(57)【要約】  エンクロージャを排気するための真空排気装置が提供される。装置は、排気されるべきエンクロージャの出口に、固定部材を用いて連結可能な入口を有するターボ分子真空ポンプを含む。固定部材の各々は、入口の第１の孔及び出口の第２の孔を貫通する。細長い、円周方向に延びるキャビティが、圧縮可能なインサートを収容するために、これらの孔の１つから延び、または孔の１つに隣接して設けられる。かくして、ターボ分子真空ポンプの故障中、ターボ分子真空ポンプによって固定部材に伝達されるエネルギは、インサートの変形によって吸収される。かくして、この方法でエネルギの一部を吸収することにより、入口の出口からの分離が防止される。
2009511815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンクロージャを排気するための真空排気装置であって、
固定部材を用いてエンクロージャの出口に連結可能な入口を有するターボ分子真空ポンプを含み、固定部材の各々は、入口のそれぞれの第１の孔及び出口のそれぞれの第２の孔を貫通し、入口または出口は、それぞれの孔から、またはそれぞれの孔に隣接して延びる、細長い、円周方向に延びるキャビティと、キャビティ内に配置された圧縮可能なインサートと、を含み、それにより、ターボ分子真空ポンプの故障中、ターボ分子真空ポンプによって固定部材に伝達されるエネルギが、圧縮可能なインサートによって吸収され、入口の出口からの分離を防止する、
ことを特徴とする真空排気装置。
【請求項２】
インサートは、多孔性構造を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
多孔性構造は、発泡形態からなる、
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
多孔性構造は、ハニカム形態からなる、
請求項２に記載の装置。
【請求項５】
インサートは、圧縮可能なインサートの外面の少なくとも一部を覆う外殻を含む、
請求項１から４の何れか１項に記載の装置。
【請求項６】
インサートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる、
請求項１から５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
インサートは、強化プラスチック材料からなる、
請求項１から５の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
インサートは、ゲル材料からなる、
請求項１から５の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
インサートは、細長い、
請求項１から８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
インサートは、空所を含む、
請求項１から９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
インサートを受け入れるためのキャビティは、入口に設けられ、それぞれの孔から、真空ポンプのロータ機構の通常運転方向と反対の方向に延びる、
請求項１から１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
インサートを受け入れるためのキャビティは、出口に設けられ、それぞれの孔から、真空ポンプのロータ機構の通常運転方向に相当する方向に延びる、
請求項１から１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
インサートを受け入れるためのキャビティは、それぞれの孔から両方の円周方向に延びる、
請求項１から１２の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
キャビティは、孔に隣接して設けられ、仕切りによって孔から分離されている、
請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１５】
キャビティは、それが形成される材料の厚さの実質的部分に延びる、
請求項１１から１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
キャビティは、それが形成される材料の全厚さに延びる、
請求項１１から１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
インサートは、組立の際に固定部材を受け入れるためのボアを含む、
請求項１から１６の何れか１項に記載の装置。
【請求項１８】
キャビティ及びインサートは、インサートをキャビティ内に配置し、真空排気装置の組立中の移動を防止するための、補完的なテーパ輪郭または段付輪郭を各々備える、
請求項１から１７の何れか１項に記載の装置。
【請求項１９】
インサートは、累進的な抵抗特性を示すように構成される、
請求項１から１８の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
出口は、排気されるべきエンクロージャから延びる導管に連結される、
請求項１から１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】
各々が、それぞれのキャビティに配置された、複数の圧縮可能なインサートを含む、
請求項１から２０の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】
インサートは、真空ポンプの長手方向軸線の周りに配置される、
請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
出口及び入口は、フランジ付きである、
請求項１から２２の何れか１項に記載の装置。
【請求項２４】
フランジ付入口は、１つまたはそれ以上の前記インサートを受け入れるように構成される、
請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
フランジ付出口は、１つまたはそれ以上の前記インサートを受け入れるように構成される、
請求項２３または２４に記載の装置。
【請求項２６】
固定部材を用いてフランジ付ダクトに連結可能なフランジ付入口を含み、キャビティの列が、入口フランジに設けられ、各キャビティは、それぞれの固定部材を受け入れるための孔から、または孔に隣接して延び、圧縮可能なインサートを受け入れるように構成されている、
ことを特徴とするターボ分子真空ポンプ。
【請求項２７】
圧縮可能なインサートは、各キャビティ内に配置される、
請求項２６に記載のポンプ。
【請求項２８】
ターボ分子真空ポンプを排気されるべき装置に連結する方法であって、
細長い円周方向に延びるキャビティの列を、真空ポンプのフランジ付入口または装置のフランジ付出口に形成するステップ、各キャビティは、それぞれのフランジ内に配置されたそれぞれの孔に隣接して、または孔から延び、
圧縮可能なインサートを各それぞれのキャビティ内に配置するステップ、
ターボ分子真空ポンプのフランジ付入口を、孔を貫通する固定部材を用いて、排気されるべき装置のフランジ付出口に連結するステップ、を含む、
ことを特徴とするターボ分子真空ポンプの連結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ分子ポンプ及び該ポンプと関連した装置との連結の分野に関し、ターボ分子ポンプを含む真空排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用中、ターボ分子真空ポンプの内部機構は、典型的に、高速回転運動を受ける。このタイプのポンプは、稼働中、以下衝突状態と称される、機構の無欠性の損失をもたらす故障を経験することがある。これらの状況下では、ポンプの回転部品からの材料が、ポンプの隣接した静止部品と衝突し、それにより、重大な衝撃を静止部品に与える。この衝撃により、ポンプのハウジングをその取付箇所、典型的には、ダクトか排気されるべきエンクロージャの出口のいずれかに対して回転させようとし、その結果、２つの部品間の接合部が重大なせん断荷重を経験する。
【０００３】
装着及び取付の典型的な構成を、図１に示す。各部品１，２は、フランジ３，４を備え、各フランジは、向かい合うフランジのそれぞれの孔５と各々協働する多数の孔５を備える。固定部材６、典型的には、ボルトが、一方の部品１，２を他方２，１に対して固定するために、各組の補完的な孔に挿入される。ターボ分子ポンプ２の衝突時に高いせん断荷重を受けるのは、これらの固定部材６である。固定部材６は、衝突によって発生したせん断荷重の大部分を変形及び破断により吸収する。過剰の数の孔５及びボルト６が、典型的に、荷重に順応し、且つ衝突中に解放されるエネルギの全てを吸収し、かくしてターボ分子ポンプ２のハウジングが、危険な投射物が形成されるようにポンプの取付箇所１から分離するのを防止する試みのために設けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターボ分子真空ポンプの複雑さは増大するので、ポンプのハウジング部品を、材料の固形ビレットから機械加工するのではなく、鋳造することを考えることがより一般的になっている。
【０００５】
しばしばターボ分子真空ポンプのハウジング部品に選択される材料であるアルミニウムの場合には、鋳造アルミニウムは、典型的に非常にもろい。もしターボ分子真空ポンプのフランジが、鋳造アルミニウムで作られているなら、ボルトはフランジ材料よりも大きな程度まで変形に耐えるようなので、衝突は、フランジをポンプからの破断させることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、ターボ分子真空ポンプの衝突中に起こる損傷を最小にするために、２つの構成部品の間の接合部のエネルギ吸収特性を高めることにある。
【０００７】
本発明によれば、エンクロージャを排気するための真空排気装置であって、固定部材を用いてエンクロージャの出口に連結可能な入口を有するターボ分子真空ポンプを含み、固定部材の各々は、入口のそれぞれの第１の孔及び出口のそれぞれの第２の孔を貫通し、入口または出口は、そのそれぞれの孔からまたはそのそれぞれの穴に隣接して延びる、細長い円周方向に延びたキャビティと、キャビティ内に配置された圧縮可能なインサートと、を含み、それにより、ターボ分子真空ポンプの故障中、ターボ分子真空ポンプによって固定部材に伝達されたエネルギは、圧縮可能なインサートによって吸収され、入口の出口からの分離を防止する、上記真空排気装置を提供する。
【０００８】
入口または出口に圧縮可能なインサートを設けることは、真空ポンプが衝突状態を経験するとき、入口と出口の間にいくらかの相対回転運動を許す。この相対回転運動中、インサートが徐々に変形するので、エネルギがシステムから吸収される。エネルギのこの減少は、究極的には、入口及び出口自身によって経験される損傷をより少なくし、そして真空排気装置の完全さの損失を抑制する。その結果、衝突状態を経験するとき投射物が形成される可能性が減少し、したがって、排気装置の安全性を高める。
【０００９】
インサートは、例えば発泡形態かハニカム形態のいずれかを有する多孔性構造を含み、圧縮可能なインサートの外面の少なくとも一部を覆う外殻を含んでもよい。この殻は、変形可能な材料の、したがってエネルギ吸収の追加的な源を提供する。インサートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるのがよい。変形例として、インサートは、プラスチック材料で構成されてもよく、任意的に、繊維または粒子強化プラスチック材料またはゲル材料で構成されてもよい。インサートは、その圧縮によって初期衝撃を吸収するための空所を有していてもよい。
【００１０】
もしキャビティが、真空ポンプの入り口に設けられるなら、キャビティは、孔から、真空ポンプのロータ機構の通常運転方向と反対の方向に延びるのがよい。他方で、もし、キャビティがエンクロージャの出口に設けられるなら、キャビティは、孔から、真空ポンプのロータ機構の通常運転方向に相当する方向に延びるのがよい。キャビティは、孔から両方の方向に延びていてもよい。キャビティは、孔に隣接して設けられていてもよいが、仕切によって孔から分離されていてもよい。キャビティは、フランジのような、キャビティが形成される材料の厚さの実質的部分に延びてもよく、または、全厚さに延びてもよい。もし仕切が設けられ、キャビティがフランジ（または均等の部品）の厚さの実質的部分にだけ延びるなら、残りの材料は、ターボ分子真空ポンプによって受ける衝突状態中、変形可能な材料の、従ってエネルギ吸収の追加的な源と一緒に固定部材を位置決めし且つ固定するための追加的な手段を提供する。
【００１１】
固定材料を受け入れるためのボアが、組立時に、固定部材の位置決めを高めるために圧縮可能なインサート内に設けられてもよい。キャビティ及びインサートは、インサートをキャビティ内に配置し、真空排気装置の組立中これらの移動を防止するために、補完的なテーパ輪郭または段付輪郭を備えていてもよい。
【００１２】
インサートは、インサートが変形されるとき、高い抵抗レベルが変形に与えられるように、累進的な抵抗特性を示すように構成されてもよい。
【００１３】
真空ポンプが連結される出口は、導管または補完的なフランジ、または排気されるべきエンクロージャから延びるアダプタに連結されてもよく、または真空ポンプは、エンクロージャの出口に直接連結されてもよい。
【００１４】
複数の圧縮可能なインサートが設けられてもよく、各インサートは、それぞれのキャビティに配置される。インサートは、真空ポンプの長手方向軸線の周りに配置されてもよい。出口及び入口は、各々フランジ付きであり、いずれかのまたは両方のフランジは、１つまたはそれ以上のインサートを受け入れるように構成されてもよい。従って、本発明の他の側面によれば、固定部材を用いてフランジ付ダクトに連結可能なフランジ付入口を含み、キャビティの列が、入口フランジに設けられ、各キャビティは、それぞれの固定部材を受け入れるための孔から、または孔に隣接して延び、且つ圧縮可能なインサートを受け入れ、または内部に配置するように構成された、ターボ分子真空ポンプを提供する。
【００１５】
本発明の他の側面によれば、ターボ分子真空ポンプを排気されるべき装置に連結する方法であって、細長い円周方向に延びるキャビティの列を真空ポンプのフランジ付入口に、或いは装置のフランジ付出口に形成するステップ、各キャビティは、フランジに配置されたそれぞれの孔に隣接し又は孔から延び、圧縮可能なインサートを各キャビティに配置するステップ、ターボ分子真空ポンプのフランジ付入口を、排気されるべき装置のフランジ付出口に、孔を貫通する固定部材を用いて連結するステップ、を含む、上記連結方法を提供する。
【００１６】
本発明を、添付の図面を参照して、例としてのみ、以下により詳細に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
真空排気装置１０を図２に示す。真空ポンプを、排気されるべきエンクロージャ３０にまたはそのように連結される導管３５に連結するためのフランジ１５が、ターボ分子真空ポンプ２５への入口２０に設けられている。これに対応するフランジ４０が、エンクロージャ３０の出口４５または導管３５に設けられ、真空ポンプ２５はフランジ４０に整列されて、引き続いて連結される。変形例として、別個の補助フランジまたはアダプタ（図示せず）を、エンクロージャ３０の出口に連結し、真空ポンプ２５をそこに連結してもよい。
【００１８】
真空ポンプ２５のフランジ１５の第１実施形態の部分平面図を図３に示す。多数の開口５０が、フランジ１５をフランジ４０に連結するために、フランジ１５に設けられている。開口５０の各々は、２つのセクションを含む。第１のセクションは、断面がほぼ円形である、孔５５によって提供され、孔５５は、その中に配置されるべき固定部材６５、典型的にはボルトの直径を収容するように構成されている。各孔５５は、フランジ１５の厚さを貫いて延びる。各開口５０の第２のセクションは、それぞれの孔５５に隣接して配置され、圧縮可能なインサート７０を収容するように構成されたキャビティ６０によって提供される。
【００１９】
図３において、キャビティ６０は、細長く、孔５５から円周方向に、好ましくは、フランジの湾曲をたどって延びる。キャビティは、真空ポンプ２５のフランジに形成されているので、キャビティは、孔５５から、真空ポンプ２５のロータ機構の通常運転方向と反対の方向に延びる。もしキャビティが、真空ポンプ２５が連結される出口フランジ４０に形成されるなら、キャビティは、反対方向に、即ち、ロータ機構の通常運転方向に相当する方向に延びる。キャビティが、真空ポンプのフランジ１５に形成されるにせよ、エンクロージャと関連した出口フランジ４０に形成されるにせよ、キャビティは、いずれかの方向に荷重をかける予見できない過剰の衝撃荷重を吸収するために、両方の円周方向に延びるように構成されてもよい。
【００２０】
図４に示す変形実施形態では、インサート７０’は、細長くなく、むしろ断面が円形である。図示するように、キャビティ６０’は、孔５５’から円周方向に延びるように位置決めされている。
【００２１】
図３及び図４に示すように、キャビティ６０，６０’は、孔５５，５５’から延び、それにより、単一の開口５０，５０’が形成される。変形例として、図５に示すように、分割された開口５０”を形成するように、孔５５”を、仕切り６３によってキャビティ６０”から分離してもよい。
【００２２】
図６は、変形例のインサート７１を示し、該インサート７１は、真空排気装置の組立に際し固定部材６５を受け入れるためのボアを含む。
【００２３】
開口５０のキャビティ６０内に収容された圧縮可能なインサート７０は、好ましくは、多孔性構造、好ましくはハニカム構造または発泡構造を有する。圧縮可能なインサート７０の例示的な材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。変形例として、強化繊維または粒子を含み、または含まないで、プラスチック材料またはゲル材料を使用することができる。
【００２４】
図７は、変形例のインサート７２を示し、該インサート７２は、変形レベル、したがってエネルギ吸収を増大させるために、１つまたはそれ以上の空所７３を含み、該空所は、プラスチックまたはゲル材料で形成されたインサートによって収容されてもよい。
【００２５】
図８に示すように、好ましくは、複数のインサート７０を、真空ポンプ２５の入口フランジ１５に設け、インサートは、フランジの周りに、且つポンプの長手方向軸線の周りに分配される。代替的に又は追加的に、インサート７０を、エンクロージャ３０と関連した出口フランジ４０に設けてもよい。
【００２６】
図９は、図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示し、真空ポンプ２５のフランジ１５が、少なくとも１つのボルト６５を用いて導管３５のフランジ４０に連結された状態の組立体の一部を示す。孔７５が、フランジ４０に形成され、真空ポンプ２５のフランジ１５における開口５０の孔５５と整合されるように構成される。次いで、ボルト６５を、両方のフランジ１５，４０に挿入し、Ｏリング８０が圧縮され、流体密シールが真空ポンプ２５と導管３５の間に形成されるように、締めてフランジを一緒に引き寄せる。
【００２７】
図１０は、排気されるべきエンクロージャの出口と関連したフランジ４０に埋め込まれたインサート７０を示す。ここにおけるように上方からみたとき、キャビティ６０は、前述の方向と反対方向、即ち、真空ポンプ２５のロータ機構の方向に相当する方向に延びる。構造の組み合わせを実施して、いくつかのインサートを真空ポンプの入口フランジ１５に設け、他のインサートを出口と関連したフランジ４０に設けてもよいことは、認められるべきである。
【００２８】
キャビティ６０は、前述のように、フランジ１５の全厚みを貫いて延びてもよく、または、図１１に示すように（概念的に、図１０のＢ−Ｂ’における断面図）、キャビティ６０が配置されるフランジ４０の厚さの実質的部分にだけ延びる変形例のキャビティ６１によって構成されてもよい。キャビティ６１のベースにおける残りの材料６２は、ポンプ２５と導管３５との連結中、固定部材６５を位置決めするのに役立つ。
【００２９】
図１２は、組立の際、インサートをキャビティ内に配置するための手段を示す。この例では、インサートの外側輪郭は、テーパ部を含む。変形例として、段付輪郭を実施してもよい。対応する補完的輪郭が、フランジ４０に形成されたキャビティ６３の内側境界に形成される。そのような構造は、インサートがキャビティ内に正しく位置し、真空排気装置の組立が行われている間そこに留まるのを保証する。
【００３０】
圧縮可能なインサート７０は、もし、真空ポンプ２５の運転中、ポンプ２５のロータ部品とポンプのハウジング部品との衝突をもたらす故障が発生したら、使用することになる。衝突状態とも称されるこの性質の故障中、重大な回転衝撃が、ポンプのロータ部品によって、ポンプ２５のハウジング部品に与えられ、それにより、ハウジング部品は傾けられてロータと同じ方向に回転する。したがって、重大なせん断荷重が、それぞれのインサート７０または仕切り６３の表面との接触によって、ボルト６５に付与される。しかしながら、インサート７０は、設計によって、圧縮可能であるから、インサートは、容易に変形し、したがって、真空ポンプ２５とポンプが連結される装置との間にある程度の相対的な回転運動を許す。これらのインサート７０を圧縮することの作用は、衝突のエネルギのいくらかを吸収し、それにより、真空ポンプ及びその関連した装置が受ける損傷は小さい。
【００３１】
圧縮可能なインサート７０は、好ましくは、初期変形が非常に容易に達成されるが、変形の度合いが増すと抵抗も相応して増大し、更なる移動が抑制されるように、累進的な抵抗特性を有する。したがって、インサート７０は、ブレーキ機構として作用し、システムの完全さを保持し、衝突が発生したときに形成される投射物を回避するために、システムからエネルギを除去する。したがって、装置の安全性が高まる。
【００３２】
衝突からの追加的なエネルギを吸収することが望ましい場合には、圧縮可能なインサート７０の構造及び材料を、一定の抵抗の変形特性を示すように変えることができ、それによりより高いレベルのエネルギを最初から吸収する。
【００３３】
もしキャビティ６１が、フランジ１５，４０の厚さの実質的部分にのみ延びるのであれば、キャビティ６１のベースにおける残りの材料６２の厚さは、衝突状態を経験するとき、この材料が容易に変形し、かくしてシステムから更なるエネルギを吸収する。同様に、仕切り６３を設けることは、システムのエネルギ吸収容量を更に高める追加的な変形材料源を提供する。
【００３４】
圧縮可能なインサート７０の多孔性構造は、外殻によって完全にまたは部分的に取り囲まれていてもよい。インサート７０を、個々に作り、殻を、全構造の周りに形成してもよい。変形例として、インサート７０を、押し出し部品で形成し、続いてこれを多数の部分にスライスし、各部分は、外殻によって閉じ込められるが、多孔性構造を軸方向に露出させたままである。外殻の存在は、ポンプが前述の衝突状態を経験するとき、変形しなければならない更なる部品を提供し、それにより、追加的なエネルギを、この殻の変形を通じてインサート７０によって吸収することができ、かくして改善した装置をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ターボ分子ポンプを関連した装置に連結するための従来の装置を示す図である。
【図２】関連した装置に連結されたターボ分子ポンプを含む真空排気装置を示す図である。
【図３】内部にインサートを埋め込んだターボ分子ポンプの入口フランジの第１実施形態の平面図である。
【図４】内部にインサートを埋め込んだフランジの第２実施形態の平面図である。
【図５】内部にインサートを埋め込んだフランジの第３実施形態の平面図である。
【図６】内部にインサートを埋め込んだフランジの第４実施形態の平面図である。
【図７】内部にインサートを埋め込んだフランジの第５実施形態の平面図である。
【図８】内部に多数のインサートを埋め込んだ真空ポンプ入口の平面図である。
【図９】図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図１０】排気されるべきエンクロージャと関連したフランジの第６実施形態の平面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ’線に沿った変形例の断面図である。
【図１】
2009511815.tif 000003
【図２】
2009511815.tif 000004
【図３】
2009511815.tif 000005
【図４】
2009511815.tif 000006
【図５】
2009511815.tif 000007
【図６】
2009511815.tif 000008
【図７】
2009511815.tif 000009
【図８】
2009511815.tif 000010
【図９】
2009511815.tif 000011
【図１０】
2009511815.tif 000012
【図１１】
2009511815.tif 000013
【図１２】
2009511815.tif 000014
【国際調査報告】
2009511815.tif 000015
2009511815.tif 000016
2009511815.tif 000017