特許 6185957 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】6185957

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 19/04 20060101AFI20170814BHJP

【ＦＩ】

   F04D19/04 E

   F04D19/04 D

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-84159(P2015-84159)

(22)【出願日】2015年4月16日

(65)【公開番号】特開2015-206362(P2015-206362A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2015年4月16日

(31)【優先権主張番号】10 2014 105 582.9

(32)【優先日】2014年4月17日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】15159512.1

(32)【優先日】2015年3月17日

(33)【優先権主張国】EP

【前置審査】

(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】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(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】トビアス・シュトル

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・ホフマン

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１２１４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８０７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０４４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７４２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１１６１９６（ＵＳ，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】

真空ポンプであって、主インレット（７０）からガスの為のアウトレットへと延在するポンプチャネル（１０）に沿ってガスをポンピングする為の少なくとも一つのポンプ機構（１２５，１２４’、１２４’’）を有するものにおいて、
ポンプ機構（１２４，１２４’、１２４’’）が、ポンプ機構（１２４，１２４’、１２４’’）の第二のポンプ作用を奏する部分（１３８）の流れ上流に設けられた、ポンプ機構（１２４，１２４’，１２４’’）の第一のポンプ作用を奏する部分（１３６）が、第二のポンプ作用を奏する部分（１３８）よりも高い圧縮能力を有するよう形成されており、及び／又は、
ポンプ機構（１２４，１２４’、１２４’’）が、第二のポンプ作用を奏する部分（１３８）が、第一のポンプ作用を奏する部分（１２６）よりも高い吸引能力を有するよう形成されており、
ガスの為の少なくとも一つの中間インレット（１２２）及び／又は少なくとも一つの余量開口（１５６）がポンプチャネル（１０）内に開口しており、その際、第一のポンプ作用を奏する部分（１３６）が、余量開口１５６）及び／又は中間インレット（１２２）の開口部（１３４）の流れ上流に存在し、そしてその際、第二のポンプ作用を奏する部分（１３８）が余量開口（１５６）及び／又は中間インレット（１２２）の開口部（１３４）の流れ下流に存在し、
中間インレット（１２２）の開口部（１３４）及び／又は余量開口（１５６）の開口部が、直列に配置され、かつ互いに入り込むよう接続された、ホルベックポンプ機構の二つのホルベックポンプステージ（１２４’、１２４’’）の間で、ポンプチャネル（１０）内に開口していることを特徴とする真空ポンプ。

【請求項2】

第一のポンプ作用を奏する部分が、開口部（１３４）の流れ上流に位置するホルベックポンプステージ（１２４’）により形成され、かつ、第二のポンプ作用を奏する部分が、開口部の流れ下流に位置するホルベックポンプステージ（１２４’’）により形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。

【請求項3】

第一のポンプ作用を奏する部分（１３６）が、第一のホルベックねじ山（１４０）を有し、第二のポンプ作用を奏する部分（１３８）が第二のホルベックねじ山（１４２）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の真空ポンプ。

【請求項4】

第一のホルベックねじ山（１４０）と第二のホルベックねじ山（１４２）が、第一のホルベックねじ山（１４０）が第二のホルベックねじ山（１４２）に対してより高い圧縮能力を実現するよう形成されていることを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ。

【請求項5】

第一のホルベックねじ山（１４０）と第二のホルベックねじ山（１４２）が、第二のホルベックねじ山（１４２）が第一のホルベックねじ山（１４０）に対してより高い吸引能力を実現するよう形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の真空ポンプ。

【請求項6】

各ホルベックねじ山（１４０，１４２）が、ステーター要素（１２６，１２６’、１２６’’）の側面に、またはステーター要素（１２６，１２６’、１２６’’）と協働する、各ポンプ作用を奏する部分のローター要素（１２８）の側面に形成されており、かつ、ねじ線形状の、側面を推移する複数のウェブ（１３０，１３０’）と、これらの間に位置する複数の溝（１３２，１３２’）により形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の真空ポンプ。

【請求項7】

第一のホルベックねじ山（１４０）のより高い圧縮能力、及び／又は、第二のホルベックねじ山（１４２）のより高い吸引能力が、両方のホルベックねじ山（１４０，１４２）が、以下のパラメーター、つまり：
溝（１３２，１３２’）の数量、溝（１３２，１３２’）又はウェブ（１３０，１３０’）の勾配角度、ステーター要素（１２６，１２６’、１２６’’）とこれに付随するローター要素（１２８）の間のホルベック間隙の大きさ、溝（１３２，１３２’）の深さ、ウェブ（１３０，１３０’）の高さ、溝（１３２，１３２’）の幅、ウェブ（１３０，１３０’）の幅、
の少なくとも一つにおいて異なっていることにより達成されることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の真空ポンプ。

【請求項8】

真空装置であって、真空装置内に統合された、または真空装置に設けられた請求項１から７のいずれか一項に記載の真空ポンプを有することを特徴とする真空装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプであって、主インレットからガスのアウトレットへと延在するポンプチャネルに沿ってガスのポンピングを行うための、少なくとも一つのポンプ機構を有するものに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスの為の中間インレットがポンプチャネル内に開口する真空ポンプは、例えば、質量分析計と関連して使用され、様々な圧力室を異なる圧力レベルへとポンプアウトする。その際、圧力室の一つは、主インレットを介して、およびいずれの別の圧力室も其々一つの中間インレットを介してポンプアウトされることが可能である。その様な真空ポンプはスピリットフローポンプ（独語：Ｓｐｌｉｔｆｌｏｗ−Ｐｕｍｐｅｎ）とも称される。

【0003】

但しそのようなポンプにおいては、問題が生じる。中間インレットを介してポンプチャネル内に入るガスが、主インレットからアウトレットへと向かうポンピング方向に反して流れ、そしてそのようにして、高いガス摩擦と高すぎる圧力へと通じる。ポンピング方向に反対の中間インレットを通ってポンプチャネル内に入るガスの流れを、可能な限り低く抑え、または、完全に防止することが望ましい。その上、ポンピング方向に反対のガス流を可能な限り低く抑え、または完全に防止するために、真空ポンプにおいて、これらが中間インレットを有さないこと自体も望まれるであろう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０３５３０３４Ａ１号明細書

【特許文献2】独国実用新案第２０２００９００３８８０Ｕ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

よって本発明の課題は、ポンピング方向に反対のガスの流れが出来る限り低い、改善された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】

【0006】

この課題は、請求項１に記載の真空ポンプによって解決される。本発明の好ましい実施形および発展形は、従属請求項に記載される。

【0007】

課題は、特に、冒頭に記載した形成器の真空ポンプにおいて、ポンプ機構が、ポンプ機構の第二のポンプ作用を奏する部分に関し流れ上流に設けられているポンプ機構の第一のポンプ作用を奏する部分が、第二のポンプ作用を奏する部分よりも高い圧縮能力を有するよう形成されており、及び／又はポンプ機構が、第二のポンプ作用を奏する部分が第一のポンプ作用を奏する部分よりも高い吸引能力を有するよう形成されていることによって解決される。

【0008】

本発明の有利な形態に従い、少なくとも一つの中間インレット及び／又は少なくとも一つの余量開口がポンプチャネル内に開口しており、その際、第一のポンプ作用を奏する部分が、中間インレットの開口部及び／又は余量開口の流れ上流に存在しており、そしてその際、第二のポンプ作用を奏する部分が、中間インレットの開口部及び／又は余量開口の流れ下流に存在している。

【0009】

本発明の枠内で、主インレットからアウトレットへと向かうポンピング方向と反対の、中間インレット又は余量開口を通ってポンプチャネル内に入るガスの流れが、流れ込むガスが、中間インレット又は余量開口の流れ下流において、高い吸引能力を有するポンプ機構によって吸い離されることによって防止されることが可能であること、及び／又は、開口部に前配置されたポンプ作用を奏する第一の部分の高い圧縮能力によって、ポンピング方向と反対のガスの逆流が抑えられる、又は少なくとも防止されることが可能であることがわかった。

【0010】

その際、吸引能力とは、時間単位ごとにポンプチャネルの断面を通って搬送されることが可能である容積流と見られる。発明に係る真空ポンプにおいて、その際、第一のポンプ作用を奏する部分は、これが時間単位ごとに、第二のポンプ作用を奏する部分よりも低い容積流を、ポンプチャネルを通して搬送するよう形成されている。

【0011】

圧縮能力は、好ましくは、構造長さに関する。つまり、構造長さごとの圧縮能力に合わせられる。よって発明に係る真空ポンプにおいては、ポンプ機構は、好ましくは、第一のポンプ作用を奏する部分が、第二のポンプ作用を奏する部分よりも構造長さごとにより高い圧縮能力を有するよう形成されている。圧縮能力とは、ポンプ作用を奏する第一又は第二の各部分によって、その流れ下流に位置する各端部において達成されることが可能である圧縮比率であると見られる。よって、発明に係る真空ポンプにおいて、第一のポンプ作用を奏する部分は、第二のポンプ作用を奏する部分よりも高い圧縮比率を達成することができる。

【0012】

本発明の好ましい態様に従い、ポンプ機構はホルベックポンプ機構を有する。ホルベックポンプ機構は、ターボ分子ポンプにおいて使用され、かつ分子的な流れ領域において特に効率的である、良く知られているポンプ機構である。ホルベックポンプ機構は、一または複数のホルベックポンプステージを有する。これらは、互いに直列または並列に接続されており、かつターボ分子ポンプ内でターボ分子的ポンプステージに、通常、後接続されている。

【0013】

ホルベックポンプステージは、典型的には、シリンダー側面形状のステーター要素と、同様にシリンダー側面形状のローター要素を有する。その際、ステーター要素の側面と、ローター要素の側面は、ホルベックポンプステージのポンプ効果を発する表面を形成し、そして、互いに狭い間隙を形成しつつ向かい合っている。この間隙はホルベック間隙と称される。通常、ステーター要素の側面内には、ねじ線形状に推移する複数のウェブと、該ウェブの間に配置された、同様にねじ線形状に推移する溝が形成されている。これらは、ホルベックポンプステージの領域内にガスの為のポンプチャネルを形成する。ローター要素の互いに向き合った側面は、これと反対に滑らかに形成されている。

【0014】

原理的には、ウェブおよび溝はローター要素の側面にも設けられていることが可能であり、ステーター要素の側面が滑らかに形成されていることが可能である。これは、ただし実践ではほとんど見られない。

【0015】

ホルベックポンプステージのポンプ作用は、搬送すべきガス分子が、ローター要素の回転動作によって溝の内部で促進され、これによって軸方向に搬送されることに基づいている。その際、複数の溝の間に形成されるウェブが溝をシールし、そしてポンピング方向に反対のガス分子の逆流又は流出を防止し、または減少させる。ねじ線形状に推移するウェブと溝は、ホルベックねじ山を形成する。その際、ねじ線形状とは、ねじ線の部分回転のみを形成する形状もこれに相当すると理解される。

【0016】

ステーター要素は、原理的には外側または内側の側面にもホルベックねじ山を有することが可能である。ステーター要素は、両方の側面にそのようなポンプ効果を発する表面を有し得る。ポンプ効果を発するいずれの表面も、ステーター要素に対して回転する、同様に基本的にシリンダー形状のローター要素のポンプ効果を発する側面と共に、ホルベックポンプステージを形成することができる。

【0017】

好ましくは、ポンプチャネル内への余量開口の開口部、及び／又は、中間インレットの開口部は、ホルベックポンプ機構のホルベックポンプステージの内部に位置している。ホルベックポンプステージの内部には、中間インレットの開口部及び／又は余量開口の開口部の流れ上流又は流れ下流のホルベックねじ山の相応する形成によって、開口部の前で高い圧縮能力が、及び／又は、開口部に後置された高い吸引能力がホルベックポンプステージによって実現されることが達成されることが可能である。

【0018】

特に好ましくは、第一のポンプ作用を奏する部分が、ホルベックポンプステージの、開口部の流れ上流に位置する部分によって、そして第二のポンプ作用を奏する部分が、ホルベックポンプステージの、開口部の流れ下流に位置する部分によって形成される。ホルベックポンプステージ又はポンプステージのホルベックステーターは、これによって開口部の流れ上流の、高い圧縮能力を有する第一のポンプ作用を奏する部分と、開口部の流れ下流の堅い吸引能力を有する第二のポンプ作用を奏する部分に、二分割されることが可能である。これは構造的に簡単に実現されることが可能である。

【0019】

中間インレットの開口部、及び／又は余量開口の開口部が、直列に配置され、特に互いに入り込むよう接続された、ホルベックポンプ機構の二つのホルベックポンプステージの間で、ポンプチャネル内に位置しているとき、特に有利である。その際、第一のポンプ作用を奏する部分が開口部の流れ上流に位置するホルベックポンプステージによって、および第二のポンプ作用を奏する部分が開口部の流れ下流に位置するホルベックポンプステージによって形成されることが可能である。第一の流れ上流のポンプステージは、よって、これが、開口部に後接続される、流れ下流のホルベックポンプステージよりも高い圧縮能力を有するよう形成されていることが可能である。流れ下流のホルベックポンプステージは、その吸引能力が、開口部の前のホルベックポンプステージの吸引能力よりも高いよう形成されていることが可能である。

【0020】

第一のポンプ作用を奏する部分は、第一のホルベックねじ山を有し、そして第二のポンプ作用を奏する部分が第二のホルベックねじ山を有することが可能である。好ましくは、第一のホルベックねじ山は、これが第二のホルベックねじ山よりも高い圧縮能力を達成するよう形成されている。第一のホルベックねじ山と第二のホルベックねじ山は、第二のホルベックねじ山が、第一のホルベックねじ山に対してより高い吸引能力を達成するよう形成されていることが可能である。

【0021】

各ホルベックねじ山は、各ポンプ作用を奏する部分の、ステーター要素又はステーター要素と協働するローター要素の側面に形成されており、およびねじ線形状に側面を推移するウェブとこの間に位置する溝によって形成されていることが可能である。その際、第一のホルベックねじ山のより高い圧縮能力、及び／又は、第二のホルベックねじ山のより高い吸引能力は、両方のホルベックねじ山が、以下のパラメーター、つまり溝の数量、溝またはウェブの勾配角度、ステーター要素と付随するローター要素の間のホルベック間隙の大きさ、溝の深さ、ウェブの高さ、溝の幅、およびウェブの幅の少なくとも一つにおいて異なっていることによって達成されることができる。

【0022】

上述した幾何パラメーターの少なくとも一つの適当な調整によって、第一のホルベックねじ山を有する第一のポンプ作用を奏する部分、及び／又は、第二のホルベックねじ山を有する第二のポンプ作用を奏する部分が、中間インレットの開口部に対して、及び／又は余量開口の開口部に対して前配置されて、より高い圧縮能力を提供する、及び／又は開口部に後配置されてより高い吸引能力を提供するよう形成されることが可能である。

【0023】

本発明は真空装置、特に漏えい探査装置または質量分析計にも関する。これは真空装置内に統合されるか、または真空装置に配置された発明に係る真空ポンプを有している。

【0024】

本発明はまた、主インレットからガスの為のアウトレットへと延在するポンプチャネルに沿ってガスをポンピングするための少なくとも一つのポンプ機構を有する真空ポンプ、特にターボ分子ポンプにも関する。その際、少なくとも一つの中間インレット及び／又はガスの為の余量開口がポンプチャネル内に開口しており、その際、ポンプ機構は、余量開口及び／又は中間インレットの開口部の流れ上流に位置するポンプ機構の第一のポンプ作用を奏する部分が、開口部の流れ下流に存在するポンプ機構の第二のポンプ作用を奏する部分よりも高い圧縮能力を有するよう形成されており、及び／又は、その際、ポンプ機構は、第二のポンプ作用を奏する部分が第一のポンプ作用を奏する部分よりも高い吸引能力を有するよう形成されている。ここで挙げられた発展形および態様は、上述した発明に係る真空ポンプのバリエーションに対しても相応して有効である。

【0025】

以下に本発明を例示的に、有利な実施形に基づいて添付の図面を参照しつつ説明する。図は以下を簡略的に示している。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】真空ポンプの断面図

【図2】ホルベックポンプステージのステーター要素の斜視図

【図3】ホルベックポンプ機構の一つのバリエーションの断面部分図

【図4A】図３のホルベックポンプ機構のバリエーションの断面図

【図4B】図４Ａのバリエーションの変形

【図5】ホルベックポンプ機構の別のバリエーションの断面部分図

【図6】別の真空ポンプの断面図

【図7】図６のホルベックポンプステージの断面部分図

【図8】図６の真空ポンプのホルベックポンプステージの、半径方向外側に位置するホルベックステータースリーブ外側面の図

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１に示された真空ポンプは、インレットフランジ６８によって取り囲まれたポンプインレット７０と、ポンプインレット７０に及ぶガスをポンプチャネル１０を通して図１に表されていないポンプアウトレットに搬送するための複数のポンプステージを有する。真空ポンプは、静的なハウジング７２を有するステーターと、該ハウジング７２内に配置されたローターを有する。ローターは、回転軸１４を中心として回転可能に支承されたローター軸１２を有している。

【0028】

真空ポンプは、ターボ分子ポンプとして形成されており、そしてポンプ作用を奏する、互いに直列に接続された複数のターボ分子的ポンプステージから形成される一つのポンプ機構を有している。ターボ分子的ポンプステージは、ローター軸１２と接続される複数のターボ分子的ローターディスク１６と、軸方向でローターディスク１６の間に配置され、そしてハウジング７２内に固定された複数のターボ分子的ステーターディスク２６を有している。ステーターディスク２６は、スペーサーリング３６によって互いに所望の軸方向間隔に保持されている。ローターディスク１６とステーターディスク２６は、吸い込み領域（独語：Ｓｃｈｏｅｐｆｂｅｒｅｉｃｈ）５０内に、矢印５８の方向、つまりポンプ方向に向けられた軸方向のポンプ作用を奏する。ポンプチャネル１０は、その際、ターボ分子的ポンプステージに通り、更に、ターボ分子的ポンプステージに後配置されたホルベックポンプ機構を通って延在している。

【0029】

ホルベックポンプ機構は、示された例においては、半径方向で互いに入り込んで配置され、そしてポンプ作用を奏するよう互いに直列に接続された三つのホルベックポンプステージを有し得いる。ホルベックポンプステージのローター側の部分は、ローター軸１２と接続された一つのローターハブ７２とローターハブ７４に固定され、そしてこれによって担持されるシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ７６，７８を有する。更に、シリンダー側面形状の二つのホルベックステータースリーブ８０，８２が設けられている。これらは、同様に回転軸１４に対して同軸に向けられ、そして半径方向で互いに入り込むように接続されている。

【0030】

ホルベックポンプステージのポンプ効果を発する表面は、其々、半径方向の狭いホルベック間隙を形成しつつ互いに向かい合っている半径方向の側面によって、其々、ホルベックロータースリーブ７６，７８と、ホルベックステータースリーブ８０，８２に形成されている。その際、ポンプ効果を発する表面の各一つ（この場合ホルベックロータースリーブのそれ）は、滑らかに形成されており、ホルベックステータースリーブ８０，８２のポンプ効果を発する向かい合った側の面は、回転軸１４を中心として軸方向に推移する複数の溝を有するホルベックねじ山を有している。このねじ山内で、ロータースリーブ７６，７８の各回転によってガスが促進され、これによってポンピングが行われる。

【0031】

各ホルベックポンプステージの領域では、基本的に溝が、ポンピングを行うべきガスのためのポンプチャネルを形成する。ホルベックポンプステージは、その際、特にホルベックねじ山に基づいてポンプ作用を提供し、ポンプチャネルに沿ってターボ分子的ポンプステージによって搬送されるガスを更にホルベックポンプステージを通してアウトレットへと搬送する。

【0032】

ローター軸１２の回転可能な支承は、ポンプアウトレットの領域のローラー支承部８４とポンプインレット７０の領域の永久磁石支承部８６によって行われる。

【0033】

永久磁石支承部８６は、ローター側の支承半部８８とステーター側の支承半部９０を有している。これらは、軸方向に互いに積層された永久磁石のリング９２，９４から成る各一つのリング積層部を有している。マグネットリング９２，９４は、その際、半径方向の支承間隙９６を形成しつつ互いに向かい合っている。

【0034】

磁石支承部８６内には、緊急用または安全用支承部９８が設けられている。これは、潤滑されていないローラー支承部として形成されている。真空ポンプの通常の運転中には、安全用支承部９８は空転運転を行う。これは、ローターがステーターに対して半径方向の過剰にそれた際に初めて係合し、ローターの為の半径方向のストッパーを形成する。このストッパーは、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのを防止する。

【0035】

ローラー支承部８４の領域内には、ローター軸２２に、円すい形の一つのスプラッシュナット１００が設けられている。これは、ローラー支承部８４の方に向かって増加する外直径を有している。スプラッシュナット１００は、作動媒体貯蔵部内のスキマー（独語：Ａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）と接触している。作動媒体貯蔵部は、例えば潤滑媒体のような作動媒体を含まされた吸収性の複数のディスク１０２を有している。運転中には作動媒体は毛細管作用によって作動媒体貯蔵部からスキマーを介して回転するスプラッシュナット１００へと伝達される。そして遠心力の結果、スプラッシュナット１００に沿って大きくなる外直径の方向へローラー支承部８４に向かって搬送され、そこで例えば潤滑機能を発揮する。

【0036】

しかしまた、他の形式のローラー軸１２の支承部も可能である。ローター軸１２の為の、例えば五軸のアクティブ式磁石支承部が設けられていることが可能である。

【0037】

真空ポンプは、ローターの回転駆動の為に、一つの駆動モーター１０４を有している。その回転子はローター軸１２によって形成されている。制御ユニット１０６が該モーター１０４を駆動する。

【0038】

図２に示されたステーター要素は、図１の真空ポンプにおいてホルベックステータースリーブ８２として使用されることが可能である。ステーター要素は、基本的にシリンダー側面形状の基本京王を有し、そして三つの独立したステーター部材を有する。これら部材は、ステーター要素を三つの角度部分に細分する。個々のステーター部材１０８，１０８’、１０８’’の区分面は、図２において符号１１０，１１２および１１４で表されており、そしてステーター要素の長手方向軸１１６に基本的に平行に推移しているので、各ステーター部材１０８，１０８’、１０８’’は、その平坦面から見て基本的に直角な輪郭形状を有する一つのシリンダー側面要素を形成している。ステーター要素は、しかしまた一部品式に形成されていることも可能である。

【0039】

各ステーター部材１０８，１０８’、１０８’’は、その外側面にもその内側面にも其々複数のウェブ部分１１８，１１８’、１１８’’を有している。これらは、共にねじ線形状の長手軸１１６の方向へと推移する複数のウェブを形成している。これらウェブは、ステーター要素の内側および外側の側面に形成されており、かつこれらの間には其々、ねじ線形状の軸方向１１６に推移する複数の溝１２０が形成されている。ウェブおよび溝１２０は、その際それぞれ一つのホルベックねじ山を、ステーター要素の内側および外側の側面に形成している。これは、各側面に対して回転する、ホルベックシリンダーとして形成されるローター要素（図１のホルベックロータースリーブ７６，７８参照）と共に、ホルベックポンプステージを形成するのに適している。その際、各ローター要素は、特に、なめらかなポンプ効果を発する一つの面を有している。

【0040】

ステーター要素のセグメント化によって、その製造は明らかに簡易化される。というのは個々のステーター部材１０８，１０８’、１０８’’がアンダーカット無しで（独語：ｈｉｎｔｅｒｓｃｈｎｅｉｄｕｎｇｓｆｒｅｉ）製造され、そして簡単に成型（変形）可能だからである。ステーター要素は、しかしまた一部品式に製造されていることが可能である。これは例えば、真空適合性のある金属またはプラスチックから成る中実シリンダーまたは中空シリンダーから削り出すためである。

【0041】

ホルベックポンプステージによってポンピングされるガスの好ましい流れ経路１４８は、複数の溝１２０に沿って推移し、そして図２に表されている。

【0042】

発明に係る真空ポンプにおいて、ポンプインレット７０に形成される主インレットに加えて、一つの中間インレット１２２が設けられていることが可能である。この中間インレットとはポンプチャネル１０内に開口している（図３，４Ａおよび５参照）。

【0043】

真空ポンプにおいては、中間インレット１２２の開口部の流れ上流に位置する、ポンプ機構の第一のポンプ作用を奏する部分が、開口部の流れ下流に位置する第二のポンプ作用を奏する部分よりも高い圧縮能力を有する、及び／又は、第二のポンプ作用を奏する部分が、第一のポンプ作用を奏する部分よりも高い吸引能力を有するよう、少なくとも一つのポンプ機構が形成されている。これによって、ポンピング方向に反対の、ポンプチャネル１０内に至るガスの中間インレット１２２を介しての流れが防止されるか、または減少されることが可能である。これによって、真空ポンプの性能が全体として改善されることが可能である。

【0044】

流れ上流または流れ下流に位置する、第一または第二のポンプ作用を奏する部分は、その際特に、ポンプ機構の、開口部の直接前後に位置する部分または領域を意味する。

【0045】

図３Ａおよび４Ａのバリエーションにおいては、中間インレット１２２のポンプチャネル１０内への開口部は、外側に位置するステーター１２６と、該ステーター１２６と協働する内側に位置するローター１２８を有するホルベックポンプステージ１２４の内部に位置している。

【0046】

ステーター１２６は、図２を参照して説明されるステーター要素のように形成されていることが可能であり、そしてこれによってシリンダー側面形状の基本形状を有していることが可能である。図３に示すように、中間インレット１２２は、円形状の断面を有するチャネルの形式で、ステーター１２６を通過して長手軸１１６方向に対して横断する方向に推移しており、そしてその際、ホルベックポンプステージを通って推移するポンプチャネル１０内に開口している。中間インレット１２２を形成するチャネルは、代替として楕円形又は角型の断面を有することが可能である。

【0047】

ホルベックポンプステージ１２６においては、ポンプチャネル１０に関して開口部１３４の流れ上流に位置する、ステーター要素１２６の部分が、第一のポンプ作用を奏する部分１３６を形成し、そして開口部１３４の流れ下流に位置するステーター１２６の部分が、第二のポンプ作用を奏する部分１３８を形成する。これによってステーター１２６は、第二のポンプ作用を奏する部分１３８よりも高い圧縮能力を発揮する、第一のポンプ作用を奏する部分１３６と、より高い吸引能力を有する第二のポンプ作用を奏する部分１３８に二分されている。

【0048】

より高い圧縮能力またはより高い吸引能力を達成するために、ポンプ作用を奏する各部分１３６，１３８に形成されるホルベックねじ山１４０，１４２は互いに異なっている。第一のポンプ作用を奏する部分１３６の内側側面の第一のホルベックねじ山１４０は、ねじ線形状に推移する複数のウェブ１３０とこれらの間に位置する複数の溝１３２により形成される。第二のポンプ作用を奏する部分１３８の内側側面に設けられる第二のホルベックねじ山１４２は、ねじ線形状に推移する複数のウェブ１３０’とこれらの間に位置する複数の溝１３２’により形成される。

【0049】

第一のホルベックねじ山１４０は、開かれ、粗くかつ急こう配の構造を有する第二のホルベックねじ山１４２よりも狭くかつ平らな構造を有する。図３に示されるように、第一または第二のホルベックねじ山１４０，１４２の各構造が、複数の溝１３２が、複数の溝１３２’よりも狭く、複数のウェブ１３０または複数の溝１３２の勾配が、複数のウェブ１３０’または複数の溝１３２’の勾配よりも低く、複数のウェブ１３０が、複数のウェブ１３０’よりも高く、複数の溝１３２が複数の溝１３２’よりも深く、及び／又は、第一のホルベックねじ山１４０におけるホルベック間隙が、第二のホルベックねじ山１４２のホルベック間隙よりも小さいことによって達成される。

【0050】

その際、勾配とは、従来のねじ山勾配と類似の大きさが意図されている。更に、ホルベック間隙とは、ホルベックロータースリーブ１４４の外側の側面に対する、複数の溝１３２，１３２’の半径方向内側の方を向いた正面の間の各間隔が意図されている。

【0051】

両方のホルベックねじ山１４０，１４２の異なる構造によって、第一のポンプ作用を奏する部分１３６は、開口部１３４の領域のポンプチャネル１０内で高い圧縮能力を達成しぱ、そして第二のポンプ作用を奏する部分１３８はポンプチャネル１０の開口部１３４の領域で高い吸引能力を達成する。これによって簡単かつ効率的な方法で、中間インレットを介して流れ込むガスの、ポンピング方向に反対の望まれない流れが防止され、または少なくとも減少されることが可能である。というのは、ガスがある意味、第二のポンプ作用を奏する部分１３８によって「吸い離される」または、第一のポンプ作用を奏する部分１３６によって引き起こされる高い圧縮能力が、ポンピング方向に反対のガスの流れ込みを防止するからである。

【0052】

図３および４Ａと関連して説明されるバリエーションにおいては、よって、高い圧縮能力を有する第一のポンプ作用を奏する部分１３６が、ホルベックポンプステージ１２４の、開口部１３４の流れ上流に位置する部分によって形成され、他方で高い吸引能力を有する第二のポンプ作用を奏する部分１３８が、ホルベックポンプステージ１２４の、開口部１３４の流れ下流に位置する部分から形成される。

【0053】

ホルベックロータリースリーブ１４４を有し、内側に位置し、長手方向軸又は回転軸１１６を中心として回転可能なローター１２８と、外側に位置するステーター１２６とを有するホルベックポンプステージ１２４は、その際、ホルベックポンプステージとして図１の真空ポンプで使用されることが可能であり、これは特に、ポンプチャネル１０に関し、一または複数のターボ分子的ポンプステージに後配置され、そして別のホルベックポンプステージに直列に行われる。

【0054】

真空ポンプは、また、中間インレット無しで形成されていることも可能である。図４Ｂのバリエーション参照。このバリエーションにおいては、図４Ａのバリエーションと比較して中間インレット１２２が設けられていない。図４Ｂのバリエーションでは、少なくとも一つのポンプ機構と、特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプステージが、ポンプ機構の第二のポンプ作用を奏する部分の流れ上流に位置するポンプ機構の第一のポンプ作用を奏する部分が、第二のポンプ作用を奏する部分よりも高い圧縮能力を有し、及び／又は、第二のポンプ作用を奏する部分が、第一のポンプ作用を奏する部分よりも高い吸引能力を有するよう形成されている。これによって、ポンプ作動の間のポンピング方向と反対のガスの逆流が防止される、または少なくとも減少されることが可能である。真空ポンプの性能が、これによって全体として改善されることが可能である。

【0055】

図５のバリエーションにおいては、ポンプチャネル１０内への中間インレット１２２の開口部１３４は、第一のホルベックポンプステージ１２４’と第二のホルベックポンプステージ１２４’’の間に位置する。両方のポンプステージ１２４’、１２４’’は、直列に配置され、そして互いに入り込むよう接続されている。ポンプチャネル１０は、よって其々、図５に示唆させるように、中間インレット１２２の開口部１３４の領域内で、第一のホルベックポンプステージ１２４’から第二のホルベックポンプステージ１２４’’内、そしてポンピング方向１４６でみて第二のホルベックポンプステージ１２４’’への後通路（独語：Ｎａｃｈｇａｎｇ）中に一つの１８０度転向部を有している。

【0056】

第一のホルベックポンプステージ１２４’は、シリンダー側面形状のステーター１２６’を有している。その内側側面は、ローター１２８のホルベックロータースリーブ１４４と共に、ポンプステージ１２４’のポンプ効果を発する本来の表面を形成する。その際、図５に示されるように、第一のホルベックねじ山１４０がステーター１２６’の内側の側面に設けられている。第二のホルベックポンプステージ１２４’’は、一つのシリンダー側面形状のステーター１２６’’を有する。その外側側面は、ホルベックロータースリーブ１４４の内側側面と共に、第二のホルベックポンプステージ１２４’’の本来のポンプ効果を発する表面を形成し、その際、第二のホルベックねじ山１４２は、ステーター１２６’’の外側の側面に設けられる。

【0057】

図５のバリエーションにおいては、第一のポンプ作用を奏する部分は、第一のホルベックポンプステージ１２４’により、そして第二のポンプ作用を奏する部分は、第二のホルベックポンプステージ１２４’’により形成される。第一のポンプ作用を奏する部分または第一のホルベックポンプステージ１２４’は、その吸引能力がより高い第二のポンプ作用を奏する部分または第二のホルベックポンプステージ１２４’’よりも高い圧縮能力を有する。より高い圧縮能力またはより高い吸引能力は、その際、特に、ここでもまた第一または第二のホルベックねじ山１４０，１４２の構造上の相違により達成されることが可能である。

【0058】

第一のホルベックねじ山１４０は、開かれ、粗く、そして急な構造を有する第二のホルベックねじ山１４２よりも狭くそして平坦な構造を有する。

【0059】

第一または第二のホルベックねじ山１４０，１４２の構造は、その際、溝１３２が、溝１３２’よりも狭い、ウェブ１３０または溝１３２の勾配がウェブ１３０’または溝１３２’の勾配よりも低い、ウェブ１３０がウェブ１３０’よりも高い、溝１３２が、溝１３２’よりも深い、及び／又は、第一のホルベックねじ山１４０におけるホルベック間隙が、第二のホルベックねじ山１４２におけるホルベック間隙よりも小さいことにより実現されることが可能である。

【0060】

両方のホルベックねじ山１４０，１４２の異なる構造によって、第一のポンプ作用を奏する部分が、開口部１３４の領域のポンプチャネル１０内で高い圧縮能力を達成し、そして第二のポンプ作用を奏する部分が、ポンプチャネル１０内の開口部１３４の領域中において高い吸引能力を有する。これによって、簡単かつ効率的な方法で、ポンピング方向と反対の、中間インレット１２２を逆流するガスの望まれない逆流が防止される、または少なくとも減少される。というのは、第二のポンプ作用を奏する部分が、ガスをポンピング方向にいわば吸入し、他方で第一のポンプ作用を奏する部分が、ポンピング方向と反対のガスの流れ込みを大幅に防止するからである。

【0061】

両方の互いに入り込んで接続されたホルベックポンプステージ１２４’、１２４’’は、図１の真空ポンプにおいて使用されることが可能である。これは、特にポンプチャネル１０に関して、ターボ分子的ポンプステージに対して後配置されて使用可能である。

【0062】

図６の真空ポンプは、図１の真空ポンプのように構成されている。図１の真空ポンプと異なり、図６の真空ポンプでは、半径方向外側に位置するホルベックステータースリーブ８０がその外側面１５０に、周回する余量チャネル（独語：Ｆｌｕｔｋａｎａｌ）１５２を有する。この余量チャネルは、ポンプハウジング７２に設けられた余量チャネルインレット１５４を二つの余量開口１５６へと接続する。余量開口１５６は、少なくとも基本的に半径方向にホルベックステータースリーブ８０を通って走っており、そしてホルベックステータースリーブ８０とホルベックロータースリーブ７６の間のホルベック間隙内へと開口する。

【0063】

中間インレット１２２が通常、真空ポンプによってレシーバーから引っ張られるプロセスガスの為のインレットとして使用される一方で、余量チャネルインレット１５４は、ポンプ作動の間、通常は閉じられている。余量チャネルインレット１５４は、通常、真空ポンプの遮断の後に初めて開かれ、ポンプを換気する。ポンプの換気によって、ローター軸１２とこれに配置される部材は、迅速に静止状態へともたらされることが可能である。

【0064】

ホルベックステータースリーブ８０およびホルベックロータースリーブ７６によって形成される、半径方向と外側に位置するホルベックポンプステージは、第一のポンプ作用を奏する部分（この部分は、ホルベック間隙を通してポンピングするガスの流れ方向に関して、余量開口１５６の開口部の流れ上流に位置する）と、第二のポンプ作用を奏する部分を有する（この部分は開口部の流れ下流に位置する）。その際、第一のポンプ作用を奏する部分は、第二のポンプ作用を奏する部分よりも高い圧縮能力と低い吸引能力を有する。これによって真空ポンプの換気の間、余量開口１５６からホルベック間隙内へと流れるガスがより良好な方法で意図された流れ方向へとポンプアウトされることが可能である。余量開口１５６から前配置されたターボ分子的ポンプステージへのガス流は、これによって、特にローター軸１２が未だ高い回転数で回転している時点に対して減少される。高回転で流れ込むガスによるターボ分子的ポンプステージの羽根の損傷は、これによって防止されることが可能である。低い回転数では、流れ込むガスは逆にターボ分子的ポンプステージに対し害が無い。減少する回転数と共に、第一および第二のポンプ作用を奏する部分に働くポンプ効果は弱まるので、減少する回転数と共に、より多くの、余量開口１５６を通って進入するガスがターボ分子的ポンプステージを流れる。

【0065】

真空ポンプの現されていないバリエーションは、少なくとも一つの余量開口１５６も中間インレット１２０も、ホルベックポンプステージのホルベック間隙中に有している。その際、ホルベックポンプステージの第一のポンプ作用を奏する部分と第二のポンプ作用を奏する部分の間の移行部は、中間インレットの開口部の領域中、または余量開口の開口部の領域中にある。

【0066】

記載したバリエーションにおいては、其々の第一のポンプ作用を奏する部分は、その吸引能力がより高い第二のポンプ作用を奏する部分より高い圧縮能力を有する。しかしまた、第一のポンプ作用を奏する部分の圧縮能力のみが、第二のポンプ作用を奏する部分のそれよりも高い、または第二のポンプ作用を奏する部分の吸引能力のみが、第一のポンプ作用を奏する部分のそれよりも高いというバリエーションも考えられる。

【符号の説明】

【0067】

１０ ポンプチャネル
１２ ローター軸
１４ 回転軸
１６ ローターディスク
２６ ステーターディスク
３６ スペーサーリング
５０ 吸い込み領域
５８ 矢印
６８ インレットフランジ
７０ ポンプインレット（主インレット）
７２ ハウジング
７４ ローターハブ
７６，７８ ホルベックロータースリーブ
８０，８２ ホルベックステータースリーブ
８４ ローラー支承部
８６ 永久磁石支承部
８８ ローター側の支承半部
９０ ステーター側の支承半部
９２，９４ 永久磁石リング
９６ 半径方向の支承間隙
９８ 安全用支承部
１００ スプラッシュナット
１０２ 吸収性のディスク
１０４ 駆動モーター
１０６ 制御ユニット
１０８，１０８’，１０８’’ ステーター部材
１１０ 区分面
１１２ 区分面
１１４ 区分面
１１６ 長手方向軸
１１８，１１８’，１１８’’ ウェブ部分
１２０ 溝
１２２ 中間インレット
１２４，１２４’，１２４’’ ホルベックポンプステージ
１２６，１２６’，１２６’’ ステーター
１２８ ローター
１３０，１３０’ ウェブ
１３２，１３２’ 溝
１３４ 開口部
１３６ 第一のポンプ作用を奏する部分
１３８ 第二のポンプ作用を奏する部分
１４０ 第一のホルベックねじ山
１４２ 第二のホルベックねじ山
１４４ ホルベックロータースリーブ
１４６ ポンピング方向
１４８ 流れ経路
１５０ 外側
１５２ 余量チャネル
１５４ 余量チャネルインレット
１５６ 余量開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】