JPH11504692A - 円弧状並進サイクルを有する真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その一側部にうず巻状突出部（２３，２４，２５）を備えた少なくとも１つの静止ディスク（１３，１４）を有する静止本体部（１０）と、静止ディスク(１３，１４)に対向し且つ静止ディスク（１３，１４）のうず巻状突出部(２３，２４，２５)にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず巻状突出部（３３，３４，３５）を備えた可動ディスク（３０）と、本体部（１０）に対して可動ディスク（３０）の円弧状並進動作を駆動するために可動ディスク(３０)を本体部（１０）に固定して支持する機構と、ポンプ軸（５０）により可動ディスク（３０）を駆動して円弧状並進動作を生じさせる駆動手段（２０）とを有し、上記機構がポンプ軸（５０）により支持された少なくとも一つのブッシュ(４７)を有する。ポンプがさらにディスクの円弧状並進における望ましくない移動を制限する装置を有し、この装置は、金属性のベロー（６０）である。

Description

【発明の詳細な説明】 円弧状並進サイクルを有する真空ポンプ 本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプに関する。 より正確に言えば、本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであっ て、この真空ポンプが、その一側部にうず巻状突出部を備えた少なくとも１つの 静止ディスクを有する静止本体部と、静止ディスクに対向し且つ静止ディスクの うず巻状突出部にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず 巻状突出部を備えた可動ディスクと、ポンプの作動中に本体部に対して可動ディ スクの円弧状並進動作を駆動するために可動ディスクを本体部に固定して支持す る機構と、ポンプ軸により可動ディスクを駆動して円弧状並進動作を生じさせる 駆動手段とを有し、ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装置を有 し、その円弧状並進動作において可動ディスクをガイドし且つねじりを防止する ようにした真空ポンプに関する。 この種のポンプは、例えば、FR-A-2 141 402 に記載されている。この文献に 記載されたポンプは、優れたものであったが、多くの部品を有し且つかさばると いう欠点がある。特に、上記機構が結合された３つのクランクから構成され、互 いに同期し、さらに、ポンプの周囲に配置されていたため、半径方向にかさばる 。これらのクランクは、それ自体で、相対的な円弧状並進動作の制限を行ってい る。 本発明の目的は、これらの欠点を解決した上記のタイプのポンプを提供するこ とにある。 従って、本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真 空ポンプが、その一側部にうず巻状突出部を備えた少なくとも１つの静止ディス クを有する静止本体部と、静止ディスクに対向し且つ静止ディスクのうず巻状突 出部にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず巻状突出部 を備えた可動ディスクと、ポンプの作動中に上記本体部に対して可動ディスクの 円弧状並進動作を駆動するために可動ディスクを上記本体部に固定して支持する 機構と、ポンプ軸により可動ディスクを駆動して上記円弧状並進動作を生じさせ る駆動手段とを有し、上記ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装 置を有し、上記機構が上記ポンプ軸により支持された少なくとも一つのブッシュ を有する真空ポンプにおいて、上記ポンプ軸は静止本体部と同心状に位置されて おり、上記機構は円弧状並進動作で移動するように設けられたクランクシャフト を有し、このクランクシャフトは駆動側の一端で可動ディスクに結合され且つ駆 動手段に近い側の一端で上記ブッシュに支持されており、上記相対的な円弧状並 進動作を制限する装置が金属性のベローであり、このベローの一端は静止本体部 に取り付けられ他端はクランクシャフトに取り付けられ、このベローがクランク シャフトを取り囲んでいることを特徴としている。 経験では、上記のような種類のベローは、ポンプがせいぜい毎時３５ｍ³に等 しい容積を発生させるときに、問題なく特に疲労することなく、相対的な動作制 限（アンチ・トーション）機能を保証することができる。また、上記のような種 類のベローは、外側から且つポンプの多くの可能な用途を増大させるポンプの残 部から、その内部で真空が形成されるポンプの囲いを全て隔離することを保証す る。この種のポンプは、そのために、ドライ・ポンプと呼ばれ、その動作部品は 、外部から隔離され且つどのような潤滑油、オイル又はグリースも使用しない。 この種のポンプは、明らかに構造が簡単で全体の大きさがコンパクトであり、そ のためにコストが低くなる。 優れた効果を奏するように、本発明のポンプは、２つの可動プレートから構成 された可動ディスクを有し、可動ディスクのうず巻状突出部はこれらの可動プレ ートの対向する面上に設けられ、可動ディスクは静止環状ディスクとフランジと の間に配置され、これらの静止環状ディスクとフランジの対向面がうず巻状突出 部を支えている。 優れた効果を奏するように、上記フランジは、中央側うず巻状突出部に沿って ポンプ軸に向かって延びた外周側うず巻状突出部を備え、中央側うず巻状突出部 の軸方向長さは外周側うず巻状突出部より短く、これらの外周側突出部と中央側 突出部は共通の横方向面において自由端を有し、フランジに対向する可動プレー トの一つが、フランジの外周側突出部にはさみ込まれ且つ外周側突出部と同じ角 度領域を有するうず巻状突出部を有すると共にフランジの中央側突出部にはさみ 込まれ且つ中央側突出部と同じ角度領域を有するうず巻状突出部を有する。 好ましくは、上記可動ディスクの２つのプレートは、Ｕ字状の断面を持つ環状 リングにより連結され、この環状リングの壁部は２つのプレートが互いにそれぞ れ軸方向に移動できるような厚みを有し、２つのプレートの間に配置されたバネ がプレートを互いに離れる方向に付勢している。 優れた効果を奏するように、上記プレート、それらのうず巻状突出部及び環状 リングは、可動ディスクと一方では金属性の静止ディスクとの接触及び他方では 金属性のフランジとの接触を可能とする材料から一体物で成形され、この接触が 最小限の摩擦力を持って行われる。好ましくは、上記静止ディスクのうず巻状突 出部及び上記可動ディスクのうず巻状突出部は、ポンプ作動中に摩擦し合う状態 である。 優れた効果を奏するように、上記クランクシャフトは、円錐台状の中央部を備 え、この中央部の小さい方のベース端が長手方向のスプラインを持つ円筒状のス リーブを支え、このスリーブは、上記フランジに対向する可動プレートにより支 えられているスカートの内側面の長手方向のスプラインと相補的に作用するよう になっている。 好ましくは、上記スカートも、可動ディスクと一体的に作られている。 優れた効果を奏するように、上記ポンプシャフトは、中空シャフトであり、こ の中空シャフトは、それがベアリング手段を介して本体部により支持される円筒 状外側ベアリング面を有すると共にそれとベアリングとの間にブッシュを受け入 れる円筒状ボアを有し、上記円筒状外側ベアリング面は、上記円筒状ボアに対し て軸がオフセットされ、円筒状ボアの直径は円筒状外側ベアリング面の直径より 大きい。 好ましくは、上記金属性のベローは、円筒状中央領域の軸方向両側に２つの波 形状領域を備えている。 本発明の特徴及び効果は、添付図面を参照して説明する実施形態により明瞭と なる。 図１は、本発明によるポンプの長手方向の部分断面図である。 図２は、図１のII−II線に沿って見た分離状態の二重可動プレートを示す端部 の図である。 図１及び図２に示すように、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプは、静止 本体部１０を備えている。この静止本体部１０は、４つの構成要素１１乃至１４ 、即ち、スリーブ１１、中間プレート１２、静止環状ディスク１３及びフランジ １４から組み立てられ、これらの構成要素は、この順序で軸方向に沿って連続的 に配置されている。これらの構成要素は、環状に配置されたネジ、即ち、ネジ１ ５により組み立てられ、環状シール１６，１７は、中間プレート１２と環状ディ スク１３との間及び環状ディスク１３とフランジ１４との間にそれぞれ配置され ている。 静止環状ディスク１３はフランジ１４に向いた側にうず巻状突出部２３を備え 、フランジ１４は環状ディスク１３に向いた側に外周側うず巻状突出部２４を備 え、この外周側突出部２４は、中央側うず巻状突出部２５に沿ってポンプ軸に向 かって延びている。中央側うず巻状突出部２５の軸方向長さは、外周側突出部２ ４より短く、これらのうず巻状突出部２４，２５は、共通の横方向面（１８）に おいて自由端を有する。 可動ディスク３０が、静止環状ディスク１３と（同様に静止している）フラン ジ１４との間に配置されている。この可動ディスク３０は、第１プレート３１を 有し、この第１プレート３１は、静止ディスク１３に向かい合っており且つ静止 ディスク１３の突出部２３にはさみ込まれたうず巻状突出部３３を備え、このう ず巻状突出部３３は突出部２３と同じ角度領域を有している。同様に、可動ディ スク３０は、フランジ１４に向いた第２プレート３２を有しており、この第２プ レート３２は、フランジ１４の突出部２４にはさみ込まれ且つこの突出部２４と 同じ角度領域を有するうず巻状突出部３４、及び、フランジ１４の突出部２５に はさみ込まれ且つこの突出部２５と同じ角度領域を有するうず巻状突出部３５を 備えている。 これらの２つのプレート３１，３２は、ポンプ軸に関して外側に開いたＵ字状 の断面を持つ環状リング３６により連結されている。この環状リング３６の壁部 のＵ字状の断面の厚みは、プレート３１，３２が互いにそれぞれ軸方向に移動で きるように比較的に薄く形成されている。また、プレート３１，３２の間にはコ イルバネ３７が配置され、このバネによりプレート３１，３２が離れる方向に付 勢されている。 プレート３１，３２及びそれらのうず巻状突出部３３，３４，３５は、環状リ ング３６と共に、可動ディスク３０と一方では静止ディスク１３との接触及び他 方ではフランジ１４との接触を可能とする材料から一体物でモールドされるか又 は機械加工により成形される。この材料は、金属、例えばステンレス鋼又はアル ミニウム合金であり、上記接触は、最小限の摩擦力を持って行われる。この種の 材料の一例とて、マーリン・インターナショナル(MARLIN INTERNATIONAL)から販 売されているビスコント(VESCONITE)（商品名）がある。この材料は、ポリエチ レン・テレフタレートをベースとし液体シリコンと二流化モリブデンを含み、金 属部分に対する摩擦力を最小限としている。他の同等な材料も、当然に、可動デ ィスク３０の材料として使用することができる。同様に、全てのパーツを金属と 接触させ、それらのパーツの少なくとも１つ例えば可動パーツにフルオロテクニ ーク(FLUOROTECHNIQUE)のフルオリミド10ピー(FLUORIMID 10P)（商品名）のよう な適当な樹脂を例えば数ミクロンの薄い層を被覆することも可能である。このよ うな構成により、ポンプ効率は、そのサイズに対して高効率となる。 可動ディスク３０を静止本体部１０に結合し可動ディスク３０を支持するため に、以下の機構が設けられている。この機構は、クランクシャフト４０を有して いる。クランクシャフト４０は、ほぼ円錐台状の中央部４５を備え、この小さい 方のベース端で、長手方向のスプライン４２を持つ円筒状のスリーブ４１を支え ている。スリーブ４１は、その外側面で第２プレート３２により支えされている スカート部３９の内側面の長手方向のスプライン３８と相補的に作用するように なっている。スカート部３９も可動ディスク３０と一体的に作られる。クランク シャフト４０は、円錐台状の中央部４５の他端に、中央部４５の大きな方のベー ス端よりも大きな直径を有するフランジ４３を備えている。フランジ４３からは 、円錐台状端部４４が延びており、この円錐台状端部４４のコーン角度は、中央 部４５のコーン角度と逆になっている。この円錐台状端部４４は、ネジ４６によ りブッシュ４７に取り付けられている。内側と外側から支持されているベアリン グ４８を、ポンプの中心駆動軸即ちこの例ではポンプの軸５５を中心とする中空 シ ャフト５０の円筒状ボア５１内にブッシュ４７を挿入することにより、支持して いる。ブッシュ４７は、軸５５からオフセット軸６５を中心とし且つクランクシ ャフト４０が取り付けられるクランクを構成している。中空シャフト５０は、円 筒状外側ベアリング面５２を備えている。ベアリング手段１９が、中空シャフト ５０の円筒状外側ベアリング面５２とスリーブ１１の内側円筒状ボアとの間に配 置され、本体部１０に対して中空シャフト５０を支持している。円筒状外側ベア リング面５２は円筒状ボア５１に対して軸がオフセットされ、円筒状ボア５１の 直径は、円筒状外側ベアリング面５２の直径より大きい。このような特徴的な構 成及びブッシュ４７により構成されたクランクが静止ディスク１３及び可動ディ スク３０と軸がオフセットされていることから、ポンプは半径方向にその寸法が コンパクト化される利点を有している。 中空シャフト５０は、駆動フランジ２６に取り付けられ、この駆動フランジ２ ６のフィンガ２７とモータ２０の駆動軸２１にキー２２により締結されたナット ２９のフィンガ２８とが図１にその一部を示すように円周状にはさみ込まれてい る。 本発明においては、クランクシャフト４０の中央部４５は、金属性のベロー６ ０により取り囲まれている。金属性のベロー６０は、円筒状中央領域６０Ｂの軸 方向両側に２つの波形状領域６０Ａ，６０Ｂを備えている。ベロー６０の一端は クランクシャフト４０のフランジ４３に固定されている。ベロー６０の他端は、 本体部１０の中間プレート１２に取り付けられたベル５３の他端に固定されてい る。このとき、ベロー６０の他端は可動ディスク３０の第２プレート３２のスカ ート３９にできるだけ接近するように固定され、これにより、ベロー６０の長さ が大きくなる。このような構成により、ベロー６０の作動時のたわみ角度は小さ くなり、これにより、ベロー６０の波形状領域６０Ａ，６０Ｂの疲労が制限され る。金属性のベロー６０は、ベロー上をシャフト４０が回転することを防止する こと即ち好ましくない捩じり効果を防止することにより、その円弧状並進動作に おいて可動ディスク３０のガイドを良好に行う。 モータ２０の駆動軸２１はポンプの軸５５にその中心があり、ブッシュ４７の 軸とクランクシャフト４０の軸はポンプの軸５５に対して偏心している。 図１には、ポンプの入口５６と逆止弁５９の下流側に設けられた出口５７が示 されている。うず巻状突出部により形成された複数の可変端部チャンバは、プレ ート３１，３２に設けられた凹部例えば図２に示されたプレート３１の凹部５８ により、互いに連通している。入口５６と出口５７は半径方向に配置され互いに ９０度の位置に配置されている。ポンプが始動すると直ぐに、ポンプに注入され たガスは、静止うず巻状突出部に対する可動うず巻状突出部の円弧状並進動作に よる連続的且つ漸進的な圧力効果に従うことになる。 図示されているように、その内部が真空となるポンプの囲いは、外部及びポン プの残りの部分からベロー６０により隔離されている。通気ユニット５４が、フ ランジ１４の横方向外側面を冷却する。ここで、フランジ１４は、ポンプにより 生じた熱を吸収してその熱を冷却空気に伝達させるために比較的に大きな容量で 作られている。 このように構成されたポンプは明らかに簡易なものとなり、せいぜい毎時３５ ｍ³に等しい容積を発生させるのに適している。勿論、半径方向の寸法をどうし ても最小限とする必要がない場合には、金属性のベロー６０をそれと同様にその 両端が固定された第２の金属性のベローにより取り囲むことにより、より大きな 容積を発生させることができる。 小さなサイズの突出部２５，３５により構成されるポンプの最終段により、出 口の流体圧はほぼ大気圧に等しくなる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年３月１７日 【補正内容】 請求の範囲 １．円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その 一側部にうず巻状突出部（２３，２４，２５）を備えた少なくとも１つの静止デ ィスク（１３，１４）を有する静止本体部（１０）と、静止ディスク（１３，１ ４）に対向し且つ静止ディスク（１３，１４）のうず巻状突出部（２３，２４， ２５）にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず巻状突出 部（３３，３４，３５）を備えた可動ディスク（３０）と、ポンプの作動中に上 記本体部（１０）に対して可動ディスク（３０）の円弧状並進動作を駆動するた めに可動ディスク（３０）を上記本体部（１０）に固定して支持する機構と、ポ ンプ軸（５０）により可動ディスク（３０）を駆動して上記円弧状並進動作を生 じさせる駆動手段（２０）とを有し、上記ポンプがさらに相対的な円弧状並進動 作を制限する装置を有し、上記機構が上記ポンプ軸(５０)により支持された少な くとも一つのブッシュ（４７）を有し、上記ポンプ軸（５０）は静止本体部（１ ０）と同心状に位置されており、上記機構はクランクシャフト（４０）も有する 真空ポンプにおいて、 上記クランクシャフト（４０）は円弧状並進動作で移動するように設けられ 、さらにクランクシャフト(４０)は駆動側の一端(４１)で可動ディスク（３０） に結合され且つ駆動手段(２０)に近い側の一端(４４)で上記ブッシュ（４７）に 支持されており、上記相対的な円弧状並進動作を制限する装置が金属性のベロー （６０）であり、このベロー（６０）の一端は静止本体部（１０）に取り付けら れ他端はクランクシャフト（４０）に取り付けられ、このベロー(６０)がクラン クシャフト（４０）を取り囲んでいることを特徴とする真空ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その 一側部にうず巻状突出部（２３，２４，２５）を備えた少なくとも１つの静止デ ィスク（１３，１４）を有する静止本体部（１０）と、静止ディスク（１３，１ ４）に対向し且つ静止ディスク（１３，１４）のうず巻状突出部（２３，２４， ２５）にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず巻状突出 部（３３，３４，３５）を備えた可動ディスク（３０）と、ポンプの作動中に上 記本体部（１０）に対して可動ディスク（３０）の円弧状並進動作を駆動するた めに可動ディスク（３０）を上記本体部（１０）に固定して支持する機構と、ポ ンプ軸（５０）により可動ディスク（３０）を駆動して上記円弧状並進動作を生 じさせる駆動手段（２０）とを有し、上記ポンプがさらに相対的な円弧状並進動 作を制限する装置を有し、上記機構が上記ポンプ軸(５０)により支持された少な くとも一つのブッシュ（４７）を有する真空ポンプにおいて、 上記ポンプ軸（５０）は静止本体部（１０）と同心状に位置されており、上 記機構は円弧状並進動作で移動するように設けられたクランクシャフト(４０)を 有し、このクランクシャフト（４０）は駆動側の一端（４１）で可動ディスク（ ３０）に結合され且つ駆動手段（２０）に近い側の一端（４４）で上記ブッシュ （４７）に支持されており、上記相対的な円弧状並進動作を制限する装置が金属 性のベロー（６０）であり、このベロー（６０）の一端は静止本体部（１０）に 取り付けられ他端はクランクシャフト（４０）に取り付けられ、このベロー（６ ０）がクランクシャフト（４０）を取り囲んでいることを特徴とする真空ポンプ 。 ２．上記可動ディスク（３０）は２つの可動プレート（３１，３２）から構成さ れ、可動ディスク（３０）のうず巻状突出部（３３，３４，３５）はこれらの可 動プレート（３１，３２）の対向する面上に設けられ、可動ディスク(３０)は静 止環状ディスク（１３）とフランジ（１４）との間に配置され、これらの静止環 状ディスク（１３）とフランジ（１４）の対向面がうず巻状突出部 （２３，２４，２５）を支えていることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ 。 ３．上記フランジ（１４）は、中央側うず巻状突出部（２５）に沿ってポンプ軸 に向かって延びた外周側うず巻状突出部（２４）を備え、中央側うず巻状突出部 （２５）の軸方向長さは外周側うず巻状突出部（２４）より短く、これらの外周 側突出部（２４）と中央側突出部（２５）は共通の横方向面（１８）において自 由端を有し、フランジ（１４）に対向する可動プレート（３２）の一つが、フラ ンジ（１４）の外周側突出部（２４）にはさみ込まれ且つ外周側突出部（２４） と同じ角度領域を有するうず巻状突出部（３４）を有すると共にフランジ（１４ ）の中央側突出部（２５）にはさみ込まれ且つ中央側突出部（２５）と同じ角度 領域を有するうず巻状突出部（３５）を有することを特徴とする請求項２記載の 真空ポンプ。 ４．上記可動ディスク（３０）の２つのプレート（３１，３２）は、Ｕ字状の断 面を持つ環状リング（３６）により連結され、この環状リング（３６）の壁部は ２つのプレート（３１，３２）が互いにそれぞれ軸方向に移動できるような厚み を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の真空ポンプ。 ５．上記２つのプレート（３１，３２）の間に配置されたバネ（３７）がプレー ト（３１，３２）を互いに離れる方向に付勢していることを特徴とする請求項４ 記載の真空ポンプ。 ６．上記プレート（３１，３２）、それらのうず巻状突出部(３３，３４，３５) 及び環状リング（３６）は、可動ディスク（３０）と一方では金属性の静止ディ スク（１３）との接触及び他方では金属性のフランジ（１４）との接触を可能と する材料から一体物で成形され、この接触が最小限の摩擦力を持って行われるこ とを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の真空ポンプ。 ７．上記静止ディスク（１３，１４）のうず巻状突出部（２３，２４，２５）及 び上記可動ディスク（３０）のうず巻状突出部（３３，３４，３５）は、ポンプ 作動中に摩擦し合う状態であることを特徴とする請求項６記載の真空ポンプ。 ８．上記クランクシャフト（４０）は、円錐台状の中央部（４５）を備え、この 中央部（４５）の小さい方のベース端が長手方向のスプライン（４２）を持つ 円筒状のスリーブ（４１）を支え、このスリーブ（４１）は、上記フランジ（１ ４）に対向する可動プレート（３２）により支えられているスカート（３９）の 内側面の長手方向のスプライン（３８）と相補的に作用するようになっているこ とを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の真空ポンプ。 ９．上記スカート（３９）も、可動ディスク（３０）と一体的に作られているこ とを特徴とする請求項６又は請求項８に記載の真空ポンプ。 10．上記ポンプシャフト（５０）は、中空シャフトであり、この中空シャフトは 、それがベアリング手段（１９）を介して本体部（１０）により支持される円筒 状外側ベアリング面（５２）を有すると共にそれとベアリング（４８）との間に ブッシュ（４７）を受け入れる円筒状ボア（５１）を有し、上記円筒状外側ベア リング面（５２）は、上記円筒状ボア（５１）に対して軸がオフセットされ、円 筒状ボア（５１）の直径は円筒状外側ベアリング面（５２）の直径より大きいこ とを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の真空ポンプ。 11．上記金属性のベロー（６０）は、円筒状中央領域（６０Ｂ）の軸方向両側に ２つの波形状領域（６０Ａ，６０Ｂ）を備えていることを特徴とする請求項１乃 至請求項10の何れか１項に記載の真空ポンプ。