(57)【要約】【課題】内圧による真空ポンプのケーシングの破壊を予防する。【解決手段】真空ポンプのケーシングの内部を外部環境に連通させる状態にするダクトに接続されるよう構成された、真空ポンプ用安全装置。この安全装置は、ある圧力を受けた場合に破壊される破壊可能部材３を含み、このある圧力とは、過度な圧力によりポンプが破壊されるおそれのある場合には破壊可能部材が破壊され、そして、ポンプの通常動作中の動作圧力では破壊可能部材は非破壊状態に保持されるよう選択された予め定められた閾値Ｐbreakに少なくとも等しいものである。【選択図】図３
2009030610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、気体取入れ第１開口部と、気体取出し第２開口部と、前記第１開口部から前記第２開口部へ気体をポンピングするための１またはそれ以上のポンピングステージと、前記ケーシングの内部を外部環境と連通させるダクトの第３開口部と、を有する真空ポンプ用安全装置であって、当該安全装置は前記第３開口部と接合されるものであり、
前記真空ポンプケーシングの内部を外部環境と連通状態にする軸方向貫通孔（１ｃ）を備えた本体（１）と、
前記軸方向貫通孔（１ｃ）を閉鎖し、予め定められた圧力閾値（Ｐbreak）を上回る場合に破壊される破壊可能部材（３）と
を含む真空ポンプ用安全装置。
【請求項２】
前記本体は、前記閾値（Ｐbreak）を上回る圧力までは、自身の構造的一体性を維持するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
【請求項３】
前記予め定められた閾値（Ｐbreak）は、前記真空ポンプの構成部材が破壊される最小圧力（Ｐmax）より低いことを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
【請求項４】
前記予め定められた閾値（Ｐbreak）は、前記真空ポンプの構成部材が、保管、輸送、設置、および通常動作の際に受ける最大圧力（Ｐmin）より低いことを特徴とする請求項３に記載の安全装置。
【請求項５】
前記予め定められた閾値（Ｐbreak）は、１．５〜３．０バールの範囲、好ましくは約２．０バールであることを特徴とする請求項４に記載の安全装置。
【請求項６】
前記破壊可能部材（３）は、ゼーガー止め環（５）により前記本体（１）内部に、好ましくはスペーサリング（７）を介在させて、保持されていることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
【請求項７】
前記予め定められた閾値（Ｐbreak）より低い圧力で当該安全装置の真空気密を確保するガスケットを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
【請求項８】
前記ガスケットは、前記破壊可能部材（３）に一体にされていることを特徴とする請求項７に記載の安全装置。
【請求項９】
前記破壊可能部材（３）は、前記本体（１）と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
【請求項１０】
前記破壊可能部材は、膜（３）を含むことを特徴とする請求項１に記載の安全装置。
【請求項１１】
前記膜（３）は、より厚い周囲部分（３ａ）と、より薄い中央部分（３ａ）、好ましくは中間厚の周縁部（３ｂ）によって接続されたより薄い中央部分（３ｃ）とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の安全装置。
【請求項１２】
前記膜（３）の前記中央部分（３ｃ）の厚みは、０．０１〜０．２ｍｍの範囲であり、好ましくは約０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載の安全装置。
【請求項１３】
前記膜は、０．０１〜０．２ｍｍの範囲、好ましくは約０．１ｍｍの、実質的に均一な厚みであることを特徴とする請求項８に記載の安全装置。
【請求項１４】
前記膜（３）の直径は、３０〜４０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の安全装置。
【請求項１５】
前記膜（３）の直径は３０〜４０ｍｍの範囲であり、前記膜の前記中央部分（３ｃ）の直径は１２〜１７ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の安全装置。
【請求項１６】
前記膜（３）はViton（登録商標）または類似のエラストマー材料で形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の安全装置。
【請求項１７】
少なくとも１つのケーシングと、気体取入れ第１開口部と、気体取出し第２開口部と、前記第１開口部から前記第２開口部へ気体をポンピングするための１またはそれ以上のポンピングステージと、前記ケーシングの内部を外部環境と連通させるダクトの第３開口部とを備えた真空ポンプを有する真空ポンプシステムであって、
前記真空ポンプケーシングの内部を外部環境と連通させる軸方向貫通孔（１ｃ）を備えた本体（１）を含み、前記第３開口部に関連付けられた安全装置と、
前記軸方向貫通孔（１ｃ）を閉鎖し、予め定められた圧力閾値（Ｐbreak）を上回る場合に破壊される破壊可能部材（３）と
を含む真空ポンプシステム。
【請求項１８】
前記予め定められた閾値（Ｐbreak）は、前記真空ポンプの構成部材が破壊される最小圧力（Ｐmax）より低いことを特徴とする請求項１７に記載の真空ポンプシステム。
【請求項１９】
前記本体は、前記閾値（Ｐbreak）を上回る圧力までは、自身の構造的一体性を維持するよう構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の真空ポンプシステム。
【請求項２０】
前記真空ポンプは、油回転真空ポンプ（１０）であり、前記安全装置は、前記油ポンプの油供給ダクトの開口部（３６）に関連付けられていることを特徴とする請求項１７に記載の真空ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ポンプ用安全装置に関する。更に詳しくは、本発明は、真空ポンプを破壊させるおそれのある過度の圧力に対して使用されるよう構成された安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２００７年７月３０日に欧州特許庁へ出願した欧州特許出願第07425484.8号の優先権を主張している。
本発明に係る安全装置は、どのような種類の真空ポンプにも内蔵させることができる。これは、ポンピングされた気体を大気圧で、すなわち実質的に前段ポンプを使用する必要性なしに、直接排出させる真空ポンプに特に有用である。更に詳しくは、本安全装置は、大気圧から約１０-1Paの圧力までの圧力範囲の低真空条件に到達するために一般的に使用される油回転真空ポンプに対して有利に適用できる。
発明の背景
図１および図２に示すような現在の油回転真空ポンプ１０は一般的に、第１外部ケーシング１２を含み、この内部に、第２内部ケーシング１４が位置しており、その内部に、円筒状室１６を取り巻く固定子が区画される。室１６は円筒状回転子１８を収容する。この回転子１８は、真空ポンプ１０に組み込まれた原動機２０により回転し、円筒状室１６の軸と平行であるが、その軸に対して偏心した位置にある軸を有している。単数または複数（図示の実施形態では２つ）の放射状に移動可能な放射状羽根部材２２が回転子１８に装着され、ばね２４により室１６の壁部に当接状態にされている。
【０００３】
気体は、吸引口２０を介して吸引されて、吸引ダクト２８を介して室１６内部へ吸入されて、気体は羽根部材２２により押圧されて圧縮され、対応する排気口３２まで延びる排気ダクト３０を介して排気される。
設けられている供給ダクトの開口部３４を介して、適量のオイルが外部ケーシング１２へ導入される。次に、開口部３４はキャップ３６で密封され、これにより、第２内部ケーシング１４は、冷却剤および潤滑流体として作用するオイル浴３８に浸漬される。これらのタイプのポンプの場合、オイルがオイル浴３８から室１６内部へと通って薄いフィルムを形成する。この薄手フィルムにより、室１６の壁部と回転子１８の羽根部材２２との間に気密性が確保される。油回転ポンプの例は、下記特許文献１および下記特許文献２に開示されている。
【特許文献１】米国特許第6,019,585号明細書
【特許文献２】英国特許第2151091号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の油回転ポンプの欠点は、過度な圧力がポンプ内に生成され、かつ、このような過度な圧力を低減したり処置するための緊急システムを備えていない場合、重大である。このような場合、油回転ポンプは深刻な損傷を受けるおそれがある。
ひとつの例として、不器用なユーザが、真空ポンプ１０の吸引口２６を高圧側（例えば、外部環境）に、そして、真空ポンプ１０の排気口３２を低圧側（例えば、真空室）へ誤って接続するということが考えられる。このような吸引と排出との逆転のため、真空ポンプ１０は外部環境から大気圧で空気を吸引し、そして、それを密封空間内へ排出することになる。このような圧力を低減させるための緊急システムがないと、真空ポンプ内部で急速に増大する圧力により、真空ポンプは深刻な損傷を受ける。通常、大気圧である外部環境に対してポンプケーシングの壁部により提供される広い表面のために、過剰に高い圧力から発生する力は、直接的な結果としてケーシングそれ自体の完全な構造的破壊をもたらすことになる。
【０００５】
本発明の目的は、真空ポンプケーシング内部で予め定められた安全閾値を上回る圧力増加を防止する安全装置を提供することにより、上記タイプの事故の発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記および他の目的は、添付の特許請求の範囲に記載するように、本発明に係る安全装置により達成することができる。
本安全装置は、真空ポンプケーシングの内部を外部環境へ接続するダクトの開口部に設けられるものであり、予め定められた閾値以上の圧力が存在すると破壊される破壊可能部材を備えているので、上記閾値が正しく選択されていれば、事故やポンプそれ自体の破壊を防止することができる。
【０００７】
この閾値は、真空ポンプ構成部材が損傷するであろう圧力値よりかなり低くなるよう十分低い値に選択され、これにより、ポンプが永久的な損傷をこうむる前に、破壊可能部材が破壊するように構成すると有利である。
更にまた、この閾値は、保管、輸送、設置、および、通常運転の間、真空ポンプ内部に存在する圧力値よりかなり高くなるよう十分高い値にすると有利である。したがって、本安全装置は、後続の動作中に破壊可能部材がポンプに対してなんら実際的なリスクがない時に必要以上早期に破壊する危険性を伴うことなく、真空ポンプ製造中に直接装着することができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態に於いて、安全装置はダクトの既存開口部を閉鎖するように使用されるが、この既存開口部は吸引口とも排気口とも異なるものである。特に、油回転真空ポンプの場合、安全装置は、オイルタンクの供給ダクトの開口部を閉鎖するよう使用されて、従来使用されていたキャップにとってかわるものである。
本発明の好ましい実施形態に於いて、安全装置は、構造的な変更を必要とすることなく既存の真空ポンプシステムに実施することができて有利である。
【０００９】
本発明の更なる実施形態に於いて、安全装置はダクトの開口部に装着することができ、これにより、オイルタンクを充填する場合のポンプの通常保守中やポンプの通常動作中に、安全装置の不注意な変更を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
非限定的な例として、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照に、以下詳細に説明を行う。
図３および図４を参照に、本発明に係る安全装置は、ヘッド部１ａとねじ込み軸（ステム）１ｂとを有する円筒状本体１を含み、この軸１ｂは、真空ポンプケーシング内部を外部環境と連通状態にするダクトの対応開口部の内部ねじ山と結合させることができる。
【００１１】
図１および図２に示すタイプの油回転真空ポンプの場合、安全装置の本体１の軸１ｂは、図１のオイルタンク３４用の供給ダクトの取入口にねじ込まれるよう構成され、図１のキャップ３６に取って代わることになる。
別の実施形態に於いて、真空ポンプは、真空ポンプケーシングの内部を外部環境に連通状態にする特別に設けられた第２ダクトを含むことができ、この場合、安全装置をこの第２ダクトの開口部に結合させる。
【００１２】
安全装置の本体１は更に、導管を形成する軸方向貫通孔１ｃを有し、これが、真空ポンプケーシングの内部、たとえば油回転真空ポンプに於ける外部ケーシングの内部と外部環境との間を連通状態にさせる。
一例として、安全装置が、油回転真空ポンプのオイルタンクのキャップ３６に取って代わる場合、本体１の軸１ｂとヘッド部１ａとは、それぞれ、２２〜３０ｍｍ、３０〜４０ｍｍの直径を有し、軸方向貫通孔１ｃは１２〜１７ｍｍの直径を有することになる。
【００１３】
軸方向貫通孔１ｃは、破壊可能部材３によって閉鎖されている。この破壊可能部材３は、本体１に形成された第１円周座部１ｄに受容され、予め定められた閾値Ｐbreak以上の圧力を受けたときに壊れるよう構成されている。
油回転真空ポンプの構成部材が損傷されることになる最小圧力に対応する上限最大圧力Ｐmaxが一旦定められると、破壊可能部材３の材料と寸法と構造とは、Ｐbreak＜Ｐmaxになるように選択されると有利である。
【００１４】
更に、真空ポンプの保管、輸送（特に、空輸）、設置、通常運転といった通常段階に於いて、油回転真空ポンプの構成部材が受けることになる最大圧力Ｐminが一旦定められると、破壊可能部材３の材料と寸法と構造とはＰbreak＞Ｐminとなるように選択される。
その結果、破壊可能部材３が破壊されることになる圧力閾値Ｐbreakは、真空ポンプの構造体を破壊する事故の発生を回避するのみならず、ポンプの通常使用に於ける破壊可能部材３の偶発的破壊も回避する圧力範囲内で定められることになる。
【００１５】
一例として、周知の油回転真空ポンプに適用する場合、これらのポンプの構成部材と構造と運転仕様条件とを考慮に入れて、圧力範囲は一般的に、Ｐmin＝１．５バール（０．１５Mpa）ないしＰmax＝３．０バール（０．３Mpa）になるだろう。特に、Ｐbreakの値は約２．０バール（０．２Mpa）に設定されると有利である。
図３および図４を参照に、破壊可能部材３は「ゼーガー」（Seeger - Orbits GmbH & Co. OHG, ドイツ）止め環５を使用することにより座部１ｄ内部に保持され、止め環５は、本体１のヘッド部１ａにこの目的のために形成された第２座部１eに締めしろ付きで装着される。破壊可能部材３と「ゼーガー」止め環５との間にスペーサリング７を設けるとともに、このスペーサリング７を本体１のヘッド部１ａにこの目的のために設けた第３中間座部１ｆに受容させることが好ましい。
【００１６】
図３に明白に示すように、「ゼーガー」止め環５は単に破壊可能部材３を所定位置に保持するだけではなく、破壊可能部材３の縁部３ａを軸方向に圧縮し、これにより、縁部３ａを変形させ、これにより、ポンプの通常動作の間、真空気密を確保するよう構成されている。この詳細については後述する。
上記説明により次のことが明白になる。すなわち、真空ポンプの通常動作の間、このポンプのケーシング内部の圧力がＰminを下回り、したがって、Ｐbreakをも下回る場合、安全装置の破壊可能部材３は非破壊状態を維持し、したがって、真空気密が確保される。もし、装着ミスやあるいは故障のために、ポンプケーシング内部の圧力が閾値Ｐbreakにまで増大すると、安全装置の破壊可能部材３は破壊され、これにより、真空ポンプケーシングの内部は貫通孔１ｃを介して外部環境と連通状態になり、これにより、ポンプケーシングの内部圧力が臨界値Ｐmaxに到達する前に、蓄積された過度な圧力が外部へ排出されることができる。
【００１７】
安全装置の本体１は、例えばポリアミド系ポリマーのようなプラスチックで形成することができるが、他の種類の材料も使用することができる。スペーサリング７や「ゼーガー」止め環５と同様、本体１は、Ｐbreak以下の圧力では構造的一体性（完全性）を維持するよう構成されていることが好ましい。言い換えれば、破壊可能部材３は、安全装置の他の構成部材の構造的一体性が確保される圧力で、一番最初に破壊されるものでなければならない。
【００１８】
図５を参照に、安全装置の破壊可能部材３がより詳細に示されている。本明細書に示す好ましい実施形態に於いて、破壊可能部材はViton（登録商標）または類似のエラストマー材料で形成された膜３で構成されている。膜３は、第１厚手円周部分３ａと、中間厚みの第２周縁部３ｂと、第３薄手中央部分３ｃとを含む。
第１円周部分３ａは、１．５〜２．０ｍｍの範囲の厚みを有していることが好ましく、そして、膜３が一旦座部１ｄに配置され、「ゼーガー」止め環５によって前記座部に固定されたら、真空気密を確保するように構成されている（図３参照）。言い換えれば、第１円周部分３ａは、膜３に一体形成されているＯ−リングガスケットに相当する。
【００１９】
膜３が座部１ｄに配置された時、本体１の軸方向貫通孔１ｃと実質的に一直線状となる中央部分３ｃは、膜３の他の部分より厚みが薄く、したがって、圧力が増大したときに最初に破壊される膜部分となる。言い換えれば、膜３の中央部分３ｃの構造、更に詳しくは厚みにより、膜が自身の一体性を失うことになる圧力が決定されることになり、したがって、膜３の中央部分３ｃの構造と厚みとは、中央部分３ｃがほぼＰbreakの圧力で破壊されるように、選択されることになる。
【００２０】
周知の油回転真空ポンプの構成部材と構造と運転仕様条件とを考慮すれば、膜３の中央部分３ｃは０．０１〜０．２ｍｍの厚み、好ましくは約０．１ｍｍの厚みを持つことになろう。
それに対して、膜３の周縁部３ｂの厚みは１０分の数ｍｍ（例えば、０．５ｍｍ）であり、単に、密封円周部分３ａと破壊可能中央部分３ｃとを接合するように構成されているだけである。
【００２１】
油回転真空ポンプへの適用を考慮して、膜３は全体として、２２〜３０ｍｍの直径を有しており、そして、膜３の中央部分３ｃは１２〜１７ｍｍの範囲の直径を有することが好ましい。これに関して、上述の好ましい実施形態に於いて、膜３は、安全装置の破壊可能部材として機能するだけではなく、真空気密を確保するものであるということが理解されるべきである。
【００２２】
更に、安全装置の破壊可能部材は真空気密機能をも同時に提供するものではなく、この機能のために設けられる別部材に関連付けられる、と考えることも可能である。この場合、従来のＯ−リングガスケットと結合された、実質的に均一な厚みの、より薄い膜を使用し、これにより、通常動作の間に故障および真空気密が破壊した場合の安全性破壊機能を切り離すようにすることも可能である。
【００２３】
図示した実施形態に於いて、破壊可能部材３はポリマー材料で形成しているが、他の材料、例えば、金属（例えば、アルミニウム）、プラスチック材料、非晶質材料（例えば、ガラス）を使用することも可能であろう。破壊可能部材に選択される厚みは、選択材料に依存して変動することは明らかである。破壊可能部材に選択される厚みは、破壊可能部材の面積にも依存して変動する。つまり、通常動作に於いて破壊可能部材にかかる力は、圧力と、この圧力がかかる表面積との積であるからである。更にまた、安全装置の本体１と一体的に形成された破壊可能部材を使用することさえ可能であろう。
【００２４】
上記説明で、本発明に係る安全装置が所期の目的を達成するということが明白に示されている。更に、ここに説明図示した実施形態に対していくつかの変更や修正を、本発明の範囲から逸脱することなく行えるということも明らかである。
特に、油回転真空ポンプへの適用についてしばしば言及してきたが、本発明に係る安全装置はこの種類のポンプにだけ適用可能なのではない。反対に、少なくとも１つのケーシングと、気体取入れ用第１開口部と、前記気体の取出し用第２開口部と、第１開口部から第２開口部へ気体をポンピングするための１またはそれ以上のポンピングステージとを有する真空ポンプについて考えると、本発明に係る安全装置は、この真空ポンプに於いては、ポンプのケーシングの内部を外部環境と連通状態にさせることができるダクトの開口部に結合させることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】周知のタイプの油回転真空ポンプの概略斜視図である。
【図２】図１に示す真空ポンプの概略断面図である。
【図３】本発明に係る安全装置の断面図である。
【図４】図３に示す安全装置の分解断面図である。
【図５】図３および図４に示す安全装置の破壊可能部材の上面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009030610.tif 000007
【外国語明細書】
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2009030610.tif 000009
2009030610.tif 000010
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2009030610.tif 000016
2009030610.tif 000017
2009030610.tif 000018
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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