特許 7339973 スクリュー式真空ポンプ

(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】

(24)【登録日】2023-08-29

(45)【発行日】2023-09-06

(54)【発明の名称】スクリュー式真空ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20230830BHJP

   F04C 25/02 20060101ALI20230830BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20230830BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 B

F04C18/16 C

F04C25/02 M

F04C29/00 D

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021011798

(22)【出願日】2021-01-28

(62)【分割の表示】P 2018232382の分割

【原出願日】2018-12-12

(65)【公開番号】P2021102960

(43)【公開日】2021-07-15

【審査請求日】2021-07-02

(31)【優先権主張番号】17207558.2

(32)【優先日】2017-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(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】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100208258

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 友子

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ペーター・フーバー

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】独国実用新案第２０２０１６００５２０９（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】特開２００９－１８５７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２８８３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３８８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４１６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４３２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２９４３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２６９８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／１６

Ｆ０４Ｃ ２５／０２

Ｆ０４Ｃ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（１６）、ハウジング（１６）内に配置され、そして互いに係合状態にある二つのスクリュー式ローター（２８，３０）を有するスクリュー式真空ポンプ（１０）であって、スクリュー式ローターは、プロセスガスの搬送のため、ハウジング（１６）と相互作用し、プロセスガスの閉じられた搬送ボリュームを、繰り返し形成し、かつアウトレット（２４）の方向へと搬送し、その際、スクリュー式ローター（２８，３０）が、其々、スクリュー軸（６３）に沿って隣接する少なくとも二つの部分（６２，６４）を有し、その際、スクリュー式ローター（２８，３０）が、其々、インレット（２２）の近傍に置かれた第一の部分（６２）内において、少なくとも基本的に一定のピッチを有し、そして第二の部分（６４）内において、第一の部分（６２）内におけるよりも小さいピッチを有し、スクリュー式真空ポンプ（１０）の吸引領域（６７）において、スクリュー式ローター（２８，３０）のための端面（７８）が、ハウジング内部の端面であって、スクリュー式ローター（２８，３０）を取り囲む領域にわたる端面として形成されており、しかもこの端面は、各搬送ボリュームが吸引のため開かれ、そして搬送のため閉じられることが可能であるよう、スクリュー軸の方向にスクリュー状の二つの傾斜面として形成されていて、且つ各スクリュー式ローター（２８，３０）のスクリュープロフィルに適合されており、及び
その際、閉じられた搬送ボリュームは、閉じられた領域であり、この閉じられた領域は、各ロータ（２８，３０）の二つのねじ条の間でスクリュープロフィル（３８，４０）に沿ってローターの周りに延びており、且つ外側方向に対してはハウジングによって、そしてスクリュープロフィル（３８，４０）に沿って各他方のローターによって、制限されており、
その際、搬送ボリュームが、ポンプ過程の間、各スクリュー式ローター（２８，３０）に沿ってそのプロフィル内をインレット（２２）からアウトレット（２４）へと移行し、これによってポンプ作用が提供され、
そしてその際、スクリュー軸（６３）方向において、第一の部分（６２）の長さが、第一の部分（６２）におけるスクリュー式ローター（２８，３０）及びハウジング（１６）によって閉じられた搬送ボリュームの長さ、即ち第一の部分（６２）におけるローターの１ピッチの長さよりも長く、
端面（７８）が、鋳造部材（１６）内に形成されており、そして加工されていないことを特徴とするスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項2】

閉じられた搬送ボリュームが、各ローター（２８，３０）のスクリュー軸（６３）の周りで３６０度の角度をカバーしていることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項3】

第一の部分（６２）が、搬送ボリュームの長さの少なくとも１．２５倍に相当することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項4】

第一の部分（６２）が、搬送ボリュームの長さの少なくとも１．５倍に相当することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項5】

第一の部分（６２）が、搬送ボリュームの長さの少なくとも１．７５倍に相当す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スクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項6】

第一の部分（６２）が、搬送ボリュームの長さの少なくとも２倍に相当す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スクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項7】

各スクリュー式ローター（２８，３０）のスクリュープロフィル（３８，４０）が、サイクロイドによっ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スクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項8】

各スクリュー式ローター（２８，３０）のスクリュープロフィル（３８，４０）が、二条に形成され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スクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項9】

スクリュー式ローター（２８，３０）が、其々、第二の部分（６４）において、少なくとも基本的に一定で、かつ少なくとも部分的に一定であるピッチを有す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スクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項10】

スクリュー式ローター（２８，３０）が、少なくとも一つの第三の部分（６６）を有し、そしてそのピッチが、第三の部分（６６）において第二の部分（６４）においてよりも小さいことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項11】

第三の部分（６６）におけるピッチが、少なくとも基本的に一定であることを特徴とする請求項１０に記載のスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【請求項12】

スクリュー式ローター（２８，３０）が、其々、その全体のポンプ効果を発揮する長さにわたって、異なるピッチの複数の部分（６２，６４，６６）を有し、その際、ピッチが全ての部分（６２，６４，６６）において一定であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のスクリュー式真空ポンプ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハウジングと、ハウジング内に配置され且つ互いに係合状態にある二条のスクリュー式ローターとを有するスクリュー式真空ポンプに関する。このスクリュー式ローターは、ハウジングと相互作用してプロセスガスを搬送する為に、閉じられたプロセスガスの搬送ボリュームを繰り返し形成し、そしてアウトレットの方向へと搬送する。

【背景技術】

【0002】

スクリュー式真空ポンプは、一般的に、複雑なポンプ効果を発揮する形状、特にスクリュー式ローターのスクリュープロフィルと、スクリュー式ローターのための対応するハウジングを有している。これら形状の相互作用は、その製造において高い精度を要求する。よって当該形状を製造し、又はコントロールするのは極めて面倒でかつ高価である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の課題は、必要な製造精度を、ポンプ効果を発揮する形状の少なくとも部分領域に対して低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この課題は、請求項１に記載の特徴を有するスクリュー式ポンプによって、特に、スクリュー式ローターが、それぞれ、スクリュー軸に沿って隣接する少なくとも二つの部分を有し、その際、スクリュー式ローターが、それぞれ、インレットの近くに置かれた第一の部分内に、少なくとも基本的に一定であるピッチを有し、そして第二の部分では、第一の部分よりも小さいピッチを有し、そしてその際、スクリュー軸に関して第一の部分は、第一の部分内の閉じられた搬送ボリュームよりも長いことによって解決される。

【0005】

スクリュー式真空ポンプのインレットにおいては、各スクリュープロフィルはハウジングと相互作用し、搬送ボリュームを取り囲む。閉じるべき搬送ボリュームが、これをインレットに対して閉じられる前に第二の部分に達する場合には、これは、プロセスガスが、部分的にインレットの方へと戻って排出されることに通じる。よってこれまでは、インレット領域のハウジングの高い製造精度が必要だった。搬送ボリュームを正確に定義し閉じるためである。インレット領域の正確な製造は、面倒・高コストであり、そして例えば、ハウジングのための鋳造型が複数の鋳造サイクルにわたって摩耗することによって困難となる。

【0006】

第一の部分が、発明に従い、閉じられた搬送ボリュームよりも長いので、第二の部分が、搬送ボリュームが閉じられる前に到達されることがないということが保証される。よってインレットの領域におけるハウジングの製造精度は低減され、その際、インレットへのプロセスガスの逆流の危険性は無い。

【0007】

製造精度への要求が低減されることにより、真空ポンプの製造は著しく簡単となる。よって、エラーを有する部材が少ない安定した製造プロセスが可能となる。よって、これは特に、ハウジングが、インレット領域においてしばしば測定困難であり、特に面倒な３Ｄ座標測定システムによってのみ測定可能であるので有利である。測定無しだと、相違は場合によってはスクリュー式真空ポンプの最終検査の際に初めて見つかる。このことは、エラー発生の場合は、再度組み立てのため高いコストへと通じる。発明によって、製造精度の影響が低減されるので、目標形状からの相違は、重要でない、又は無害である。

【0008】

本発明は、ハウジングの製造のみならず、スクリュー式ローターの製造も簡単にする。発明に従う比較的大きなピッチを有する比較的長い第一の部分内で、より大きなツール、及び／又はより高い切削ボリュームを有するツールが、プロフィル製造のため使用されることが可能だからである。これは、加工時間と、関連する製造コストを低減する。加工時間は、更に、例えば、スクリュー式ローターの各スクリュー輪郭が、第一の部分内のみで、又は第一の部分においても、既に鋳造の際に、少なくとも更なる切削加工のための予輪郭で形成されることによって低減されることが可能である。

【0009】

延長された第一の部分にも関わらず、効率的なスクリュープロフィルが、ローターの比較可能な全長のもと形成されることが可能であるということが示された。つまり、製造技術上のメリットが、真空技術的な制限を著しく上回るので、本発明によって効率的なポンプを特に簡単に製造することが可能である。

【0010】

更に驚くべきことに、本発明によるスクリュー式真空ポンプは、比較的高い吸引圧力でも、改善された吸引性能を有することが示された。これは、より長い第一の部分によって、ローター間及び特にハウジングに対して形成される第一の部分における間隙も、より長いということに帰する。内部の圧縮の領域のプロセスガスは、特別高い内部の圧力における高い吸引圧力の場合に生じるが、これはつまり、逆流の為により長い間隙を越える必要がある。逆流は、結果困難である、又はより良好にシールされる。発明に係るスクリュー式真空ポンプは、つまり発生可能な設定の制限の場合に特別簡単に製造可能であるだけでなく、所定の圧力領域におけるより改善された真空技術的性能さえも有する。

【0011】

一般的に、ローターの間及びハウジングに対する不可避な間隙を除いて閉じられた領域が、閉じられた搬送ボリュームと解される。この閉じられた搬送ボリュームの領域は、各ローターの二つのねじ条の間でスクリュープロフィルに沿ってローターの周りに延びており、そしてハウジングから外に向かって、そしてスクリュープロフィルに沿って各他方のローターによって制限されている。搬送ボリュームは、ポンプ過程の間、各スクリュー式ローターに沿ってそのプロフィル内をインレットからアウトレットへと移行する。これによってポンプ作用が提供される。搬送ボリュームは、インレットとアウトレットの間の経路で小さくなることが可能である。これを内部の圧縮という。

【0012】

特に、閉じられた搬送ボリュームは、各ローターのスクリュー軸の周りを３６０度の角度で覆っている。

【0013】

一つの実施態様では、第一の部分は、搬送ボリュームの長さの少なくとも１．２５倍、特に少なくとも１．５倍、特に少なくとも１．７５倍、特に少なくとも２倍に相当する。上述したメリットは、これによって相応して強化される。

【0014】

ポンプの吸引領域においては、例えばスクリュー式ローターのための端面が形成されていることが可能である。これは、各搬送ボリュームが、吸引のため開かれ、そして搬送のため閉じられることが可能であるよう、その形状をスクリュー式ローターに合わせられている。

【0015】

端面は、特に少なくとも基本的に、スクリュー軸に対して直角に延びている。端面は、例えばハウジングの、特に内部の正面を形成する。端面は、好ましくは自由形状面として形成されていることが可能であり、及び／又は少なくとも基本的に、相応する少なくとも一つのスクリュープロフィルに平行に延びている。特に、端面には、スクリュープロフィルに対してそれぞれ平行な二つの領域が設けられていることが可能である。これらは、特にスクリュー軸に関して高められた、特に下側の領域、及び／又は下げられた、特に上側の領域に接合されている。

【0016】

端面は、一般的に例えばハウジング内に形成されていることが可能である。ハウジングは、例えば鋳造部品として形成されていることが可能である。一つの実施態様においては、端面は、鋳造部品内に、特にハウジング内に形成されており、そして加工されていない。これによって端面の切削加工の製造ステップが完全に省略され、このことはハウジングの製造を更に簡易化する。

【0017】

別の実施態様においては、各スクリュー式ローターのスクリュープロフィルは、サイクロイドによって形成されている。そのようなスクリュープロフィルは、有利には必要に応じて形成されることが可能である。

【0018】

一つの発展形においては、各スクリュー式ローターのスクリュープロフィルは、二条に形成されている。これによって相応するスクリューローターの特別低いアンバランスが達成される。よって、補償要素（追加的な構造空間を要求する、例えば補償質量のようなもの）、及び／又は、補償穴（この穴の中に質量が保存されることが可能である）が省略されることが可能である。他方で、より高い圧力が可能とされることができる。

【0019】

別の実施態様においては、スクリュー式ローターは、其々第二の部分内において、少なくとも基本的に一定のピッチを有する。そのようなスクリュー式ローターは、特別簡単に設定され、そして製造されることができる。というのは、一定のピッチが、比較的簡単な形状を形成するからである。

【0020】

スクリュー式ローターが、其々、少なくとも一つの第三の部分を有し、そしてそのピッチが、第三の部分において第二の部分においてよりも小さいことが意図され得る。これによって、追加的な内部の圧縮が実現されることが可能である。

【0021】

第三の部分におけるピッチは、特に少なくとも基本的に一定であることが可能である。別の実施例においては、スクリュー式ローターは其々、そのポンプ効果を発揮する全体の長さにわたって、異なるピッチの複数の部分を有する。その際、ピッチは全ての部分において、特に少なくとも領域的に、又は下位部分的に、特に其々、一定である。これら双方が、簡単な設定と製造に貢献する。

【0022】

一定のピッチの二つの隣接する部分の間で、スクリュープロフィルのピッチは、スクリュー軸に沿って、基本的に部分部分の間の移行領域においてのみ変化する。移行領域は、特に一つの部分、特に隣接する複数部分よりも小さい。特にすべての移行領域がすべての部分よりも小さい。

【0023】

スクリュー式真空ポンプは、例えば、５対１より小さい、特に４対１より小さい、特に３．５対１より小さい、及び／又は２対１より大きい、特に３対１より大きい圧縮比で内部圧縮されることが可能である。各スクリュープロフィルは、例えば７より多い、特に１０より多い、特に１２より多い、特に１３より多い、閉じた搬送ボリュームを形成する、又は搬送する。各スクリュー式ローターのスクリュー式プロフィルの長さのその直径に対する比率は、特に少なくとも２．０、特に少なくとも２．５、特に少なくとも３．０、及び／又は最高５．０、特に最高４．０である。

【0024】

本発明を以下に単に例示的にのみ、簡略化した図面に基づいて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】スクリュー式真空ポンプの斜視図

【図2】図１のスクリュー式真空ポンプの平面図

【図3】図１及び２のスクリュー式真空ポンプの側面図

【図4】図３に示された線Ａ－Ａに沿うスクリュー式真空ポンプの断面図

【図5】図１から４のスクリュー式真空ポンプの浸漬クーラー

【図6】図１から４のスクリュー式真空ポンプの吸引領域の断面斜視図

【図7】図６のスクリュー式真空ポンプの側面図

【図8】スクリュー式真空ポンプのハウジングの斜視図

【図9】加工された、又は加工されていない端面を有するスクリュー式ポンプの二つの吸引性能推移を一つのチャート中に示す図

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１から３には、スクリュー式真空ポンプ１０が示されている。これは、モーター１２、ギアボックス１４、ハウジング１６、軸受シールド１８、及びカバー２０を有している。スクリュー式真空ポンプ１０は、プロセスガスをインレット２２から、下に向けられた、図３に見て取ることが可能なアウトレット２４に搬送する。

【0027】

モーター１２に対して、アクティブな流体冷却部が設けられている。これは、モーター１２のハウジングから出ている。ハウジング１６の内部に設けられ、そして図４に見て取ることが可能であるスクリュー式ローター２８及び３０のために、同様に、アクティブな流体冷却部が設けられている。これは、二つの冷却配管を有する。これらは図１には表わされていない。しかしその延在は、ハウジング１６の対応する溝３２によってあらわされている。これら溝の中に冷却配管がはめ込まれているのである。さらにアクティブな流体冷却部は、ギアボックス１４内と、カバー２０内に設けられており、そしてここでは、それぞれ浸漬クーラー３４として形成されている。これらは、以下に図５に基づいて詳細に説明される。

【0028】

図１から４に見て取れるように、スクリュー式真空ポンプ１０のハウジング１６は、くびれ部３６を有する。くびれ部３６は、アウトレット２４の領域に設けられている。

【0029】

図４には、スクリュー式真空ポンプ１０が断面図で示されている。その断面は、図３の線Ａ－Ａに対応している。二つのスクリュー式ローター２８及び３０が見て取れる。これらはそれぞれ、二条の、内外にかみ合うスクリュー状プロフィル３８及び４０を有している。これらは、サイクロイドプロフィルを使って造られており、そしてスクリュー状基部のシリンダー状の基本形状とシリンダー状のスリーブ輪郭を有している。スクリュー状プロフィル３８及び４０は、ハウジング１６と相互作用し、スクリュー式真空ポンプ１０のポンプ効果を発揮する領域を形成する。そしてこれは、プロセスガスの閉じられた搬送ボリュームをインレット２２からアウトレット２４へと、図４において、つまり左から右へと繰り返し搬送する。

【0030】

スクリュー式真空ポンプ１０のポンプ性能は、ポンプ効果を発揮する領域における様々な間隙のサイズと態様に依存する。これは、ローター２８，３０とハウジング１６の相対動作に基づいて不可避ではあるが、しかし良好なポンプ性能のために、小さく、そして可能な限り一定に保たれるべきである。関与する部材中における温度変化は、その変形へと通じる。ここで説明した、ポンプ１０内の熱を回避し、放熱し、そして一般的に抑制する措置は、よって、可能な限り少ない変形と、ひいては可能な限り支配可能な間隙を実現する。間隙は、つまり正確に設計されることが可能であり、このことは、ポンプ性能、又はその効率を改善する。

【0031】

スクリューローター２８は、直接、つまり中間接続された連結部を介さず、モーター１２によって駆動される。これに対して、スクリューローター３０は、同期ギア４２を介して歯車４３によってスクリューローター２８に対して所定の角度比で駆動される。

【0032】

モーター１２は、ハウジング４４を有する。ハウジングは、例えばアルミニウムから作られており、そしてその中に、アクティブな流体冷却部のための冷却配管２６が形成されている。モーター１２は、更に、巻線ステーター４６を有している。このステーターは、スクリューローター２８のシャフト端部に設けられたマグネットキャリア４８と共に、電気的モーター、及びスクリューローター２８のための直接駆動部を形成する。スクリューローター２８は、モーター１２の回転子を形成する。マグネットキャリア４８は、複数の永久磁石を有している。モーター１２は、つまりＩＰＭＳＭとも称される、統合された複数の磁石を有する永久磁石同期機械を形成する。

【0033】

ステーター４６は、注型成型体５０内に配置されており、注型成型体は、ステーター４６における詳説されない電気導体を絶縁し、そしてこれを絶縁しつつ基板５２へ案内する。注型成型体５０は、ここでは基板５２と共に、モーター１２の真空密な接続部を形成する。この接続部は、大気圧の領域に設けられる制御エレクトロニクスへのものである。例えば、モーター１２のための外部の周波数変換器が設けられることも可能である。代替として、又は追加的に、基板５２上にモーター１２のための制御エレクトロニクスの少なくとも一部が設けられていることが可能である。

【0034】

ギアボックス１４内には、同期ギア４２が設けられている。ギアボックス１４内には、更に、オイルが潤滑剤として配置されている。これは、スプラッシュディスク５４によって同期ギア４２にわたって、及び隣接する軸受５６にわたって分配される。

【0035】

くびれ部３６は、シールド、又は熱バリアを形成する。これは詳しく言うと、特に、スクリューローター２８，３０の領域においてポンプ作動の間に発生する熱のためのものである。より少ない材料断面が残ることによって、及び変形によって熱パスが変更されることによって、スクリューモーターからの熱（そうでなければハウジング１６内で広がる熱）が、その他の領域に至ることが防止される。よって特にオイルはギアボックス１４内において、そして軸受５６は、あまりに高い温度から保護される。ギアボックス１４内に配置された浸漬クーラー１４は、同様に温度減少に貢献する。これは、ギアボックス１４内の図示されないオイル槽中に配置され、よってオイルを直接冷却する。

【0036】

各スクリューローター２８及び３０のために、軸受５６（ここでは固定側軸受を形成する）に隣接して、デフレクター５８として形成された潤滑剤連行装置が設けられている。各デフレクター５８は、ギアボックス内でオイルのためのバリアを形成する。よって、オイルがポンプ効果を発揮する領域、又は真空領域、特にアウトレット領域に至らない。デフレクター５８は、詳細には見て取ることができないオイルのための遠心分離エッジを有している。遠心分離エッジに対して、ハウジング１６内には、フローオフ溝が形成されている。このフローオフ溝は、遠心分離されるオイルを収容し、そしてこれをギアボックス１４内へと、又はそこのオイル槽へと導く。スプラッシュディスク５４によってギア４２へ、及び軸受５６へ搬送される、又は分配されるオイルは、よって、デフレクター５８によって再びローター２８又は３０から排出される。

【0037】

動的なフルードシールとしてピストンリングが、ピストンリングキャリア６０に設けられている。これは、非接触式のシールを形成し、よって摩擦熱を防止する。デフレクター５８は、可能な限り多くのオイルをギアボックス１４へと戻すので、既にできる限り少ないオイルがピストンリングにある。よって、全体として許容されるシール性が、特に低い熱発生のもと達成される。

【0038】

スクリューローター２８及び３０は、そのそれぞれのスクリュープロフィル３８又は４０において、異なるピッチの三つの部分を有する。ポンプ方向において第一の部分６２は、図４において左側で、吸引領域を形成しており、そして一定で、かつ三つの部分で最も大きなピッチを有する。第一の部分６２は、スクリュー軸６３（これは各ローター２８又は３０に沿って延びている）に関して、第一の部分内の閉じられた搬送ボリュームよりも長い。第二の部分６４は、複数の下位部分を有する。これらは、詳細には参照されていない。下位部分は、第一の部分とは異なるが、それぞれ一定のスクリュープロフィル３８又は４０のピッチを有している。その際、ピッチは、第一の部分におけるよりも小さい。第二の部分６４は、ここでは最も長い部分を形成する。より小さなピッチを有する第三の部分６６は、排出部分を形成する。第三の部分は、ここでもまた、一定のピッチである。ポンプ方向に沿って減少するピッチによって、内部の圧縮が行われる。これは、ポンプガスが排出する前に既に圧縮する。

【0039】

ローター２８，３０、又は、スクリュープロフィル３８，４０は、一定の部分の存在によって特に簡単に設計され、そして製造されることが可能である。図４に見て取れるように、延ばされた第一の部分６２は、相応して拡張されたスクリュープロフィル２８，３０とハウジング１６の間の間隙へと通じるので、内側のシールから当該部分６２及び６４の移行部における内部圧縮部から、吸い込み空間、又は吸引領域６７までの距離又は間隙がより長くなっている。相応して、間隙のシール性も高まる。これは特に、高い圧力差において内側圧縮部の吸引領域６７に対する改善されたシール性をもたらす。

【0040】

スクリュー式真空ポンプ１０は、内側のシールを有する。ポンプ１０のスクリュー式ローター２８、３０は、ここでも、ハウジング１６と相互作用し繰り返し閉じられた搬送ボリュームを取り囲む。そのサイズは、インレット側の端部において、又は部分６２において、アウトレット側の端部において、又は部分６６においてよりも大きい。搬送ボリュームのサイズは、スクリュープロフィル３８，４０の横断面によって、及びそのピッチによって決定される。

【0041】

インレット側、又は部分６２における搬送ボリュームのサイズは、スクリュー式ポンプ１０の理論的吸引性能を決定する。スクリュープロフィル３８，４０のピッチは、インレット側で部分６２にわたって一定であり、よって搬送ボリュームは、閉じた部分の下流側で内部圧縮部によって圧縮される。各ローター２８，３０が各搬送ボリュームをあまりに早く、又はあまりに遅く取り囲むと、又は内側の圧縮があまりに早く開始すると、ポンプの理論的な吸引性能は低下する。

【0042】

アウトレット側、又は部分６６における各搬送ボリュームのサイズが、達成可能な最終圧力での作動中のポンプの消費電力を決定する。インレット側における、及びアウトレット側における、又は部分６２及び６６における搬送ボリュームのサイズの比率は、ポンプの内側の圧縮の比率に相応する。

【0043】

部分６６においては、ピッチはスクリュープロフィル３８，４０の複数の回転部分にわたって一定である。ピッチはその際、所定の加工工具によって達成可能なピッチの略最小に相当し、よって、特にコストを考慮すると製造技術に起因している。複数の回転が、つまり複数の閉じられた搬送ボリュームが、部分６６内に設けられていることによって、間隙の間の圧力差の結果の逆流は補償される。全体として、特にローター２８，３０の全体のピッチの経過推移と、ローター２８，３０とローター２８，３０とハウジング１６の間に形成される間隙の間のサイズが、ポンプの真空技術的な性能データ、つまり特に吸引性能と、達成可能な最終圧力を決定する。

【0044】

スクリュープロフィル３８，４０は、その二条の態様によって、特に低いアンバランスを有する。つまり例えば補償要素（追加的な構造空間を要求する、例えば補償質量のようなもの）、及び／又は、補償穴（この穴の中に質量が保存されることが可能である）が必要ない。ポンプは、二条のサイクロイドスクリュープロフィル３８，４０によって、更なる回転数領域で、特に回転数制御によって、及び／又はスタンバイ作動モードで運転されることが可能である。

【0045】

プロセスガスの圧縮は、一般的に熱を発生する。熱は、スクリュー式ポンプ１０において、特に流体冷却部によって冷却される。図４には、このために設けられる溝３２が見て取れる。流体冷却部のための冷却配管は、ここに延びており、そして好ましくは、スクリュープロフィルの別の領域にわたって長手方向に、特にスクリュープロフィルの長さの半分にわたって延びている。特に、流体冷却部は、内側の圧縮の領域に、又はその近傍に配置されている。

【0046】

ハウジング１６のインレット側の端部には、軸受シールド１８が固定されている。これは、特に軸受６８を有する別の軸受部を担持する。これは自由側軸受を形成する。対向する、アウトレット側のハウジング端部に設けられる軸受シールド７０（ハウジング１６と一体的に形成されているが、別体式に形成されていることも可能である）に対して、軸受シールド６８は、独立した部材として形成されているが、しかしまた一体的に形成されていることも可能である。

【0047】

インレット側では、同様にスプラッシュディスク５４、デフレクター５８及び複数のピストンリングを有するピストンリングキャリア６０が設けられている。これらは、アウトレット側の装置と対応して作動する。インレット側では、別の別体式に形成されたオイル槽がカバー２０内に設けられている。このオイル槽のためにも、浸漬クーラー３４が設けられている。代替として、又は追加的に、例えば冷却配管が軸受シールド１８及び／又はカバー２０の壁部内に設けられている、特に鋳込まれていることも可能である。

【0048】

ポンプ１０による排気ポンプ過程の初期には、通常インレット２２はアウトレットと基本的に同じ圧力である。これに対して、排気ポンプ過程の間、インレット２２における圧力は、最終圧力まで下がる。最終圧力は、生じる力に関して基本的にゼロである。よって、アウトレット２４における圧力は、ローター２８へ力を及ぼす。これは、排気ポンプ過程の初期におけるものと異なるものである。この力を補償するために、例えば、予負荷装置、特にばねが設けられていることが可能である。これは、特に、ローターの自由側軸受において、及び／又はインレット側に設けられている。予負荷装置は、例えば、傾斜して噛合わせる歯車によってローターに及ぶ力を吸収する、及び／又は一般的に、軸受の検討に適した予負荷を、変化する圧力又は圧力比率における運転状態に関わらず保証する。

【0049】

図５には、浸漬クーラー３４が、どのようにギアボックス１４内、又はスクリュー式真空ポンプ１０のカバー２０内に配置されているかが表わされている。この実施形態においては、浸漬クーラー３４は同一に形成されており、このことは、より少ない部材重複と、より低い製造コストに通じる。

【0050】

浸漬クーラー３４は、冷却配管７２を有する。これは、冷却体７４を通って延びている。冷却体は、冷却体の表面積を高めるための構造化部を有し、熱伝達性を最適化するためである。浸漬クーラー３４は、更に、フランジ７６を有する。これによって浸漬クーラー３４は固定される。

【0051】

図６には、スクリュー式真空ポンプ１０の吸引領域６７が斜視断面図で表されている。吸引領域６７には、それぞれスクリュープロフィル３８，及び４０の吸引側の端部が配置されている。これらは、その回転の結果、及び端面７８との相互作用によって、搬送ボリュームを閉鎖することを繰り返し、そして回転軸に沿ってアウトレット２４へと搬送を行う。

【0052】

端面７８は、基本的に自由形状面として形成されており、つまり、平坦面とことなる、比較的複雑な形状を有している。例えば、端面７８は、屋根状の下側領域８０と、谷状、又は溝状の上側領域８２を有する。つまり、特に高精度が必要である場合には、端面７８の切削加工は、極めて面倒、高コストである。対して、端面７８は、加工されずに形成されている。これは、ハウジング１６の鋳造の際に相応する型によって形成される。これによって比較的精密ではない端面７８が作られるが、発明に係る第一の部分６２が比較的長いため基本的に問題ない。切削加工は、つまり有利には省略されることが可能である。

【0053】

図６の断面図は、図７において側面図で示されている。端面７８の延びを更に明確とするためである。その際、スクリュー式ローター３０のみが見て取ることができる。というのは、この図においてスクリュー式ローター２８は覆われているからである。

【0054】

図７に見て取れるように、端面７８は、スクリュー式ローター３０を取り囲む領域内において、基本的に平行、又はそのスクリュープロフィル４０に対応して延びている。ローター３０が、図６に関して反時計回りで回転させられるとき、スクリュープロフィル４０と端面７８の間の間隔は、間隔がゼロであり、そして搬送ボリュームが相応するプロフィル中間室８４内に閉じられるまで小さくなる。

【0055】

図８においては、スクリュー式真空ポンプ１０のハウジング１６が斜視図でスクリュー式ローター２８，３０を有さず示されている。ここでは更に、複雑な端面７８が高いコストの元でのみ正確に、特に切削法によって、例えばフライス加工によって、所望の形状とされることが可能であるということが明らかとされる。端面７８は、その複雑な形状のため、測定することができない、又は大きな労力（コスト）のもとでのみ測定されることが可能であり、よって大量生産には追加的に危険性がある。というのは、費用のかかる測定無しでの欠陥は、ポンプの最終検査の枠内で初めて発見されるかもしれないからである。これは、高い組み立てコスト、又は製造コストと高価な不良品が伴う。本発明によって、真空技術的な性能データへの端面７８の精度の影響は、一般的に、減少される。

【0056】

図９は、実験されるスクリュー式真空ポンプのインレットにおけるプロセスガスのヘクトパスカルでの圧力ｐを横軸が示し、そして縦軸が、ポンプの吸引性能Ｓを時間毎のキュービックメートルで示す。インレット圧力に応じる吸引性能の二つの推移８６及び８８が示されている。

【0057】

破線の推移８６は、切削によって目標輪郭に加工されたインレット領域又は端面を有する例示的なスクリュー式真空ポンプに基づいている。その際、一定のピッチの第一の部分の長さは、第一の部分における閉じられた搬送ボリュームの長さに基本的に相当する。推移８６の例示的なスクリュー式真空ポンプは、結果、本発明に従い形成されていない。

【0058】

実線で表された推移８８は、別の例示的なスクリュー式真空ポンプの為に記録されたものである。この真空ポンプにおいては、端面の切削加工のために設けられる許容値が残され、そして加工されていない。その他は、推移８８のスクリュー式真空ポンプは、推移８６のスクリュー式真空ポンプと同様に形成されている。両方のポンプ、又は端面は、つまり所定の許容値のみで異なっている。許容値は、回転軸の方向に設けられている。よって、変化しないローターにおいては、各搬送ボリュームは、早期に閉じられ、よって第一の部分は搬送ボリュームよりも長い。推移８８の例示的なスクリュー式真空ポンプは、結果、本発明に従い形成されている。

【0059】

両方の推移８６及び８８は、内部の圧縮を伴うスクリュー式真空ポンプに典型的な吸引性能推移を有している。その際、吸引性能は、中央圧力領域において最大である。これと反対に、吸引性能は高い圧力、又は排気ポンプ過程の初期において（図９の右側）低い。吸引性能は、最終圧力達成の際（図９の左側）にゼロに低下する。

【0060】

中央の領域においては、推移８６は、より高い吸引性能を示す。ここでは、搬送ボリュームは、正確に目標輪郭に製造される端面のため、正確に閉じられるということが見て取れる。矢印９０によってこの効果が示されている。推移８６に従う吸引性能は、ここでは基本的に理論的な吸引性能に相当する。圧縮の結果の逆流、特に第二の部分への逆流は、この中央の圧力領域において、つまり支配的な効果を有さない。

【0061】

矢印９２は、達成可能な最終圧力が、許容値を有するスクリュー式真空ポンプにおいて、つまり推移８８において、より低い、又はより良好であることを示す。これは、許容値によって、スクリュー式ローターの全体のポンプ効果を発揮する長さがより長いということに帰する。相応して、ローターとハウジングの間の間隙も長い（大きい）ので、全体として、より良好なシール性が、アウトレットからインレットへの逆流に対して達成される。

【0062】

驚くべきことに、図９が基礎を置く実験によって、許容値を有するスクリュー式真空ポンプ、又は推移８８もまた、高い圧力において改善された吸引性能を有することが示された。この事は、矢印９４に示されている。これは、許容値によって延長（拡張）された、ポンプの内側の圧縮と吸引領域の間に間隙が存在し、このことがここでもまた、相応して改善された逆流に対するシール性に通じるということに帰する。これは、高い圧力の領域において、特に見て取ることができる。というのは、内側の圧縮が、最高の内部圧力、又は間隙を介して作用する圧力差に通じるからである。

【0063】

発明に係るスクリュー式真空ポンプ、特にそのハウジングは、特別簡単に製造することができるという事が示された。というのは、相応する表面精度の影響が減少されたからである。特にこれによって、端面における、又はインレット領域のハウジングにおける高コストな切削加工が省略されることが可能である。その際、真空性能へのネガティブな影響は少なく、そして多くの圧力領域において、本発明は性能データの改善にさえもつながる。

【符号の説明】

【0064】

１０ スクリュー式真空ポンプ
１２ モーター
１４ ギアボックス
１６ ハウジング
１８ 軸受シールド
２０ カバー
２２ インレット
２４ アウトレット
２６ 冷却配管
２８ スクリュー式ローター
３０ スクリュー式ローター
３２ 溝
３４ 浸漬クーラー
３６ くびれ部
３８ スクリュープロフィル
４０ スクリュープロフィル
４２ 同期ギア
４３ 歯車
４４ ハウジング
４６ ステーター
４８ マグネットキャリア
５０ 注型成型体
５２ 基板
５４ スプラッシュディスク
５６ 軸受
５８ デフレクター
６０ ピストンリングキャリア
６２ 第一の部分
６３ スクリュー軸
６４ 第二の部分
６６ 第三の部分
６７ 吸引領域
６８ 軸受
７０ 軸受シールド
７２ 冷却配管
７４ 冷却体
７６ フランジ
７８ 端面
８０ 下側の領域
８２ 上側の領域
８４ プロフィル中間空間
８６ 吸引性能推移
８８ 吸引性能推移
９０ 矢印
９２ 矢印
９４ 矢印
ｐ インレット圧力
Ｓ 吸引性能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】