(57)【要約】      （修正有）【課題】異なった真空技術的要求を考慮して簡単かつ相応に安価に製造可能な、シーグバーン段を提供する。【解決手段】真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプのシーグバーン段１４は、ステータ機構１６及びロータ機構１８を有し、これらが、それぞれ、互いに向かい合う２つのポンプ活動面２０，２２の内の一方を備え、少なくともステータ機構のポンプ活動面が、構造化された表面３０を有する。この場合、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は平坦でない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）を有し、これらが、それぞれ、互いに向かい合う２つのポンプ活動面（２０，２２）の内の一方を備え、少なくともステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）が、構造化された表面（３０）を有し、ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）が平坦でないことを特徴とする、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプのシーグバーン段（１４）。
【請求項２】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）が、少なくとも実質的に互いに相補的な形態を備えていること、を特徴とする請求項１に記載ンシーグバーン段。
【請求項３】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）の少なくとも一方が、円錐形の形態を備えていること、を特徴とする請求項１又は２に記載のシーグバーン段。
【請求項４】
ロータ機構（１８）のポンプ活動面（２２）がステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）に向かって先細る円錐形の形態を、及び／又は、ステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）がロータ機構（１８）のポンプ活動面（２２）に向かって広がる円錐形の形態を、備えていること、を特徴とする請求項３に記載のシーグバーン段。
【請求項５】
ステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）及び／又はロータ機構（１８）のポンプ活動面（２２）が、ロータ軸（２８）に対して垂直な平面（３６，３６’）と、１°〜２０°の、好ましくは１°〜１０°の、特に２°〜７°の角度（α，α’）を成すこと、を特徴とする請求項３又は４に記載のシーグバーン段。
【請求項６】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）の少なくとも一方が、湾曲した形態を備えていること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシーグバーン段。
【請求項７】
ロータ機構（１８）のポンプ活動面（２２）が、ステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）に向かって湾曲した凸の形態を、ステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）が、ロータ機構（１８）のポンプ活動面（２２）から離れるように湾曲した凹の形態を備えていること、を特徴とする請求項６に記載のシーグバーン段。
【請求項８】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）の少なくとも一方が、少なくとも１つの螺旋溝（３２）を備えており、特にこの螺旋溝（３２）が、一定の幅を備えること、を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシーグバーン段。
【請求項９】
螺旋溝（３２）を画成する側壁（３１）が、ロータ軸（２８）に対して平行に延在すること、を特徴とする請求項８に記載のシーグバーン段。
【請求項１０】
螺旋溝（３２）の底（３３）が、ロータ軸（２８）に対して垂直な平面内に延在すること、を特徴とする請求項８又は９に記載のシーグバーン段。
【請求項１１】
ロータ機構（１８）のポンプ活動面（２２）が平滑であること、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシーグバーン段。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシーグバーン段（１４）を少なくとも１つ有することを特徴とする、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサドチャネルポンプ。
【請求項１３】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）が提供され、これらが、それぞれ、互いに向かい合う２つのポンプ活動面（２０，２２）の内の一方を備え、少なくともステータ機構（１６）のポンプ活動面（２０）が、特に切削加工によって、構造化された表面（３０）を備えられ、ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）が、平坦に形成されないことを特徴とする、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプのシーグバーン段（１４）を製造するための方法。
【請求項１４】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）が、少なくとも実質的に互いに相補的な形態を有するように形成されること、を特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステータ機構（１６）及びロータ機構（１８）の互いに向かい合うポンプ活動面（２０，２２）が、それぞれ円錐形の形態を有するように又はそれぞれ湾曲した形態を有するように形成されること、を特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ機構及びロータ機構を有し、これらが、それぞれ、互いに向かい合う２つのポンプ活動面の内の一方を備え、少なくともステータ機構のポンプ活動面が、構造化された表面を有する、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプのシーグバーン段に関する。本発明は、更に、このようなシーグバーン段を少なくとも１つ有する、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサドチャネルポンプと、このようなシーグバーン段を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは、それぞれのプロセスのために必要な真空を発生させるために、異なった技術プロセスで使用される。この場合、このような真空ポンプで使用されるシーグバーン段は、特にポンプ段として及び／又は隣接するポンプ室を分離するために設けられている。
【０００３】
これまで知られたシーグバーン段は、螺旋構造を備えるステータディスクと向かい合う平坦なロータディスクから成る。この場合、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は、これまで常に、ロータ軸に対して垂直な平坦な面として形成されている。それぞれ所望の特性を発生させるためもしくはシーグバーン段の相応のチャネルサイズを発生させるため、螺旋形状は、相応に変更される。螺旋形状が材料を除去する加工によって、特に切削加工により発生させられる場合、これにより、可変の溝横断面を発生させるために、それぞれの螺旋溝が場合によっては何度も例えばフライス盤によって加工しなければならないとの欠点が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２  ０３  ６４８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１３  １０８  ４８２号明細書
【特許文献３】瑞国特許第６７８  ０８８号明細書
【特許文献４】仏国特許第１  １６５  ７９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にある課題は、異なった真空技術的要求を考慮して簡単かつ相応に安価に製造可能な、冒頭で述べた形式のシーグバーン段を提供することにある。加えて、相応に安価に製造可能な真空ポンプと、冒頭で述べた形式のシーグバーン段を製造するための適切な方法を提供すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を有するシーグバーン段、請求項１２の特徴を有する真空ポンプ及び請求項１３の特徴を有する方法によって解決される。本発明によるシーグバーン段の好ましい実施形態及び本発明による方法の好ましい形成は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明によるシーグバーン段は、特に、少なくともステータ機構のポンプ活動面が、構造化された表面を有し、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面が平坦でないことを特徴とする。
【０００８】
構造化された表面とは、ここでは、圧送すべきガスを移送するためのポンプ活動面を有する表面であると理解すべきである。このような表面は、特に、圧送すべきガスのための移送チャネルもしくは移送構造を構成する少なくとも１つの凹部を有する。移送チャネルもしくは移送構造は、溝の形態で設けることができる。溝は、螺旋状の経過を備え、特に該当するポンプ活動面の回転軸に対して垂直な平面内に延在することができる。しかしながらまた、溝は、回転軸に対して斜めに延在する平面内に形成することもできる。更に、構造化された表面は、２つ以上の互いに入り込む溝を有することができる。チャネルによって重なり合うように結合され、これにより圧送すべきガスが１つの溝から次の溝に達し得る、同軸に配置された溝も考えられる。溝横断面は、例えば矩形、台形又は三角形とすることができる。更に、溝横断面は、Ｕ字型に形成することができる。横の溝壁は、好ましくは該当するポンプ活動面の回転軸に対して平行に整向されている。溝底は、少なくとも実質的に該当するポンプ活動面の回転軸に対して垂直な平面内に位置することができる。異なった、特に螺旋状の溝の底が、異なった平面内に位置することも考えられる。これら平面のそれぞれの平面が、該当するポンプ活動面の回転軸と成す角度は、９０°とは異なることもできる。
【０００９】
“平坦”とは、ここでは、ポンプ活動表面の全てのポイントが、唯一の平面上に位置することであると理解すべきであり、場合によってはポンプ活動表面内に形成された凹部の画成面上のポイントは考慮されない、即ち、平坦な面に凹部が形成されることによって、平坦な面は、平坦でない面になる。
【００１０】
ポンプ活動面の平坦でない形成により、該当するポンプ活動面の構造化された表面の溝高さも変化することができるので、それぞれの必要な溝横断面の調整のために、溝幅以外に別の自由度が生じる。従って、それぞれの真空技術的要求を考慮して、溝幅の代わり又は溝幅に加えて、それぞれのポンプ活動表面構造の溝高さも相応に変更することができる。即ち、それぞれのポンプ活動表面構造は、例えば不変の溝幅を有するように発生させることもでき、これが、その製造を著しく簡素化する。
【００１１】
ステータ機構は、好ましくは真空ポンプの静止した部分、例えばポンプハウジング又は隔壁によって支持されているか、これにより構成されている。ロータ機構は、好ましくはロータ軸によって支持され、特に回転不能にロータ軸に取り付けられている。
【００１２】
ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は、特に、少なくとも実質的に互いに相補的な形態を備えることができる。この場合、ポンプ活動面の間に構成される間隙は、例えば同じ大きさ位を備えることができ、しかしながら選択的に、例えば半径方向外に向かって若干大きくなることもできる。
【００１３】
有利には、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は、ロータ軸に対してそれぞれ回転対称の形態を備えている。
【００１４】
ポンプ活動面の少なくとも一方は、例えば円錐形の形態又は湾曲した形態を備えることができる。
【００１５】
本発明によるシーグバーン段の好ましい実際的な実施形態によれば、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は、それぞれ、円錐形の形態を備えている。この場合、合目的に、ロータ機構のポンプ活動面がステータ機構のポンプ活動面に向かって先細る円錐形の形態を、ステータ機構のポンプ活動面がロータ機構のポンプ活動面に向かって広がる円錐形の形態を、備えている。しかしながら基本的に、互いに向かい合うポンプ活動面の逆の形成も考えられる。
【００１６】
特に、ステータ機構及び／又はロータ機構は、そのポンプ活動面によって、比較的簡単な円錐形状を構成し、即ち、−回転軸に対して垂直に延在する平面に対する−円錐角度は、比較的小さい。円錐角度についての可能な値は、以下に記載されている。
【００１７】
好ましくはこの場合、ステータ機構のポンプ活動面は、ロータ軸に対して垂直な平面と、１°〜２０°の、好ましくは１°〜１０°の、特に２°〜７°の角度αを成す。
【００１８】
選択的又は付加的に、ロータ機構のポンプ活動面は、ロータ軸に対して垂直な平面と、１°〜２０°の、好ましくは１°〜１０°の、特に２°〜７°の角度α’を占めることができる。
【００１９】
好ましくは、角度α及びα’は、実質的に等しい大きさである。この場合、“実質的に等しい大きさ”とは、特に、約２°以下の、好ましくは約１°以下の、特に約０．５°以下の両角度α，α’の互いの偏差であると理解すべきである。特に好ましくは、角度α及びα’が等しい大きさである。
【００２０】
本発明によるシーグバーン段の別の有利な実施形態によれば、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は、それぞれ、湾曲した形態を備えている。この場合好ましくは、ロータ機構のポンプ活動面が、ステータ機構のポンプ活動面に向かって湾曲した凸の形態を、ステータ機構のポンプ活動面が、ロータ機構のポンプ活動面から離れるように湾曲した凹の形態を備えている。しかしながら基本的に、互いに向かい合うポンプ活動面の逆の形成も考えられる。
【００２１】
有利には、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面にお少なくとも一方は、螺旋溝を有する構造化された表面を備えている。この場合、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面の少なくとも一方が、特に一定の幅の少なくとも１つの螺旋溝を備えており、これにより、ポンプ活動構造の製造が簡素化される場合が、特に有利である。
【００２２】
好ましい実施形態では、螺旋溝を画成する側壁が、ロータ軸に対して平行に延在する。しかしながらまた、両溝壁の一方だけがロータ軸に対して平行に延在する形成も考えられる。更に、構造化された表面は、２つ以上の螺旋溝を備えることができ、１つの螺旋溝だけが、ロータ軸に対して平行に延在する側壁を備える。
【００２３】
更に、螺旋溝の底は、ロータ軸に対して垂直に延在する平面内に位置することができる。２つ以上の螺旋溝を有する構造化された表面の場合、個々の溝の底は、共通の平面上又は異なった平面上に位置することができる。これら平面は、ロータ軸と基本的に９０°とは異なる角度を成すこともできる。
【００２４】
それぞれの真空技術的要求への溝横断面の適合は、この場合は、互いに向かい合うポンプ活動面の形成もしくは湾曲の相応のバリエーションによって行なうことができ、これは、異なった溝高さを伴うことができ、これにより、異なった溝横断面を達成することができる。可能な形成において不変の溝幅のために、それぞれの螺旋は、例えば一気にフライス加工することができる。
【００２５】
好ましくは、ステータ機構のポンプ活動面は、少なくとも実質的に平滑である。この場合、ロータ機構は、特に僅かな費用で製造可能であり、同時に、構造化によって生じる不利な、ロータ機構の弱体化が回避される。従って、ロータ機構は、容易に、真空ポンプの運転中に生じる遠心力負荷から状態を保つ状況にあり、真空ポンプの信頼度を低下させる過度の応力が生じることはない。更に、ロータ機構によって生じさせられるロータのアンバランスは、ロータ機構のポンプ活動表面の少なくとも実質的に平滑な形成によって十分回避される。
【００２６】
特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプとすることができる本発明による真空ポンプは、本発明によるシーグバーン段を少なくとも１つ有することを特徴とする。
【００２７】
真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプのシーグバーン段を製造するための本発明による方法は、ステータ機構及びロータ機構が提供され、これらが、それぞれ、互いに向かい合う２つのポンプ活動面の内の一方を備え、ステータ機構のポンプ活動面が、構造化された表面を備えられ、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面が、平坦に形成されないことを特徴とする。
【００２８】
この場合、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面は、少なくとも実質的に互いに相補的な形態を有するように形成される。
【００２９】
有利には、ステータ機構及びロータ機構の互いに向かい合うポンプ活動面が、それぞれ円錐形の形態を有するように又はそれぞれ湾曲した形態を有するように形成される。
【００３０】
本発明を、以下で図面に関係させた実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術による従来のシーグバーン段のらせん構造を備える平坦なステータディスクの概略図
【図２】本発明によるシーグバーン段の模範的な実施形態の概略図
【図３】角度α及びα’を特に強調した図２による実施形態
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、概略図で、従来のシーグバーン段の螺旋構造１０を備えるステータディスク１２を示し、加えてこのシーグバーン段は、このステータディスクに向かい合う（図示してない）平坦なロータディスクから成る。公知のシーグバーン段のステータディスク１２及びロータディスクの互いに向かい合うポンプ活動面は、それぞれ平坦で、ロータ軸に対して垂直に形成されている。螺旋形状を例えば切削により発生させるべき場合、それぞれの螺旋溝は、狭くなる又は広くなる溝横断面を得るために、場合によっては何度もフライス盤によって加工する必要がある。
【００３３】
図２は、概略図で、本発明によるシーグバーン段１４の模範的な実施形態を示す。このようなシーグバーン段１４は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ又はサイドチャネルポンプでは、例えばポンプ段として及び／又は２つのポンプ室の間を遮断するために設けることができる。
【００３４】
シーグバーン段１４は、ステータ機構１６及びロータ機構１８を有し、これらは、それぞれ、互いに向かい合う２つのポンプ活動面２０，２２の一方を備える。
【００３５】
ステータ機構１６は、特に真空ポンプの静止した部分、例えばポンプハウジング又は隔壁によって支持すること又はこれにより構成することができる。ロータ機構１８は、特にロータ軸２４によって支持し、特に回転不能にロータ軸２４に取り付けることができる。
【００３６】
この実施例の場合、ステータ機構１６のポンプ活動面２０は、構造化された表面３０を有するが、ロータ機構１８のポンプ活動面２２は平滑であり、ここで“平滑”とは、表面３０の構造化に対して相対的であると理解すべきであり、即ちその点で、ロータ機構１８の面２２は構造化されていない。しかしながらまた、基本的に、ロータ機構１８のポンプ活動面２２が付加的にこのような構造化された表面３０を有する形成も考えられる。
【００３７】
図２により認められるように、ステータ機構１６及びロータ機構１８の互いに向かい合うポンプ活動面２０，２２は、平坦でない。
【００３８】
この場合、ステータ機構１６及びロータ機構１８の互いに向かい合うこれらポンプ活動面２０，２２は、少なくとも実質的に互いに相補的な形態を備えている。これらポンプ活動面２０，２２の間に構成される間隙２６の高さは、半径方向外へ向かって例えば若干増加することができ、即ち間隙２６は、どこでも同じ高さを備える必要はないが、しかしながらこのような形成は、可能である。
【００３９】
図２からも読み取ることができるように、ステータ機構１６及びロータ機構１８の互いに向かい合うポンプ活動面２０，２２は、ロータ軸２８に対してそれぞれ回転対称の形態を備えている。
【００４０】
図示したように、ステータ機構１６及びロータ機構１８の互いに向かい合うポンプ活動面２０，２２は、それぞれ１つの特に円錐形の形態を備えており、この場合は、ロータ機構１８のポンプ活動面２２が、ステータ機構１６のポンプ活動面２０に向かって先細る円錐形の形態を、ステータ機構１６のポンプ活動面２０が、ロータ機構１８のポンプ活動面２２に向かって広がる円錐形の形態を備えている。
【００４１】
ステータ機構１６のポンプ活動面２０とロータ機構１８のポンプ活動面２２が、それぞれロータ軸２８に対して垂直に位置する平面３６，３６’に対して成す角度α，α’は、図３により明らかになっている。
【００４２】
両角度α，α’は、それぞれ好ましくは２°〜７°の範囲内にあり、実質的に等しい大きさである。その点で図３による概略図は、ポンプ活動面２０，２２の実際には若干しか円錐形でない形態を明らかにするために、比較的強く誇張しており、即ちロータ機構１８及びステータ機構１６は、円錐形の面２０，２２であるにもかかわらず、更に実質的にディスク状の形態を備えている。
【００４３】
平面３６−これに対して角度αが測定される−は、図３によれば、螺旋溝３２の底３３と同じ平面内に位置し、即ち底３３は、ロータ軸２８に対して垂直な平面内に位置する。螺旋溝３２の側壁３１は、この実施形態ではロータ軸２８に対して平行に形成されている。螺旋溝３２は、実質的に矩形の横断面を備える。但し、溝横断面が例えばＵ字型に形成された実施形態も考えられる。その場合には、溝の、特に好ましくはロータ軸２８に対して垂直に延在する唯一の平面内に位置する底は、各溝横断面内で、溝の最深のポイントによって、即ち“Ｕ”字の頂点によって構成される。
【００４４】
しかしながら、例えばステータ機構１６及びロータ機構１８の互いに向かい合うポンプ活動面２０，２２がそれぞれ１つの湾曲した形態を備え、例えば、ロータ機構１８のポンプ活動面２２がステータ機構１６のポンプ活動面２０に向かって凸の形態を、ステータ機構１６のポンプ活動面２０がロータ機構１８のポンプ活動面２２から離れるように湾曲した凹の形態を備えることができる、シーグバーン段の形成も考えられる。
【００４５】
ステータ機構１６のポンプ活動面２０は、この場合は例えば一定の幅の少なくとも１つの螺旋溝３２を有する螺旋構造を備えている。
【００４６】
ステータ機構１６及びロータ機構１８の互いに向かい合うポンプ活動面２０，２２の相応の平坦でない形成により、構造化された表面３０もしくは螺旋構造の溝横断面は、溝幅がそれぞれの螺旋の経過内で不変であり、これにより、この螺旋は、例えばフライス工具によって一気にフライス加工できるにもかかわらず、それぞれの真空技術的要求に適合させることができる。
【００４７】
ロータ機構１８のステータ機構１６側のポンプ活動面２２が、ステータ機構１６に向かって先細る円錐形の形態を備えているが、ロータ機構１８のステータ機構１６とは反対側の端面３４は、平坦で、ロータ軸２８に対して垂直に整向されている。これにより、ロータ機構１８の応力技術的に最適な構造方式が得られる。
【符号の説明】
【００４８】
１０      螺旋構造
１２      ステータディスク
１４      シーグバーン段
１６      ステータ機構
１８      ロータ機構
２０      ポンプ活動面
２２      ポンプ活動面
２４      ロータ軸
２６      間隙
２８      ロータ軸
３０      構造化された表面
３１      螺旋溝の側壁
３２      螺旋溝
３３      螺旋溝の底
３４      端面
３６      ロータ軸２８に対して垂直な平面
３６’    ロータ軸２８に対して垂直な平面
α        ポンプ活動面２０と平面３６の間の角度
α’      ポンプ活動面２２と平面３６’の間の角度
【図１】
2016008611.tif 000003
【図２】
2016008611.tif 000004
【図３】
2016008611.tif 000005