JP3241012U - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】真空ポンプに関し、低騒音で安定した動作の真空ポンプの軸受を提供する。
【解決手段】真空ポンプは、ハウジング１４と、ハウジング内に配置されたロータシャフト１２と、ロータシャフトと接触する内輪１８及びハウジングと接触する外輪２０を含み、ハウジングに対してロータシャフトを回転可能に支持する少なくとも１つの軸受１６と、外輪上に軸方向の力を加える軸方向ばね２６とを備え、軸受リング２４が、軸方向ばねと外輪の間に配置され、軸受リングは、ハウジングにクランプ力を加える。
【選択図】図１

Description

本考案は、真空ポンプに関し、詳細には真空ポンプの軸受に関する。

一般的な真空ポンプは、入口及び出口を有するハウジングを備える。ハウジング内では、ロータシャフトが少なくとも１つの軸受によって回転可能に支持される。通常、ロータシャフトを支持するために２つの軸受が実装される。通常、軸受は、ボール軸受などのローラ軸受として作られている。ロータシャフトは電気モータによって駆動され、真空ポンプのハウジングによって作られたステータと相互作用する、及び／又は、第２のロータシャフトのポンプ要素と相互作用する少なくとも１つのポンプ要素を備える。従って、ロータシャフトの回転により、ガス状媒質は真空ポンプの入口から出口まで運ばれる。

特に、乾式真空ポンプの２つのロータは、ボール軸受によって支持され、ボール軸受は、軸受の規定の接触角を与えるために軸方向のばね力によって軸受外輪を介して予圧がかけられている。ロータシャフト構成は、固定軸受及び浮動軸受から成る。浮動軸受のためのハウジングの軸受座部内径は、固定軸受よりも大きく、ロータがポンプハウジング内で熱膨張した場合に浮動軸受が軸受座部内で軸方向に動くことができるようになっている。軸受外輪と軸受座部の嵌合が緩いため、浮動軸受は半径方向に動くこともできる。予圧ばねの設計は、低い半径方向剛性をもたらすので、浮動軸受は、心振れ誤差、残留不釣り合い、又はガス力に起因する回転軸の半径方向の変位に簡単に追従する可能性がある。これは振動及び騒音につながる。

従って、本考案の目的は、低騒音で安定した動作の真空ポンプを提供することにある。

従来技術の技術的課題は、請求項１に記載の真空ポンプによって解決される。

本考案による真空ポンプは、好ましくは、乾式真空ポンプとして作られている。真空ポンプは、ハウジングと、ハウジング内に配置されたロータシャフトとを備える。さらに、真空ポンプは、ハウジングに対してロータシャフトを回転可能に支持し、好ましくは軸受座部内径の中に配置された少なくとも１つのローラ軸受を備える。ローラ軸受は、ロータシャフトと接触する内輪と、ハウジング、すなわち軸受座部内怪の表面と接触する外輪とを含む。内輪と外輪の間には、ローラ軸受のボールのようなローラ要素が配置される。さらに、外輪に軸方向の力を加えるために、軸方向ばねが実装される。従って、軸方向ばねによって加えられた軸方向の力によって、ロータシャフトの熱膨張を補償することができる。ロータシャフトの熱膨張時、ローラ軸受は熱膨張の方向に移動することができ、これにより軸方向ばねを圧縮する。熱膨張が減少すると、ローラ軸受は軸方向ばねによる軸方向の力によって初期位置に戻される。

そこで、本考案によれば、軸受リングが、軸方向ばねと外輪との間に配置される。軸受リングは、ハウジング、すなわち軸受座部内径の表面に対してクランプ力を加える。従って、軸受リングによって、半径方向の力がもたらされ、これはローラ軸受の外輪に伝達される。軸受リングにより外輪に加えられる半径方向の力によって、ローラ軸受の半径方向の動きが妨げられ、振動が減少し、それによって真空ポンプの騒音が減少する。

好ましくは、ローラ軸受及び軸受リングは軸方向に移動可能である。従って、ロータシャフトの熱膨張により、ローラ軸受及び軸受リングは、連動して移動する。詳細には、軸受リングによって加えられるクランプ力は、一方では軸方向ばねの軸方向の力による外輪の軸方向への加速度／移動を減衰させるが、他方では外輪上に半径方向の力を加え、半径方向に沿った振動及び騒音を減衰させる。熱膨張は高速の作用ではないので、ローラ軸受の外輪の軸方向への加速度を低減することは、真空ポンプの動作に不都合ではなく、動作時の真空ポンプの騒音の低減という唯一の利点を提供する。

好ましくは、軸受リングは、外輪に直接接触し、外輪に摩擦力を加える。詳細には、軸受リングとローラ軸受の外輪との間の摩擦により、外輪又はローラ軸受の半径方向の動きが一般に減少し、真空ポンプから発生する騒音が減少する。

好ましくは、軸受リングは、テクスチャ表面を備える。詳細には、テクスチャ表面は、ローラ軸受の外輪に直接接触する。従って、テクスチャ表面のテクスチャによって、ローラ軸受の外輪に加えられる摩擦力は、軸受リングの意図された減衰性に合わせることができる。

好ましくは、軸受リングは、間隙を有するロックリングとして作られる。この間隙により、軸受リングは、ハウジングに挿入される軸受リングの外周、すなわちハウジングの軸受座部内径を縮小するために圧縮することができる。解放すると、軸受リングは元の外周に戻り、真空ポンプのハウジングにクランプ力を加える。

好ましくは、軸受リングは、軸受リングに沿って均等なクランプ力を提供するために、外周に沿って一定でない断面を有する。詳細には、間隙の領域では、クランプ力を減少させるために断面が減少される。

好ましくは、軸受リングは、ローラ軸受の方に向けられ、外輪に直接接触する傾斜面を備える。傾斜面により、軸方向ばねの軸方向の力の半径方向の力成分が生じ、外輪に加えられる。その点で、半径方向の力は、ロータシャフトの中心軸に向かう半径方向であり、ローラ軸受の半径方向の動きを妨げ、それにより騒音が低減する。詳細には、傾斜面は、外輪又はローラ軸受の半径方向の動きをさらに妨げる摩擦力を生じさせるために、さらにテクスチャ加工することができる。

好ましくは、軸受リングと接触する外輪の接触面は、丸みを帯びるか又は面取りされている。通常、一般的なローラ軸受の縁部は丸みを帯びるか又は面取りされている。従って、ローラ軸受の丸みを帯びた又は面取りされた縁部によって、特に軸受リングの傾斜面に関連して、半径方向の動きを妨げるために、外輪及びローラ軸受に加えられる半径方向の力成分が生じ、それによって真空ポンプの騒音が減少する。

本考案は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。

本考案の第１の実施形態である。 本考案の実施形態の詳細図である。 本考案の別の実施形態の詳細図である。 本考案のさらなる実施形態である。

図１を参照すると、電気モータによって回転され、図１ではボール軸受として例示されるローラ軸受１６によって真空ポンプのハウジング１４に対して支持されるロータシャフト１２が示されている。軸受は、ハウジング１４の軸受座部内怪の中に配置される。ローラ軸受１６は、ロータシャフト１２に直接結合されてシャフト１２と一緒に回転する内輪１８と、ハウジング１４に直接結合された外輪２０とを備える。内輪１８と外輪２０との間には、ハウジング１４内でロータシャフト１２の回転を許容するために、ボール要素として例示されるローラ要素２２が配置される。その点で、ローラ軸受１６は、浮動軸受として作られている、すなわち、少なくとも外輪２０は、ハウジング１４、すなわち軸受座部内径の内面に対してその軸方向でクランプ固定されていない。

軸方向ばね２６は、外輪２０に軸方向の力を加えるために設けられている。従って、ロータシャフト１２の熱膨張時、ローラ軸受１６は、軸方向ばね２６の軸方向の力に抗して軸方向に移動する。ロータシャフト１２の熱膨張が再び小さくなると、ローラ軸受１６は、軸方向ばね２６の軸方向の力によって初期位置に戻される。これにより、従来の真空ポンプでは、軸方向ばね２６は半径方向の剛性を提供することができず、外輪又はローラ軸受１６の半径方向の移動が可能である。従って、本考案によれば、軸方向ばね２６と外輪２０との間に軸受リング２４が配置される。軸受リング２４は、その外周によってハウジング１４にクランプ固定される。しかしながら、軸受リング２４は、ロータシャフト１２の熱膨張によって又は軸方向ばね２６の軸方向の力によって、依然としてローラ軸受１６に関連して軸方向に移動することができる。その点で、軸受リング２４は、外輪２０の表面に直接当接し、ローラ軸受１６の半径方向の移動時に半径方向の摩擦力をもたらす。軸受リング２４とローラ軸受１６の外輪２０との間の摩擦により、ローラ軸受１６の半径方向の移動が妨げられ、それにより、真空ポンプの騒音が効果的に低減される。その点で、摩擦力を増加させるために、又は少なくとも加えられた摩擦力を所要の値に調整するために、ローラ軸受１６の外輪２０と接触する軸受リング２４の接触面は、テクスチャ加工することができる。

従って、軸受リング２４によって、軸方向ばね２６の軸方向の力によるローラ軸受１６の軸方向への加速度は、軸受リング２４によってもたらされる半径方向の力によって低減される。しかしながら、ローラ軸受１６の移動は依然として可能であり、同時にローラ軸受１６の半径方向の移動は、ロータシャフト１２の中心アクセス（ｃｅｎｔｅｒ ａｃｃｅｓｓ）に向かう加えられた半径方向の摩擦力により妨げられる。

図２Ａを参照すると、間隙を有するクランプリングとして作られた軸受リング２４Ａの第１の実施形態が示されている。クランプリング２４Ａの両端を一緒に圧縮することによって、軸受リング２４Ａの外周は減少する。この状態で、軸受リング２４Ａは、真空ポンプの軸受を収容するハウジング１４の軸受座部内径の中に導入することができる。

図２Ｂに示す別の実施形態では、軸受リング２４Ｂは一定でない断面を提示し、それによって、軸受リング２４Ｂによってハウジング１４に加えられるクランプ力は、軸受リング２４Ｂの周囲に沿って均等に分配される。

図３を参照すると、本考案の別の実施形態が示されている。そこでは、同一又は類似の要素には同一の参照符号が付与されている。

図３の実施形態では、軸受リング２４は、ローラ軸受１６に向かって角度付けされた傾斜面３０を有する。傾斜面３０は、ローラ軸受１６の外輪２０の丸みを帯びた又は面取りされた縁部に接触する。傾斜面３０とローラ軸受１６の面取りされた又は丸みを帯びた面３２との相互作用により、軸方向ばね２６の軸方向の力からロータシャフトの中心軸に向かう半径方向の力成分が生成される。この半径方向の力成分により、ローラ軸受１６の半径方向の移動が妨げられ、それによって、真空ポンプの騒音は低減されるが、依然として軸受１６は熱膨張下で移動することができる。

具体的には、真空ポンプは乾式真空ポンプであり、それらの真空ポンプは、摩擦がなく、ガス負荷が少ないため、騒音が最も重要である。従って、本考案により、真空ポンプ、特に乾式真空ポンプから発生する騒音がさらに減少し、これらの真空ポンプの有用性及び汎用性を向上させることができる。

１２ ロータシャフト
１４ ハウジング
１６ ローラ軸受
１８ 内輪
２０ 外輪
２２ ローラ要素
２４ 軸受リング
２６ 軸方向ばね

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置されたロータシャフトと、
   前記ロータシャフトと接触する内輪及び前記ハウジングと接触する外輪を含み、前記ハウジングに対して前記ロータシャフトを回転可能に支持する少なくとも１つの軸受と、
   前記外輪上に軸方向の力を加える軸方向ばねと、
   を備える真空ポンプであって、
   軸受リングが、前記軸方向ばねと前記外輪の間に配置され、前記軸受リングは、前記ハウジングにクランプ力を加える、真空ポンプ。
2. 前記軸受及び前記軸受リングは、軸方向に移動可能である、請求項１に記載の真空ポンプ。
3. 前記軸受リングは、前記外輪に接触し、前記外輪に摩擦力を加える、請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
4. 前記軸受リングは、テクスチャ表面を備える、請求項１から３のいずれかに記載の真空ポンプ。
5. 前記軸受リングは、前記軸受リングに沿って均等なクランプ力を提供するために、外周に沿って一定でない断面を有する、請求項１から４のいずれかに記載の真空ポンプ。
6. 前記軸受リングは、前記軸受の方に向けられ、前記外輪と直接接触し、前記外輪に加えられた前記軸方向ばねの前記軸方向の力の半径方向の力成分を生じる傾斜面を備える、請求項１から５のいずれかに記載の真空ポンプ。
7. 前記軸受リングと接触する前記外輪の接触面は、丸みを帯びている、請求項１から５のいずれかに記載の真空ポンプ。

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