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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-07
(54)【発明の名称】ドライ真空ポンプ
(51)【国際特許分類】
   F04C 25/02 20060101AFI20230331BHJP
   F04C 27/00 20060101ALI20230331BHJP
【FI】
F04C25/02 K
F04C27/00 311
F04C27/00 321
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022549801
(86)(22)【出願日】2021-02-12
(85)【翻訳文提出日】2022-10-13
(86)【国際出願番号】 EP2021053536
(87)【国際公開番号】W WO2021165160
(87)【国際公開日】2021-08-26
(31)【優先権主張番号】2001712
(32)【優先日】2020-02-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】511148259
【氏名又は名称】ファイファー バキユーム
(74)【代理人】
【識別番号】100198317
【弁理士】
【氏名又は名称】横堀 芳徳
(74)【代理人】
【識別番号】100083389
【弁理士】
【氏名又は名称】竹ノ内 勝
(72)【発明者】
【氏名】ヤン オリヴィエール
(72)【発明者】
【氏名】エリック マンダラ
(72)【発明者】
【氏名】ティボ ブリロン
(72)【発明者】
【氏名】パトリック フィリップ
【テーマコード(参考)】
3H129
【Fターム(参考)】
3H129AA06
3H129AB06
3H129BB16
3H129CC19
3H129CC39
3H129CC52
3H129CC64
(57)【要約】
ドライ真空ポンプ(1)は、1つの弾性の外側シール(16)および少なくとも1つの弾性の内側シール(17)を含んでおり、これらは、互いに平行で夫々がエンドピース(9、10)と第1、第2のハーフシェル(7、8)の間に挿入される第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)と、前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)に対して直角でこれらを接続する2つのサイドレール(163、173)を備えている。前記2つのサイドレール(163、173)は、前記両ハーフシェル(7、8)の間に挿入され、前記内側シール(17)が前記外側シール(16)の内側に配置され、前記内側シール(17)および前記外側シール(16)が、ガスに対して少なくとも2重の連続するシールバリアを形成している。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つのステータ(2)と2つのロータシャフト(6)を含むドライ真空ポンプ(1)であって、
前記ステータ(2)は、相補的な少なくとも1つの第1のハーフシェルおよび1つの第2のハーフシェル(7、8)と、1つの第1のエンドピースおよび1つの第2のエンドピース(9、10)とを備え、前記両ハーフシェル(7、8)、および前記両エンドピース(9、10)は、軸方向アセンブリによって結合されて、ポンプ段(3a~3f)の少なくとも1つのポンプ室を形成しており、
2つの前記ロータシャフト(6)は、少なくとも1つの前記ポンプ段で逆方向に同期して回転するように構成されているものにおいて、
前記ドライ真空ポンプ(1)はさらに、1つの弾性の外側シール(16)および少なくとも1つの弾性の内側シール(17)を含んでおり、弾性の前記外側シール(16)および弾性の前記内側シール(17)は、夫々、
互いに平行で、夫々の前記エンドピース(9、10)と前記両ハーフシェル(7、8)の間に挿入された1つの第1の端部環状部分および1つの第2の端部環状部分(161、171、162、172)、および
前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)を接続し、それらに直角である2つのサイドレール(163、173)を有し、
前記2つのサイドレール(163、173)は前記両ハーフシェル(7、8)の間に挿入され、少なくとも1つの前記内側シール(17)が前記外側シール(16)の内側に配置され、少なくとも1つの前記内側シール(17)および前記外側シール(16)が、ガスのための少なくとも2つの連続するシールバリアを形成していることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項2】
請求項1において、前記外側シール(16)がワンピースであることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項3】
請求項1~2のいずれかにおいて、少なくとも1つの前記内側シール(17)がワンピースであることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項において、少なくとも1つの前記内側シール(17)は、前記外側シール(16)の材料よりも腐食、摩耗、および/または高温に対して、より耐性のある材料から形成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項5】
請求項1~4のいずれか1項において、前記外側シール(16)がフッ素化エラストマー材料でできており、少なくとも1つの前記内側シール(17)がパーフルオロエラストマー材料でできていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項6】
請求項1~5のいずれか1項において、前記両ハーフシェル(7、8)および前記両エンドピース(9、10)は、相補的な第1、第2の軸方向突出部(12)と、第1、第2の軸方向空所(13)からなるアセンブリによって互いに結合され、前記アセンブリの1つは前記両ハーフシェル(7、8)に設けられており、前記アセンブリの他方は前記両エンドピース(9、10)に設けられており、前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)は、夫々の相補的な前記両軸方向突出部(12)と前記両軸方向空所(13)の間に挿入されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項7】
請求項6において、1つの前記外側シール(16)および少なくとも1つの前記内側シール(17)の前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)を受け入れるための1つの第1周辺環状溝および少なくとも1つの第2周辺環状溝(18a、18b)が、少なくとも1つの前記軸方向突出部(12)および/または少なくとも前記軸方向空所(13)に形成されており、
前記外側シール(16)および前記内側シール(17)の前記2つのサイドレール(163、173)を受け入れる少なくとも2つの縦方向の溝(19a、19b)が、前記ポンプ室の前記両ハーフシェル(7、8)の両側の接合面(11)の一方および/または他方に形成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項において、少なくとも1つのインジェクションダクト(20)が前記ステータ(2)の前記ハーフシェル(7、8)に形成され、少なくとも1つの前記内側シール(17)と1つの前記外側シール(16)との間に位置する1つの隙間空間(22)内の少なくとも1つのインジェクションオリフィス(21)を経て前記インジェクションダクトが表に現れ、
前記ドライ真空ポンプ(1)は、前記インジェクションダクト(20)へ中性ガスを注入するように構成されたガス供給装置(23)を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項9】
請求項8において、前記インジェクションダクト(20)は、前記2つのサイドレール(163、173)の間で前記両ハーフシェル(7、8)の1つの接合面(11)に位置する前記隙間空間(22)の領域に現れることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項10】
請求項8または9のいずれかにおいて、前記ガス供給装置(23)が前記中性ガスを加熱するように構成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項11】
請求項8~10のいずれか1項において、前記ガス供給装置(23)が前記中性ガスを過圧で注入するように構成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項12】
請求項1~10のいずれか1項において、少なくとも1つの前記内側シール(17)と1つの前記外側シール(16)との間に位置する隙間空間(22)に現れる前記少なくとも1つの吸入ダクトが、前記ステータ(2)の前記両ハーフシェル(7、8)に形成され、前記吸入ダクト(24)は前記隙間空間(22)を前記ドライ真空ポンプ(1)の前記ポンプ室または段間チャネルと接続していることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項13】
請求項12において、前記吸入ダクト(24)が、前記2つのサイドレール(163、173)の間の、前記両ハーフシェル(7)の接合面(11)に位置する前記隙間空間(22)の領域に現れることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項14】
請求項1~13のいずれか1項において、前記内側シール(17)と前記外側シール(16)との間に位置する前記隙間空間(22)内の圧力を測定するように構成された少なくとも1つの圧力センサ(25)を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項15】
請求項1~14のいずれか1項において、少なくとも1つの前記内側シール(17)と1つの前記外側シール(16)の間に設けられ、前記隙間空間(22)内の少なくとも1つの腐食性ガス種の存在を決定するように構成されたガスセンサ(27)を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項16】
請求項1~15のいずれか1項において、前記ステータ(2)の前記両ハーフシェル(7、8)は、前記ドライ真空ポンプ(1)の吸入口(4)と吐出口(5)との間に直列に設けられた少なくとも2段の前記ポンプ段(3a~3f)を形成することを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項17】
請求項1~16のいずれか1項において、前記ステータ(2)は、相補的な少なくとも2対の前記ハーフシェル(7、8、70、80、700、800)を含み、
前記外側シール(16)および前記内側シール(17)は、少なくとも2対の前記ハーフシェル(7、8、70、80、700、800)の間に挿入された少なくとも1つの介在環状部分(164、165、174、175)を夫々含むことを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項18】
請求項1~17のいずれか1項において、前記ステータ(2)が、少なくとも1つの前記ポンプ段(3a~3f)と直列に、前記両ハーフシェル(7、8)に設けられた、少なくとも1つの一体型ポンプ段をさらに備えることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はドライ真空ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
ドライ真空ポンプは、ポンプで送られるガスが循環する直列の1段または複数段のポンプ段を備えている。
既知の区別できる真空ポンプは、「ルーツ」としても知られている回転ローブを備えたもの、または「クロー」としても知られているくちばしを備えたものである。これらの真空ポンプは、動作中、ロータがステータ内で回転し、ロータ間またはステータとの機械的接触がないため、ポンプ段でオイルを使用できないため、「ドライ」と呼ばれる。
【0003】
一例として、特許文献1は、一般にロータの軸に平行である縦方向の接合面上に接合された、ハーフシェルの形態のステータを有する真空ポンプ構造を開示している。この真空ポンプは、2つの端部環状部分と、これらの端部環状部分を接続しかつそれらに対して直角な2つのサイドレールとを有する、ワンピースシールを備えている。
2つの端部環状部分は互いに平行であり、夫々が1つのエンドピースとハーフシェルの間に挿入されている。サイドレールは、ハーフシェルの間に挿入されている。このワンピースシールは、ハーフシェル間のシールと、ハーフシェルと追加されたエンドピース間のシールの両方を確実にして、圧縮ステージを外気から隔離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】US6,572,351B2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ただし、半導体、「フラットパネルディスプレイ」、太陽光発電業界で使用されるポンピング方法やコーティング方法など、一部のポンピングアプリケーションでは、使用されるガス、特に、プロセスチャンバーのクリーニング段階で使用されるガスが腐食性である可能性がある。これは、特に、ガスNF、ClF、F、Clの場合に当てはまる。これらの腐食性ガスは、ハーフシェルの間にあるシールを損傷する可能性がある。
【0006】
このシールの劣化は、ポンプ装置の性能低下に加えて、安全上の問題につながる可能性がある。他方では、周囲の空気からの酸素または水蒸気がポンプ室に入り、搬送されたガスと反応する可能性がある。これにより、搬送されたガスが発火または爆発する危険性がある。また、有毒ガスが真空ポンプのポンプ室から大気に漏れる可能性があり、特に高圧ポンプ段は、人員の安全を脅かす可能性がある。
【0007】
これらを回避するために、真空ポンプはスライスされた構造を備えており、ステータは、ステータ要素間で放射状に圧縮された環状シールを含む幾つかのステータ要素の軸方向アセンブリで構成され、同じ環状シール溝に入っているテフロン(登録商標)(登録商標)(またはPTFE)シールと撚り合わされている。
テフロン(登録商標)シールは、平行六面体セクションのストリップの形をとり、ステータ要素間で押しつぶされてシールを生成する。環状シールとテフロン(登録商標)バリアのツイン化により、比較的経済的なコストでシールを固定することができる。
【0008】
しかしながら、スライスされた構造を有するポンプに非常に適しているこの実施形態は、シールが上記ワンピースシールによって生成されるハーフシェル構造を有するポンプには単純に適用することはできない。
実際、テフロン(登録商標)で三次元シールを作成することは容易ではない。破砕によって結合された複数の部品で製造されたテフロン(登録商標)バリアは、満足のいく解決策ではない。それは、接触する表面が小さく、テフロン(登録商標)の非弾性特性のため、異なる部品間のシールはガスの侵入なしでは保証できないためである。
【0009】
さらに、端部がハーフシェルと軸方向に結合する突出部を備えている場合、軸方向突出部の周りに弾性でも環状体でもないテフロン(登録商標)バリアを取り付けることは、簡単な操作ではない。また、追加されたエンドピースの突出部を備えたハーフシェルの軸方向のアセンブリでは、テフロン(登録商標)バリアの効果的な圧縮ができない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の1つの目的は、上記各欠点の1つを少なくとも部分的に解決することである。
この目的のために、本発明の主題は、以下を含むドライ真空ポンプを提供する。
1つのステータと、2つのロータシャフトを備え、
前記ステータは、相補的な少なくとも1つの第1のハーフシェルおよび1つの第2のハーフシェルと、1つの第1のエンドピースおよび1つの第2のエンドピースとを備え、前記両ハーフシェル、および前記両エンドピースは、軸方向アセンブリによって結合されて、ポンプ段の少なくとも1つのポンプ室を形成しており、
2つの前記ロータシャフトは、少なくとも1つの前記ポンプ段で逆方向に同期して回転するように構成されているドライ真空ポンプにおいて、
前記ドライ真空ポンプはさらに、
1つの弾性の外側シールおよび少なくとも1つの弾性の内側シールを含んでおり、
弾性の前記外側シールおよび弾性の前記内側シールは、夫々、
互いに平行で、夫々の前記エンドピースと前記両ハーフシェルの間に挿入された1つの第1の端部環状部分および1つの第2の端部環状部分、および
前記第1、第2の端部環状部分を接続し、それらに直角である2つのサイドレールを有し、
前記2つのサイドレールは前記両ハーフシェルの間に挿入され、少なくとも1つの前記内側シールが前記外側シールの内側に配置され、少なくとも1つの前記内側シールおよび前記外側シールが、ガスのための少なくとも2つの連続するシールバリアを形成している。
【0011】
少なくとも1つの内側シールは外側シールよりも小さく、「入れ子」配置で内部に配置できる。したがって、シールを2重、さらには3重にすることができる。
このシーリングバリアの増加により、外側から内側へ、またはその逆の両方で良好なシールを確保することが可能になり、ポンプ室からの距離に応じて、腐食性ガスおよび/または耐熱性能レベルを低下させることができるシール毎に異なる材料の使用が可能になる。
【0012】
本発明のドライ真空ポンプはまた、単独でまたは組み合わせて、以下に記載される特徴の1つまたは複数を含むことができる。
【0013】
外側シールはワンピース、すなわち一体でもよい。
少なくとも1つの内側シールをワンピースにすることができる。
【0014】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、外側シールおよび/または内側シールは端から端まで結合される、すなわち、外側シールおよび/または内側シールは、複数の弾性のシール部品を端から端まで配置することによって形成される。
少なくとも1つの内側シールは、外側シールの材料よりも、腐食、摩耗、および/または高温に対してより耐性のある材料から形成することができる。
【0015】
外側シールは、フッ素化エラストマー材料で作ることができる。
少なくとも1つの内側シールは、パーフルオロエラストマー材料で作ることができる。
【0016】
本発明の例示的な実施形態によれば、前記ハーフシェルおよび前記エンドピースは、相補的である第1、第2の軸方向突出部および第1、第2の軸方向空所の軸方向アセンブリによって互いに結合され、一方はハーフシェル、その他はエンドピースによって、第1、第2の端部環状部分が、夫々の軸方向突出部と補完的な軸方向空所の間に挿入されている。
【0017】
1つの第1の周辺環状溝および少なくとも1つの第2の周辺環状溝が、少なくとも1つの軸方向突出部および/または少なくとも1つの軸方向空所に形成されて、1つの外側シールおよび少なくとも1つの内側シールの第1、第2の端部環状部分を受け入れることができる。
【0018】
別の例示的な実施形態によれば、前記ハーフシェルおよび前記エンドピースは、相補的な軸方向の突出部および空所の存在なしに、互いに結合されている。
前記エンドピースおよび/または前記ハーフシェルは、例えば、エンドピースの平面およびハーフシェルの対向するエッジの平面に形成された、環状の溝を有する。
【0019】
外側シールおよび内側シールの両サイドレールを受け入れるために、ポンプ室の両側の接合面の一方および/または他方のハーフシェルに、少なくとも2つの長手方向溝を形成することができる。
【0020】
少なくとも1つのインジェクションダクトが前記ステータの前記ハーフシェルに形成され、少なくとも1つの前記内側シールと1つの前記外側シールとの間に位置する前記隙間空間内の少なくとも1つのインジェクションオリフィスを経て前記インジェクションダクトが表に現れ、前記ドライ真空ポンプは、前記インジェクションダクトへ中性ガスを注入するように構成されたガス供給装置を備えている。
このガスの循環により、ガス用の第3のシーリングバリアと熱バリアが作成される。このシーリングバリアは、特に腐食、摩耗、および/または高温に対する耐性が低い材料を使用している場合に、特に外側シールを保護することを可能にする。
【0021】
インジェクションダクトは、2つのサイドレールの間のハーフシェルの接合面にある隙間空間の領域に出現しても良い。
ガス供給装置は、中性ガスを加熱するように構成することができる。
ガス供給装置は、中性ガスを過圧で注入するように構成することができる。
【0022】
少なくとも1つの吸入ダクトは、ステータの1つのハーフシェルに形成され、少なくとも1つの吸入オリフィスを通って、少なくとも1つの内側シールと1つの外側シールとの間に位置する隙間空間に現れ、この吸入ダクトは、隙間空間をポンプ室または真空ポンプの段間チャネルと接続する。
吸入ダクトは、2つのサイドレールの間の両ハーフシェルの接合面にある隙間空間の領域に現れる可能性がある。
【0023】
ドライ真空ポンプは、少なくとも1つの内側シールと1つの外側シールの間に位置する隙間空間内の圧力を測定するように構成された1つの圧力センサを含むことができる。
閾値を超える圧力変動を測定すると、漏れの存在、したがってシール不良の存在が明らかになる場合がある。
【0024】
ドライ真空ポンプは、ClまたはCl、O、FまたはF、HまたはH、HBr、HF、HCl、ClF、NF、SIFなどの少なくとも1つの腐食性ガス種の存在を決定するように構成された1つのガスセンサを、少なくとも1つの内側シールと1つの外側シールの間に位置する隙間空間内に含むことができる。
ガスセンサは、例えば、2つまたは3つの電極を有するような電気化学的タイプのものである。
隙間空間にこれらのガス種の1つが存在すると、漏れが存在する可能性があり、したがって内側シールに1つのシール不良が存在する可能性がある。
【0025】
ガスまたは圧力センサは、例えば、MEMS(「微小電気機械システム」)センサである。
真空ポンプは、例えば、ガスセンサにリンクされ、少なくとも1つの腐食性ガス種の濃度の閾値を超えた場合および/またはコントロールユニットは圧力センサにリンクされており、圧力変動の閾値を超えた場合にメンテナンスをトリガーするように構成されている。
【0026】
ステータの複数のハーフシェルは、真空ポンプの1つの吸入口と1つの吐出口の間に直列に設けられた少なくとも2つのポンプ段を形成できる。
【0027】
このステータは、少なくとも2対の相補的なハーフシェルを備えることができ、弾性の外側および内側シールは夫々、2対のハーフシェルの間に挿入された少なくとも1つの介在環状部分を備える。
このステータは、さらに、少なくとも第1、第2のハーフシェルに形成された少なくとも1つのポンプ段と直列に設けられた少なくとも1つの一体型ポンプ段を含むことができる。
本発明の他の利点および特徴は、本発明の特定の、しかし非限定的な実施形態の以下の説明、および以下の添付の図面を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0028】
図1】本発明の第1の例示的な実施形態による、ドライ真空ポンプの要素の分解概略図である。
図2図1の真空ポンプにおけるロータシャフトの例の斜視図である。
図3図1の真空ポンプにおける、外側シール、内側シール、およびエンドピースと組み立てられた、1つのハーフシェルの斜視図である。
図4図3の各要素の平面図である。
図5】前記ハーフシェルを側面から見た図4の縦断面図、およびこのハーフシェルの詳細を拡大した縦断面図である。
図6】前記ハーフシェルを正面から見た図4のB-B断面図、およびこのハーフシェルの詳細を示す拡大図である。
図7】本発明の第2の例示的な実施形態による、ドライ真空ポンプの要素の分解概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下の各図では、同一または類似の要素には同じ参照番号が付けられている。分かり易くするために、図は簡略化されている。本発明を理解するために必要な要素のみが示されている。
以下の実施形態は例である。以下の説明は1つまたは複数の実施形態に言及しているが、これは、必ずしも各参照符号が同じ実施形態に関連すること、または特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを意味するわけではない。異なる実施形態の単純な特徴を組み合わせたり、交換したりして、他の実施形態を提供することもできる。
【0030】
一次真空ポンプは、2つのロータシャフトを使用して、大気圧で圧送されるガスを吸入、移送、および吐出するように構成された、容積式真空ポンプである。2つのロータシャフトは、一次真空ポンプの1つのモータによって回転駆動される。一次真空ポンプは大気圧から始動できる。
【0031】
1つのルーツタイプの真空ポンプまたはルーツコンプレッサー(「ルーツブロワー」とも呼ばれる)は、複数のルーツタイプのロータを使用して、ポンプで送られるガスを吸入、移送、吐出するように構成された容積式真空ポンプである。このルーツタイプの真空ポンプは、一次真空ポンプの上流に直列に取り付けられている。複数のロータは、ルーツタイプの真空ポンプの1つのモータによって回転駆動される2本のシャフトによって支えられている。このルーツタイプの真空ポンプは、1~3段のポンプ段を備えている。
「上流」とは、圧送されるガスの循環方向に関して他の要素の前に配置される要素を意味する。対照的に、「下流」とは、圧送されるガスの循環方向に関して後に配置される要素を意味する。
軸方向とは、ロータシャフトの軸が延びるポンプの長手方向として定義される。
【0032】
図1のドライ真空ポンプ1は、少なくとも1つのポンプ段、例えば、吸入口4と吐出口5との間に、例えば2段~10段(図示の例では6段)の間で、直列に設けられた少なくとも2段のポンプ段3a~3fを形成するステータ2を備えている。この真空ポンプ1は、一次真空ポンプ(図1)またはルーツタイプの真空ポンプである。
【0033】
この真空ポンプ1はさらに、少なくとも1つのポンプ段3a~3fにおいて逆方向に同期して回転し、ロータが吸入口4と吐出口5との間でポンピングされるガスを駆動するように構成された、2本のロータシャフト6(図2)を備えている。各ロータシャフト6は、単一の部品(ワンピース)でもよく、または様々な追加要素の組み立てによって製造されてもよい。
【0034】
これらのロータは、例えば、「ルーツ」タイプ(図2)、または「クロー」タイプ、または別の同様の容積式真空ポンプ原理の、同一プロファイルのローブを有する。これらのロータを支えるシャフトは、例えば、真空ポンプ1の端部、例えば、吐出口5側に配置された1つのモータ(図示せず)によって駆動される。
【0035】
ステータ2の各ポンプ段3a~3fは、2つの共役ロータを受け入れるポンプ室によって形成され、これらのポンプ室は、夫々の入口および出口を備えている。回転中、入口から吸い込まれたガスは、複数のロータと1つのステータ2によって生成されたボリュームに閉じ込められ、ロータによって次のステージに駆動される。
連続するポンプ段3a~3fは、前段のポンプ段3a~3eの出口を次段のポンプ段3b~3fの入口に接続する、夫々の段間チャネル(図示せず)によって、次々に直列に接続されている。第1のポンプ段3aの入口は、真空ポンプ1の吸入口4に接続されている。最後のポンプ段3fの出口は、吐出口5に接続されている。
ロータおよびポンプ室の軸方向寸法は、例えば、等しい。または、それらは、ポンプ段とともに減少し、吸入口4の側面に位置するポンプ段3aは、最大の軸方向寸法のロータシャフト6を受け入れる。
【0036】
これらの真空ポンプは「ドライ」と呼ばれる。これは、動作中、ロータがステータ2の内側で回転し、ロータ間またはロータとステータ2とが機械的に接触しないため、ポンプ段3a~3fにオイルを使用する必要がないためである。
【0037】
ステータ2は、相補的な少なくとも1つの第1のハーフシェル7および1つの第2のハーフシェル8と、第1のエンドピース9および第2のエンドピース10とを備えている。このハーフシェル構造により、配置するインターフェイスの数が少なくなるため、アセンブリ時間を短縮できる。また、この構造により、アラインメント欠陥が集約されるリスクを軽減することができる。したがって、真空ポンプ1のコストを下げることができ、組み立てを簡素化することができる。
【0038】
2つのハーフシェル7、8は、接合面11によって互いに接合されて、少なくとも1つのポンプ段3a~3fの少なくとも1つのポンプ室を形成する。少なくとも1つの圧縮チャンバ、および適切な場合には移送チャネルが、部分的に第1のハーフシェル7に、そして部分的に第2のハーフシェル8に形成される。
接合面11は、例えば、平坦な接合面であり、例えば、ドライ真空ポンプ1の正中面を通過する。この平坦な接合面11は、例えば、ロータシャフト6を含む。この平坦な接合面11は、厳密に平坦であるか、または例えば、後に示すように、2つのハーフシェル間のシールのサイドレールのための、補完的なレリーフ形態または溝を有することができる。
【0039】
ハーフシェル7、8の第1端は、第1エンドピース9で閉じられ、ハーフシェル7、8の第2端は、第2エンドピース10で閉じられる。オリフィスが、必要に応じて、ポンプ室を分離するハーフシェル7、8の横壁15、およびロータシャフト6を通過させるためのエンドピース9、10に形成される。
両ハーフシェル7、8および両エンドピース9、10は、軸方向の組立てによって、例えば、相補的な第1、第2の軸方向突出部12と第1、第2の軸方向空所13の軸方向の組立てによって互いに結合され、一方は、ハーフシェル7、8、他方はエンドピース9、10によって支えられている。
【0040】
図1図6に示されている実施例では、第1、第2の軸方向突出部12が夫々のエンドピース9、10に形成されている。
この軸方向突出部12は、軸方向に突出している。この軸方向突出部は、例えば、相補的な軸方向空所13が形成されるポンプ段3a~3fのポンプ室の断面形状に実質的に対応する、長円形の横方向形状を有する。この軸方向突出部12は、例えば、中実の形態を有する。この軸方向空所13は、例えば、第1のポンプ段3aのポンプ室および最後のポンプ段3fのポンプ室に形成される。
【0041】
真空ポンプ1は、さらに、1つの外側シール16および少なくとも1つの内側シール17を備える。これらのシール16、17は、三次元であり、単一の部品、すなわち、ワンピースでも良い。
別の例示的な実施形態によれば、外側シール16および/または内側シール17は、端と端が結合されされている。幾つかの弾性部分の配置によって形成される。外側シール16および/または内側シール17は、端と端とが接合されている、すなわち、シール16、17の端と端と間に、幾つかの弾性部分が配置されて形成されている。
これらは、特にエラストマー材料で構成されているため、弾力性がある。これらは、例えば、プレス成形または射出成形によって得られる。外側シール16および内側シール17は、例えば、非圧縮状態で実質的に円形の断面を有する。
【0042】
外側シール16および内側シール17は、夫々、互いに平行な第1の端部環状部分161、162、および第2の端部環状部分171、172と、これらの端部環状部分161、162、171、172に直角でありこれらを接続する2つのサイドレール163、173とを備えている。
これらの端部環状部分161、171、162、172は一般的なループ形態を有する。それらは、エンドピース9、10と夫々のハーフシェル7、8との間に、例えば、夫々の相補的な軸方向突出部12と軸方向空所13との間に挿入される。例えば、第1の端部環状部分161、171は、ハーフシェル7、8の第1の軸方向端部において、軸方向突出部12と、第1のエンドピース9と、最後のポンプ段3fのポンプ室の軸方向空所13との間に挿入される。第2の端部環状部分162、172は、ハーフシェル7、8の第2の軸方向端部において、軸方向突出部12と、第2のエンドピース10と、第1のポンプ段3aのポンプ室の軸方向空所13との間に挿入される。
【0043】
それらは、端部環状部分161、171、162、172の円形の形状および弾性特性により、夫々の軸方向突出部12に容易に取り付け/分解することができる。
1つの外側シール16および少なくとも1つの内側シール17の、2つのサイドレール163、173は、接合面11においてハーフシェル7、8の間に挿入される。したがって、ポンプ室のいずれかの側で、軸方向に互いに平行に延びる2つのサイドレール163、173がある。
【0044】
少なくとも1つの内側シール17および外側シール16が、ガスのための少なくとも2つの連続するシール障壁を形成するように、1つの外側シール16の内側に、少なくとも1つの内側シール17が配置される。少なくとも1つの内側シール17は、「入れ子」配置で内部に配置することができるように、外側シール16よりも小さい。
したがって、シールを2重にすることができる。このシーリングバリアの増加により、外側から内側へ、またはその逆の両方で良好なシールを確保することが可能になり、ポンプ室からの距離とともに低下する腐食性ガスおよび/または熱抵抗性能レベルを提供する可能性のある、さまざまな材料の使用が可能になる。
【0045】
実際、内側シール17は、外側シール16の材料よりも、特に腐食、摩耗、および/または高温に対してより耐性のある材料によって形成されるように準備することができる。したがって、外側シール16の材料は、安全性の観点から許容できる一方で、内側シール17の材料よりも経済的なものでよい。
外側シール16は、例えば、フッ素化エラストマー材料(FKM)でできており、内側シール17は、例えば、パーフルオロエラストマー材料(FFKM)でできている。
【0046】
シールを3重にすることや、さらに増やすことも可能である。この場合、真空ポンプ1は、少なくとも2つの内側シール17を含み、少なくとも1つの第1の内側シールが少なくとも1つの第2の内側シールの内側に配置される。
また、少なくとも1つの第1の内側シール17は、少なくとも1つの第2の内側シール17の材料よりも、特に腐食、摩耗、および/または高温に対してより耐性のある材料から形成することができる。
【0047】
1つの外側シール16および少なくとも1つの内側シール17の第1の端部環状部分161、171を受け入れるために、第1周辺環状溝18aおよび少なくとも1つの第2周辺環状溝18bを、少なくとも1つの軸方向突出部12(図5参照)および/または少なくとも1つの軸方向空所13に形成することができる。
外側シール16および少なくとも1つの内側シール17の第2の端部環状部分162、172を受け入れるために、1つの第1の周辺環状溝18aおよび少なくとも1つの第2の周辺環状溝18bを、少なくとも1つの軸方向突出部12(図5)および/または少なくとも1つの軸方向空所13に形成することができる。
【0048】
両エンドピース9、10に形成された軸方向突出部12は、周辺環状溝18a、18bは単一の部品であり、ハーフシェル間の接続がなく、したがって追加のシールが必要ないという利点を有する。軸方向突出部12に周辺環状溝18a、18bを作製することも容易である。したがって、端部片9、10に設けられた軸方向突出部12に周辺環状溝18a、18bを形成した場合、端部環状部分161、162、171、172の周辺環状溝への取り付け/取り外し、およびその製造は、より簡単である。したがって、例えば、2つのエンドピース9、10の夫々の軸方向突出部12において、軸方向にオフセットされた2つの周辺環状溝18a、18bが存在する。
【0049】
ポンプ室の両側にある外側シール16および内側シール17の2つのサイドレール163、173を受け入れるために、少なくとも2つの長手方向の溝19a、19bは、接合面11のハーフシェル7、8の一方および/または他方に形成することができる(図6)。
例えば、内側シール17および外側シール16の4つのサイドレール163、173を受け入れる4つの長手方向溝19a、19bがあり、2つの長手方向溝19a、19bがポンプ室のいずれかの側に形成されている。
【0050】
したがって、外側シール16および内側シール17は、夫々の周辺環状溝18a、18bおよび夫々の長手方向溝19a、19bで受け入れることができる。さらに、ステータ2の両側に溝を設けるのではなく、ステータの片側に、平らな面を向けて単一の溝を形成することが好ましい。これにより、取り付け/分解および機械加工が簡素化される。したがって、良好なシールは、端部環状部分161、171、162、172およびサイドレール163、173の半径方向の圧縮によって得ることができる。
【0051】
1つの外側シール16と少なくとも1つの内側シール17との間に位置する隙間空間22は、しっかりと閉じた容積を規定する。
例示的な実施形態によれば、少なくとも1つのインジェクションダクト20が、ステータ2のハーフシェル8に形成され、これが少なくとも1つのインジェクションオリフィス21を通って、隙間空間22に現れる(図6)。図3および図4によりよく示されているように、インジェクションダクト20は、例えば、2つのサイドレール163、173の間の接合面11に位置する隙間空間22の領域に現れる。
例えば、最後から2番目のポンプ段3eのポンプ室の両側に、ハーフシェル8内に形成され、前記領域内に現れる少なくとも2つのインジェクションダクト20がある。
【0052】
真空ポンプ1は、さらに、中性ガスをインジェクションダクト20に注入するように構成されたガス供給装置23を備えている(図6)。この中性ガスは、次に、隙間空間22に注入され、サイドレール163、173の間、および端部環状部分161、171、162、172の間の軸方向突出部12の周りを縦方向に循環することができる。このガスの循環は、ガスのバリアと熱バリアの、第3のシーリングを形成する。このシーリングバリアは、特に外側シール16、特に、腐食、摩耗、および/または高温に対する耐性が低い材料を有する場合に、これを保護することを可能とする。
【0053】
ガス供給装置23は、中性ガスに過圧、すなわち大気圧よりも高い圧力を注入するように構成することができる。
ガス供給装置23はまた、中性ガスを加熱するように構成することができる。それは、例えば、ステータ2との熱交換によってコイル内を循環する中性ガスを加熱するように構成された、ステータ2と熱的に接触するコイルを備えている。ステータ2は、ガスの圧縮および/またはそれ自体の温度制御装置によって加熱される。
【0054】
少なくとも1つの吸入オリフィス24を通って隙間空間22に現れる少なくとも1つの吸入ダクト(見えない)は、ステータ2のハーフシェル7、8に形成することができる。この吸入ダクトは、例えば、隙間空間22を、真空ポンプ1のポンプ室または第1のポンプ段3aなどの段間チャネルと接続する。この移送チャネルは、例えば、ポンプ室の側面のハーフシェルに形成されている。
【0055】
したがって、真空ポンプ1のポンプ機能として、単独で使用して隙間空間22内に真空を作り出すか、または中性ガスを相補的に注入して中性ガスを隙間空間22内で循環させることができる。真空圧力モードまたはガス循環モードの隙間空間22はまた、ガスのための第3のシーリングバリアを生成することを可能にする。
【0056】
吸入ダクトは、例えば、2つのサイドレール163、173の間の接合面11に位置する隙間空間22の領域に現れる。例えば、第1のポンプ段3aのポンプ室の両側にあるハーフシェル8内に形成され、前記領域内に現れる、少なくとも2つの吸入ダクトがある。
【0057】
真空ポンプ1は、さらに、隙間空間22内の圧力を測定するように構成された圧力センサ25を備えることができる。この圧力センサ25は、例えば、インジェクションダクト20に接続されている(図6)。閾値を超える圧力変動を測定すると、漏れの存在、したがってシールの欠陥の存在が明らかになる可能性がある。この情報は、圧力センサ25にリンクされ、圧力変動の閾値を超えた場合にメンテナンスをトリガーする必要性を信号で伝えるように構成された、真空ポンプ1の制御ユニット26によって使用することができる。
【0058】
真空ポンプ1は、さらに、少なくとも1つの内側シール17と1つの外側シール16との間に位置する隙間空間22内の少なくとも1つの腐食性ガス種の存在を決定するように構成されたガスセンサ27を含むことができる。このガスセンサ27は、例えば、インジェクションダクト20に接続されている(図6)。
このガスセンサ27は、例えば、ClまたはCl、O、FまたはF、HまたはH、HBr、HF、HCl、ClF、NF、SIFの中から、少なくとも1つの腐食性ガス種の存在を決定するように構成されている。このガスセンサ27は、例えば、2つまたは3つの電極を備えた、電気化学的タイプのものである。
【0059】
隙間空間22におけるこれらのガス種の1つが存在することは、漏れの存在、したがって内側シール17におけるシール欠陥の存在を明らかにするものである。この情報は、制御ユニット26によって使用され、ガスセンサ27にリンクされ、少なくとも1つの腐食性ガス種の濃度が閾値を超えた場合に、メンテナンスを開始する必要性を信号で伝えるように構成されている。
このガスセンサ27または圧力センサ25は、例えば、MEMS(「微小電気機械システム」)センサである。
2つのシール16、17によって区切られたデッドボリューム内の圧力障害または所定のガス種の存在を検出することによって、人員や設備の安全を危険にさらすことなく、保守作業者が介入できるようにすることで、シールの故障を検出することができる。
【0060】
図7は、真空ポンプ1の第2の例示的な実施形態を示している。
この例では、ステータ2は、少なくとも2対の相補的なハーフシェル7、8、70、80、700、800(例示的な例では3対)を含んでいる。
例えば、2つのハーフシェル7、8は2つのポンプ段3a、3bを形成し、2つのハーフシェル70、80は2つの他のポンプ段3c、3dを形成し、2つのハーフシェル700、800は2つの他のポンプ段3e、3fを形成する。これらのポンプ段3a~3fは、真空ポンプ1の吸入口4と吐出口5との間に直列に設けられている。
【0061】
外側の弾性シール16および内側の弾性シール17は夫々、2対のハーフシェル7、8の間に挿入された、少なくとも1つの介在環状部分164、174、165、175を含んでいる。これらの介在環状部分164、174、165、175は、端部環状部分161、171、162、172に平行であり、2つのサイドレール163、173に接続されており、それらに対して直角である。
端部環状部分161、171、162、172と同様に、介在環状部分164、174、165、175は一般的なループ形状を有し、夫々の相補的な軸方向突出部12と軸方向空所13の間に挿入することができる。例えば、第1の介在環状部分164、174は、2対のハーフシェル7、8、70、80の間に挿入され、2つの介在環状部分165、175は、2対のハーフシェル70、80、700、800の間に挿入される。軸方向突出部12は、例えば、第1の端部で一対のハーフシェル70、80によって支えられ、軸方向空所13は、例えば、第2の端部の一対のハーフシェル70、80のポンプ室に形成される。
【0062】
さらに、図には示されていないが、真空ポンプ1はまた、少なくとも第1、第2のハーフシェル7、8に形成された少なくとも1つのポンプ段3a~3fの上流または下流に直列に設けられた、少なくとも1つの一体型ポンプ段を備えることができる。
【0063】
また、別の例示的な実施形態によれば、両ハーフシェル7、8および両エンドピース9、10は、相補的な軸方向突出部および空隙が存在することなく互いに接合することができる。エンドピース9、10および/またはハーフシェル7、8は、例えば、エンドピースの平面およびハーフシェル7、8の対向縁の平面に形成された環状溝を有する。
【符号の説明】
【0064】
1 ドライ真空ポンプ
2 ステータ
3a~3f ポンプ段
4 吸入口
5 吐出口
6 ロータシャフト
7、70、700 ハーフシェル
8、80、800 ハーフシェル
9 エンドピース
10 エンドピース
11 接合面
12 軸方向突出部
13 軸方向空所
15 横壁
16 外側シール
161、162 端部環状部分
163 サイドレール
164、165 介在環状部分
17 内側シール
171、172 端部環状部分
173 サイドレール
174、175 介在環状部分
18a、18b 周辺環状溝
19a、19b 長手方向溝
20 インジェクションダクト
21 インジェクションオリフィス
22 隙間空間
23 ガス供給装置
24 吸入オリフィス。
25 圧力センサ
26 制御ユニット
27 ガスセンサ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
【手続補正書】
【提出日】2022-10-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つのステータ(2)と2つのロータシャフト(6)を含むドライ真空ポンプ(1)であって、
前記ステータ(2)は、相補的な少なくとも1つの第1のハーフシェルおよび1つの第2のハーフシェル(7、8)と、1つの第1のエンドピースおよび1つの第2のエンドピース(9、10)とを備え、前記両ハーフシェル(7、8)、および前記両エンドピース(9、10)は、軸方向アセンブリによって結合されて、ポンプ段(3a~3f)の少なくとも1つのポンプ室を形成しており、
2つの前記ロータシャフト(6)は、少なくとも1つの前記ポンプ段で逆方向に同期して回転するように構成されているものにおいて、
前記ドライ真空ポンプ(1)はさらに、1つの弾性の外側シール(16)および少なくとも1つの弾性の内側シール(17)を含んでおり、弾性の前記外側シール(16)および弾性の前記内側シール(17)は、夫々、
互いに平行で、夫々の前記エンドピース(9、10)と前記両ハーフシェル(7、8)の間に挿入された1つの第1の端部環状部分および1つの第2の端部環状部分(161、171、162、172)、および
前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)を接続し、それらに直角である2つのサイドレール(163、173)を有し、
前記2つのサイドレール(163、173)は前記両ハーフシェル(7、8)の間に挿入され、少なくとも1つの前記内側シール(17)が前記外側シール(16)の内側に配置され、少なくとも1つの前記内側シール(17)および前記外側シール(16)が、ガスのための少なくとも2つの連続するシールバリアを形成しており、
少なくとも1つの前記内側シール(17)は、前記外側シール(16)の材料よりも腐食、摩耗、および/または高温に対して、より耐性のある材料から形成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項2】
請求項1において、前記外側シール(16)がワンピースであることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項3】
請求項1~2のいずれかにおいて、少なくとも1つの前記内側シール(17)がワンピースであることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項4】
請求項1~のいずれか1項において、前記外側シール(16)がフッ素化エラストマー材料でできており、少なくとも1つの前記内側シール(17)がパーフルオロエラストマー材料でできていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項5】
請求項1~のいずれか1項において、前記両ハーフシェル(7、8)および前記両エンドピース(9、10)は、相補的な第1、第2の軸方向突出部(12)と、第1、第2の軸方向空所(13)からなるアセンブリによって互いに結合され、前記アセンブリの1つは前記両ハーフシェル(7、8)に設けられており、前記アセンブリの他方は前記両エンドピース(9、10)に設けられており、前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)は、夫々の相補的な前記両軸方向突出部(12)と前記両軸方向空所(13)の間に挿入されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項6】
請求項において、1つの前記外側シール(16)および少なくとも1つの前記内側シール(17)の前記第1、第2の端部環状部分(161、171、162、172)を受け入れるための1つの第1周辺環状溝および少なくとも1つの第2周辺環状溝(18a、18b)が、少なくとも1つの前記軸方向突出部(12)および/または少なくとも前記軸方向空所(13)に形成されており、
前記外側シール(16)および前記内側シール(17)の前記2つのサイドレール(163、173)を受け入れる少なくとも2つの縦方向の溝(19a、19b)が、前記ポンプ室の前記両ハーフシェル(7、8)の両側の接合面(11)の一方および/または他方に形成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項7】
請求項1~のいずれか1項において、少なくとも1つのインジェクションダクト(20)が前記ステータ(2)の前記ハーフシェル(7、8)に形成され、少なくとも1つの前記内側シール(17)と1つの前記外側シール(16)との間に位置する1つの隙間空間(22)内の少なくとも1つのインジェクションオリフィス(21)を経て前記インジェクションダクトが表に現れ、
前記ドライ真空ポンプ(1)は、前記インジェクションダクト(20)へ中性ガスを注入するように構成されたガス供給装置(23)を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項8】
請求項において、前記インジェクションダクト(20)は、前記2つのサイドレール(163、173)の間で前記両ハーフシェル(7、8)の1つの接合面(11)に位置する前記隙間空間(22)の領域に現れることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項9】
請求項7または8のいずれかにおいて、前記ガス供給装置(23)が前記中性ガスを加熱するように構成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項10】
請求項7~9のいずれか1項において、前記ガス供給装置(23)が前記中性ガスを過圧で注入するように構成されていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項11】
請求項1~のいずれか1項において、少なくとも1つの前記内側シール(17)と1つの前記外側シール(16)との間に位置する隙間空間(22)に現れる前記少なくとも1つの吸入ダクトが、前記ステータ(2)の前記両ハーフシェル(7、8)に形成され、前記吸入ダクト(24)は前記隙間空間(22)を前記ドライ真空ポンプ(1)の前記ポンプ室または段間チャネルと接続していることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項12】
請求項11において、前記吸入ダクト(24)が、前記2つのサイドレール(163、173)の間の、前記両ハーフシェル(7)の接合面(11)に位置する前記隙間空間(22)の領域に現れることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項13】
請求項7~12のいずれか1項において、前記内側シール(17)と前記外側シール(16)との間に位置する前記隙間空間(22)内の圧力を測定するように構成された少なくとも1つの圧力センサ(25)を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項14】
請求項7~13のいずれか1項において、少なくとも1つの前記内側シール(17)と1つの前記外側シール(16)の間に設けられ、前記隙間空間(22)内の少なくとも1つの腐食性ガス種の存在を決定するように構成されたガスセンサ(27)を備えていることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項15】
請求項1~14のいずれか1項において、前記ステータ(2)の前記両ハーフシェル(7、8)は、前記ドライ真空ポンプ(1)の吸入口(4)と吐出口(5)との間に直列に設けられた少なくとも2段の前記ポンプ段(3a~3f)を形成することを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項16】
請求項1~15のいずれか1項において、前記ステータ(2)は、相補的な少なくとも2対の前記ハーフシェル(7、8、70、80、700、800)を含み、
前記外側シール(16)および前記内側シール(17)は、少なくとも2対の前記ハーフシェル(7、8、70、80、700、800)の間に挿入された少なくとも1つの介在環状部分(164、165、174、175)を夫々含むことを特徴とするドライ真空ポンプ。
【請求項17】
請求項1~16のいずれか1項において、前記ステータ(2)が、少なくとも1つの前記ポンプ段(3a~3f)と直列に、前記両ハーフシェル(7、8)に設けられた、少なくとも1つの一体型ポンプ段をさらに備えることを特徴とするドライ真空ポンプ。
【国際調査報告】