(57)【要約】本発明は、ねじ真空ポンプであって、それぞれハブ（６，７）及びねじ山（８，９）から成る２つのロータ（４，５）並びにケーシング（２）を備えており、ケーシング内にロータがねじ山を互いにかみ合わせた状態で収容されていて、ケーシングと一緒に吸い込み側に配置された入口横断面（１５，１６）並びに圧力側に配置された出口横断面（２９）を形成し、かつロータ（４，５）の回転運動中に吸い込み側から圧力側へのガスの移送を行うようになっている形式のものにおいて、流入状態及び流出状態を改善するために、ロータ（４，５）が吸い込み側に流れ案内部材（２１，２２；２６，２７，２８；３６，３７）を備えており、流れ案内部材が入口横断面（１５，１６）の上流側に設けられて、入口横断面（１５，１６）へ移送すべきガスの流入状態を改善するように形成されていることを特徴とする。
2004522038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ真空ポンプであって、それぞれハブ（６，７）及びねじ山（８，９）から成る２つのロータ（４，５）並びにケーシング（２）を備えており、ケーシング内にロータがねじ山を互いにかみ合わせた状態で収容されていて、ケーシングと一緒に吸い込み側に配置された入口横断面（１５，１６）並びに圧力側に配置された出口横断面（２９）を形成し、かつロータ（４，５）の回転運動中に吸い込み側から圧力側へのガスの移送を行うようになっている形式のものにおいて、ロータ（４，５）が吸い込み側に流れ案内部材（２１，２２；２６，２７，２８；３６，３７）を備えており、流れ案内部材が入口横断面（１５，１６）の上流側に設けられて、入口横断面（１５，１６）へ移送すべきガスの流入状態を改善するように形成されていることを特徴とする、付加的な流れ案内部材を備えたねじ真空ポンプ。
【請求項２】
多条ねじの場合にそれぞれ少なくとも１つのねじ山が流れ案内部材を備えている請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
流れ案内部材が一条ねじの場合に９０°乃至１８０°にわたって延びている請求項１記載のポンプ。
【請求項４】
流れ案内部材（２１，２２）が実質的にねじ山（８，９）の幅の減少された延長部である請求項１から３のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項５】
各入口横断面の領域に、ねじ山（８，９）から独立した別の少なくとも１つの流れ案内部材を設けてあり、該流れ案内部材が翼の形状を有している請求項１から４のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項６】
翼が、圧力側でほぼねじ山（８，９）の方向に延びかつ吸い込み側で急勾配をなすように湾曲されている請求項５記載のポンプ。
【請求項７】
ねじ山（８，９）の端面の後行の領域に切欠き（２３，２４）が設けられている請求項１から６のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項８】
ロータ出口部分が相応の流れ案内部材を備えている請求項１から７のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項９】
流れ案内部材（２１，２２；２６，２７，２８；３１，３２，３３；３４，３５；３６，３７）と該流れ案内部材に所属のハブ区分（６，７）が別個の構成部分としてロータ（４，５）の入口側の端面若しくは出口側の端面に組み付けられている請求項１から８のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項１０】
流れ案内部材が、該流れ案内部材の構造、配置及び／質量に関連して、ロータ（４，５）のアンバランスを少なくともほぼ排除するように構成されている請求項１から９のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項１１】
ねじ真空ポンプであって、それぞれハブ（６，７）及びねじ山（８，９）から成る２つのロータ（４，５）並びにケーシング（２）を備えており、ケーシング内にロータがねじ山を互いにかみ合わせた状態で収容されていて、ケーシングと一緒に吸い込み側に配置された入口横断面（１５，１６）並びに圧力側に配置された出口横断面（２９）を形成し、かつロータ（４，５）の回転運動中に吸い込み側から圧力側へのガスの移送を行うようになっている形式のものにおいて、ロータ（４，５）が圧力側及び／又は吸い込み側に釣り合い重り（２１，２２；２６，２７，２８；３１，３２，３３；３４，３５；３６，３７）を備えており、釣り合い重りが移送すべきガスの流入状態若しくは流出状態を改善するように形成されていることを特徴とするねじ真空ポンプ。
【請求項１２】
釣り合い重りが、請求項１から１０のいずれか１項記載の流れ案内部材の形状を有している請求項１１記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に記載の形式のねじ真空ポンプに関する。該形式のポンプは国際特許出願ＷＯ／００／１２９００号明細書により公知である。
【背景技術】
【０００２】
ねじポンプにおいては、互いにかみ合うねじ山が閉じた容積室を形成し、該容積室がロータの同期回転によって入口から出口へ移送される。入口及び出口は、ロータのねじ山（通常は一条のねじ）がロータ軸線に対して垂直な１つの平面で始まる若しくは終わるように形成されている。ポンプ部材の有効な入口横断面（若しくは出口横断面）がロータのハブ、ケーシング及びねじ山の側方の画成部によって規定された面の合計に相当する。一条のねじポンプにおいては、入口横断面はそれぞれ１８０°にわたって延びている。
【０００３】
図１及び図２に公知技術のロータ入口を示してあり、この場合、ロータが一条のねじ山を備えている。図１及び図２では符号１が概略的に示すねじ真空ポンプを表し、符号２がケーシングを、符号３が入口を、符号４，５がロータを、符号６，７がロータハブを、符号８，９がねじ山を、符号１０，１１がロータ軸を表している。図２はロータ５の展開図である。
【０００４】
両方のねじ山８，９が、ロータ軸１０，１１に対して垂直に延びる１つの平面１４から始まっている。従って各ロータにおいて、所属の構成部分によって形成された入口横断面１５，１６が１８０°にわたって延びている。
【特許文献１】国際特許出願ＷＯ／００／１２９００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ねじ真空ポンプにおいて流入状態及び流出状態を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明の構成では、ロータが吸い込み側に流れ案内部材を備えており、流れ案内部材が入口横断面の上流側に設けられて、入口横断面へ移送（搬送）すべきガスの流入状態を改善するように形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によって流入・ブースターが実現される。入口横断面の前（上流）に流れ案内部材を配置したことによって、ロータによって入口から出口へ移送される容積の充填効率が改善され、その結果、本発明に基づき形成されたポンプは良好な移送特性（搬送特性）、特に改善された吸い込み能力を有している。ロータ出口の領域でも、出口横断面に対応して配置された類似の流れ案内部材が流出状態を改善して、排気システム内の流動損失が減少される。流出側に配置された流れ案内部材によって流動速度及び残留渦が減少させられ、かつ静圧が横断面拡大に伴って付加的に高められ、その結果、後続の排気システム内において転向及び摩擦に起因する流動損失が減少される。排気領域内の対向圧力は常に１バールであるので、このような空気力学的な改善がねじポンプの全運転範囲にわたって有効である。これらの利点のために、短いロータを使用することも可能である。
【０００８】
本発明は、ねじ幾何学形状（一条のねじ若しくは多条のねじ、一定なリード若しくは変化するリード、若しくは一定区分と変化区分とを有するリード、円筒形のロータ、段付きのロータ、若しくは円錐形のロータ、単段式のロータ若しくは二段式のロータ、片持ち支承のロータ若しくは両側支承のロータ）に左右されることなく用いられる。
【０００９】
本発明の有利な実施態様では、一方のロータのねじ山が、他方のロータの流れ案内部材と協働する領域に切欠きを備えている。これによって、他方のロータの入口横断面の閉鎖が遅らされて確実な充填を達成する。前圧縮若しくは予備圧縮が生じて、これによってポンプの効率が改善され、動力需要が減少される。
【００１０】
本発明のさらなる利点が、流れ案内部材を同時に釣り合い質量として用いることにある。ロータのねじ山の端部区分の構造に基づき避けられないアンバランスが、流れ案内部材によって完全に若しくは少なくとも著しく排除される。鋳造によって形成されたロータにおいても微細な釣り合いが必要である。流出側に設けられた流れ案内部材が、ねじロータの微細な釣り合いの際の第２の補償面としても活用され、これによってロータ全体の内部モーメントが減少される。
【００１１】
出口側構造はすべてのねじ幾何学形状にとって利用できる。ねじ山の横断面を巻条に沿って減少ることによって、圧力側のロータ端部に肉薄の壁部分を残し、該壁部分が翼構造、即ち流れ案内部材を形成してよい。もちろん付加的な部分を介して出口側輪郭を形成することも可能である。ハブの周囲に適当なスリットを切り、スリット間に残された薄壁部分を適切に曲げて翼を形成し、該翼を素材結合（例えば、溶接、ろう付け、若しくは接着）によって再びハブに固定することも考えられる。出口及び入口のこのような幾何学形状が有利にはねじ山の加工成形に際して直接に形成され、これによって運転にとって頑丈な構造で経済的に達成され、ロータの運転条件に最適に適合される。
【００１２】
ねじ山、入口部分及び出口部分を切削によって一体構造で製作するとさらに有利である。従来のねじロータにおいて両方の端部をロータ軸線に垂直に端面研削することによって生じるようなとがった入口縁部及び出口縁部が避けられ、このような縁部は変形若しくは折損を避けるために切り戻されねばならない。一体構造の製作によって連続的な移行部が得られ、このような移行部は端縁部の補強に役立つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図３及び図４に示す実施例では、ロータハブ６，７が入口横断面１５，１６を越えて一倍乃至二倍までのねじ山幅にわたって延長されている。入口横断面１５，１６の上側を延びる流れ案内部材２１，２２の支持のために役立ち、かつハブ側の移送スペース・制限部として役立っている。流れ案内部材は、ねじ山８，９の延長部でねじ山幅を減少されている（ほぼ１／３）。図示の一条のねじの場合、各流れ案内部材がロータ全周の半分よりもわずかに短い距離にわたって延びており、従ってロータ全周の半分よりもわずかに大きい距離にわたって開いた部分領域が形成されている。各流れ案内部材はそれぞれ、相対するロータの溝内に接触しないように入り込んでいる。流れ案内部材２１，２２の先行の縁部のリードが、吸い込み側に向かってわずかに増大している。終端領域が面取りされている。開いた移送容積内に流入するガスが図４に矢印で示してある。
【００１４】
ねじ山８，９の端面の、流れ案内部材２１，２２に続く領域が切欠き２３，２４を備えている。該切欠きが、移送容積の閉鎖を遅らせて、移送容積の完全な充填を保証するようになっている。
【００１５】
各流れ案内部材２１，２２は隣接区分と一緒に個別の部分として製作されてよく、次いで後からねじ端面に組み付けられる。しかしながら、一体構造の製作が特に有利であり、この場合には、隣接区分及び流れ案内部材がそれも残り材料から、例えばフライス加工によって形成され、残り材料はねじ山の成形（フライス加工、ねじ切り、転造、溝旋削など）に際して残されているものである（図４に破線で示してある）。
【００１６】
図５ａに示す実施例は図４に示すものに類似するものの、相違点として、ねじ山９の幅及びリードが圧力側（吐出側）に向かって減少している。該実施例において圧力側は図５ｂに示すように形成されていてよい。ロータハブ７が出口横断面２９を越えて圧力側のねじ山幅の約四倍の長さにわたって延長されていて、ねじ山９の翼状の延長部２５を支持している。該延長部は、圧力側に向かって強く増大するリード及びねじ山幅でほぼ１４０°にわたって延びている。
【００１７】
図６ａに、別の実施例のロータ５のロータ入口部分の展開が示してある。図示してないロータ４は、対応して形成されている。入口横断面１６の上流側に、ねじ山９から独立した３つの流れ案内部材２６，２７，２８を設けてある。該流れ案内部材はハブ７に保持されていて、ほぼロータ翼の形状を有しており、該流れ案内部材のリードが、ほぼねじ山９のリードで始まって吸い込み側に向かって増大している。
【００１８】
図６ｂ及び図６ｃはロータ出口部分の２つの実施例を示しており、この場合１つの実施例ではねじ山９が一定のリード及びねじ山幅を有しているのに対して、別の実施例ではねじ山９が減少するリード及びねじ山幅を有している。ハブ７が圧力側で出口横断面２９を越えて延長されていて、翼３１，３２，３３；３４，３５を保持している。該翼はねじ山９から独立していて、圧力側に向かって増大するリードを有している。図６ｂの実施例では、翼がロータ入口部分の翼２６，２７，２８に対してほぼ対称的に形成されている。図６ｃの実施例では翼３４，３５の翼厚さが圧力側に向かって増大している。これらの実施例では、入口側及び出口側の翼が該翼のハブ区分と一緒に有利には、別個に形成された翼リングから成っており、該翼リングがロータへの端面での組み付けによってロータ４，５の構成部分を成している。このような手段は、流入条件並びに流出条件を翼リングの交換によって簡単に顧客の要求に適合させることを可能にする。
【００１９】
圧力側の流れ案内部材２５（図５ｂ），３４（図６ｃ）が比較的大きな体積を有している。これによって、ポンプの流出領域にロータの釣り合いのための十分な質量が得られる。
【００２０】
図７ａに示す実施例では２つの流れ案内部材３６，３７を設けてある。流れ案内部材３６が、実質的に図３及び図４の実施例と同様に、ねじ山９の延長部を成していて、減少された幅（ここでは約１／５）を有している。翼状の流れ案内部材３７の足部が入口横断面１６のほぼ中央に位置している。ねじ山９が一定のねじ山幅及びリードを有する実施例においては、ロータ出口部分が対応して（ほぼ対称的に）形成されていてよい。
【００２１】
図７ｂに示す実施例のロータ出口部分においては、ねじ山９のリード及びねじ山幅が圧力側に向かって減少している。ハブ７の出口横断面２９を越えて延長された領域で、ねじ山リードが圧力側に向かって強く増大されると共にねじ山幅が引き続き減少されている。
【００２２】
図８は、図３及び図４の実施例にほぼ相当する実施例の斜視図である。相違点として、ハブ６，７が流れ案内部材２１，２２の領域でのみ延長されている。ハブはそれぞれ流れ案内部材２１，２２の内周縁までしか延びていない。
【００２３】
流れ案内部材が、流れ案内部材の構造、配置及び／質量に関連して、ねじロータ４，５のアンバランス（不釣り合い）を取り除くように構成されていると有利である。釣り合い質量を設けたい箇所に、空気力学的に作用する流れ案内部材を配置すると効果的である。これによって、大きなアンバランスが避けられ、かつ費用のかかる釣り合い手段が省略できる。この場合流れ案内部材は、移送すべきガスの流入状態若しくは流出状態を改善するように、即ち流れ案内部材の形状を有するように形成された釣り合い重りと理解することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術のロータ入口の断面図
【図２】図１のロータ入口の展開図
【図３】本発明の実施例のロータの断面図
【図４】本発明の実施例のロータの展開図
【図５ａ】本発明の別の実施例のロータ入口の展開図
【図５ｂ】本発明の別の実施例のロータ出口の展開図
【図６ａ】本発明のさらに別の実施例のロータ入口の展開図
【図６ｂ】本発明のさらに別の実施例のロータ出口の展開図
【図６ｃ】本発明のさらに別の実施例のロータ出口の展開図
【図７ａ】本発明のさらに別の実施例のロータ入口の展開図
【図７ｂ】本発明のさらに別の実施例のロータ出口の展開図
【図８】本発明のさらに別の実施例のロータの斜視図
【符号の説明】
【００２５】
１  ポンプ、  ２  ケーシング、  ４，５  ロータ、  ６，７  ロータハブ、  ８，９  ねじ山、  １０，１１  ロータ軸、  １５，１６  入口横断面、  ２１，２２  流れ案内部材、  ２５  延長部、  ２９  出口横断面、  ３６，３７  流れ案内部材
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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