(57)【要約】  ドライ型真空ポンプ（１）のためのステータ（２）であって、真空ポンプ（１）が、ステータ（２）の入口（４、５）と出口（６）の間でガスがポンプにより送られるようにステータ（２）の中央チャンバ（３）内で同期して反対方向に回転するように設計されている少なくとも２つのロータ（１０、１１）を備える、ステータ（２）は、少なくとも５％のニッケルで構成されている鋳鉄で作製されている外部ステータ部分（１４）と、真空ポンプ（１）のロータ（１０、１１）を受け入れるように構成されている中央チャンバ（３）が作られた、少なくとも１０％のニッケルで構成されているステータインサート（１５）と、を備え、外部ステータ部分（１４）は、ステータインサート（１５）上へ鋳造されていることを特徴とする。回転シャフトは、真空ポンプの少なくとも１つのロータを支持するとともに回転させるように構成され、ドライ型真空ポンプは、少なくとも１つのそのようなステータおよび／または少なくとも１つのそのようなシャフトを備え、方法は、そのようなステータおよび／または回転シャフトを製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライ真空ポンプ（１）のステータ（２）であって、前記真空ポンプ（１）は、前記ステータ（２）の吸気入口（４、５）と送出出口（６）の間でガスがポンプにより送られるように前記ステータ（２）の中央ハウジング（３）内で同期した状態で反対方向に回転することができる少なくとも２つのロータ（１０、１１）を有する、ステータ（２）において、
−  ５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製された前記ステータの外側部分（１４）と、
−  前記真空ポンプ（１）の前記ロータ（１０、１１）を受け入れるように構成されている前記中央ハウジング（３）が配置された、少なくとも１０％のニッケルを含有するステータインサート（１５）と、を備え、
−  前記ステータの前記外側部分（１４）は、前記ステータインサート（１５）上に鋳造されていることを特徴とする、ステータ（２）。
【請求項２】
前記ステータの前記外側部分（１４）は、前記ステータインサート（１５）を囲むことを特徴とする、請求項１に記載のステータ（２）。
【請求項３】
前記中央ハウジング（３）と連通する少なくとも１つの中間段ダクト（１３）は、前記ステータインサート（１５）内に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のステータ（２）。
【請求項４】
前記ステータインサート（１５）は、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する球状黒鉛等の鋳鉄などの合金であ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テータ（２）。
【請求項５】
前記ステータインサート（１５）は、ニッケルで作製されてい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テータ（２）。
【請求項６】
前記ステータの前記外側部分（１４）は、球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄で作製されてい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テータ（２）。
【請求項７】
吸気入口（４、５）と送出出口（６）の間でガスがポンプにより送られるように少なくとも１つのポンプ段（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ）を有するドライ真空ポンプ（１）において、請求項１から６のいずれか一項に記載の少なくとも１つのステータ（２）を有することを特徴とする、ドライ真空ポンプ（１）。
【請求項８】
ドライ真空ポンプ（１）のステータ（２）を製造する方法（１００）において、
−  まず、少なくとも１０％のニッケルを含有するステータインサート（１５）が形成されるステップ（ステップ１０１）と、
−  次いで、５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製された前記ステータの外側部分（１４）が、前記ステータインサート（１５）上に鋳造されるステップ（ステップ１０２）と
を有することを特徴とする、方法。
【請求項９】
少なくとも１つのステータ（２）と、吸気入口（４、５）と送出出口（６）の間でガスがポンプにより送られるように前記ステータ（２）内で同期した状態で反対方向に回転することができる少なくとも２つのロータ（１０、１１）と、を有するドライ真空ポンプ（１）のためのロータリシャフト（８、９）であって、少なくとも１つのロータ（１０、１１）を支持および回転駆動するように構成されているロータリシャフト（８、９）において、
−  ５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサート（１７）と、
−  前記真空ポンプ（１）の少なくとも１つのロータ（１０、１１）を支持するように意図され、少なくとも１０％のニッケルを含有する前記シャフトの外側部分（１８）と、を有し、
−  前記シャフトインサート（１７）は、前記シャフトの前記外側部分（１８）の中に鋳造されていることを特徴とする、ロータリシャフト（８、９）。
【請求項１０】
前記シャフトの前記外側部分（１８）は、前記シャフトインサート（１７）を半径方向に囲むことを特徴とする、請求項９に記載のロータリシャフト（８、９）。
【請求項１１】
前記シャフトの前記外側部分（１８）は、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する球状黒鉛等の鋳鉄などの合金であることを特徴とする、請求項９または１０に記載のロータリシャフト（８、９）。
【請求項１２】
前記シャフトの前記外側部分（１８）は、ニッケルで作製されていることを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載のロータリシャフト（８、９）。
【請求項１３】
前記シャフトインサート（１７）は、球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄で作製されていることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載のロータリシャフト（８、９）。
【請求項１４】
吸気入口（４、５）と送出出口（６）の間でガスがポンプにより送られるように少なくとも１つのポンプ段（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ）を有するドライ真空ポンプ（１）において、請求項９から１３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの回転シャフト（８、９）を有することを特徴とする、ドライ真空ポンプ（１）。
【請求項１５】
ドライ真空ポンプ（１）のロータリシャフト（８、９）を製造する方法において、
−  まず、少なくとも１０％のニッケルを含有する前記シャフトの外側部分（１８）が、略管状に形成されるステップ（ステップ１０１）と、
−  次いで、５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサート（１７）が、前記シャフトの前記外側部分（１８）の中に鋳造されるステップ（ステップ１０２）と、を有することを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライ真空ポンプのステータに関する。本発明は、真空ポンプの少なくとも１つのロータを支持および回転駆動するように構成されているロータリシャフトにも関する。本発明は、少なくともそのようなステータおよび／または少なくともそのようなシャフトを有するドライ真空ポンプ、例えば、「ルーツ」型もしくは「クロー」型の真空ポンプ、またさらにはスパイラル型もしくはスクリュー型の真空ポンプ、あるいは別の同様の原理の真空ポンプにも関する。本発明は、そのようなステータおよび／またはロータリシャフトを製造するプロセスにも関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の製造、太陽光電池セルの製造、フラットパネルディスプレイ画面の製造、および発光ダイオードの製造などのある種の製造プロセスは、プロセスチャンバに由来する腐食性ガス、反応性ガスを除去するステップを特徴とする。ドライ真空ポンプが使用されており、このドライ真空ポンプの入口はプロセスチャンバに接続されているとともに、その出口は処理済みのガスを大気中に解放する前にガス処理装置に接続されている。
【０００３】
ポンプの入口で吸い込まれるガスは、ステータと反対方向に回転する２つのロータとの間の自由空間内でトラップされ、出口へ送り届けられる。この動作は、ロータとステータの間で何らの機械的接触もなく非常に小さい隙間を介して行われ、これによって完全にオイルフリーの動作を可能にする。
【０００４】
ステータおよびロータは、一般的には鋳鉄で作製される部品である。
【０００５】
これらの部品の表面は、フッ素、塩素、および酸素などの吸い込まれた反応性ガスの作用によって腐食し得る。このようにして、腐食層が部品の表面を形成し、それによってロータとステータの間の動作用の隙間を減少させ、真空ポンプの性能特性を変化させ、最悪の場合には、ポンプを動かなくさせる可能性がある。
【０００６】
ニレジストタイプのニッケル富化した鋳鉄は、従来の鋳鉄よりもよりずっと耐腐食性および耐酸化性である利点を有する。しかしながら、この材料は、とても高価であり、機械的性能も低いので、真空ポンプ部品を生産するために従来の鋳鉄の代わりに使用することは簡単にはできない。この材料は、機械加工するのも難しい。加えて、ニッケルは、地球上でますます希少になっており、その環境インパクトは、従来の鋳鉄の元素による環境インパクトよりも有害である。
【０００７】
この材料の使用を制限するための知られている解決策は、従来の鉄に、ニッケルの薄層をほんの数十ミクロンの厚さまで堆積させることにある。
【０００８】
真空ポンプの分野にこの解決策を適用すると、本技術に固有の問題が生じる。
【０００９】
ニッケルコーティングは、従来の鋳鉄に十分には付着しない。この鋳鉄は、コーティングがほんの少しの衝突または接触するだけで局所的に引っかかれまたは引き裂かれることになり得る。そして、コーティングの下の従来の鋳鉄の基材は、腐食性ガスに急速にさらされ得ることになり、ニッケルの表層を局所的に分離させる。
【００１０】
さらに、コーティングから除去された金属粒子は、真空ポンプ本体内で他のニッケル表面のどこか他の場所に再付着することになる可能性があり、それに続いてポンプが動かなくなるリスクがもたされる。
【００１１】
他のタイプの鋳造またはコーティングによって、シリコンモリブデン（ＳｉＭｏ）系の延性鋳鉄合金、またはＡＤＩ鋳鉄（オーステンパ球状黒鉛鋳鉄）、あるいはテフロン（登録商標）等のポリマーコーティングなどのロータおよびステータの材料を形成することも検討されてきたが、これらの解決策は、コーティングの付着がよくないため、またはこれらの材料の費用のため、真に満足のいくものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述の欠点を少なくとも一部改善することを目的とする。
【００１３】
本発明の目的の１つは、あまり高価でなく、良好な機械強度を有する腐食性ガスに耐える真空ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために、本発明の主題は、ドライ真空ポンプステータであって、真空ポンプが、ステータの吸気入口と送出出口の間でガスがポンプにより送られるようにステータの中央ハウジング内で同期した状態で反対方向に回転することができる少なくとも２つのロータを備える、ドライ真空ポンプステータにおいて、
−  ５％未満のニッケル、例えば１％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているステータの外側部分と、
−  真空ポンプのロータを受け入れるように構成されている中央ハウジングが配置された、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケル、例えば少なくとも３５％のニッケルを含有するステータインサートと、を備え、
−  ステータの外側部分は、ステータインサート上に鋳造されていることを特徴とするドライ真空ポンプステータである。
【００１５】
このように、ステータは、異なる材料の２つの中実部分から形成されている。したがって、腐食性ガスに接触することになる可能性があるステータのコアは、より耐食性である材料に形成される。他方で、外側部分の材料は、より大きい機械強度を有する。したがって、真空ポンプは、良好な機械強度を示しつつ、腐食性ガスに対してより大きい耐性を有する。加えて、ニッケルの使用に目標が向けられており、したがって、ニッケルの使用が限定される。
【００１６】
ステータインサートに５％未満のニッケルを含有する鋳鉄を鋳造することによって、ステータの外側部分およびステータインサートは、共に局所的に融合される。このようにして、鋳造作業中に、密接な冶金学上の接合が、ステータのステータインサートと外側部分の間に形成される。これによって、２つの材料の異なる熱機械的挙動の問題を解決することが可能になる。したがって、この冶金学上の接合は、極めて機械的に強い。この強い冶金学上の接合は、上記２つの部品の「解放」を不可能にさせる。
【００１７】
単独でまたは組み合わせて採用されるステータの１つまたは複数の特徴によれば、
−  ステータの外側部分は、ステータインサートを囲み、
−  中央ハウジングと連通する少なくとも１つの中間段ダクトは、ステータインサート内に少なくとも部分的に配置され、
−  ステータインサートは、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄などの合金であり、
−  ステータインサートは、ニッケルで作製され、すなわち、ステータインサートは、１００％のニッケルを実質的に含有しており、
−  ステータの外側部分は、球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄で作製され、
−  ステータインサートの外壁は、スナッギングのリスクを示すネジ山、溝、ローレット、または起伏（ｒｅｌｉｅｆ）のある他の要素がない。
【００１８】
本発明は、吸気入口と送出出口の間でガスをポンプにより送るための少なくとも１つのポンプ段を有するドライ真空ポンプにおいて、上記のような少なくとも１つのステータを有することを特徴とするドライ真空ポンプにも関する。
【００１９】
真空ポンプは、直列に結合された複数のポンプ段を備えてもよい。上記のようなステータを有する少なくとも１つのポンプ段は、真空ポンプの送出側に位置することができる。
【００２０】
単独でまたは組み合わせて採用される真空ポンプの１つまたは複数の特徴によれば、
−  真空ポンプは、少なくとも１つのロータを支持するとともに回転させるように構成されているロータリシャフトをさらに有し、ロータリシャフトは、
−  ５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサートと、
−  真空ポンプの少なくとも１つのロータを支持するように意図され、少なくとも１０％のニッケルを含有するシャフトの外側部分とを有し、
−  シャフトインサートは、シャフトの外側部分の中に鋳造されており、
−  シャフトの外側部分は、シャフトインサートを半径方向に囲み、
−  シャフトの外側部分の半径方向厚さは、０．５センチメートルよりも大きい。
【００２１】
本発明は、ドライ真空ポンプステータを製造する方法において、
−  まず、例えば、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３５％のニッケルを含有するステータインサートが形成されるステップと、
−  次いで、５％未満のニッケルを含有する、例えば１％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているステータの外側部分が、ステータインサート上に鋳造されるステップと
を有することを特徴とする方法にも関する。
【００２２】
単独でまたは組み合わせて採用されるドライ真空ポンプステータを製造するプロセスの１つまたは複数の特徴によれば、
−  ステータの外側部分は、１３００℃よりも高い鋳込温度を有するフェライト球状黒鉛鋳鉄で作製されており、
−  ５％未満のニッケルを含有する鋳鉄が鋳造される前、ステータインサートの外壁の粗さは、６から１２マイクロメートルの間である。
【００２３】
本発明は、吸気入口と送出出口の間でガスをポンプにより送るために、ステータ内で同期した状態で反対方向に回転することができる少なくとも１つのステータおよび少なくとも２つのロータを有するドライ真空ポンプのためのロータリシャフトであって、少なくとも１つのロータを支持および回転駆動するように構成されているロータリシャフトにおいて、ロータリシャフトは、
−  ５％未満のニッケルを含有する、例えば１％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサートと、
−  真空ポンプの少なくとも１つのロータを支持するように意図され、例えば、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する、少なくとも３５％のニッケルを含有するシャフトの外側部分と、を有し、
−  シャフトインサートは、シャフトの外側部分の中に鋳造されていることを特徴とするロータリシャフトにも関する。
【００２４】
シャフトのそのような中実外側部分は、シャフトの表面への機械的衝突の場合に、腐食性ガスが従来の鋳鉄に到達するのを防ぐことを可能にする。逆に、衝突した場合には、腐食性ガスは、ニッケル富化合金またはニッケルに接触し続ける。したがって、シャフトの外側部分は、腐食性ガスに対するその保護レベルを下げることなく、小さい衝撃および摩耗を受け得る。さらに、シャフトの外側部分のこの中実の態様により、真空ポンプの保守中に損傷を受ける可能性がある部品を再機械加工することを可能にする。
【００２５】
単独でまたは組み合わせて採用されるシャフトの１つまたは複数の特徴によれば、
−  シャフトの外側部分は、シャフトインサートを半径方向に囲み、
−  シャフトの外側部分の半径方向厚さは、０．５センチメートルよりも大きく、
−  シャフトの外側部分は、例えば、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３５％のニッケルを含有する球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄などの合金であり、
−  シャフトの外側部分は、ニッケルで作製されており、すなわち、ほぼ１００％のニッケルを含有しており、
−  シャフトインサートは、球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄で作製され、
−  シャフトの外側部分の内壁は、スナッギングのリスクを示すネジ山、溝、ローレット、または起伏のある他の要素がない。
【００２６】
本発明は、吸気入口と送出出口の間でガスをポンプにより送るための少なくとも１つのポンプ段を有するドライ真空ポンプにおいて、上記のような少なくとも１つのロータリシャフトを有することを特徴とするドライ真空ポンプにも関する。
【００２７】
本発明は、ドライ型真空ポンプのロータリシャフトを製造する方法において、
−  まず、例えば、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３５％のニッケルを含有する略管状のシャフトの外側部分が形成されるステップと、
−  次いで、５％未満のニッケルを含有する、例えば１％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサートが、シャフトの外側部分の中に鋳造されるステップと、を有することを特徴とする方法にも関する。
【００２８】
単独でまたは組み合わせて採用されるドライ真空ポンプロータリシャフトを製造するプロセスの１つまたは複数の特徴によれば、
−  シャフトインサートは、１３００℃よりも高い鋳込温度を有するフェライト球状黒鉛鋳鉄で作製されており、
−  ５％未満のニッケルを含有する鋳鉄が鋳造される前、シャフトの外側部分の内側壁の粗さは、６から１２マイクロメートルの間である。
【００２９】
本発明の他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して、非限定の例として与えられる以下の説明からより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】多段ルーツタイプドライ真空ポンプの要素の概略図である。
【図２】図１の真空ポンプのポンプ段の断面概略図である。
【図３】図２のポンプ段のステータの縦断面概略図である。
【図４】ステータの外側部分とステータインサートの間の融合領域内で実行された試料の磁性粒子実験中に撮影された写真である。
【図５】ステータまたはロータリシャフトを製造するプロセスの様々なステップを示す図である。
【図６】図１の真空ポンプのロータリシャフトの部分断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
これらの図において、同一の要素には、同じ参照符号が付されている。
【００３２】
以下の実施形態は例である。本明細書は、１つまたは複数の実施形態を参照するが、これは、各参照が同じ実施形態に関する、または各図が単一の実施形態のみに当てはまることを必ずしも意味しない。様々な実施形態の単純な特徴は、他の実施形態を与えるように組み合わせることもまたは交換することもできる。
【００３３】
本発明は、腐食性の反応性ガスをプロセスチャンバから除去する必要があるステップを含む集積回路の製造、太陽光電池セルの製造、フラットパネルディスプレイ画面の製造、発光ダイオードの製造などのいくつかの製造プロセスに特に使用される、「ルーツ」タイプの真空ポンプ、ダブル「クロー」、スパイラル、スクリュータイプ真空ポンプなどの１つまたは複数の段を有する任意のタイプのドライ真空ポンプ、または別の同様の原理の真空ポンプに適用され、真空ポンプの入口はプロセスチャンバに接続されているとともに、出口は処理済みのガスを大気中に解放する前にガス処理装置に接続されている。
【００３４】
したがって、図１は、ルーツタイプ多段ドライ真空ポンプ１の実施形態を示す。明確にするために、ポンプの動作に必要な要素だけが表されている。
【００３５】
真空ポンプ１は、５つのポンプ段１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、および１ｅを有し、各段１ａ〜１ｅは、ステータ２を有し、このステータ２に関しては第１の段１ａについての４分の３だけが図１に示されている。ステータ２は、締付ネジによって、例えば、真空ポンプ１の一体化本体を形成するように組み立てられる。
【００３６】
ポンプ段１ａ〜１ｅは、交互に直列で配置され、ここでは側方に配置されている中間段ダクト１３によって交互に直列に接続されている。
【００３７】
図２の概略図に見ることができるように、中間段ダクト１３は、ステータ２の本体内に形成されている。中間段ダクト１３は、ポンプ段の中央ハウジング３の送出出口６を次に続く段の入口５に接続する。例えば、ポンプ段１ａ〜１ｅあたり２つの中間段ダクト１３が存在し、出口６と入口５の間で並列に接続され、中央ハウジング３の両側に配置されている。
【００３８】
ポンプ１は、２つのロータ組立体７ａ、７ｂも有し、各々が、ロータリシャフト８、９をそれぞれ有する。
【００３９】
シャフト８、９は、並列に取り付けられ、ポンプ段１ａ〜１ｅの中に延びている。シャフト８、９は、それぞれ回転軸Ｉ−ＩおよびＩＩ−ＩＩの周りに回転するモータによって駆動され、真空ポンプ１の端部に位置するフランジ１２（そのうち１つだけが示されている）によって支持されたボールベアリングに取り付けることができる。
【００４０】
各シャフト８、９は、ポンプ段１ａ〜１ｅごとにロータ１０、１１を支持する。各ロータ１０、１１は、例えば、止めネジによってシャフト８、９にそれぞれ取り付けおよび固着された２つの回転ハーフローブ１０ａ、１０ｂおよび１１ａ、１１ｂによって形成されている（図１）。
【００４１】
ロータ１０、１１は、同一の外形を有し、それぞれは、例えば、略８の字の断面を有する（図２）。ロータ１０、１１は、角度でオフセットされ、各段の中央ハウジング３内で反対方向に同期的に回転するように駆動される。
【００４２】
ロータ１０、１１の回転中に、ステータ２の吸気入口４、５を通じて引き込まれるガスは、ロータ１０、１１とステータ２の間の自由空間にトラップされ、次いで、次のポンプ段の上部に配置された入口５につながる側方中間段ダクト１３の上流の次の段へロータ１０、１１によって駆動される。最終ポンプ段１ｅの後、引き込まれたガスは、ポンプ１の通常の送出方向に送られる（ガス循環の方向は、図１および図２に矢印Ｇによって示されている）。
【００４３】
真空ポンプ１は、動作時にロータ１０、１１がステータ２内部で何ら機械的に接触することなく回転し、これによってハウジング３がオイルフリーであることを可能にするので、「ドライ」であると言われている。
【００４４】
真空ポンプ１の少なくとも１つのステータ２、および／またはポンプ１の少なくとも１つのロータリシャフト８、９は、２つの連続したステップで鋳造される２つのタイプの鋳鉄などの２つの異なる材料を用いて生産される。
【００４５】
したがって、図２および図３を参照して、真空ポンプ１の少なくとも１つのステータ２は、ステータの外側部分１４と、ステータインサート１５とを有する。
【００４６】
ステータの外側部分１４は、５％未満のニッケルを含有する、例えば１％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されている。それは、例えば、ＦＧＳ４００〜１５鋳鉄などのＦＧＳ鋳鉄とも呼ばれるフェライト鋳鉄、またはフェライトパーライト鋳鉄などの球状黒鉛鋳鉄である。別の例によれば、５％未満のニッケルを含有する鋳鉄は、（ＳｉＭｏとも呼ばれる）シリコンモリブデン系の延性鋳鉄である。これらのタイプの従来の非ニッケル富化鋳鉄は、良好な機械強度を示す。
【００４７】
ステータインサート１５は、少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％または３５％のニッケルを含有する、例えば少なくとも９０％または１００％のニッケルを含有する。
【００４８】
例えば、それは、ニッケル富化鋳鉄であり、すなわち、少なくとも鉄、炭素、およびニッケルを含有する合金である。
【００４９】
ニッケル富化鋳鉄は、ＦＧＳニレジスト鋳鉄とも呼ばれるオーステナイト系球状黒鉛鋳鉄であり得る。このニッケル富化鋳鉄は、微量のニッケル、すなわち、量が５％未満、例えば、０．０２％程度のニッケルを含有するステータの外側部分１４を形成する鋳鉄よりも腐食に対して高い耐性である。
【００５０】
別の例によれば、少なくとも１０％のニッケルを含有する鋳鉄は、例えば、１０％から２０％の間のニッケルを含有する、例えば、１３．７％程度で含有する薄層の黒鉛を有するオーステナイト系鋳鉄である。
【００５１】
鉄およびニッケルに加えて、ニッケル富化鋳鉄および非ニッケル富化鋳鉄は、少なくとも１％のシリコンおよび少なくとも１％の炭素を含有する。これらの鋳物は、特に１０％未満の量でマンガン、硫黄、リン、銅、モリブデン、およびクロムを含有することもできる。
【００５２】
別の例によれば、ステータインサート１５は、少なくとも９０％のニッケルを含有する合金である。
【００５３】
別の例によれば、ステータインサート１５は、ニッケルで作製されており、すなわち、ほぼ１００％のニッケルを含有している。
【００５４】
したがって、ステータ２は、異なる材料の２つの中実部分から形成されている。したがって、腐食性ガスに接触することになる可能性があるステータ２のコアは、より耐食性である材料に形成される。他方で、外側部分１４の材料は、より大きい機械強度を有する。したがって、真空ポンプは、腐食性ガスに対してより大きい耐性を有しつつ、良好な機械強度を示す。加えて、ニッケルの使用に目標が向けられており、したがって、ニッケルの使用が限定される。
【００５５】
ステータの外側部分１４は、ステータインサート１５を囲むことができ、これによって特にポンプ１内で過圧または爆発の場合に、良好な機械強度を確実にする。したがって、ステータの外側部分１４は、例えば、略リング状である。
【００５６】
ステータの外側部分１４の強化された機械強度は、ステータの外側部分１４におけるネジ山付きの穴などのステータ２を別のステータに固定する要素を配置するために使用することができる。ロータ１０、１１を受け入れる中央ハウジング３、および中央ハウジング３の中に開いているシャフト通路８、９のオリフィス１６は、ステータインサート１５内に形成されている（図３）。
【００５７】
中央ハウジング３と連通する少なくとも１つの中間段ダクト１３は、ステータインサート１５内に少なくとも部分的に配置することもできる。この例では、２つの側方中間段ダクト１３が、ステータインサート１５内に完全に配置されている。別の実施形態（図示せず）によれば、中央ハウジング３と連通する中間段ダクトが、シャフト８、９の軸方向に２つの連続したポンプ段の間に介在している。
【００５８】
したがって、ポンプにより送られた腐食性ガスと接触する中央ハウジング３の表面および中間段ダクト１３の表面は、良好な耐食性を有する。そのような中実ステータインサート１５は、表面の壁が損傷を受け、腐食性ガスがニッケル富化合金またはニッケルと接触し続けている場合でも、腐食性ガスに対する保護を可能にする。さらに、ステータインサート１５のこの中実の態様により、真空ポンプ１の保守中に損傷を受ける可能性がある部品を再機械加工することを可能にする。
【００５９】
したがって、真空ポンプ１の単一のステータ２が生産できる。最終ポンプ段１ｅのステータ２は、真空ポンプ１の送出側に位置することが好ましい。いくつかのステータ２が、このように生産される場合、最終的な２または３つのポンプ段１ｃ、１ｄ、１ｅのものなどのそれらは、真空ポンプ１の送出側に位置する直列に隣接したポンプ段である。送出側に位置するポンプ段は、最も高い圧力を有するものであり、したがって最大の腐食リスクに直面する。
【００６０】
全てのポンプ段１ａ〜１ｅの全てのステータ２は、このやり方で得ることもできる。
【００６１】
ステータの製造プロセス１００中に、少なくとも１０％のニッケルで構成されるステータインサート１５が形成され（ステップ１０１、図５）、次いで、５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製（ステップ１０２）されているステータの外側部分１４が、ステータインサート１５上に鋳造される。
【００６２】
ステータインサート１５上に非富化ニッケル鋳鉄を鋳造することによって、ステータの外側部分１４およびステータインサート１５は、約２００マイクロメートルの融合領域Ｚｆ（図４参照）上で共に局所的に融合される。このようにして、鋳造作業中、密接な冶金学上の接合が、ステータインサート１５とステータの外側部分１４の間に形成される。これによって、２つの材料の異なる熱機械的挙動の問題を解決することが可能になる。したがって、この冶金学上の接合は、極めて機械的に強い。この強い冶金学上の接合は、２つの部品１４、１５の「解放」を不可能にさせる。
【００６３】
フェライト球状黒鉛鋳鉄によりステータの外側部分１４を形成する場合には、フェライト球状黒鉛鋳鉄の鋳込温度は、１３００℃を超える、例えば、１３００℃から１６００℃の間、より好ましくは１３００℃から１４００℃の間であり得る。ステータの外側部分１４によるオーバーモールディング（ｏｖｅｒｍｏｕｌｄｉｎｇ）は、ステータインサート１５の熱処理を助けるエネルギーを与えることができる。
【００６４】
ステータの外側部分１４を鋳造する前に、ステータインサート１５の外面は、ステータインサート１５の外壁の粗さが、例えば、粗い表面仕上げに対応する６から１２マイクロメートルの間であるように、鋳造の残留物（粒の砂、または他の要素）、および／またはコアの残留物を除去するように用意される。本発明者らは、そのような表面仕上げがより良い結果を得ることを可能にさせることを発見したのであり、これは、直観で分かるものではない。
【００６５】
また、ステータインサート１５の外壁は、ステータの外側部分１４とステータインサート１５の間の冶金学上の接合の品質を弱める穴または空隙を形成し得るネジ山、溝、ローレット、または起伏のある他の要素がないことが有利である。
【００６６】
さらに、真空ポンプ１の少なくとも１つのロータリシャフト８、９は、２つのタイプの鋳鉄などの２つの異なるタイプの材料から形成されてもよい。
【００６７】
したがって、少なくとも１つのロータリシャフト８、９は、５％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサート１７と、少なくとも１０％のニッケルを含有するシャフトの外側部分１８とを有する（図７）。
【００６８】
５％未満のニッケルを含有する、例えば１％未満のニッケルを含有する鋳鉄で作製されているシャフトインサート１７は、例えば、フェライト球状黒鉛鋳鉄である。
【００６９】
少なくとも１０％のニッケルを含有する、例えば少なくとも３０％または３５％のニッケルを含有する、例えば少なくとも９０％のニッケルを含有するシャフトの外側部分１８は、上記のように、ステータインサート１５のために、オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄等の鋳鉄合金であり得る、または１００％のニッケルであり得る。
【００７０】
シャフトの外側部分１８は、ルーツタイプロータなどの少なくとも１つのロータ１０、１１を支持するように意図され、またはネジ山付きスクリューポンプ部品などの他の形態を有する。
【００７１】
シャフトの外側部分１８は、腐食性ガスと接触し得る。したがって、シャフト８のこの部分は、より高い耐食性の材料で形成されるものである。シャフトインサート１７の材料は、より良い機械強度を有し、良好な曲げ強さを特に確実にする。
【００７２】
シャフトインサート１７は、シャフトの外側部分１８の中に鋳造される。
【００７３】
これをするために、少なくとも１０％のニッケルを含有するシャフトの外側部分１８は、略管状に形成され（ステップ１０１、図５）、次いで、５％未満のニッケルを含有する鋳鉄のシャフトインサート１７は（ステップ１０２）、シャフトの外側部分１８の中に鋳造される。
【００７４】
シャフトの外側部分１８は、シャフトインサート１７を半径方向に囲むことができる。したがって、シャフトの外側部分１８は、シャフト８、９の製造中にシャフトインサート１７のための鋳型として働く。
【００７５】
ステータ２に関しては、フェライト球状黒鉛鋳鉄によってシャフトインサート１７を形成する場合、フェライト球状黒鉛鋳鉄の鋳込温度は、１３００℃よりも高いものであり得、例えば、１３００℃から１６００℃の間、より好ましくは１３００℃から１４００℃の間であり得る。
【００７６】
加えて、シャフトインサート１７を鋳造する前、シャフトの外側部分１８の内壁の粗さは、例えば、６から１２マイクロメートルの間である。シャフトの外側部分１８の内側壁も、スナッギングのリスクを示すネジ山、溝、ローレット、または起伏のある他の要素がないことが好ましい。
【００７７】
シャフトの外側部分１８の半径方向厚さｄは、０．５ｃｍよりも大きい、例えば、０．６ｃｍから２ｃｍの間であってもよく、これは、薄層に堆積された従来技術のコーティングが数ミクロンであることに比べて比較的大きい。そのようなシャフトの中実外側部分１８は、シャフト８、９の表面への機械的衝突の場合に、腐食性ガスが従来の鋳鉄に到達するのを防ぐことを可能にする。逆に、衝突した場合には、腐食性ガスは、ニッケル富化合金またはニッケルに接触し続ける。したがって、シャフトの外側部分１８は、腐食性ガスに対するその保護レベルを下げることなく、小さい衝撃および摩耗を受け得る。さらに、シャフトの外側部分１８のこの中実の態様により、真空ポンプ１の保守中に損傷を受ける可能性がある部品を再機械加工することを可能にする。
【００７８】
真空ポンプ１は、例えば、このやり方で生産される２つのロータリシャフト８、９と、このやり方で生産される送出側の２つまたは３つのステータ２とを特徴とする。
【００７９】
小体積のロータ１０、１１は、オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄などの少なくとも１０％または３０％または３５％のニッケルを含有する鋳鉄などのニッケル富化合金でもっぱら作製することができ、あるいはニッケルであってもよい。
【００８０】
このようにして、真空ポンプ１の故障をもたらし得る腐食層がステータ２とロータ１０、１１の間の機能的な隙間内に形成されることを制限することを可能にする。このやり方で得られる真空ポンプ１は、腐食性ガスに対してより耐性が高く、あまり高価でなく、良好な機械強度を有する。
【符号の説明】
【００８１】
１  ルーツタイプ多段ドライ真空ポンプ、真空ポンプ、ポンプ
１ａ  ポンプ段、段
１ｂ  ポンプ段、段
１ｃ  ポンプ段、段
１ｄ  ポンプ段、段
１ｅ  ポンプ段、段、最終ポンプ段
２  ステータ
３  中央ハウジング、ハウジング
４  吸気入口
５  吸気入口、入口
６  送出出口、出口
７ａ  ロータ組立体
７ｂ  ロータ組立体
８  ロータリシャフト、シャフト、シャフト通路
９  ロータリシャフト、シャフト、シャフト通路
１０  ロータ
１０ａ  回転ハーフローブ
１０ｂ  回転ハーフローブ
１１  ロータ
１１ａ  回転ハーフローブ
１１ｂ  回転ハーフローブ
１２  フランジ
１３  中間段ダクト
１４  ステータの外側部分
１５  ステータインサート
１６  オリフィス
１７  シャフトインサート
１８  シャフトの外側部分
１００  ステータの製造プロセス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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