(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュー機構部分を有し、ポンプ本体内のシャフトに取付けられた２つの雄ねじ付きロータを有し、ガスを前記ロータの作用によってポンプ入口からポンプ出口にポンピングするために、前記ロータは、前記ロータのねじ山の噛み合いで且つねじ山と第１室内面との間の厳密な公差でポンプ本体の第１室内で反対に回転するようになっている、複合真空ポンプにおいて、
前記各ロータの谷径がポンプ入口からポンプ出口への方向に増大し且つ各ロータのねじ山径が前記方向に減少し、前記複合真空ポンプが、前記それぞれのシャフトに取付けられた２つのルーツ型ロータからなるルーツ機構部分を更に含み、前記ルーツ型ロータはポンプの入口端に位置したポンプ本体の第２室内で反対に回転するようになっている、前記複合真空ポンプ。
【請求項２】
前記スクリューポンプのロータは両方とも中空であり、前記各中空ロータ内に、それぞれのシャフトを回転運動可能に支持する少なくとも１つのベアリングが配置される、請求項１に記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力及び処理量の動作範囲を改善するための異なる動作モードの２つ以上の部分を有する「ハイブリッド」即ち複合真空ポンプに関し、更に詳細には、無潤滑(乾式)複合真空ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ポンプ本体に取付けられた２つの雄ねじ付き又は羽根付きロータを有し、ロータのねじ山の噛み合いで、ロータが本体内で反対に回転するようになっているスクリューポンプが周知である。噛み合い箇所でのロータのねじ山間の及びポンプ本体の内面との厳密な公差により、ロータが回転するとき、入口と出口との間でポンピングされるガスの容積をロータのねじ山とポンプ本体の内面との間に閉じ込め、それにより、ポンプの中を推し進める。
【０００３】
そのようなスクリューポンプは、潜在的には、魅力的である、というのは、スクリューポンプをほんの小数の作動部品で製作することができ且つスクリューポンプはポンプ入口の高真空環境からポンプ出口の大気圧までポンピングする能力を有するからである。
【０００４】
スクリューポンプは、一般的には、各スクリューロータが全体的に円筒形態のものであり、且つスクリューのねじ山先端の横断面がロータの長さに沿って実質的に一定であるように設計される。これは、特に真空ポンプにおいて、ポンプの使用中、容積圧縮をロータの長さに沿って発生させず、それにより、ポンプの動力消費量に不利な影響を及ぼす欠点を有する。
【０００５】
スクリューポンプが比較的低い入口圧力、例えば５０mbarのオーダー又はそれより低い圧力で低圧送速度に悩むことがある点で、スクリューポンプは共通に更なる欠点と出会った。
【０００６】
本発明はそのような欠点を解消すること、及び改善された動力消費量と改善された入口速度とを結合させたスクリューポンプを提供することに関する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スクリュー機構部分を有し、ポンプ本体内のシャフトに取付けられた２つの雄ねじ付きロータを有し、ガスをロータの作用によってポンプ入口からポンプ出口にポンピングするために、ロータは、ロータのねじ山の噛み合いで且つねじ山と第１室内面との間の厳密な公差でポンプ本体の第１室内で反対に回転するようになっている、複合真空ポンプにおいて、各ロータの谷径がポンプ入口からポンプ出口への方向に増大し且つ各ロータのねじ山径が前記方向に減少し、複合真空ポンプが、それぞれのシャフトに取付けられた２つのルーツ型ロータからなるルーツ機構部分を更に含み、ルーツ型ロータはポンプの入口端に位置したポンプ本体の第２室内で反対に回転するようになっている、複合真空ポンプを提供する。
【０００８】
本発明は、テーパスクリューロータ輪郭の使用と結合させた複合のスクリュー／ルーツ動作モードによってもたらされる、改善された動力消費量及び改善された入口速度への驚くほどの協働効果に基づく。
【０００９】
本発明のポンプは、普通エアコンプレッサーに使用されるエンドポートを使用する必要なしに、容積圧縮をスクリュー機構の長さ(入口室から出口室まで)に沿って発生させる利点をもたらす。そのような容積圧縮の目的は、スクリュー部分の排気ステージの大きさを最小にすることにあり、それにより、ポンピングすべき室のより早い排気及びポンピングされるガスのより速い入口速度を許すように、良好な入口サイズを維持しながら動力消費量を最小に保つ。それはまた、粉末及びその他のくずを、スクリュー機構を詰まらせないでポンピングすることを容易にする。
【００１０】
同じポンプ本体内での一体のルーツ型機構部分の存在は入口速度の協働的な改善を見込む。
【００１１】
ポンプがスクリュー部分の増大する谷径及び減少するねじ山径をもつために、表面がポンプのステータを形成し且つ横断面が(後で参照するような)８の数字形態で表されるポンプ本体のキャビティ即ちボアは、入口から出口までテーパする。
【００１２】
しかしながら、減少するねじ山径及び増大する谷径により、ポンプの動作中、ポンピングされるガスが通る、各ロータの連続スクリュー間に構成された名目状管状の空間をポンプ入口からポンプ出口まで減少させることは明瞭である。そのようなとき、ポンプを通るガスはますます圧縮される。
【００１３】
好ましい実施形態では、スクリューポンプのロータは両方とも中空であり、各中空ロータ内には、それぞれのシャフトをその長手方向軸線を中心に回転運動可能に支持する少なくとも１つのベアリングが配置される。
【００１４】
或る例では、大きなルーツブースター入口ステージを同じシャフトに取付けたスクリューポンプ部分を直列にして直接始動することができないことがわかった、というのは、高入口圧力で最高速度では、ポンプ内の過圧縮が駆動モータを過負荷にするからである。この欠点を解消するために、好ましい実施形態では、モータによってシャフトのうちの一方に供給されるトルクを著じるしい稼動期間にわたって持続させることができるレベルに制限する電子駆動部が使用される。変形の実施形態では、過圧縮を制限するリリーフ弁をルーツ型ポンプ部分に設けても良い。
【００１５】
本発明を図示し、そしてどのように本発明を実施すれば良いかを示すために、今、例示のみの仕方で概略的に添付図面を参照する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
特に図１を参照すれば、単一の複合真空ポンプ１が、頂板３及び底板４を有するポンプ本体２を含む。ポンプ本体２内には、ポンプ本体２の内部を２つの部分、即ちルーツ型ポンプ部分６を(図示のように)収容する上部分とスクリューポンプ部分７を(図示のように)収容する下部分とに分割する仕切り５がある。ポンプ１への入口８が頂板３に形成され、出口(図示せず)が底板４より上に半径方向に形成される。ポンプ本体２は内「８の数字」形キャビティ(図２参照)を構成する。
【００１７】
スクリューポンプ部分７は第１シャフト９と、第１シャフト９から間隔を隔てられ且つそれと平行な第２シャフト１０とを含む。ロータ１１がポンプ本体２内で第１シャフト９に回転運動可能に取付けられ、ロータ１２がポンプ本体２内で第２シャフト１０に回転運動可能に取付けられる。２つのロータ１１、１２は、全体的に円筒形状のものであり、各ロータの外面にはそれぞれ、図示するように噛み合う連続螺旋羽根又はねじ山１３、１４が形成される。
【００１８】
特に図３を参照すれば、各ロータ１１、１２はそれぞれ、谷部分１５、１６を有し、谷部分の谷径Ｄ1はポンプ入口からポンプ出口の方向に徐々に増大し、谷部分のねじ山径Ｄ2はポンプ入口からポンプ出口の方向に徐々に減少する。
【００１９】
ロータ１１、１２は中空であり、その各々は、シャフト９、１０を支持するための２つの間隔を隔てたベアリング１７、１８及び１９、２０を収容する。
【００２０】
図示するように、シャフト９、１０は仕切り５を貫通して延び、ポンプ本体２の上部分内のシャフトの上端でそれぞれ、ルーツ型ロータ２１、２２を(図示するように)支持する。
【００２１】
シャフト９、１０は、シャフト９を駆動モータ(図示せず)に連結し、シャフト１０をそれ自体既知の仕方でタイミングギヤによってシャフト９に連結することによって、ポンプ本体２内でシャフトの長手方向軸線を中心に反対の回転方向に回転するようになっている。ロータ１１、１２及び２１、２２はそれぞれシャフト９、１０に位置決めされ、ロータが、すべての一般の真空ポンプに関してそれ自体既知の仕方で噛み合って且つ内面との厳密な公差で作用することができるように、ポンプ本体２の内面に対してポンプ本体２の部分７、６に配置される。
【００２２】
上述したように、使用中、両シャフト９、１０は同じ速度で反対方向に回転する。ポンピングされる流体は頂板３の入口を通過し、ルーツ型ポンプ部分６によってポンピングされ、その結果、流体はルーツ型ポンプ部分６から出て、仕切り５のポートを通り、ほぼ中央の領域でスクリューポンプ部分２に入る。ロータ１１、１２の全体形状、特に互いに対する且つ又ポンプ本体２の内面に対するねじ山１３、１４は、流体が(上で示したような)入口から底板４及びそれより上に定めた出口の方にポンピングされるような厳密な公差を確保するように計算されている。
【００２３】
好ましい実施形態では、シャフト９には、電子駆動部によって制御されるモーターによって動力が供給され且つ／又はモーターによってシャフト９に供給されるトルクを制限するために、ルーツ型ステージにリリーフ弁が設けられる。そのような圧力リリーフ弁２３を図１に図式的に示す。ポンプのスクリューステージの始まりのいかなる過圧力も弁２３の開放を自動的に引き起し、且つポンピングされるガスを頂板３のポンプ入口８に再循環させる。
【００２４】
上で説明し、且つ本発明によって一般的に与えられた実施形態の特定の利点は、ルーツ型ステージ４を完全に片持ちにして、ベアリング、従って潤滑剤がポンプによってポンピングすべき室に隣接して存在する必要がないようにすることにある。ベアリング１７、１８及び１９、２０がスクリューポンプ部分７内にあり、且つポンピングすべき室から取り除かれたこの装置により、室の汚染のいかなる危険をも回避させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による複合真空ポンプの横断面図である。
【図２】  図１の線II-IIにおける、図１のポンプのルーツ型ポンプ部分の概略的な側面図である。
【図３】  図１のポンプのスクリューポンプのロータの概略図である。
【符号の説明】
１        ポンプ
２        ポンプ本体
６        ルーツ型ポンプ部分
７        スクリューポンプ部分
８        入口
９        シャフト
１０      シャフト
１１      ロータ
１２      ロータ
１３      スクリュー
１４      スクリュー
１７      ベアリング
１８      ベアリング
１９      ベアリング
２０      ベアリング
２１      ロータ
２２      ロータ
Ｄ1       谷径
Ｄ2       ねじ山径
【図１】
0004388167.tif 000002
【図２】
0004388167.tif 000003
【図３】
0004388167.tif 000004