステータ構造（２４）及び／又はローター構造（２６）が、少なくとも部分的に又は完全に金属から成っていること、又はアルミニウムから成っていること、及び／又は、ステータ構造（２４）及び／又はローター構造（２６）が少なくとも部分的に又は完全にプラスチックから成っていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項9】

ステータ構造（２４）が、別体式の部材として形成されており、この部材が、真空ポンプの静的コンポーネント（１６，４８）によって担持されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のターボ分子ポンプ。

【請求項10】

ターボ分子ポンプを製造するための方法であって、この方法において、作動室（１２）、支承室（１４）、作動室（１２）と支承室（１４）の間に配置された分離壁（１６）、および分離壁（１６）を通って貫通し、分離壁（１６）と共に一つの間隙（２０）を形成する少なくとも一つのローター軸（１８）が提供され、並びに作動室（１２）と支承室（１４）の間の隔離の為のシール装置が提供され、その際、シール装置として、ジーグバーンポンプステージ（２２）が設けられ、このジーグバーンポンプステージが、間隙（２０）を通って及ぼされる作動室（１２）と支承室（１４）の間のポンプ効果の提供の為に形成されており、支承室（１４）中に、ローター軸（１８）の回転可能な支持の為の回転支承部（４６）が設けられている方法において、
支承室（１４）の外側でターボ分子ポンプの高真空側に位置する磁気軸受（９６，９８）と回転支承部（４６）の間にジーグバーンポンプステージ（２２）が設けられていること、ジーグバーンポンプステージ（２２）が、ステータ構造（２４）およびローター構造（２６）を含み、その際、ステータ構造（２４）とローター構造（２６）が、其々、ジーグバーンポンプステージ（２２）の、互いに向かい合ったポンピングを行う二つの面（２８，３０）の一方を形成すること、
ローター構造（２６）が、ホルベックポンプ又はクロススクリューポンプのローターハブによって形成されていることを特徴とする方法。

【請求項11】

各一つのポンピングを行う面（２８，３０）を有するステータ構造（２４）とローター構造（２６）が製造され、その際、ポンピングを行う面（２８，３０）が、ジーグバーンポンプステージ（２２）の少なくとも一つの搬送チャネル（３４）と、搬送チャネル（３４）をシールするための密間隙（３２）を境界づけ、そしてその際、少なくとも一つのポンピングを行う面（２８，３０）の、密間隙（３２）を境界づける領域が少なくとも部分的に、材料除去を行う処理によって形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

ジーグバーンポンプステージ（２２）のための別体式の部材として形成されたステータ構造（２４）が、真空ポンプの静的コンポーネント（１６，４８）に取り付けられていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作動室、支承室、作動室および支承室の間に配置された分離壁、および分離壁を通り貫通して延在するローター軸を有する真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

真空ポンプは、各プロセスに必要な真空引きを行うために、様々な技術プロセスに使用される。真空ポンプは典型的には作動室、支承室、作動室と支承室の間に配置された分離壁、およびローター軸を含んでいる。作動室内には真空ポンプのポンピング構造が配置されており、このポンピング構造が、作動室内に存在するプロセスガスを、真空ポンプのインレットからアウトレットへと搬送し、これによってポンピングを行う。支承室内には、例えばローター軸の支承の為の支承部と、場合によってはローター軸の為の駆動部が配置されている。ローター軸は、間隙を形成しつつ分離壁を通って貫通している。その際、ポンピング構造のローター側の部材を担持する、ローター軸の一方の部分は作動室内に侵入し、およびローター軸の他方の部分は、例えば支承部と接続されており、かつ支承室内へと進入して延在している。

【0003】

公知の真空ポンプの問題は、腐食性のガスおよび他方で有害なガスである。これらは、搬送されたプロセスガス中に含まれている。そして、ローター軸と分離壁の間に形成される間隙を通って作動室から支承室へと至る。これらガスは支承室内に存在する支承部、駆動手段、および別のコンポーネントを腐食させる。このことは、ポンプの損傷および、早期の故障へと通じる可能性がある。

【0004】

支承室を作動室から隔離するために、つまり作動室と支承室の間の望まれないガス交換を防止するために、ローター軸と分離壁の間にラビリンスシールが設けられることが可能である。ラビリンスシールは、放射方向で互いに連続する軸方向の複数の微傷、つまりローターディスクの複数の微傷（又は突刺し穴）を含み得る。これら微傷は、取り囲む分離壁の対応する突出部と梳きあう（かみ合う）ので、長くかつ狭い間隙が、ローター軸と分離壁の間に形成される。この間隙はシールを実現する。原理的にはラビリンスシールは、軸方向で互いに連続する放射方向の複数の微傷、つまりローター軸の複数の微傷も含みうる。これら微傷は分離壁と一つの長くかつ狭い密間隙を形成する。

【0005】

そのようなラビリンスシールを有する真空ポンプの欠点は、高いシール性の為には極めて狭い間隙が必要であり、この間隙は、真空ポンプの運転の際に発生する熱膨張の結果、および高回転の際に発生する遠心力に基づく拡大の結果、困難を伴ってのみ達成可能であるということである。その上、そのようなラビリンスシールを有する真空ポンプの提供は、追加的な高い製造コストと結びつく。ローターディスク内の微傷は、その上、ポンプ運転の間のローターにおける不都合な機械的応力の発生に通じる。これは、真空ポンプの寿命および運転安全性を損なう。ラビリンスシールは、その上、軸方向の構造高さと、狭い間隙内に発生するガス摩擦に基づく真空ポンプの性能要求の著しい増加に通じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】独国特許出願１０１ ４９ ３６６Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

よって本発明の課題は、上述した欠点を克服した真空ポンプを提供すること、つまり、作動室と支承室の間の有害なガス交換が防止され、かつ同時に少ないコストで製造可能であり、かつ少ない構造空間で実現可能で、かつ少ない性能要求と長い寿命を備える真空ポンプを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する真空ポンプにより解決される。

【0009】

好ましくはターボ分子ポンプである、またはサイドチャネルポンプである真空ポンプが、作動室、支承室、作動室と支承室の間に配置された分離壁、および分離壁を通り貫通して延在する少なくとも一つのローター軸を有する。このローター軸は、分離壁と間隙を形成している。その上、真空ポンプは作動室と支承室の間の隔離の為のシール装置を有している。シール装置は、ジーグバーンポンプステージによって形成される。このジーグバーンポンプステージは、作動室と支承室の間の、間隙を通って及ぼされるポンプ効果を提供する。

【0010】

そのようなジーグバーンポンプステージによって、作動室とポンプ室の間の効果的な隔離が達成され、その際、製造コスト、真空ポンプの軸方向の構造高さ、または性能要求が高められることが無く、または真空ポンプの安定性と寿命が損なわれることが無いということが判明した。

【0011】

ジーグバーンポンプステージは、作動室と支承室の間の効果的な隔離を行う。というのは、ジーグバーンポンプステージのポンプ効果によって、間隙を通ってのジーグバーンポンプステージのポンピング方向と反対に向けられたガス流が効果的に防止されるからである。シールガスの使用が、その際場合によっては省略されることが可能である。シールガスの使用もまた、原理的には考え得る。ジーグバーンポンプステージの運転は、その上、真空ポンプの性能要求の著しい上昇には通じない。

【0012】

ジーグバーンポンプステージの提供は、簡単な手段によって可能である。例えば、ジーグバーンポンプステージは、放射方向に向けられたディスク形状のステータ器官と、放射方向に向けられたディスク形状のローター器官から成り、これらは互いに向き合ったポンピングを行う面を形成し、その際、ポンピングを行う一方の面は、滑らか、又は平らであり、そして他方の面は構造を付与されて形成されている。その様なステータ器官およびローター器官は、容易に製造可能であり、複数の軸方向の微傷を製造する為のローターディスクおよび対向配置されたステータパートナーの高コストな処理と、これに伴うローターディスクの脆弱化が防止されることが可能である。

【0013】

ジーグバーンポンプステージの放射方向の向きに基づいて、軸方向の高さはジーグバーンポンプステージによってわずかに高められる。ジーグバーンポンプステージは、軸方向の密間隙を有している。その際、真空ポンプの熱膨張にもかかわらず、少ないコストで密間隙の狭い間隙幅が達成可能である。

【0014】

本発明の有利な実施形は、下位の請求項、明細書および図面に記載されている。

【0015】

好ましくは、ジーグバーンポンプステージは、支承室から間隙を通じて作動室へポンプ効果を提供するために形成される。これによって支承室は作動室に対して効果的に隔離されるので、有害なプロセスガスが作動室から支承室内へと至ることができない。

【0016】

ジーグバーンポンプステージは、好ましくは一つのステータ器官および一つのローター器官を有する。ステータ器官およびローター器官は其々、好ましくはジーグバーンポンプステージの互いに向き合った二つのポンピングを行う面の一方を形成する。ステータ器官は、好ましくは、真空ポンプの静的な部材によって、例えばポンプハウジングによって、又は分離壁によって担持されている、またはこれから形成されている。ローター器官は好ましくは、ローター軸によって担持され、特にローター軸に回転不能に取り付けられている。

【0017】

有利には、ジーグバーンポンプステージの少なくとも一つのポンピングを行う面が、構造付与された面により形成され、及び／又は少なくとも一つのポンピングを行う面が、平らな面により形成されている。一つの実施形に従い、一方のポンピングを行う面は構造付与された面により形成され、かつ他方のポンピングを行う面が平らな面により形成されている。

【0018】

好ましくは、ステータ器官は構造付与されたポンピングを行う面を有している。反対にローター器官は、平らなポンピングを行う面を有していることが可能である。ローター器官は、この場合、特に低いコストで製造可能であり、その際同時に、構造化により生じる、ローター器官の不利な脆弱化が防止される。よってローター器官は、容易に、真空ポンプの運転の際に発生する遠心力負荷に耐えることができる状態であり、その際、真空ポンプの運転安全性を損なう過度の応力が発生することが無い。更に、ローター器官によって引き起こされるローターのアンバランスは、ローター器官のポンピングを行う面の平らな、または滑らかな造形によって大幅に防止される。

【0019】

ローター器官は、好ましくは同時に、ジーグバーンポンプステージの為のポンピングを行う面も、プロセスガスを搬送するためのポンプステージの為の回転する器官も形成する。好ましくは、ローター器官は、プロセスガスの為のポンプステージの回転するポンピングを行う器官によって形成され、この器官は、プロセスガスの為のポンピングを行う面を有し、またはプロセスガスの為のポンプステージのローターハブによって形成される。例えば、ローター器官は、ターボ分子ポンプステージのローターディスクによって形成されることが可能であり、またはホルベックポンプステージ若しくはクロススクリューポンプステージのローターハブによって形成されることが可能である。これは例えばホルベックシリンダーを担持することが可能である。

【0020】

ジーグバーンポンプステージのポンピングを行う面は、ジーグバーンポンプステージの少なくとも一つの搬送チャネルと、搬送チャネルのシールの為の密間隙を境界づけることが可能である。ガスは、真空ポンプの運転の際に、搬送チャネルを通って駆動される。その際、密間隙は、狭く形成されているので、搬送チャネルを通って搬送されるガスのポンプ方向と反対に向けられた、望まれていない逆流は大幅に防止される。

【0021】

好ましくは、真空ポンプの構造付与されたポンピングを行う面は、少なくとも一つの窪みと少なくとも一つの隆起部を有する。この窪みは、搬送チャネルを形成する。その際、隆起部の、向かい合った側のポンピングを行う面に向けられている面領域は、向かい合った側のポンピングを行う面と共に、密間隙を境界づけることが可能である。

【0022】

搬送チャネルは、らせん形状に形成されることが可能であり、及び／又は基本的に、一つの放射方向の面内を推移する。搬送チャネルは、好ましくはジーグバーンポンプステージのインレットおよびアウトレットを接続する。インレットおよびアウトレットの一方は、ジーグバーンポンプステージの放射方向内側面に配置されていることが可能であり、およびインレットおよびアウトレットの各他方は、ジーグバーンポンプステージの放射方向外側に配置されていることが可能である。

【0023】

ジーグバーンポンプステージのポンピングを行う面の間の軸方向の間隙によって、密間隙が形成されていることが可能である。ジーグバーンポンプステージは、原理的には完全に放射方向の密間隙無しに済ますことが可能である。軸方向で発生する、真空ポンプの熱膨張は、放射方向の膨張に比較して小さいので、その際、小さな間隙幅および対応して良好な隔離効率が保証されることが可能である。

【0024】

好ましくは、少なくとも一つのポンピングを行う面の密間隙を境界付ける領域が、少なくとも部分的に、材料除去を行う処理によって生じる、または発生可能である。材料除去を行う処理によって、高い信頼性および低いコストでもって、密間隙の所望の小さな間隙幅と、相応してジーグバーンポンプステージの高い隔離効率が保証されることが可能である。材料除去を行う処理は、特に、切削法、または機械加工、例えば旋盤処理または研磨のようなものを含むことが可能である。

【0025】

例えば、構造付与されたポンピングを行う面を有する器官、好ましくはステータ器官の製造の為に、まず、構造付与された面を有する未加工鋳造品が提供される。その際、引き続いて構造付与された面の、密間隙を境界づける領域が、未加工鋳造品の表面の旋盤処理又は研磨によって処理され、器官を、望まれる間隙幅に合わせる。

【0026】

有利には、ステータ器官及び／又はローター器官が、基本的にディスク形状に形成されている。ステータ器官及び／又はローター器官のディスク面は、その際、好ましくはローター軸の回転軸に対して放射方向に推移している。ローター器官は、好ましくは回転対称に形成されている。これによって運転安全性が高められる。というのは、ローター器官によって引き起こされるアンバランスが防止されるからである。

【0027】

ステータ器官及び／又はローター器官は、射出成型部材として、鍛造部材として、又は成型加工部材として形成されている。特に、射出成型、鍛造又は成型加工が、構造を付与されたポンピング面を有する器官、例えば構造を付与されたポンピングを行う面を有するステータ器官の製造に適している。射出成型、鍛造、又は成型加工の際に、構造を付与されたポンピングを行う面の為の構造が作りだされることが可能である。射出成型、鍛造、または成型加工の際に作りだされる構造は、最終的であるか、または後処理されることが可能である。特に、上述した材料除去を行う方法によってこれを行う。

【0028】

一つの実施形に従い、ステータ器官及び／又はローター器官は少なくとも部分的に、又は完全に、例えばアルミニウムのような金属から成っている。一つの別の実施形に従い、ステータ器官及び／又はローター器官は、少なくとも部分的にまたは完全にプラスチックから成っている。ステータ器官及び／又はローター器官は、少なくとも部分的に又は完全に、例えばガラス繊維強化されたプラスチックまたは炭素繊維強化されたプラスチックのような繊維強化プラスチックから成っていることが可能である。これら材料は、ジーグバーンポンプステージの高い効率に対して望まれる形状的正確性を有するステータ器官またはローター器官の安価な製造性を保証する。同時に、上述の材料は、真空ポンプの運転の際に発生する機械負荷および熱負荷に耐えることができる状態である。

【0029】

ステータ器官は、別体式の部材として形成されることが可能である。この部材は、真空ポンプの静的コンポーネントにより担持される。ステータ器官は、例えば真空ポンプのポンプハウジングによって、または分離壁によって担持されていることが可能である。ステータ器官は、真空ポンプの静的コンポーネントと接着されていることが可能である。ステータ器官は、この形態においては、別体式に製造可能である。これによって、真空ポンプの提供の為に必要とされるコストが削減される。

【0030】

作動室および支承室は、好ましくは互いに直接隣接しており、および分離壁によって直接お互いから分離されている。支承室内には、好ましくは、ローター軸の回転可能な支持の為の回転支承部が配置されている。これは例えば転がり軸受であり、好ましくは潤滑された転がり軸受として形成されている。代替として、または追加的に、支承室内にはローター軸の回転駆動の為の駆動部が配置されていることが可能である。

【0031】

支承室内に設けられる回転支承部は、好ましくはシール装置の近傍に配置されている。これによって、真空ポンプの運転の際に発生する機械負荷および熱負荷による、ジーグバーンポンプステージの領域におけるローター軸の位置正確性への影響が制限される。その結果、特に小さな間隙幅を有する密間隙を有するジーグバーンポンプステージが実現可能である。

【0032】

真空ポンプは、好ましくは高速回転する真空ポンプである。例えばターボ分子ポンプまたはサイドチャネルポンプである。真空ポンプの作動室内には、真空ポンプのポンピング構造が配置されていることが可能である。これによって、真空ポンプによりポンピングすべきプロセスガスが、真空ポンプのポンプインレットからポンプアウトレットへと搬送可能である。このポンピング構造の回転する部材は、好ましくはローター軸により担持されている。

【0033】

ポンピング構造は、ターボ分子ポンプにおいて好ましくは、一または複数のステータディスクおよび、ステータディスクの間に配置されたローターディスクを有している。これらは協働して一つのターボ分子的ポンピング原理を発揮する。サイドチャネルポンプにおいては、ポンピング構造は、羽根の、少なくとも一つのローター側のクラウンを有しており、これらはステータ側のサイドチャネル内に配置されている。このサイドチャネルは、回転方向でみて羽根の輪郭形状に対して拡張されているので、サイドチャネルポンプ原理が発揮される。

【0034】

支承室には、特にシールガスインレットを介してシールガスが供給可能である。シールガスインレットは、ガス案内的に支承室をポンプ外部と接続する。シールガスは、ジーグバーンポンプステージによって支承室から作動室内へと搬送可能である。これによってジーグバーンポンプステージによって提供されるシール効果が最適化される。

【0035】

さらに本発明の対象は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプまたはサイドチャネルポンプの製造の方法である。このポンプにおいて、作動室、支承室、作動室と支承室の間に配置された分離壁および、分離壁を通り貫通して延在する少なくとも一つのローター軸が提供される。このローター軸は、分離壁と一つの間隙を形成している。更に、作動室と支承室の間の隔離の為のシール装置が提供される。その際、シール装置として、ジーグバーンポンプステージが意図される。このジーグバーンポンプステージは、作動室と支承室の間の、間隙を通して及ぼされるポンプ効果の提供の為に形成されている。本方法は、本明細書に従う発明に係る真空ポンプを製造するのに適している。本明細書内で真空ポンプに関しておよびその製造に関して記載される有利な実施形および長所は、本方法の有利な実施形および対応する長所を意味する。

【0036】

有利な実施形に従い、各一つのポンピングを行う面を有するステータ器官およびローター器官が生ずる。ポンピングを行う面は、好ましくは、ジーグバーンポンプステージの少なくとも一つの搬送チャネル、および搬送チャネルのシールの為の密間隙を境界づける。有利な実施形に従い、少なくとも一つのポンピングを行う面の密間隙を境界づける領域は、少なくとも部分的に材料除去を行う処理により生ずる。これによって密間隙は、特に正確に合わせられることが可能であり、かつ密間隙の特に少ない間隙幅が保証されることが可能である。これはジーグバーンポンプステージの高い効率を保証する。

【0037】

一つの実施形に従い、ジーグバーンポンプステージの為のステータ器官が、別体の部材として提供され、かつ真空ポンプの静的コンポーネントに取り付けられている。ステータ器官は、例えば真空ポンプのポンプハウジングに、または分離壁に取りつけられることが可能である。取付けは、ステータ器官を静的コンポーネントに接着することを含む。

【0038】

以下に本発明を、添付の図面を参照しつつ例示的に有利な実施形に基づいて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の実施形に従う真空ポンプを断面図として表す図。

【図2】本発明の実施形に従う真空ポンプを断面図として表す図。

【図3】本発明の実施形に従う真空ポンプを断面図として表す図。

【図4】本発明の実施形に従う真空ポンプを断面図として表す図。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１に示された真空ポンプは、ターボ分子ポンプとして形成されており、そして、真空ポンプのポンプハウジング４８によって境界づけられている作動室１２と、支承室１４を有し、作動室１２と支承室１４を互いに分離する分離壁１６を有し、並びに、ローター軸１８を有している。このローター軸は、放射方向の間隙２０を形成しつつ、分離壁１６を貫通して作動室１２内へ、および支承室１４内へと延在している。

【0041】

作動室１２内には、ターボ分子的ポンピング構造が収納されている。このポンピング構造は、ローター軸１８に固定された複数のターボ分子ローターディスク４２とローターディスク４２の間に配置され、ハウジング４８内で固定されたターボ分子ステータディスク４４を有している。ポンピング構造は、ポンプインレット３８に待機するプロセスガスに対するポンプ効果を提供する。このポンプインレットは、ハウジング４８のインレットフランジ５８によって境界づけられている。このポンプ効果は、プロセスガスをポンプインレット３８からポンプアウトレット４０まで搬送するのに使用される。

【0042】

支承室１４内には、転がり軸受４６が配置されている。この転がり軸受は、ローター軸１８を回転軸１９を中心として回転可能に支持している。支承室１４内には、ローター軸１８の回転可能な支持の為の磁気軸受または磁気軸受カートリッジもまた、原理的に意図され得る。さらに支承室１４内には、図１には図示されていないローター軸１８の為の駆動部が意図され得る。

【0043】

真空ポンプは、分離壁１６により担持されるステータ器官２４とローター軸１８により担持されるローター器官２６を有するジーグバーンポンプステージ２２を有する。ステータ器官２４およびローター器官２６は、其々基本的にディスク形状に形成されており、ローター軸１８の回転軸方向に対して放射方向に向けられている。

【0044】

ステータ器官２４と、ローター器官２６は、互いに向き合う二つのポンピングを行う面２８、３０の一方を其々有しており、これらが、ジーグバーンポンプステージ２２のポンプ有効な構造を形成する。ローター器官のポンピングを行う面３０が、ローター軸１８の回転軸１９に対して垂直に向けられている一つの平坦な面から形成されている一方、ステータ器官２４のポンピングを行う面２８は、構造形成されている。

【0045】

ステータ器官２４のポンピングを行う面２８は窪みと、窪みまたは搬送チャネル３４を境界づける隆起部を有している。窪みは、放射方向でらせん状に内から外に向かって推移している。ローター器官２６のポンピングを行う面３０の方を指し示す、隆起部３６の面領域は、ポンピングを行う面３０と共に、軸方向の密間隙３２を形成する。この密間隙は搬送チャネル３４をシールする。

【0046】

真空ポンプの運転中、搬送チャネル３４内に存在するガスは、ローター軸１８の回転方向にこえるポンピングを行う構造によって駆動され、およびこれによって搬送チャネル３４のらせん内部形状に沿って、間隙２０の方に向いたジーグバーンポンプステージ２２のインレット５０から、放射方向で外に向かって作動室１２の方に向いたジーグバーンポンプステージ２２のアウトレット５２の方へと搬送される。これによって、間隙２０を通って、支承室１４から作動室１２へと向けられたポンプ効果が提供される。ポンプ効果は、図１において矢印５４によって見て取れ、そして支承室１４を作動室１２から遮断する。

【0047】

図２から４に示された真空ポンプは、以下に説明する特別性を抜きにすると、基本的に図１に示された真空ポンプに一致する。その際、図１から４において同じ参照符号は、其々同じまたは対応する構成要素に対して付されている。

【0048】

図２に示された真空ポンプにおいては、ジーグバーンポンプステージ２２のローター器官２６と、そのポンピングを行う面２８は、搬送方向において最終のローターディスク４２により形成されている。ローダーディクス４２のポンピングを行う面２８を形成する部分は、この部分から出発して放射方向外側に向かって延在する、ローターディスク４２の翼部を担持している。プロセスガスは、最終のローターディスク４２に続いて、支承室１４を側方で通過し、回転軸方向でポンプアウトレット４０へと搬送される。

【0049】

図２には、支承室１４内に配置された駆動部６０が簡略的に表されている。

【0050】

図３に示された真空ポンプは、基本的に図２に示された真空ポンプに相当する。その際、図２に示されたポンプの流方向で最終のターボ分子ポンプステージの代わりに、ホルベックローター６２およびホルベックステータ６４を有するホルベックポンプステージが設けられ、これが、ターボ分子ポンプステージから搬送されるガスを更にポンプアウトレット４０へと搬送する。ジーグバーンポンプステージ２２のローター器官２６と、そのポンピングを行う面２８は、この形態では、ホルベックポンプステージの、ローター軸１８と接続されるローターハブによって、またはその平らな面によって形成される。この面は、ディスク形状に形成されており、および回転軸１９に対して放射方向に向けられている。

【0051】

ホルベックローター６２は、ローターハブにより担持され、この実施例においては滑らかでかつ放射方向に向けられた外側面を有するホルベックシリンダー６６を有している。この外側面は、ホルベックポンプステージのポンピングを行う面を形成し、そして、放射方向の狭いホルベック間隙６８を形成しつつ、ブッシュ形状のホルベックステータ６４の放射方向の内側面により形成される、ホルビックステータ６４のポンピングを行う面に向かい合っている。ホルビックステータ６４のポンピングを行う面は、構造形成されており、一または複数の搬送チャネルを形成する。これら搬送チャネルは、回転軸１９の周りにねじ線形状に、軸方向に推移している。真空ポンプの運転の際には、ターボ分子ポンプステージからホルベックポンプステージのインレットに向けて搬送されるプロセスガスは、ホルベックポンプステージの搬送チャネル内を前進させられ、そしてこれによって、ポンプアウトレット４０へと搬送される。

【0052】

図４に示される真空ポンプは、以下に記載する特別性を除いては基本的に図３に示される真空ポンプに相当する。

【0053】

図４に示された真空ポンプは、各一つのローターディスク４２およびステータディスク４４を有する多数のターボ分子ポンプステージを有する。その際、ステータディスク４４は、間隔リング７０によって、互いに所定の間隔で保持されている。更に、真空ポンプは、放射方向で重なり合って連続して相互に入り込むように入れ子とされた、および流方向においてターボ分子ポンプステージと、および互いに直列に入れ子とされた三つのホルベックポンプステージを有する。これらは、其々、図２に示されたホルベックステージに関して上述のように記載されたように形成されている。

【0054】

ホルベックポンプステージは、外側のホルベックシリンダー７２と、内側のホルベックシリンダー７４を有する一つのホルベックローター６２を有し、これらは、其々一つの共通なローターハブによって担持されており、これが同時に、ローター器官２６およびジーグバーンポンプステージ２２のポンピングを行う面２８を形成している。さらにホルベックポンプステージは、外側のホルベックステータ７６と内側のホルベックステータ７８を有し、これらが其々ブッシュ形状に形成されている。外側のホルベックステータ７６の放射方向の内側面は、外側のホルベックシリンダー７２の放射方向の外側面と、ホルベック間隙８０を有する第一のホルベックポンプステージを形成しており、外側のホルベックシリンダー７２の放射方向の内側面は、内側のホルベックステータ７８の放射方向の外側面と、ホルベック間隙８２を有する第二のホルベックポンプステージを形成しており、そして、内側のホルベックステータ７８の放射方向の内側面は、内側のホルベックシリンダー７４の放射方向の外側面と、ホルベック間隙８４を有する第三のホルベックポンプステージを形成している。

【0055】

図４に示された真空ポンプは、一つの駆動部６０を含んでいる。この駆動部は、電動モーターとして形成されており、および本実施例においてはブラシレス直流モーターである。電気制御ユニット８６が、駆動部６０の駆動および電力供給の為に使用される。

【0056】

ローター軸１８の支承室側の端部には、転がり軸受４６に向かって大きくなる外側断面を有する円錐形のインジェクションナット（Ｓｐｒｉｔｚｍｕｔｔｅｒ）８８が、設けられている。インジェクションナット８８は、少なくとも運転媒体貯蔵部のクリーナーと、滑動接触状態にある。これは、複数の互いに重ね合わされた吸収性のディスク９０を有しており、これらが、転がり軸受け４６の為の運転媒体によって、例えば転がり軸受け４６の為の潤滑媒体により浸されている。真空ポンプの運転の際には、運転媒体は、運転媒体貯蔵部から、毛細管効果によって、クリーナーを介して回転するインジェクションナット８８へと伝達される。そして、インジェクションナット８８のだんだん大きくなる外直径の方向での遠心力の結果として、転がり軸受け４６へと搬送される。そしてその望まれる機能が満たされる。転がり軸受４６および運転媒体貯蔵部は、一つの槽形状のインサート９２およびカバー要素９４によって囲まれている。

【0057】

高真空側では、つまりポンプインレット３８の領域では、ローター軸１８が磁気軸受により回転可能に支承されている。この磁気軸受は、本実施例では永久磁石支承部として形成されている。磁気軸受は、ローター側の支承半部９６と、ステータ側の支承半部９８を有している。これらは、軸方向に互いに積層された複数の永久磁石リング１００または１０２から成る各一つのリング積層物を有する。磁気リング１００，１０２は、狭い支承間隙１０３を形成しつつ互いに向き合って位置し、その際、ローター側の磁気リング１００は、放射方向外側に、そしてステータ側の磁気リング１０２は放射方向内側に配置されている。支承間隙１０３内に存在する磁場は、リング１００、１０２の間の磁気的斥力を引き起こす。これは、ローター軸１８の放射方向の支承に作用する。

【0058】

ローター側の磁気リング１００は、ローター軸１８のキャリア部１０４によって担持されており、このキャリア部が磁気リング１００を放射方向外側で取り囲んでいる。ステータ側の磁気リング１０２は、ステータ側のキャリア部１０６によって担持されている。このキャリア部は、磁気リング１０２を貫通し延在しており、およびハウジング４８の放射方向の支柱１０８に吊架されている。回転軸１９に対して平行に、ローター側の磁気リング１００は、キャリア部１０４と連結されたカバー要素１１０を通る一方の方向内で、そしてキャリア部１０４のショルダー部を通る他方の方向内で固定されている。ステータ側の磁気リング１０２は、回転軸１９に対し平行に、一方の方向で、キャリア部１０６と接続される固定リング１１２と、固定リング１１２および磁気リング１０２の間に配置された補償要素１１４により、そして他方の方向で、キャリア部１０６と接続される支持リング１１６により固定されている。

【0059】

磁気軸受内には、緊急支承部またはセーフティ支承部１１８が設けられている。このセーフティ支承部は、真空ポンプの通常の運転中は接触なく空転し、ローターがステータに対して放射方向に過度に撓んだ際に初めて、介入状態となり、ローター軸１８に対する放射方向の当接部を形成する。これは、ローター側の構造がステータ側の構造と衝突することを防止する。セーフティ支承部１１８は、潤滑されていない転がり軸受として形成されており、およびローター及び／又はステータと放射方向の間隙を形成する。この間隙は、セーフティ支承部１１８が通常のポンプ運転の間、介入状態に無いことを引き起こす。セーフティ支承部１１８が介入状態に至る、放射方向の撓みは、十分大きく定められているので、セーフティ支承部１１８は真空ポンプの通常の運転間、介入状態に至らず、同時に、十分小さいので、ローター側の構造がステータ側の構造と衝突することが、あらゆる状況で防止される。

【0060】

図４に示された真空ポンプは、封鎖要素１２０により閉じられたシールガスインレット１２２を含む。このシールガスインレットは、支承室１４をポンプ外部と接続し、これを介して支承室１４にシールガスが供給されることが可能である。支承室１４に供給されるシールガスは、真空ポンプの運転の際に、ジーグバーンポンプステージ２２を介して作動室１２内へと供給され、これによって支承室１４は作動室１２に対してシールされる。

【符号の説明】

【0061】

１２ 作動室
１４ 支承室
１６ 分離壁
１８ ローター軸
１９ 回転軸
２０ 間隙
２２ ジーグバーンポンプステージ（独語でいうＳｉｅｇｂａｈｎｐｕｍｐｓｔｕｆｅ）
２４ ステータ器官
２６ ローター器官
２８，３０ ポンピングを行う面
３２ 密間隙（独語でいうＤｉｃｈｔｓｐａｌｔ）
３４ 搬送チャネル
３６ 隆起部
３８ ポンプインレット
４０ ポンプアウトレット
４２ ローターディスク
４４ ステータディスク
４６ 転がり軸受
４８ ハウジング
５０ インレット
５２ アウトレット
５４，５６ 矢印
５８ インレットフランジ
６０ 駆動部
６２ ホルベックローター（独語でいうＨｏｌｗｅｃｋｒｏｔｏｒ）
６４ ホルベックステータ（独語でいうＨｏｌｗｅｃｋｓｔａｔｏｒ）
６６ ホルベックシリンダー（独語でいうＨｏｌｗｅｃｋｚｙｌｉｎｄｅｒ）
６８ ホルベック間隙（独語でいうＨｏｌｗｅｃｋＳｐａｌｔ）
７０ 間隔リング
７２，７４ ホルベックシリンダー
７６，７８ ホルベックステータ
８０，８２，８４ ホルベック間隙
８６ 電気制御ユニット
８８ インジェクションナット（独語でいうＳｐｒｉｔｚｍｕｔｔｅｒ）
９０ 吸収性のディスク
９２ 槽形状のインサート
９４ カバー要素
９６，９８ 磁気軸受半部
１００，１０２ 磁気リング
１０３ 支承間隙
１０４，１０６ キャリア部
１０８ 支柱
１１０ カバー要素
１１２ 固定リング
１１４ 補償要素
１１６ 支持リング
１１８ セーフティ支承部
１２０ 封鎖要素
１２２ シールガスインレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】