(57)【要約】【課題】本発明の課題は、測定装置を有する安価な真空ポンプ、特にターボ分子ポンプであって、これを使って吸引側の圧力が確実に決定されることが可能であるものを提供することである。【解決手段】課題は、真空ポンプ（１１１）、特にターボ分子ポンプであって、少なくとも一つのポンプ段（１５，１５’）を有し、そして真空ポンプ（１１１）の吸引側（Ｅ）の圧力の決定の為の圧力検出ユニット（３１）を有する真空ポンプにおいて、圧力検出ユニットが測定装置（２９）を有し、その際、測定装置（２９）の測定タップ（２５．２−２５．７）がポンプ段（１５，１５’）の領域、又はポンプ段（１５，１５’）の流れ下流に設けられていることにより解決される。【選択図】図１
2019031966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ（１１１）、特にターボ分子ポンプであって、少なくとも一つのポンプ段（１５，１５’）を有し、そして真空ポンプ（１１１）の吸引側（Ｅ）の圧力の決定の為の圧力検出ユニット（３１）を有する真空ポンプにおいて、圧力検出ユニットが測定装置（２９）を有し、その際、測定装置（２９）の測定タップ（２５．２−２５．７）がポンプ段（１５，１５’）の領域、又はポンプ段（１５，１５’）の流れ下流に設けられていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
ポンプ段（１５，１５’）が少なくとも一つのローター（１５３，１６３，１６５）と一つのステーター（１５７，１６７，１６９）を有することを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項３】
ポンプ段がホルベックポンプ段（１５’）を含むことを特徴とする請求項１および２に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項４】
測定タップが、ポンプ段（１５，１５’）を収容する真空ポンプのハウジング（１１９，１２１）内の開口部（２５．２−２５．７）として形成されていることを特徴とする請求項１から３の少なくとも一項に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項５】
開口部（２５．２−２５．７）が、真空ポンプ（１１１）を溢出させるためのフロー開口部として、又はスリップガス開口部としても利用可能であることを特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項６】
測定装置（２９）が、測定タップ（２５．２−２５．７）において測定される圧力の測定の為の圧力センサー（２７）を有し、その際、測定タップ（２５．２−２５．７）が圧力センサー（２７）と流体接続されていることを特徴とする請求項１から５の少なくとも一項に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項７】
圧力センサー（２７）が、ピラニ真空計であるか、又は容量可変測定管を含むことを特徴とする請求項６に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項８】
吸引側の圧力が、測定タップ（２５．２−２５．７）において測定される圧力に基づいて決定可能であり、特に所与の補正ファクター（Ｋ）に基づいて決定可能であるように圧力検出ユニット（３１）が形成されており、この補正ファクターが、測定タップ（２５．２−２５．７）において測定される圧力の、吸引側の圧力に対する比率であることを特徴とする請求項１から７の少なくとも一項に記載の真空ポンプ（１１１）。
【請求項９】
真空ポンプ（１１１）が、少なくとも一つの手段を有し、これによって、真空ポンプ（１１１）の少なくとも一つの運転パラメーター、例えば回転数、駆動出力、装置温度、又は予真空圧を検出可能であり、そして圧力検出ユニット（３１）に伝達可能、及び/又はこの中に入力可能であることを特徴とする請求項１から８の少なくとも一項に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
補正ファクター（Ｋ）が、検出された、又は入力された運転パラメーターに基づいて変更可能可能であるよう圧力検出ユニット（３１）が形成されていることを特徴とする請求項８および９に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
好ましくは請求項１から１０のいずれか一項に従い形成されている真空ポンプ（１１１）、特にターボ分子ポンプの吸引側の圧力の決定の為の方法であって、真空ポンプ（１１１）のポンプ段（１５，１５’）の領域の圧力、又はポンプ段（１５，１５’）の流れ下流の圧力が測定され、そして測定された圧力に基づいて吸引側の圧力が決定されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
補正ファクター（Ｋ）が決定され、この補正ファクターが、測定タップ（２５．２−２５．７）において測定される圧力の、吸引側の圧力に対する関係を特徴づけ、特にその際、補正ファクター（Ｋ）の決定が、メーカー側、及び/又は現場において行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１３】
真空ポンプ（１１１）の少なくとも一つの運転パラメーター、例えば回転数、駆動出力、装置温度、または予真空圧が検出され、そして真空ポンプ（１１１）の圧力検出ユニット（３１）に伝達され、又はこの中に入力されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
補正ファクター（Ｋ）が検出され、又は入力される運転パラメーターに基づいて変更されることを特徴とする請求項１２および１３に記載の方法。
【請求項１５】
運転パラメーターに基づいて、特に測定された圧力を考慮して、及び/又は決定された吸引側の圧力を考慮して、状態評価パラメーターが決定され、この状態評価パラメーターが出力され、及び/又は保存され、これが特に状態評価パラメーターが閾値を下回る、又は上回る場合に行われることを特徴とする請求項１３および１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプに関する。この真空ポンプは、少なくとも一つのポンプ段と、真空ポンプの吸引側の圧力の決定の為の圧力検出ユニットを有する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは、異なる技術領域で使用される。各プロセスに必要な真空を発生させるためである。真空ポンプの決められた運転を確実に行うために、多くの場合、吸引側の圧力を監視する必要がある。
【０００３】
プロセスの監視の為、特に圧力の監視の為、例えばピラニによる測定方法が使用される。これは特に、測定正確性が高い状況でのその安価な使用性により際立っている。これと他の比較的安価な、よって経済的な測定方法は、しかし、通常ターボ分子ポンプによってつくりだされるような高真空圧（特に５・１０−４ｍｂａｒより低い圧力）は、各物理的な測定原理に基づいて利用されることができないか、又は制限されてのみ利用されることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって本発明の課題は、測定装置を有する安価な真空ポンプ、特にターボ分子ポンプであって、これを使って吸引側の圧力が確実に決定されることが可能であるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する真空ポンプによって解決される。
【０００６】
発明に係る真空ポンプ、特にターボ分子ポンプは、少なくとも一つのポンプ段と、真空ポンプの吸引側の圧力の決定の為の圧力検出ユニットを有する。圧力検出ユニットは測定装置を有し、その際、測定装置の測定タップは、真空ポンプの軸方向で見て、ポンプ段の領域、又はポンプ段の流れ下流に設けられいてる。その際、吸引側の圧力とは、第一のポンプ段の前の圧力であり、特にポンプのインレットの領域の圧力であると解される。
【０００７】
ポンプ段の領域、またはポンプ段の流れ下流の領域における測定タップによって高真空における圧力決定の問題は回避される。というのは吸引側の高真空圧は直接測定されず、間接的に決定されるからである。測定装置を使ってガス圧が測定される。これは、ポンプによって既に高められたものである、つまりガスは既に圧縮されている。例えば、ポンプの吐出側の圧力も決定されることが可能である。ポンプの圧縮性能が、所定の条件においてわかっているとき、よって該領域、又は第一のポンプ段の後の領域から、又は予真空圧からすら吸引側の圧力を推測することができる。この既に高い（予真空）圧力は、安価な測定方法(例えばピラニ)によって測定されることができる。この為、例えば安価な測定管が測定タップに接続される。基本的に測定タップは、第一のポンプ段とポンプの出口側の間に任意に位置決めされることが可能である。測定タップとは、その際、基本的には、測定値の決定の為の局所的な圧力の採取、又は測定の為の可能性であると解されることが可能である。測定タップは、異なる様式で形成されていることが可能である。局所的な測定値採取を可能とするためである。
【０００８】
本発明の別の実施形が、明細書、請求項、及び添付の図面に記載されている。
【０００９】
真空ポンプのポンプ段は、特に少なくとも一つのローター及びステーターを有する。真空ポンプ、特にターボ分子ポンプのポンプ段は、この場合、特に、少なくとも各一つのローターディスク及びステーターディスクからなる装置であると解されるべきである。ローターディスクは、ローター軸に付設されている一方で、ステーターディスクは回転不能に設けられている。ポンプ段は、通常、直列に配置される、又は連続して対として配置される複数のローターディスク及びステーターディスクを有する。真空ポンプ、特にターボ分子ポンプは、通常、上述した形式の複数のポンプ段を含む。しかしまた異なる構成、又は構造のポンプ段が設けられていることも可能である。
【００１０】
別の実施形に従い、真空ポンプのポンプ段は、ホルベック段として形成されている。ホルベック段は、スクリュー形状の複数のポンプチャネルを有する分子ポンプ段である。ローターは、滑らかな表面を有するシリンダー状のドラムから成る。同軸のステータは、内側面にスクリュー状の溝設けられている。
【００１１】
更に、測定タップは開口部として、真空ポンプのポンプを収容するハウジング内に（一部品式で、又は多部品式で）形成されていることが好ましい可能性がある。
【００１２】
特に好ましい実施形においては、真空ポンプの開口部はフロー開口部として、特にフロー穴として真空ポンプの溢出の為に使用可能である。開口部の使用によって、測定タップ若しくは採取開口部としての開口部の使用によっても、フロー穴としての開口部の使用によっても、多数の機能の為に真空ポンプのハウジングには一つの開口部のみが必要である。これによって、時々、真空ポンプの別のエラー源や、故障個所が防止され、そして製造コストが削減される。フロー穴は、真空ポンプの溢出、又は換気の為に使用される。ポンプを停止した後の溢出によって、有害な物質（例えば炭化水素）が予真空側からポンプを通して逆拡散することが防止される。室内空気の箇所での乾燥した不活性ガスの溢出によって、水蒸気がポンプ内に追加的に侵入することが防止されることが可能である。開口部は、キャリアガス開口部として使用可能であり得る。
【００１３】
一つの実施形に従い、真空ポンプの測定装置は、測定タップにおいて測定される圧力の測定の為の圧力センサーを有する。その際、測定タップは、圧力センサーと流体接続している。圧力センサーは、その際、既に存在するアクセサリーによって、測定タップ、又はフロー開口部若しくはフロー穴、又なキャリアガス開口部のところで運転されることが可能である。アクセサリーは、例えばフロー装置であることが可能である。
【００１４】
別の実施形に従い、真空ポンプの圧力センサーは、ピラニ真空計（ピラニ測定管）、又は容量可変測定管を有する。圧力センサーに対してこれら部材を使用するメリットは、特にコスト削減である。小さく、そして比較的安価な測定管は、その際、簡単に真空ポンプ内に統合されることが可能である。更に、これは高い測定精度を有する。
【００１５】
一般的に、任意の圧力センサータイプの使用が可能である。その際、これらは、異なる測定原理に基づいていることも可能である。
【００１６】
真空ポンプの圧力検出ユニットが、吸引側の圧力を、測定タップにおいて測定され、測定装置へと伝達される圧力に基づいて決定可能であり、特に所定の補正ファクター（この補正ファクターが、測定タップにおいて測定される圧力の吸引側の圧力に対する関係を特徴付ける）に基づいて決定可能であるよう形成されているとき、特に有利であり得る。補正ファクターによって、吸引側の圧力が測定される圧力を使って計算されることが可能である。圧力の計算は、以下による。
ｐＨＶ＝ｐＭ・ＳＭ／ＳＨＶ＝ｐＭ・Ｋ
ここで：
ｐＨＶは高真空圧、ｐＭは測定タップにおける圧力、ＳＭは測定タップにおける真空ポンプの内部の吸引性能、ＳＨＶは、吸引側、又はインレット側における真空ポンプの吸引性能、Ｋは、補正ファクターであり、両吸引性能の商（ＳＭ／ＳＨＶ）に相当する。
【００１７】
この等式によって、測定タップを可能な限り、内部の吸引性能が極めて小さい一箇所に置くことは特に有利であることが明らかである。これによって、与えられるパラメーターＳＨＶ及びｐＨＶにおいて、高い圧力が測定タップｐＭにおいて測定されることが可能だからである。
【００１８】
吸引性能は、単位時間当たりに断面積、又はポンプ効果を奏する部分を通って搬送される体積流（独語：Ｖｏｌｕｍｅｎｓｔｒｏｍ）であると解される。
【００１９】
特に有利な実施形に従い、真空ポンプは、少なくとも一つの手段を有する。この手段によって、真空ポンプの少なくとも一つの運転パラメーター、例えば回転数、駆動出力、装置温度、又は予真空圧が検出可能であり、そして圧力検出ユニットに伝達可能、及び/又はこれに入力可能である。圧力検出ユニットは、真空ポンプの制御／調整の為の制御装置と接続されている。これは、制御装置内に統合されていることも可能である。全く基本的に、測定装置、圧力検出ユニット、及び制御装置が、一つの共通のモジュールを形成することが可能であると言える。測定装置と、圧力検出ユニットだけを一つのユニットにまとめることも可能であり、特に両方のコンポーネントは統合された一つの装置を形成する。圧力検出ユニットと制御装置にも同じことが言える。圧力検出ユニットは、独立したユニットであることも可能である。
【００２０】
吸引側の圧力の決定は、その際、基本的に、圧力検出ユニット内で実行される。その際、これは、上述したように、測定装置と、及び/又は制御装置とまとめられ、またはこれに統合されていることが可能である。よって、圧力検出ユニット中で吸引側の圧力の決定の為の計算の一部を行い、そして計算の他の部分を制御装置内で行うことも考え得る。
【００２１】
更に、測定装置、圧力検出ユニット、及び/又は制御装置は、データ、とくに運転パラメーターの手動での入力の為の手段を有する。これは例えばキーボードや、タッチスクリーン等のようなものである。これらコンポーネントは、これらに、外部のデータがデータ配線を介して伝達されることが可能であるように形成されていることが可能である。データの伝達は、無線で、又は有線で行われることが可能である。入力、又は伝達は、手動、自動、一括、オンデマンド、及び/又は周期的に行われることが可能である。
【００２２】
しかしここで、真空システムのバルブ（ガスバルブ）の閉鎖状態や、可能なプロセスガス混合物の構成要素といった別のパラメーターも検出され、伝達され、又は入力されることが可能である。異なる運転パラメーターを取り入れることによって、進行する状態評価は検出せれる高真空圧の現在の信頼性を評価する。検出される必要が無い、又は先に既に決定されており、未だ有効である個々の運転パラメーターは、追加的に検出される、又は入力されることが可能である。状態評価は、真空ポンプのユーザーに直接出力される、及び/又は保存されることが可能である。更に、状態評価が危機的状況を検出する、または相応する値が、予め決定された領域に達する、またはこれを去るとすぐに、例えば警告信号が響き渡るということが可能である。追加的に、高真空圧の出力は、予定義された領域に制限されることが可能である。
【００２３】
補正ファクターが、検出された運転パラメーターに基づいて変更可能であるよう、圧力検出ユニットが検出されていると、特に有利である。少なくとも一つの運転パラメーターを使った補正ファクターの変更によって、吸引側の高真空圧の、各システムに合わせられた計算が可能となる。これによって、吸引側の圧力の計算が、更に正確になり、そしてプロセス変化、又は環境変化、及び発生するプロセス障害、又は環境障害、又は運転パラメーターの時間的な変化に関係なくなる。
【００２４】
本発明は、更に、真空ポンプ（特にターボ分子ポンプ）の吸引側の圧力の決定の為の方法に関する。その際ポンプは、好ましくは上述した実施形に従い形成されている。発明に係る方法は、上述の圧力の決定の為、真空ポンプのポンプ段の領域、又は真空ポンプ内のポンプ段の流れ下流の領域の圧力が測定され、そして測定された圧力に基づいて、吸引側の圧力が決定される。
【００２５】
発明に係る方法の有利な形態に従い、補正ファクターが決定される。この補整ファクターは、測定タップにおいて測定される圧力の、吸引側の圧力に対する関係を特徴づける。特にその際、補正ファクターの決定は、メーカー側、及び/又は現場で行われれる。これによって、同じままである運転パラメーターが、時間的に変化する運転パラメーターとしても補正ファクター中に流入可能である。補整ファクターの決定は、その際、例えば各個々の真空ポンプに対して、各スタートアップの前に行われることが可能である。しかし、これを一度のみスポットチェック式に周期的に、通常運転外に、又は適用範囲の変更の際、及び/又はプロセスガス構成の変更の際に決定するということも同様に可能である。
【００２６】
当該方法の別の態様に従い、真空ポンプの少なくとも一つの運転パラメーター、例えば回転数、駆動出力、装置温度、又は予真空圧が検出され、そして、真空ポンプの圧力検出ユニットへと伝達される、又はこれに入力される。
【００２７】
当該方法の別の態様に従い、補正ファクターが、検出された運転パラメーターに基づいて、又は入力された運転パラメーターに基づいて変更され、これが特にポンプの運転の間に行われる。好ましくは、複数の運転パラメーターが補正ファクターの変更の際に考慮される。信頼性のある補正ファクターと、ひいては信頼性をもって計算された吸引側の圧力の値を得るためである。換言すると、この実施形においては、補正ファクターが、一または複数の運転パラメーターの一つの関数であることが可能であるということが考慮される。これら運転パラメーターが変化すると、補正ファクターも相応して適合される。常に確実な値を、吸引側の圧力に対して得るためである。
【００２８】
別の好ましい実施形に従い、運転パラメーターに基づいて、特に測定された圧力、及び/又は決定された吸引側の圧力を考慮して、状態評価パラメーターが決定される。この状態評価パラメーターは出力される、及び/又は保存され、特に状態評価パラメーターが、とある閾値を越える、または下回る、又は所定の値領域をさるとそのようになる。信頼性のある状態評価の為に、理想的には、複数の運転パラメーターが状態評価パラメーター中に流入する。状態評価パラメーターは、計算される吸引側の圧力の信頼性を見積もることを可能とする。
【００２９】
追加的に、追加的な別の予真空圧力センサーが存在していることが可能である。これは、計算される高真空圧の確認の為に使用されることが可能である。
【００３０】
以下に、本発明を、添付の図面を参照しつつ有利な実施形に基づいて例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ターボ分子ポンプの斜視図
【図２】図１のターボ分子ポンプの下側の図
【図３】図２に示された線Ａ−Ａに沿うターボ分子ポンプの断面図
【図４】図２に示された線Ｂ−Ｂに沿うターボ分子ポンプの断面図
【図５】図２に示された線Ｃ−Ｃに沿うターボ分子ポンプの断面図
【図６】統合された安価な圧力測定を伴う発明に係る真空ポンプの第一の実施形の簡略図
【図７】複数のインレットを有するターボ分子ポンプの斜視図
【図８】統合された安価な圧力測定を伴う発明に係る真空ポンプの第二の実施形の簡略図
【図９】補正ファクターを表したもとでのｐＭのｐＨＶに対する関係と、測定タップにおける真空ポンプの内部の吸引性能に対するｐＭの関係
【図１０】基本的に一定にガス流がポンプを通る際の、ｐＶＶ（予真空圧）のｐＨＶに対する関係
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、インレットフランジ１１３によって取り囲まれたポンプインレット１１５を有する。これには、図示されないレシーバーが公知の方法で接続されることが可能である。レシーバーからのガスは、ポンプインレット１１５を介してレシーバーから吸引され、そしてポンプを通してポンプアウトレット１１７へと搬送される。ポンプアウトレット１１７には、予真空ポンプ（例えばロータリーベーンポンプのようなもの）が接続されていることが可能である。
【００３３】
インレットフランジ１１３は、図１の真空ポンプの向きにおいて、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上方の端部を形成する。ハウジング１１９は、下部分１２１を有する。これには、側方にエレクトロニクスハウジング１２３が設けられている。エレクトロニクスハウジング１２３内には、電気的、及び/又は電子的な真空ポンプのコンポーネントが組み込まれている。これは例えば真空ポンプ内に配置される電動モーター１２５を運転するためのものである。エレクトロニクスハウジング１２３には、アクセサリーの為の複数の接続部１２７が設けられている。その上、データインターフェース１２９（例えばＲＳ４８５標準に従うもの）と、電源供給接続部１３１が、エレクトロニクスハウジング１２３に設けられている。
【００３４】
ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、フローインレット１３３（特にフローバルブの形式のもの）が設けられている。これを介して真空ポンプ１１１は溢出を受けることができる。下部分１２１の領域内には、更に一つのシールガス接続部１３５が設けられている。これは、洗浄ガス接続部とも称される。この洗浄ガス接続部を介して、ポンプによって搬送されるガスから電動モーター１２５を保護するための洗浄ガスが、モーター室１３７内へと運ばれることが可能である。モーター室内には、真空ポンプ１１１の電動モーター１２５が組み込まれている。下部分１２１内には、更に二つの冷却媒体接続部１３９が設けられている。その際、一方の冷却媒体接続部は冷却媒体の為のインレットとして、そして他方の冷却媒体接続部はアウトレットとして設けられている。冷却媒体は、冷却目的の為に真空ポンプ内に導かれることが可能である。
【００３５】
真空ポンプの下方の側１４１は、起立面として使用されることが可能であるので、真空ポンプ１１１は下側１４１上に起立して運転されることが可能である。しかしまた、真空ポンプ１１１はインレットフランジ１１３を介してレシーバーに固定されることが可能であり、よっていわば吊架・懸吊されて運転されることが可能である。更に、真空ポンプ１１１は、これが図１におけるものと異なるように向けられているときにも、運転させられることが可能であるように形成されていることが可能である。真空ポンプの他の実施形も実現されることが可能である。この実施形においては、下側１４１は下に向かってでは無く、反対側に、又は上に向かって向けられて配置されることが可能である。
【００３６】
図２に表されている下側１４１には、いくつかのスクリュー１４３が設けられている。これによって、ここでは更に特定されない真空ポンプの部材が互いに固定されている。例えば、支承部カバー１４５が下側１４１に固定されている。
【００３７】
下側１４１には、更に複数の固定孔１４７が設けられている。これを介して、ポンプ１１１が、例えば当接面に固定されることが可能である。
【００３８】
図２から５には、冷却媒体配管１４８が表されている。この中で、冷却媒体接続部１３９を介して導入及び導出される冷却媒体が循環されることが可能である。
【００３９】
図３から５の断面図に示すように、真空ポンプは、複数のポンプ段を有する。ポンプインレット１１５におよぶプロセスガスをポンプアウトレット１１７に搬送するためのものである。
【００４０】
ハウジング１１９内には、ローター１４９が設けられている。これは、回転軸１５１を中心として回転可能なローターシャフト１５３を有している。
【００４１】
ターボ分子ポンプ１１１は、ポンプ効果を奏するよう互いにシリアルに接続された複数のターボ分子ポンプ段を有する。これは、ローターシャフト１５３に固定された半径方向の複数のローターディスク１５５と、ローターディスク１５５の間に配置され、ハウジング１１９内に固定されて複数のステーターディスク１５７を有する。その際、ローターディスク１５５、および隣接するステーターディスク１５７は、各一のポンプ段を形成する。ステーターディスク１５７は、スペーサーリング１５９によって所望の軸方向間隔に互いに保持されている。
【００４２】
真空ポンプは、その上、軸方向において互いに入れ子式に配置され、そしてポンプ効果を奏するよう互いにシリアルに接続されたホルベックポンプ段を有している。ホルベックポンプ段のローターは、ローターシャフト１５３に設けられたローターハブ１６１と、ローターハブ１６１に固定され、そしてこれによって担持されるシリンダー側面形状の二つのホルベックロータースリーブ１６３，１６６を有する。これらは、回転軸１５１に対して同軸に向けられており、そして半径方向で互いに入れ子式に接続されている。更に、二つのシリンダー側面形状のホルベックステータースリーブ１６７，１６９が設けられている。これらは、どうように回転軸１５１に対して同軸に向けられており、半径歩行でみて互いに入れ子式に接続されている。
【００４３】
ホルベックポンプ段のポンプ効果を発する表面は、ホルベックロータースリーブ１６３，１６５とホルベックステータースリーブ１６７，１６９の側面によって、つまり半径方向内側面及び/又は外側面形成されている。外側のホルベックステータースリーブ１６７の半径方向内側面は、外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向外側面と、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ向かい合っており、そしてこれともに、ターボ分子ポンプ段に続く第一のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータースリーブ１６３の半径方向内側面は、内側のホルベックステータースリーブ１６９の半径方向外側面と、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ向かい合っており、そしてこれとともに、第二のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックスタータースリーブ１６９の半径方向内側面は、内側のホルベックロータースリーブ１６５の半径方向外側面と半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ向かい合っており、そしてこれと共に、第三のホルベックポンプ段を形成する。
【００４４】
ホルベックロータースリーブ１６３の下側の端部には、半径方向に推移するチャネルが設けられていることが可能である。これを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が中央のホルベック間隙１７３と接続されている。更に、内側のホルベックステータースリーブ１６９の上側の端部には、半径方向に推移するチャネルが設けられていることが可能である。これを介して、中央のホルベック間隙１７３が半径方向内側のホルベック間隙１７５と接続されている。これによって、互いに入れ子式に接続されたホルベックポンプ段が、互いにシリアルに接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータースリーブ１６５の下側の端部は、更に、アウトレット１１７への接続チャネル１７９を設けられていることが可能である。
【００４５】
ホルベックステータースリーブ１６３，１６５の上述したポンプ効果を発する表面は、其々、回転軸１５１の周りを軸方向にらせん形状に推移する複数のホルベック溝を有する。他方で、ホルベックロータースリーブ１６３，１６５の向かい合った側面は滑らかに形成されており、そしてガスを真空ポンプ１１１の運転の為、ホルベック溝内へと促進する。
【００４６】
ローターシャフト１５３の回転可能な支承の為に、ローラー支承部１８１がポンプアウトレット１１７の領域に設けられ、そして永久磁石支承部１８３がポンプインレット１１５の領域内に設けられている。
【００４７】
ローラー支承部１８１の領域内には、ローターシャフト１５３に円すい形のスプラッシュナット１８５が設けられている。これは、ローラー支承部１８１の方に向かって増加する外直径を有している。スプラッシュナット１８５は、少なくとも一つのスキマー（作動媒体貯蔵部のスキマー）と滑り接触している。作動媒体貯蔵部は、互いに積層された吸収性の複数のディスク１８７を有する。これは、ローラー支承部１８１の為の作動媒体、例えば潤滑剤を染み込ませられている。
【００４８】
真空ポンプ１１の運転中、作動媒体を毛細管効果によって作動媒体貯蔵部からスキマーを介して、回転するスプラッシュナット１８５へと伝達する。そして遠心力によってスプラッシュナット１８５に沿って大きくなる外直径１８５（スプラッシュナット９２の外直径）の方へと、ローラー支承部１８１に向かって搬送される。そこで例えば潤滑機能を発揮する。ローラー支承部１８１と作動媒体貯蔵部は、槽形状のインサート１８９と支承部カバー１４５によって真空ポンプ内にはめ込まれている。
【００４９】
永久磁石支承部１８３は、ローター側の支承半部１９１とステーター側の支承半部１９３を有する。これらは、其々、リング積層部を有する。リング積層部は、軸方向に連続して積層された永久磁石の複数のリング１９５，１９７から成っている。リングマグネット１９５，１９７は、互いに半径方向の支承間隙１９９を形成しつつ互いに向かい合っている。その際、ローター側のリングマグネット１９５は半径方向外側に配置され、そしてステーター側のリングマグネット１９７は半径方向内側に配置されている。支承間隙１９９内に存在する磁場は、磁気的な反発力をリングマグネット１９５，１９７の間に引き起こす。これは、ローターシャフト１５３の半径方向の支承を実現する。ローター側のリングマグネット１９５は、ローターシャフト１５３の担持部分２０１によって担持されている。これはリングマグネット１９５を半径方向外側で取り囲んでいる。ステーター側のリングマグネット１９７は、ステーター側の担持部分２０３により担持されている。これは、リングマグネット１９７を通って延在し、そしてハウジング１１９の半径方向の支柱に懸架されている。回転軸１５１に平行に、ローター側のリングマグネット１９５が担持部分２０３と連結あされたカバー要素２０７によって固定されている。ステーター側のリングマグネット１９７は、回転軸１５１に平行に、一方の方向で担持部分２０３と接続される固定リング２０９によって、及び担持部分２０３と接続される固定リング２１１によって固定されている。固定リング２１１とリングマグネット１９７の間には、更にさらばね２１３が設けられていることが可能である。
【００５０】
磁石支承部の内部には、緊急用又は安全用支承部２１５が設けられている。これは、真空ポンプの通常の運転では非接触で空転し、そしてローター１４９がステーターに対して半径方向に過剰に偏向した際に初めて係合するに至り、ローター１４９のための半径方向のストッパーを形成する。ローター側の構造がステーター側の構造と衝突するのを防止するためである。安全用支承部２１５は、潤滑されていないローラー支承部として形成されており、そしてローター、及び/又はステーターと半径方向の間隙を形成する。この間隙は、安全用支承部２１５が通常運転中は、係合外であることを実現する。安全用支承部２１５が係合する半径方向の偏向は、十分大きくとられているので、安全用支承部２１５は真空ポンプの通常の運転では係合せず、そして同時に十分小さいので、ローター側の構造がステーター側の構造と衝突することがあらゆる状況で防止される。
【００５１】
真空ポンプ１１１は、ローター１４９の回転駆動の為の電動モーター１２５を有する。電動モーター１２５のアンカーは、ローター１４９によって形成されている。そのローターシャフト１５３は、モーターステーター２１７を通って延在している。モーターステーター２１７を通って延在するローターシャフト１５３の部分には、永久磁石装置が半径方向外側に配置されているか、又は埋め込まれて配置されていることが可能である。モーターステーター２１７とモーターステーター２１７を通って延在するローター１４９の部分の間には、中間空間２１９が設けられている。この中間空間は、半径方向のモーター間隙を有する。これを介してモーターステーター２１７と永久磁石が駆動トルク伝達のため磁気的に影響することが可能である。
【００５２】
モーターステーター２１７は、ハウジング内、電動モーター１２５の為に設けられるモーター室１３７内に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、シールガス（洗浄ガスとも称され、そして例えば空気又は窒素であることが可能である）がモーター室１３７内へと至る。シールガスを介して、電動モーター１２５がプロセスガス（例えば腐食性に作用するプロセスガスの部分）から保護されることが可能である。モーター室１３は、ポンプアウトレット１１７を介して真空引きされることも可能である。つまりモーター室１３７内は、少なくとも近似的に、ポンプアウトレット１１７に接続される予真空ポンプによって引き起こされる真空圧となっている。
【００５３】
ローターハブ１６１とモーター室１３７の間を画成する壁部２２１は、更に一つのいわゆる、それ自体公知であるラビリンスシール２２３を設けられていることが可能である。特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対するモーター室２１７のより良好なシールを達成するためである。
【００５４】
図６は、真空ポンプ１１１を示す。この真空ポンプは、特に、本発明に係るコンセプトが実現されているターボ分子ポンプである。基本的に真空ポンプ１１１は、図１−５に基づいて説明されるポンプ１１１が、又はこのポンプ１１１において、本発明に係るコンセプトが簡単に統合されることが可能であるよう形成されていることができる。しかしまた基本的に、他の構造のターボ分子ポンプに、他のポンプタイプに統合されることも可能である。
【００５５】
真空ポンプ１１１は少なくとも一つのポンプ段１５を有するハウジング１１９を有する。このハウジングは、上述の説明にある下部分１２１を含むことも可能である。ポンプ段１５は、複数のローターディスク１５５およびステーターディスク１５７を有する（二つのディスク対１５５、１５７のみが例示的に表されている）。ホルベック段として形成されたポンプ段１５’もまた設けられていることが可能である（簡略的にのみ示唆されている）。ポンプ段１５、１５’の回転する部材は、回転不能にポンプ軸１５３と接続されている。その際、これは、真空ポンプ１１１の回転軸１５１を中心として回転可能に、適当な支承部１８１、１８３内に支承されている。
【００５６】
ポンプ１１１のインレット側（Ｅ）の圧力の決定の為に、測定タップが設けられている。これは、第一のポンプ段１５の前の圧力にさらされておらず、ポンプ１１１の軸方向で見て、つまり回転軸１５１に沿ってインレット側Ｅから見て、第一のポンプ段１５の領域に存在するか、又はその後方に存在している。ここには、ポンプ１１１の作用によって既に高圧となっている。そのような測定タップは、例えば開口部２５，２であることが可能である。この開口部は、第一のポンプ段１５の領域においてハウジング１１９，１２１内に組み込まれている。代替として、及び追加的に、ホルベック段１５’の領域には、又はポンピングされるガスの流れ方向Ｓにおけるポンプ段１５，１５’の流れ下流には、開口部２５．３又は２５．４がハウジング１１９，１２１内に形成されている。
【００５７】
発明に係るコンセプトを実行するには、基本的に開口部２５．２から２５．４の一つのみが設けられていれば十分である。しかし、複数の開口部が設けられていることも可能である。ポンプ１１１をより柔軟に使用することができるようにである。これは、後述する図８のポンプ１１１にも言える。
【００５８】
開口部２５．２から２５．４は、測定タップとしても、フロー開口部としても、又はキャリアガス開口部としても機能し得る。センサー２７が、測定タップに、又は開口部２５．２から２５．４に接続されていることが可能であり、又はそこに直接取り付けられていることが可能である。センサー２７は、測定装置２９の部分であり、そして例えば安価な測定管を有する。測定管２９は、圧力検出ユニット３１に接続されている、又はこれに統合されている。圧力検出ユニット３１は、好ましくはポンプ１１１の制御装置（図示せず）と接続している、又はこれに統合されている。真空ポンプ１１１の運転の際、ポンプアウトすべきガスは、インレット側Ｅにおいて流入１１５し、そしてアウトレット側において流出１１７する。
【００５９】
圧力検出ユニット３１を使って、吸引側、又はインレット側Ｅの圧力が決定される。ポンプ段１５，１５’の内部の圧力、又はポンプ段の流れ下流の圧力の測定の際、特にピラニ真空計、又は可変容量測定管が使用されることも可能である。開口部２５．２から２５．４の領域には、吸引側Ｅの高真空圧よりも高い圧力となっているので、そのような安価な測定管が使用されることが可能である。測定された予真空圧からも吸引側Ｅの高真空圧へと接続されることが可能である。
【００６０】
開口部２５．２から２５．４内でセンサー２７によって測定され、そし測定装置２９内で測定される圧力は、圧力検出ユニット３１及び補正ファクターを使って、決定すべき吸引側の高真空圧に変換される。その際、一、又は複数の運転パラメーター（図示されないセンサーによって決定可能であり、かつ圧力検出ユニット３１によって、又は制御装置によって検出可能である）が考慮されることが可能である。検出された、又は予め既知である運転パラメーターは、圧力検出ユニット３１又は制御装置へと与えられる、又は入力されることが可能である。運転パラメーターとして、多数の様々なパラメーターが可能である。補正ファクター中で、より多くの重要な運転パラメーターが考慮されるほど、後に決定される高真空圧がより正確となる。運転パラメーターは、ポンプ１１１の運転の際、連続的に検出されることが可能であり、そして補正ファクターＫの計算に考慮されることが可能である。常に入口側で高真空の正確な値を得るためである。
【００６１】
更に、追加的に、測定装置２９、圧力検出ユニット３１、及び/又は制御装置によって状態評価が行われることが可能である。
【００６２】
図７に示すターボ分子ポンプ１１１は、その基本構造が、図１から５に示されるポンプ１１１に相当していることが可能である。図７のターボ分子ポンプ１１１は、側方に、この例においては、回転軸１５１に平行に配置されたインレットフランジ１１３を有する。このインレットフランジは複数のポンプインレット１１５を有する。これらポンプインレットは、高真空側から始まってＨ，Ｈ１、Ｈ２等と連続的に名づけられている。ローター１４９は、高真空側において磁気支承部１８３によって担持されている。ローター１４９に付設されるポンプ段は、少なくとも部分的に軸方向において互いに間隔をあけて配置されている。有利には、ポンプ段は、少なくとも部分的にポンプインレットＨ，Ｈ１，Ｈ２の間に配置されている。それにもかかわらず、ポンプインレットは、直接当該領域内に、又はポンプ段の軸方向の高さと同じ高さに配置されていることも可能である。
【００６３】
各ポンプインレットＨ，Ｈ１，Ｈ２は、独自の、典型的には他のインレットと異なる仕様（例えば吸引性能、圧縮、．．．）を有し、そして相応して、真空ポンプの運転の間、そこでの圧力は異なっている。インレット１１５／Ｈから搬送されるガスは、ローター１４９を通じて、ポンプインレット１１５／Ｈ１が存在している領域まで搬送される。そこでは、ポンプインレット１１５/Ｈ１からのガス流が合流し、そして共に更に、ポンプインレット１１５／Ｈ２が存在している領域へと搬送される。この過程は、説明したサンプルと同様に、基本的に限定されない数量のポンプインレット１１５/Ｈｎとポンプ段を介して、ポンプアウトレット１１７まで続く。ポンプインレットＨ，Ｈ１，Ｈ２には、図示されていないレシーバーが接続されていることが可能である（これらレシーバーは、例えば真空プロセスチャンバーの異なる領域であり、それらの中で異なる課題、プロセスステップが同時に実施される。課題、プロセスステップは、其々異なる真空圧、及びガス流を要求するものである）。
【００６４】
ポンプインレット１１５／Ｈ１及び１１５／Ｈ２は、保護装置１０４を有している。これらは、外部物体の侵入を防止する。下部分１２１は、ハウジング１１９に接続しており（又はこれと共にポンプ段を収容するハウジングを形成し）、そして冷却フィン１０５を有している。冷却フィンは、下部分１２１の複数の側面に異なる向き／態様で配置されている。ポンプインレット１１５と反対側のはうじんぐ１１９の面には、複数の別の冷却フィン１０５が設けられていることが可能である。更に、エレクトロニクスハウジング１２３とフローインレット１３３がハウジング１１９に設けられている。その位置決めは、技術的実用の枠内で要求に応じて自由に選択されることが可能である。これらは、下部分１２１の異なる面において、又はハウジング１１９の異なる面においても（すら）位置決めされることが可能である。ポンプアウトレット１１７と、シールガス接続部１３５は、ポンプ１１１の後側に配置され、よって選択された斜視図では見て取ることができない。
【００６５】
図８は、複数のインレットを有するポンプ１１１を示す。これは上述のように、図７に基づいて例示的に説明された。ポンプは、ローター軸１５３を有する。このローター軸には、少なくとも二つのポンプ段１５が配置されている。これらポンプ段１５は、ターボ分子ポンプ段として、ローター軸１５３に配置された少なくとも二つのローターディスク１５５と、図示されないハウジング１１９，１２１に固定された少なくとも一つのステーターディスク１５７を有し形成されていることが可能である。例示的に示されたポンプ１１１の実施形においては、ホルベックポンプ段１５’も設けられている。これは、ローター軸１５３に場合によってはローターハブ１６１を介して固定された少なくとも一つのホルベックロータースリーブ１６３と、図示されないハウジング１１９，１２１に固定されたホルベックステータースリーブ１６７を有する。例えばジーグバーンポンプ段や、サイドチャネルポンプ段のような、他の作用原理に基づくポンプ段は、代替的に、又は追加的に設けられていることが可能である。
【００６６】
ポンプインレットＨが、真空ポンプ１１１の高真空側、第一のポンプ段１５の前に配置されている。ポンプインレットＨ１及びＨ２は、個々のポンプ段１５，１５’の間、又はポンプ段１５，１５’のグループの間に配置され、そしてポンプアウトレット１１７／ＶＶは、真空ポンプの予真空側、ポンプ段１５，１５’の後に配置され、そしてポンピングされる媒体を図示されない予真空ポンプへと導く。
【００６７】
真空ポンプの異なる位置に、複数の開口部２５．１から２５．８が設けられている。これらは、必要に応じて測定タップ、フローインレット１３３、シールガスインレット１３５、プロセスガスインレット、予真空接続部１１７／ＶＶとして、又は他の任意の目的でインレット、又はアウトレットとして使用されることが可能である。
【００６８】
ポンプインレットＨの領域におけるインレット側、又は高真空側の真空圧の決定の為に、従来は測定タップ２５．１が設けられている。これは先行技術において複雑、かつ高価な圧力測定装置と共に設けられる。発明に従い、簡単、安価な圧力測定装置が、他の開口部、又は測定タップ２５．２から２５．７のうちの一つに使用されることによって、つまりポンプ１１１の作用によって既により高い圧力となっているポンプ段１５，１５’のところ、それらの間、又はそれらの後方に使用されることによって、これが防止されることが可能である。
【００６９】
インレットＨ，Ｈ１，Ｈ２に複雑なシステムが接続されているとき、例えば、連通する真空チャンバーを有する一つのシステムが接続されているとき、吸引側の圧力は、同様に、上述したような方法での開口部／タップ２５．２における比較的簡単な圧力測定によって検出されることが可能である。これは、システム内で圧力関係がバランス状態となっている限り可能である。
【００７０】
図９は、測定タップにおいて測定された圧力ｐＭと、計算上の高真空圧ｐＨＶの間の関係を示す。この関係は、冒頭で幾度も議論した補正ファクターＫである。通常これは、ポンプの複数の運転パラメーターと、搬送すべきガス混合物と関係している。本例においては、圧力ｐＭとｐＨＶの間の関係は、直線的関数である。よって、測定される圧力ｐＭは、示された圧力インターバルで、一定の補正ファクターＫのみにより乗算される。圧力ｐＨＶを得るためである。搬送すべきガスは、示された例においては窒素である。更に、内部的な吸引性能ＳＭが表されている。これは、検出される圧力の品質に直接的影響を有する。パラメーターＳＭの安定性に基づいて、Ｋはこの例においては基本的に一定である。
【００７１】
図１０は、一定のガス流がポンプを通じて存在しており、よって一定の高真空圧ｐＨＶもポンプを通して存在しているという条件のもと、アウトレット圧力ｐＶＶと測定タップにおいて測定された圧力ｐＭの間の関係を示す。広いアウトレット圧力領域／予真空圧領域にわたってｐＭは一定のままであり、存在する圧力が約２０ｈＰａの折れ曲り領域４１のところで初めて、圧力ｐＭが上昇し始めるので、これは、もはや簡単に単独でｐＨＶの計算に使われることが可能でなく、圧力ｐＶＶが追加的なパラメーターとしてＫの計算に使用される必要がある。ポンプ段の品質、又は性能、特に測定タップの流れ下流における圧縮と可能なガススループットは、測定メソッドの予真空互換性にとって決定的である。
【符号の説明】
【００７２】
１５，１５’  ポンプ段
２５．１  従来の測定タップ
２５．２−２５．７  開口部／測定タップ
２５．８  開口部
２７  センサー
２９  測定装置
３１  圧力検出ユニット
４１  折れ曲り領域
１０４  保護装置
１０５  冷却フィン
１１１  ターボ分子ポンプ
１１３  インレットフランジ
１１５，Ｈ，Ｈ１，Ｈ２  ポンプインレット
１１７  ポンプアウトレット
１１９  ハウジング
１２１  下部分
１２３  エレクトロニクスハウジング
１２５  電動モーター
１２７  アクセサリー接続部
１２９  データインターフェース
１３１  電源供給接続部
１３３  フローインレット
１３５  シールガス接続部
１３７  モーター室
１３９  冷却媒体接続部
１４１  下側
１４３  スクリュー
１４５  支承部カバー
１４７  固定穴
１４８  冷却媒体配管
１４９  ローター
１５１  回転軸
１５３  ローター軸
１５５  ローターディスク
１５７  ステーターディスク
１５９  走査リング
１６１  ローターハブ
１６３  ホルベックロータースリーブ
１６５  ホルベックロータースリーブ
１６７  ホルベックステータースリーブ
１６９  ホルベックステータースリーブ
１７１  ホルベック間隙
１７３  ホルベック間隙
１７５  ホルベック間隙
１７９  接続チャネル
１８１  ローラー支承部
１８３  永久磁石支承部
１８５  スプラッシュナット
１８７  ディスク
１８９  インサート
１９１  ローター側の支承半部
１９３  ステーター側の支承半部
１９５  リングマグネット
１９７  リングマグネット
１９９  支承間隙
２０１  キャリア部分
２０３  キャリア部分
２０５  半径方向の支柱
２０７  カバー要素
２０９  支持リング
２１１  固定リング
２１３  さらばね
２１５  緊急用又は安全用支承部
２１７  モーターステーター
２１９  中間空間
２２１  壁部
２２３  ラビリンスシール
Ａ  アウトレット側
Ｅ  インレット側
Ｓ  流れ方向
Ｋ  補正ファクター
ＶＶ  予真空
【図１】
2019031966.tif 000003
【図２】
2019031966.tif 000004
【図３】
2019031966.tif 000005
【図４】
2019031966.tif 000006
【図５】
2019031966.tif 000007
【図６】
2019031966.tif 000008
【図７】
2019031966.tif 000009
【図８】
2019031966.tif 000010
【図９】
2019031966.tif 000011
【図１０】
2019031966.tif 000012
【外国語明細書】
2019031966000001.pdf