(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その一面上にうず巻状突出部(123)を備えた少なくとも1つの静止ディスク(114)を有する静止本体部(100)と、静止ディスク(114)に固定された軸(155)と、静止ディスク(114)に対向し且つ静止ディスク(114)のうず巻状突出部(123)にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも1のうず巻状突出部(133)を備えた可動ディスク(131)と、ポンプの作動中に上記本体部(100)に対して可動ディスク(131)の円弧状並進動作を駆動するために可動ディスク(131)を上記本体部(100)に固定して支持する機構と、ポンプシャフト(140)により可動ディスク(131)を駆動して上記円弧状並進動作を生じさせる駆動手段(120)とを有し、上記ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作制限装置を有し、上記機構が上記ポンプシャフト(140)により支持された少なくとも一つのブッシュ(147)または一つのリング(182、193)を有し、上記円弧状並進動作制限装置は静止歯部(202)を備えたリング(201)を有し、この静止歯部(202)の間に上記可動ディスク(131)に取り付けられた歯部(212)がはさみ込まれ、上記静止歯部(202)と上記歯部(212)とが、同じピッチ円であり、上記歯部(212)が上記静止歯部(202)に対して外側から噛み合う真空ポンプにおいて、
上記静止歯部(202)は、上記円弧状並進動作制限装置の上記リング(201)の歯であり、さらに、上記軸(155)に垂直な面における静止歯部(202)の断面は、半径Rと半径rをそれぞれ有する円弧(203, 204)により構成され、それらの円弧の中心は、上記軸(155)にその中心が位置する半径Rpの円(205)上にあり、円弧(203)は円(205)の内側にあり円弧(204)は外側にあることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項２】
上記ポンプシャフト(140)は、静止本体部(100)に関して中心に配置される請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項３】
上記可動歯部(212)は、上記可動ディスク(131)の歯であり、さらに、上記軸(155)に垂直な面における可動歯部(212)の断面は、同様な円弧(203, 204)により構成され、円弧(203)は円(205)の外側にあり円弧(204)は内側にあることを特徴とする請求項１記載の真空ポンプ。
【請求項４】
R=RpSinα／4+E／2、及び、r=RpSinα／4−E／2、ただし、αは2つの静止歯部(202)又は可動歯部(212)の間の角度であり、Eは偏心率であり、この偏心率はポンプの静止軸(155)の周りの可動軸(165)によりトレースされる円筒の半径に相当することを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
クランク半径が調整可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
上記ポンプシャフト(140)の端部を受け入れる通路(183)の軸が、ブッシュ(147)の外側面(192〉の軸(165)に関して少しオフセットしており、上記ブッシュは、その内部に通路(183)が形成され且つ上記外側面(192)により受け入れられるベアリング(148)を介して上記可動ディスク(131)を支持するようにしていることを特徴とする請求項５記載の真空ポンプ。
【請求項７】
上記ポンプシャフト(140)の偏心ベアリング面(178)が、この偏心ベアリング面(178)を取り囲み且つベアリングハブ(190)のためのベアリングを受け入れるリング(193)の軸に関してオフセットした軸を有することを特徴とする請求項５記載の真空ポンプ。
【請求項８】
上記機構は、ポンプシャフト(140)の周りの軸方向に離間した2つのベアリング・ブッシュ(147)を有し、各ブッシュは、対応するリング(182、193)を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
上記真空ポンプは、ポンプシャフト(140)を取り囲む金属性のシール用のベロー(160)を更に有し、このベローの一端は可動ディスク(131)に固定され、他端は静止本体部(100)に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
上記真空ポンプは、静止ディスク(114)上に一つのうず巻突出部(123)のみを可動ディスク(131)上に一つのうず巻突出部(133)のみを有することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプに関する。
より正確に言えば、本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その一側部にうず巻状突出部を備えた少なくとも１つの静止ディスクを有する静止本体部と、静止ディスクに対向し且つ静止ディスクのうず巻状突出部にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず巻状突出部を備えた可動ディスクと、ポンプの作動中に本体部に対して可動ディスクの円弧状並進動作を駆動するために可動ディスクを本体部に固定して支持する機構と、ポンプ軸により可動ディスクを駆動して円弧状並進動作を生じさせる駆動手段とを有し、ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装置を有し、その円弧状並進動作において可動ディスクをガイドし且つねじりを防止するようにした真空ポンプに関する。
この種のポンプは、例えば、FR-A-2 141 402に記載されている。この文献に記載されたポンプは、優れたものであったが、多くの部品を有し且つかさばるという欠点がある。特に、上記機構が結合された３つのクランクから構成され、互いに同期し、さらに、ポンプの周囲に配置されていたため、半径方向にかさばる。これらのクランクは、それ自体で、相対的な円弧状並進動作の制限を行っている。
本発明の目的は、これらの欠点を解決した上記のタイプのポンプを提供することにある。
従って、本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その一面上にうず巻状突出部を備えた少なくとも１つの静止ディスクを有する静止本体部と、静止ディスクに対向し且つ静止ディスクのうず巻状突出部にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも１つのうず巻状突出部を備えた可動ディスクと、ポンプの作動中に本体部に対して可動ディスクの円弧状並進動作を駆動するために可動ディスクを本体部に固定して支持する機構と、ポンプシャフトにより可動ディスクを駆動して円弧状並進動作を生じさせる駆動手段（１２０）とを有し、ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装置を有し、上記機構がポンプシャフトにより支持された少なくとも一つのブッシュを有する真空ポンプにおいて、ポンプシャフトは静止本体部に関して中心に配置され、円弧状並進動作制限装置は静止歯部を備えたリングを有し、この静止支部の間に可動ディスクに取り付けられた歯部がはさみ込まれていることを特徴としている。
上記の制限装置は、ポンプの速度が毎時１００ｍ3、さらに毎時５００１００ｍ3、及びこれ以上の大きな容積を発生するような場合でも、相対的な動作制限（アンチ・トーション）機能を保証することができる。
好ましくは、上記静止歯部は、ポンプの軸と平行な軸を有する円筒状面により制限され、さらに、上記軸に垂直な面における静止歯部の断面は、半径Ｒと半径ｒをそれぞれ有する円弧により構成され、それらの円弧の中心は、上記軸にその中心が位置する半径Ｒpの円上にあり、円弧は円の内側にあり円弧は外側にある。
優れた効果を得るように、上記可動歯部は、ポンプの軸と平行な軸を有する円筒状面により制限され、さらに、上記軸に垂直な面における可動歯部の断面は、同様な円弧により構成され、円弧は円の外側にあり円弧は内側にある。
好ましくは、Ｒ＝ＲpＳｉｎα／４＋Ｅ／２、及び、ｒ＝ＲpＳｉｎα／４−Ｅ／２である。ただし、αは２つの静止歯部又は可動歯部の間の角度であり、Ｅは偏心率であり、この偏心率はポンプの静止軸の周りの可動軸によりトレースされる円筒の半径に相当する。
優れた効果を得るように、クランク半径が調整可能である。
好ましくは、上記ポンプシャフトの端部を受け入れる通路の軸が、ブッシュの外側面の軸に関して少しオフセットしており、上記ブッシュは、その内部に通路が形成され且つ上記外側面により受け入れられるベアリングを介して上記可動ディスクを支持するようにしている。優れた効果を得るように、上記ポンプシャフトの偏心ベアリング面が、この偏心ベアリング面を取り囲み且つベアリングハブのためのベアリングを受け入れるリングの軸に関してオフセットした軸を有する。
好ましくは、上記機構は、ポンプシャフトの周りの軸方向に離間した２つのベアリング・ブッシュを有する。
優れた効果を得るように、上記真空ポンプは、ポンプシャフトを取り囲む金属性のシール用のベローを更に有し、このベローの一端は可動ディスクに固定され、他端は静止本体部に固定されている。
好ましくは、上記真空ポンプは、静止ディスク上に一つのうず巻突出部のみを可動ディスク上に一つのうず巻突出部のみを有する。
優れた効果を得るように、上記静止ディスクのうず巻突出部及び上記可動ディスクのうず巻突出部は、可動ディスクの位置に関係なく一定の小さなクリアランスにより離間している。
本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照して実施形態の詳細な説明により明らかになる。
図１は、本発明によるポンプの長手方向の破断断面図である。
図２は、図１のII−II線に沿って見た断面図である。
図３は、図１のIII−III線に沿って見た断面図である。
図４と図５は、図３からの装置の歯部の構成を示す幾何学的線図である。
図６と図７は、図１のVI−VI線とVII−VII線に沿って見た断面図である。
図１乃至図７に示すように、本発明のポンプは、静止本体部１００を有している。この本体部１００は、スリーブ１１１、スペーサ１１２及びフランジ１１４から構成され、これらは、ネジ１１５とこれらの間のシール１１６，１１７により共に組み立てられる。フランジ１１４の内側即ちスリーブ１１１に向いた側には、うず巻状突出部１２３が形成され、このうず巻状突出部１２３は、可動プレート１３１の一方の側に形成された同じ角度領域を持つうず巻状突出部１３３にはさみ込まれている。この可動プレート１３１の他方の側は、ネジ１７１により固定されたほぼ円筒状の中空シャフト１７０を支持している。
これらのうず巻状突出部１２３，１３３は、可動ディスク１３１の位置に関係なく一定の小さなクリアランスにより離間している。このクリアランスは、数十ミクロンのオーダーであり、分かりやすくするために図３に誇張されて示されている。
中空シャフト１７０は、プレート１３１に固定されたその端部に、中空シャフト１７０の内側に延びる半径方向リム１８１を有し、このリム１８１の内側には、その内側に配置されたベアリング手段１４８を支持するリング１８２が配置されている。ベアリング手段１４８は、それらが取り付けられているブッシュ１４７を取り囲んでいる。このブッシュ１４７は、円錐台状の内部通路１８３を備え、この通路のより大きな直径の開口部は、中空シャフト１７０の内側に向いた端部に位置している。
スリーブ１１１は、スペーサ１１２と反対側の端部に、スリーブ１１１の内側の方向に向いた複数の半径方向アーム１７７を備えている。これらの半径方向アーム１７７は、例えば１２０°だけ離れた３本の半径方向アームであり、図３に１本のみ示されている。ほぼ円筒状のブッシュ１８０が、スリーブ１１１及び中空シャフト１７０の内側で、アーム１７７の内側端部からポンプ軸１５５に沿って軸方向に延びている。ブッシュ１８０は、スリーブ１１１に関して最も内側端の近傍で、ベアリング手段１８４の外側を支持している。
スリーブ１１１の半径方向フィンガ１７７は、ネジ１７６により、ケーシング１７４を支持している。このケーシング１７４は、ポンプをその一部のみが示され且つその駆動シャフトの端部１２１を見ることが出来るモータ１２０に結合するためのものである。ケーシング１７４は、ベアリング・ブッシュ１７３を支える内部壁１７５を備えている。
ポンプは、ポンプシャフト１４０を有する。このポンプシャフト１４０は、円錐台状端部１４４を備え、この円錐台状端部１４４の形状はブッシュ１４７内の通路１８３の形状と相補性を有する。ブッシュ１４７は、ネスト・クランプ装置１８５によりポンプシャフト１４０の端部１４４に固定されている。シャフト１４０の他端部は、モータ１２０からシャフト１４０の回転を駆動する。この駆動のために、駆動シャフト１２１は、キー１２２により拘束され駆動ナット１２９と共に回転する。ポンプシャフト１４０の端部は、キー１８８により拘束され駆動ナット１８６と共に回転する。駆動ナット１２９と駆動ナット１８６は、フレキシブル・カップリング１４９により結合されるフィンガ１２８，１８７をそれぞれ支えている。
ポンプシャフト１４０は、ポンプの軸１５５と同軸の２つの円筒状ベアリング面、即ち、その中央領域に設けられベアリング手段１８４と協力するベアリング面１７９と、その端部１７２の近傍でベアリングブッシュ１７３により支持されたベアリング面１８９を有する。シャフト１４０の円錐台状端部１４４は軸１５５に関してオフセットされているがそれと平行な軸１６５を有する。これは、中空シャフト１７０の軸である。
軸１５５と軸１６５が厳密に平行であることを保証するために、実施形態において示されているように、軸１５５に対して偏心している別のベアリング面１７８を設けることが可能である。軸１６５と同軸のこのベアリング面１７８は、スリーブ１１１に固定された半径方向アーム１７７の間に円周状にはさみ込まれた半径方向アーム１７７により、中空シャフト１７０に結合されたベアリングハブ１９０を支持している。
本発明の重要な特徴によれば、円弧状並進における相対動作を制限するための装置２００が設けられている。本発明によれば、この装置は、歯部２０２を備えたリング２０１を有し、このリング２０１はフレーム１００に取り付けられている。この歯部２０２の間には、可動中空シャフト２１２の横方向自由端で歯部２１２がはさみ込まれている。図３乃至図５により明瞭に示すように、静止歯部２０２と可動歯部２１２は、それらの中心がいわゆる半径Ｒpの原線の円上にある半径Ｒと半径ｒの円から作られる半円弧状プロフィールを有する。より正確に言えば、静止歯部２０２は、軸１５５と平行な軸を有する円筒状面により制限され、さらに、軸１５５に垂直な面におけるその断面は、半径Ｒと半径ｒをそれぞれ有する円弧２０３，２０４により構成され、それらの円弧の中心は、軸１５５にその中心が位置する半径Ｒpの円２０５上にあり、円弧２０３は円２０５の内側にあり円弧２０４は外側にある。可動歯部２１２は、軸１６５又は軸１５５と平行な軸を有する円筒状面により制限され、さらに、これらの軸に垂直な面におけるその断面は、同様に、円弧２０３，２０４により構成され、円弧２０３は円２０５の外側にあり円弧２０４は内側にある。２つの歯部２０２又は２１２の間の角度αは、もちろん歯部の数Ｎに基づいて決定され、α＝２π／Ｎとなる。軸１５５は静止しており、軸１６５は、軸１５５の周りの円筒をトレースし、その円筒の半径は偏心率Ｅに対応している。半径Ｒと半径ｒをＲ＝ｒ＋Ｅのように選択すると、歯部２１２は、歯部２０２のプロフィールに追従し、その結果、中空シャフト１７０及びプレート１３１は、捩じられることなく、それらの円弧状並進動作においてガイドされる。図４と図５から、Ｅ、α、Ｒp、Ｒ及びｒの関係は以下の式により表される。
Ｒp・Ｓｉｎα／４＝１／２（ｒ＋Ｒ）
この式に上述した偏心率を表す式を組み合わせると、以下の式を得る。
Ｒ＝ＲpＳｉｎα／４＋Ｅ／２，  ｒ＝ＲpＳｉｎα／４−Ｅ／２
本発明は、図６と図７に示すように、偏心率を調整するための構造を備えている。図６に示すように、ポンプシャフト１４０の円錐台状端部１４４の軸及びこの円錐台状端部１４４を受け入れる通路１８３の軸は、中空シャフト１７０を支持するベアリング１４８を受け入れるブッシュ１４７の外側面１９２の軸１６５に対して少しオフセットされている。偏心率Ｅは、この軸１６５と円錐台状部品１４４に機械的に結合されたポンプシャフト１４０の円筒状ベアリング面１７９の軸１５５との間の横方向オフセットであるから、軸１６５と軸１５５の間の距離即ち偏心率Ｅを変えるために、円筒状ベアリング面１７９に対してブッシュ１４７の向きを変えれ十分であることが理解できる。
同様な構造により、ベアリングハブ１９０と一致する偏心率Ｅの同一調整が可能となる。図７に示すように、ポンプシャフト１４０の偏心ベアリング面１７８は、それを取り囲み且つベアリングハブ１９０のベアリングを受け入れるリング１９３の軸に対してその軸がオフセットされている。繰り返すが、棚板１４０に対してリング１９３の向きを変えれることにより、軸１５５と軸１６５の間の距離が変わる。
上述したポンプにおいて、移動質量の慣性面がスペーサ１１２と軸方向で一致している。従って、組立体をバランスさせるためには、この領域にブッシュ１４７に取り付けられた単一の動的バランスウエイト１９７を設けることで、十分である。
ポンプの入口１５６は、半径方向で且つスペーサ１１２内に設けられている。出口１５７は、軸方向で且つ逆止弁１５９の下流側に設けられている。
ポンプが始動すると直ぐに、ポンプに注入された流体は、静止うず巻状突出部に対する可動うず巻状突出部の円弧状並進動作による連続的且つ漸進的な圧力効果に従う。
必要な場合には、その内部が真空となるポンプの囲いは、外部及びポンプの残部から完全に隔離することが可能である。図１に示すように、このために、金属性のベロー１６０を中空シャフト１７０の周りに設けるだけでよい。ベロー１６０の一端は、中空シャフト１７０の半径方向リム１８１と一致する外側面に位置するフランジ１９６に固定され、ベロー１６０の他端は、静止本体部１００にネジ１７６，１９５により取り付けられたリング１９４に固定される。このような種類の構成により、ポンプの可能性ある用途が増大し、このようなポンプはドライ・ポンプと呼ばれ、その動作部品は外部から隔離され、さらに、どのような潤滑油、オイル又はグリースも使用されない。
そのため、ポンプシステムを完全にシールするために使用される金属性のベロー１６０は、リミッター装置２００により摩擦力又は偶然の捩じり力から積極的に保護される。その結果、ベロー１６０の有効寿命に実質的な制限がなくなる。
毎時５００ｍ3までの容積又はそれ以上の容積を生じさせるように設計されたこの種のポンプは、冷却オイル回路が効果的に設けられており、その入口１９８が図１に示されている。
【図１】
0004088340.tif 000002
【図２】
0004088340.tif 000003
【図６】
0004088340.tif 000004
【図７】
0004088340.tif 000005
【図３】
0004088340.tif 000006
【図４】
0004088340.tif 000007
【図５】
0004088340.tif 000008