(57)【要約】  多段真空ポンプ用ロータ、多段真空ポンプ、及び方法が開示される。ロータは、軸方向に偏位すると共に同軸上に整列した複数の回転ベーンと、各々が複数の回転ベーンの反対方向の軸端から延びる一対のエンドシャフトと、複数の回転ベーンのうちの隣接する回転ベーンの間に延び、エンドシャフトよりも大きな直径を有するベーン間シャフトとを備える。このように、各回転ベーンの間に設けられたベーン間シャフトは、大径とすることができ、これは、シャフトの剛性を高めてロータのモード周波数を変更する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段ルーツ真空ポンプ用のロータであって、
軸方向に偏位すると共に同軸上に整列した複数の回転ベーンと、
各々が前記複数の回転ベーンの反対方向の軸端から延びる一対のエンドシャフトと、
前記複数の回転ベーンのうちの隣接する回転ベーンの間に延び、前記エンドシャフトよりも大きな直径を有するベーン間シャフトと、を備えている、
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記回転ベーンは、エピサイクロイド部と、周囲ハイポサイクロイド面によって規定された中心ハイポサイクロイド部とを有し、前記ベーン間シャフトは、前記周囲ハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する、
請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記回転ベーンは、一対のエピサイクロイド部と、反対側のハイポサイクロイド面によって規定された中心ハイポサイクロイド部とを有し、前記ベーン間シャフトは、前記反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する、
請求項１又は２に記載のロータ。
【請求項４】
前記ベーン間シャフトは、前記隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフト上に取り付けられたカラーを備える、
請求項１から３のいずれかに記載のロータ。
【請求項５】
前記内部シャフト及び前記隣接する回転ベーンは、単一体である、
請求項４に記載のロータ。
【請求項６】
前記カラーは、分離可能部を備える、
請求項４又は５に記載のロータ。
【請求項７】
前記カラーは、解除可能に固定できる一対の半円筒を備える、
請求項４ないし６のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項８】
前記ベーン間シャフトは、前記隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフトに取り付けられた部材を備えている、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項９】
前記内部シャフトは、前記部材を受け取るために軸方向に刻面が形成され、前記内部シャフト及び前記部材は協働して前記ベーン間シャフトをもたらす、
請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記内部シャフトは、前記ベーンの前記反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、前記刻面の各々は、平面で規定され、前記部材は、前記刻面に適合して前記円筒部に続くように成形される、
請求項９に記載のロータ。
【請求項１１】
前記ベーン間シャフトは、前記隣接する回転ベーンの間に延びる窪み付き内部シャフトに取り付けられたインサートを備える、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１２】
前記窪み付き内部シャフトは、相補的な軸方向に延びるインサートを受け取るように成形された軸方向に延びる窪みを定め、前記窪み付き内部シャフト及び前記軸方向に延びるインサートは、協働して前記ベーン間シャフトをもたらす、
請求項１１に記載のロータ。
【請求項１３】
前記窪み付き内部シャフトは、前記ベーンの前記周囲ハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、前記窪みは、前記周囲ハイポサイクロイド面に適合するハイポサイクロイド表面によって定められ、前記インサートは、前記窪みに適合して前記円筒部に続くように成形される、
請求項１１又は１２に記載のロータ。
【請求項１４】
前記窪み付き内部シャフトは、相補的な一対の軸方向に延びるインサートを受け取るように成形された、一対の軸方向に延びる窪みを定め、前記窪み付き内部シャフト及び前記一対の軸方向に延びるインサートは、協働して前記ベーン間シャフトをもたらす、
請求項１１から１３のいずれかに記載のロータ。
【請求項１５】
前記窪み付き内部シャフトは、前記ベーンの前記反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、前記窪みは、前記反対側のハイポサイクロイド面に適合する一対の反対側のハイポサイクロイド表面によって定められ、前記インサートは、前記窪みに適合して前記円筒部に続くように成形される、
請求項１１ないし１４のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１６】
前記インサートは、前記ハイポサイクロイド面に適合するハイポサイクロイド側面と、前記直径を有する円弧側面とを備える、
請求項１１ないし１５のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項１７】
第１段ポンプと、
第２段ポンプと、
前記第１段ポンプと前記第２段ポンプの両方の内部に延びる請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のロータと、を備えている多段真空ポンプ。
【請求項１８】
多段ルーツ真空ポンプ用のロータの、軸方向に偏位すると共に同軸上に整列した複数の回転ベーンを準備する段階と、
各々が前記複数の回転ベーンの反対側の軸端から延びる、一対のエンドシャフトを準備する段階と、
前記複数の回転ベーンのうちの隣接する回転ベーンの間に延び、前記エンドシャフトよりも大きな直径を有するベーン間シャフトを準備する段階と、を含む、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段真空ポンプ用のロータ、多段真空ポンプ、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは公知である。これらのポンプは、一般に、装置を排気するための真空システムの構成要素として用いられる。また、これらのポンプは、例えば、半導体製造に使用される製造装置を排気するために使用される。単一ポンプを用いて単段で真空から大気への圧縮を行うのではなく、多段真空ポンプを設けることが知られており、各段は、真空から大気圧力へ移行するのに必要な全圧縮範囲の一部を実行する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような多段真空ポンプは利点をもたらすが、それ自体に欠点がある。従って、多段真空ポンプのための改善された構成を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、多段ルーツ真空ポンプ用のロータが提供され、ロータは、軸方向に偏位すると共に同軸上に整列した複数の回転ベーンと、各々が複数の回転ベーンの反対方向の軸端から延びる一対のエンドシャフトと、複数の回転ベーンのうちの隣接する回転ベーンの間に延び、エンドシャフトよりも大きな直径を有するベーン間シャフトとを備える。
【０００５】
第１の態様によれば、共通シャフト上に配置された複数の回転ベーンを設ける場合、隣接する回転ベーンの間に延びるシャフトの直径によって、ロータのモード周波数がほぼロータの動作周波数に近くなり問題を引き起こす場合があることを認識する。従って、真空ポンプ用のロータが提供される。ロータは、多段真空ポンプで使用されるルーツロータとすることができる。ロータは、２以上の回転ベーンを有することができる。回転ベーンの各々は、共通軸を共有すること及び共通シャフトを共有することができる。ベーンは、軸方向に偏位するか又は離間することができ、同軸上に又は同心円状に整列する。ロータは、一対のエンドシャフトを備えることができる。エンドシャフトは、複数の回転ベーンの反対側の又は遠位の軸端から延びるか又は突出することができる。隣接する回転ベーンの間に延びるか又は両者を連結するベーン間シャフトを設けることができる。ベーン間シャフトの直径は、エンドシャフトの直径よりも大きくすることができる。このように、各回転ベーンの間に設けられたベーン間シャフトは、大径とすることができ、これは、シャフトの剛性を高めてロータのモード周波数を変更する。このモード周波数の変更は、一般に、その動作を改善するのに十分である。
【０００６】
１つの実施形態において、回転ベーンは、エピサイクロイド部と、周囲ハイポサイクロイド面によって規定された中心ハイポサイクロイド部とを有し、ベーン間シャフトは、周囲ハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する。従って、ルーツロータにおいて、エピサイクロイド部（ロータの半径方向ローブを定める）、並びに中心ハイポサイクロイド部（ロータの半径方向内側部分を定める）が提供される。ベーン間シャフトは、中心ハイポサイクロイド部よりも大きな直径を有する大きさとすることができ、このことは、ロータを補剛してロータのモード周波数を変更するのを助ける。
【０００７】
１つの実施形態において、回転ベーンは、一対のエピサイクロイド部と、反対側のハイポサイクロイド面によって規定された中心ハイポサイクロイド部とを有し、ベーン間シャフトは、反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する。
【０００８】
１つの実施形態において、ベーン間シャフトは、隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフト上に取り付けられたカラーを備える。従って、隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフトに取り付けられたカラーを用いてベーン間シャフトを大径にすることができる。
【０００９】
１つの実施形態において、内部シャフト及び隣接する回転ベーンは、単一体である。従って、内部シャフト及び回転ベーンは、異なる、取り付け可能な構成部品から作るのではなく、１つの単一部材から作ることができる。
【００１０】
１つの実施形態において、カラーは、分離可能部を備える。分離又は非連結とすることができる各部分で作られた分離可能又は分割カラーであれば、カラーを内部シャフト上に取り付けるのが容易になる。
【００１１】
１つの実施形態において、カラーは、解除可能に固定できる一対の半円筒を備える。各半円筒は一緒になって所望の直径の円筒を作る。
【００１２】
１つの実施形態において、ベーン間シャフトは、隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフトに取り付けられた部材を備える。従って、ベーン間シャフト自体は、内部シャフトに取り付けられた個別の部材によって拡大することができる。
【００１３】
１つの実施形態において、内部シャフトは、部材を受け取るために軸方向に刻面が形成され、内部シャフト及び部材は協働してベーン間シャフトをもたらす。従って、シャフトは、製造時に部材を受け取るための刻面が形成される。
【００１４】
１つの実施形態において、内部シャフトは、ベーンの反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、刻面の各々は、平面で規定され、部材は、刻面に適合して円筒部に続くように成形される。平面によって、この平面に適合する部材を製造するのが非常に容易になる。
【００１５】
１つの実施形態において、ベーン間シャフトは、隣接する回転ベーンの間に延びる窪み付き内部シャフトに取り付けられたインサートを備える。従って、内部シャフトは窪みが付けられている。この窪み付けは、ロータの製造時に行うことができる。従って、インサートは、ベーン間シャフトを円筒形状に戻すために、これらの窪みに取り付けることができる。
【００１６】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、相補的な軸方向に延びるインサートを受け取るように成形された軸方向に延びる窪みを定め、窪み付き内部シャフト及び軸方向に延びるインサートは、協働してベーン間シャフトをもたらす。
【００１７】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、ベーンの周囲ハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、窪みは、周囲ハイポサイクロイド面に適合するハイポサイクロイド表面によって定められ、インサートは、窪みに適合して円筒部に続くように成形される。
【００１８】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、相補的な一対の軸方向に延びるインサートを受け取るように成形された、一対の軸方向に延びる窪みを定め、窪み付き内部シャフト及び一対の軸方向に延びるインサートは、協働してベーン間シャフトをもたらす。
【００１９】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、ベーンの反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、窪みは、反対側のハイポサイクロイド面に適合する一対の反対側のハイポサイクロイド表面によって定められ、インサートは、窪みに適合して円筒部に続くように成形される。
【００２０】
１つの実施形態において、インサートは、ハイポサイクロイド面に適合するハイポサイクロイド側面と、上記直径を有する円弧側面とを備える。
【００２１】
第２の態様によれば、第１段ポンプと、第２段ポンプと、第１段ポンプと前記第２段ポンプの両方の内部に延びる第１の態様によるロータとを備える多段真空ポンプが提供される。
【００２２】
第３の態様によれば、多段ルーツ真空ポンプ用のロータの、軸方向に偏位すると共に同軸上に整列した複数の回転ベーンを準備する段階と、各々が複数の回転ベーンの反対側の軸端から延びる、一対のエンドシャフトを準備する段階と、複数の回転ベーンのうちの隣接する回転ベーンの間に延び、エンドシャフトよりも大きな直径を有するベーン間シャフトを準備する段階と、を含む方法が提供される。
【００２３】
１つの実施形態において、回転ベーンは、エピサイクロイド部と、周囲ハイポサイクロイド面によって規定された中心ハイポサイクロイド部とを有し、ベーン間シャフトは、周囲ハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する。
【００２４】
１つの実施形態において、回転ベーンは、一対のエピサイクロイド部と、反対側のハイポサイクロイド面によって規定された中心ハイポサイクロイド部とを有し、ベーン間シャフトは、反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する。
【００２５】
１つの実施形態において、本方法は、隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフトにカラーを取り付けてベーン間シャフトを形成する段階を含む。
【００２６】
１つの実施形態において、内部シャフト及び隣接する回転ベーンは単一体である。
【００２７】
１つの実施形態において、カラーは、分離可能部を備える。
【００２８】
１つの実施形態において、カラーは、解除可能に固定できる一対の半円筒を備える。
【００２９】
１つの実施形態におい、本方法は、隣接する回転ベーンの間に延びる内部シャフトに部材を取り付けてベーン間シャフトを形成する段階を含む。
【００３０】
１つの実施形態において、内部シャフトは、部材を受け取るために軸方向に刻面が形成され、内部シャフト及び部材は協働してベーン間シャフトをもたらす。
【００３１】
１つの実施形態において、内部シャフトは、ベーンの反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、刻面の各々は、平面で規定され、部材は、刻面に適合して円筒部に続くように成形される。
【００３２】
１つの実施形態において、本方法は、隣接する回転ベーンの間に延びる窪み付き内部シャフトにインサートを取り付けてベーン間シャフトを形成する段階を含む。
【００３３】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、相補的な軸方向に延びるインサートを受け取るように成形された軸方向に延びる窪みを定め、窪み付き内部シャフト及び軸方向に延びるインサートは、協働してベーン間シャフトをもたらす。
【００３４】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、ベーンの周囲ハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、窪みは、周囲ハイポサイクロイド面に適合するハイポサイクロイド表面によって定められ、インサートは、窪みに適合して円筒部に続くように成形される。
【００３５】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、相補的な一対の軸方向に延びるインサートを受け取るように成形された、一対の軸方向に延びる窪みを定め、窪み付き内部シャフト及び一対の軸方向に延びるインサートは、協働してベーン間シャフトをもたらす。
【００３６】
１つの実施形態において、窪み付き内部シャフトは、ベーンの反対側のハイポサイクロイド面の最接近距離を超える直径を有する円筒部を有し、窪みは、反対側のハイポサイクロイド面に適合する一対の反対側のハイポサイクロイド表面によって定められ、インサートは、窪みに適合して円筒部に続くように成形される。
【００３７】
１つの実施形態において、インサートは、ハイポサイクロイド面に適合するハイポサイクロイド側面と、上記直径を有する円弧側面とを備える。
【００３８】
さらなる特定の好ましい態様は、独立請求項及び従属請求項に記載される。従属請求項の特徴は、請求項に明白に記載された以外のものと組み合わせて必要に応じて独立請求項と組み合わすことができる。
装置特徴部が機能を提供するために作動すると説明される場合、これはこの機能を提供するか、もしくはこの機能を提供するようになった又はそのように構成された装置特徴部を含むことを理解されたい。
【００３９】
本発明の実施形態は、添付図面を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】１つの実施形態による二段ブースターポンプを示す。
【図１Ｂ】１つの実施形態による二段ブースターポンプを示す。
【図２】図１Ａ及び１Ｂの二段ブースターポンプに使用されるロータの斜視図である。
【図３】図２のロータの曲げモードを示す。
【図４】１つの実施形態によるカラーの装備を示す。
【図５】図４のカラーを詳細に示す。
【図６】カラーを備えたロータの 曲げモードを示す（図４に示すような）。
【図７】１つの実施形態による窪み面を備えるロータの一部を示す。
【図８】１つの実施形態による平坦面及びシムを備えるロータの一部を示す。
【図９】図８のロータの曲げモードを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
実施形態を詳細に検討する前に、最初に概説を行うものとする。実施形態は、多段ルーツ真空ポンプ用の構成を提供する。この真空ポンプにおいて、ロータは、共通ロータシャフを共用する複数の回転ベーンを備える。これらの回転ベーンは、一般に、ベーン間シャフトによって共通シャフトに沿って軸方向に離間している。異なる回転ベーンの間に延びるベーン間シャフトは、一般に、ロータの回転時に高レベルの応力を受ける。ロータの曲げモード周波数はロータの動作周波数に近い可能性があり、これは動作時のロータの許容できない機械的たわみにつながる。従って、実施形態は、ロータの固有周波数をその動作周波数から離れるように変更するためにベーン間シャフトの直径を拡大する構成を提供する。
【００４２】
１つの実施形態において、カラーが、各回転ベーンの間に延びるベーン間シャフト上に固定されるが、他の実施形態において、シム又はインサートがベーン間シャフトに付加され、これは、ロータの製造時に窪みをつけるように又は刻面を形成するように機械加工された窪みをつけた又は刻面を形成したシャフトを元の円筒形の戻すためのものである。
【００４３】
二段ポンプ
図１Ａ及び図１Ｂは、１つの実施形態による二段ブースターポンプを示す（全体を１０で示す）。第１のポンプ段２０は、段間結合ユニット４０を介して第２のポンプ段３０に結合する。第１のポンプ段２０は、第１段吸入口２０Ａ及び第１段排出口２０Ｂを有する。第２のポンプ段３０は、第２段吸入口3０Ａ及び第２段排出口３０Ｂを有する。
【００４４】
結合ユニット
段間結合ユニット４０は、第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂから形成される。第１の部分４０Ａは、第２の部分４０Ｂに対して解放可能に固定できる。第１及び第２の部分４０Ａ、４０Ｂは、結合すると段間結合ユニットの中にポンプ動作時にガスが通ることができる通路を定める。段間結合ユニット４０は、段間結合ユニット４０の幅を貫通して延びる円柱状空所1００を定める。第１の部分４０Ａは、空所1００の第１の部分を形成し、第２の部分４０Ｂは、空所1００の第２の部分を形成する。空所1００は、以下に詳細に説明するように、一体ロータ５０を収容するために分離する。
【００４５】
ロータ
図２は、ロータ５０の斜視図である。ロータ５０は、ローブのかみ合い対を利用する容積型ローブポンプに使用される形式のロータである。各ロータは、回転シャフトの周りに対称に形成された一対のローブを有する。各ローブ５５は、交互になった曲線の接線方向セクションによって規定される。曲線は、円弧、又はハイポサイクロイド曲線及びエピサイクロイド曲線、又は公知のこれらの組み合わせなどの何らかの適切な形とすることができる。この実施例において、ロータ５０は、単体構造で単一金属要素から機械加工され、円柱状空所５８が、質量低減のためにローブ５５を貫通して軸方向に延びている。
【００４６】
シャフトの第１の軸端６０は、第１のポンプ段２０のヘッドプレート（図示せず）によって提供される軸受の中に収容され、第１段２０のステータの中に収容された第１の回転ベーン部９０Ａから延びる。中間軸部８０は、第１の回転ベーン部９０Ａから延び、空所１００の中に収容される。空所１００は、中間軸部８０の表面上で緊密嵌合をもたらすが、軸受としては機能しない。第２の回転ベーン部９０Ｂは、中間軸部８０から軸方向に延び、第２段３０のステータの中に収容される。第２の軸端７０は、第２の回転ベーン部９０Ｂから軸方向に延びる。第２の軸端７０は、第２のポンプ段３０のヘッドプレート（図示せず）内の軸受によって支えられる。ロータ５０は、単一部品として機械加工され、カッターを用いて一対のローブ５５の表面を形成する。軸部６０、７０、８０は、第１の回転ベーン部９０Ａ及び第２の回転ベーン部９０Ｂを形成するように旋盤加工される。理解できるように、第２のロータ５０（図示せず）は、同様に段間結合ユニット４０の幅を貫通して延びるが第１の空所１００から横方向に離間した第２の空所１００の中に収容される。第２のロータ５０は、前記のロータ５０と同じであり、これに対して９０度だけ回転オフセットしており、２つのロータ５０は同期してかみ合う。
【００４７】
ポンプ段ステータ
図１Ａに戻ると、第１のポンプ段２０は、内部にチャンバ２４を形成する単一ステータ２２を備える。チャンバ２４の一端はヘッドプレート（図示せず）によってシールされ、他端は段間結合ユニット４０によってシールされる。単一ステータ２２は第１の内面２０Ｃを有する。この実施形態において、第１の内面２０Ｃは、直線セクションに接続した等しい半円セクションによって定められ、直線セクションは各半円セクションの間で接線方向に延びており、ロータ５０を収容する空所／チャンバ２４を定めるようになっている。しかしながら、実施形態は、概して８の字断面の空所を定めることもできる。第２のポンプ段３０は、内部にチャンバ３４を形成する単一ステータ３２を備える。チャンバ３４の一端はヘッドプレート（図示せず）によってシールされ、他端は段間結合ユニット４０によってシールされる。単一ステータ３２は、ロータ５０を収容する略８の字断面のチャンバ３４を形成する第２の内面３０Ｃを有する。単一ステータ２２、３２の存在によって機械的完全性が向上しかつ第１のポンプ段２０及び第２のポンプ段３０の複雑性が低下する。代替的実施形態において、ヘッドプレートは、各ステータユニット２２、３２に組み込んでバケットタイプの構成を形成することができ、このような手法により存在する構成要素の数をさらに少なくすることができる。
【００４８】
各ロータ５０の第１の回転ベーン部９０Ａは運転時にかみ合いかつ第１の内面２０Ｃを辿り、第１段吸入口２０Ａにおいて上流装置又は機器から供給されたガスを圧縮し、この圧縮ガスを第１段排出口２０Ｂに供給する。第１段排出口２０Ｂに供給された圧縮ガスは、段間結合ユニット４０の第１の面１１０Ａに形成された吸入開口１２０Ａを通過する。第１の面１１０Ａは、第１のポンプ段２０と通路１３０との間の境界に相当する。圧縮ガスは、段間結合ユニット４０の中に形成された通路１３０を移動して段間結合ユニット４０の第２の面１１０Ｂの排出開口１２０Ｂから出る。第２の面１１０Ｂは、通路１３０と第２のポンプ段３０との間の境界に相当する。排出開口１２０Ｂから出る圧縮ガスは、第２段吸入口３０Ａに入る。第２段吸入口３０Ａに入った圧縮ガスは、かみ合って第２の内面３０Ｃを辿るロータ５０の第２の回転ベーン部９０Ｂによってさらに圧縮され、ガスは第２段排出口３０Ｂを通って出る。
【００４９】
組み立て
二段ブースターポンプ１０の組み立ては、一般に回転治具上で行われる。第１のポンプ段２０の単一ステータ２２が組み立て治具に固定される。ヘッドプレートがステータ２２に取り付けられ、次に組立体が１８０度回転する。
【００５０】
２つのロータ５０は、第１段ステータ２２の中に落とされる。段間結合ユニット４０の第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂは、共に中間軸部８０の上に滑り落ち、第１のポンプ段２０の中に第１の回転ベーン部９０Ａを保持する。次に、段間結合ユニット４０の第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂは、一般に、ダボ接合されボルト留めされる。次に、組み立てられた段間結合ユニット４０の各半分は、第１のポンプ段２０の単一ステータ２２に取り付けられる。ここで第２のポンプ段３０の単一ステータ３２は、第２の回転ベーン部９０Ｂの上に慎重に落とされ、段間結合ユニット４０に取り付けられる。ここでヘッドプレートは、第２段ポンプ３０の単一ステータ３２に取り付けられる。２つのロータ５０は、２つのヘッドプレートの軸受のよって保持される。
【００５１】
ロータ改良
ロータ５０を解析してその固有周波数を把握した。第１の回転ベーン部９０Ａ及び第２の回転ベーン部９０Ｂの両方の片側に加えられた均等に分布した荷重１００，０００Ｎの下でのロータ５０の過渡的変位は、最大で１．４ｍｍであることが分かった。理解できるように、二段ブースターポンプ１０の公差及び動作周波数に応じて、この変位量は、段間結合ユニット４０の内部の破損を引き起こす場合がある。
【００５２】
図３は、ロータ５０の曲げモードを示す。図示のように、第１の曲げモードは１１９Ｈｚで生じ、これはロータ５０の動作周波数に近い。
【００５３】
補強カラー
図４は、１つの実施形態による、全体を２００で示すカラーの装備を示す。図５により明瞭に示すカラー２００は、中間軸部８０の外面上に支えられる大きさの一対の半円筒状要素２１０Ａ、２１０Ｂを備える。一対の半円筒状要素２１０Ａ、２１０Ｂは、一緒に中間軸部８０の上に固定されると中間軸部８０の直径を拡大する。本実施形態において、一対の半円筒状要素２１０Ａ、２１０Ｂは、中間軸部８０の直径を１００ｍｍに拡大する。本実施形態において、Ｍ８ネジは、半円筒状要素２１０Ａ、２１０Ｂを共に機械的に固定するためにネジ開口に受け入れられる。しかしながら、半円筒状要素２１０Ａ、２１０Ｂを共に固定するために種々の異なる技術を利用できることを理解されたい。また、カラー２００は、異なる構成の部品から作製できることを理解されたい。
【００５４】
第１の回転ベーン部９０Ａ及び第２の回転ベーン部９０Ｂの両方の片側に加えられた均等に分布した荷重１００，０００Ｎの下でのカラー２００を備えたロータ５０の過渡的変位は、１．０２ｍｍに低減することが分かる。
【００５５】
図６から分かるように、カラー２００を備えたロータ５０のモード周波数は、著しく増加した。ここでは第１のモードは１４７Ｈｚである。これはロータ５０の動作周波数から有意に離れている。
【００５６】
インサート
図７は、１つの実施形態によるロータ５０Ａの一部を示す。本実施形態において、中間軸部８０Ａは、１００ｍｍの拡大された直径を有する。ローブ５５Ａの機械加工時に窪み面２３０が中間軸部８０Ａに機械加工される。本実施形態において、中間軸部８０Ａの直径は１００ｍｍである。次に、中間軸部８０Ａを１００ｍｍの一定直径の円筒形状に戻すために、これらの窪み面にインサート（図示せず）が適合される。従って、インサートは、軸方向に細長く反対側の各面が交わっている。従って、インサートの断面は、ハイポサイクロイドに交わるセグメントによって規定される、インサートは、中間軸部８０Ａの長さに沿って延びること、又は第１の面１１０Ａ及び第２の面１１０Ｂの近くで中間軸部８０Ａの両側に配置された、インサートの少なくともペアを設けることができることを理解されたい。インサートは、最初に、窪み面２３０に係合して所定位置に固定されるハイポサイクロイド内面を機械加工することができる。その後、インサートは、旋盤加工して円筒外面を形成することができる。
【００５７】
シム
図８は、１つの実施形態によるロータ５０Ｂの一部を示す。本実施形態において、ロータ５０Ｂは、１００ｍｍの拡大された直径を有する中間軸部８０Ｂを備える。上記のように最初に窪み面が機械加工されるが、その後、この面はフライス加工されて平坦面２４０が形成され、中間軸部８０Ｂを一定の外径の元の円筒形状に戻すために、この平坦面上に円筒セグメント２５０（シム）が適合される。従って、円筒セグメント２５０は、軸方向に細長く反対側の各面が交わっている。従って、円筒セグメント２５０の断面は、直線に交わるセグメントによって規定される。円筒セグメント２５０は、中間軸部８０Ｂの長さに沿って延びること、又は第１の面１１０Ａ及び第２の面１１０Ｂの近くで中間軸部８０Ｂの両側に配置された、円筒セグメント２５０の少なくともペアを設けることができることを理解されたい。円筒セグメントを作製することは、上記のインサートを作製するよりも非常に簡単であることを理解されたい。円筒セグメント２５０は、最初に、平坦面２４０と係合して所定位置に固定される平坦な内面を形成することができる。その後、円筒セグメント２５０は、旋盤加工して円筒外面を形成することができる。
【００５８】
図９から分かるように、平坦部分が形成された大きな直径を有する図８のロータ５０Ｂのモード周波数は、図３に示すシャフト５０の事例を著しく上回って高くなる。ここでは第１のモードは１８０Ｈｚである。これは、ロータ５０の動作周波数からさらに有意に離れている。
【００５９】
実施形態は、二段ブースターロータを補剛するカラー、インサート、及び／又はシムを提供する。一体ロータの機械的強度は、ロータを補剛するカラー及び／又はインサート又はシムが適合する面を追加することで高くなる。１つの実施形態において、一体ロータのデザインは、６０００／２０００ｍ3ブースター用である。
【００６０】
上述のように、スラブ−フライス加工プロセスによるロータの作製は、大径のフライスカッターを使用する。完全な外形を切削するために、カッターは、カッターの中心線がロータ外形の端部を通過するまでこの外形を横断する必要がある。従って、カッターは、シャフト径がルート幅（root width）よりも大きい場合、段間シャフト径をえぐって切削することになる。段間シャフト径がロータ外形のルート幅よりも大きな直径まで増やされた場合、ロータ外形を機械加工するための旋削プロセスが必要となるであろう。これは時間がかかりかつ高価なフライス旋削機を必要とする。ロータを補剛するカラー、インサート、及び／又はシムによってロータ外形のスラグ−フライス加工が可能になり、これは、シャフト径を研削した後でロータシャフトに取り付けることができる。ロータのバランス調整は、補剛カラーを取り付けた後で行うことができる。
【００６１】
実施形態は、一体ロータの簡単な作製及び強度を維持するが、ロータの固有周波数を上昇させるために補剛用のカラー、インサート、及び／又はシムを付加する。これは、多段ポンプ、特にルーツデザインに使用することができる。この構成は、ロータのルート径（root diameter）を増大させる必要性を回避する。シャフト中心距離及び回転速度が維持されると仮定すると、先端径を小さくする必要があり、これは行程容積を低減する。これを解消するために、シャフト中心距離を増大して大きなルート及び先端径を実現して同じ排出量をもたらす必要がある。
【００６２】
本発明の例示的な実施形態は、本明細書において添付図面を参照して詳細に記載されるが、本発明は詳細な実施形態に限定されず、当業者であれば、請求項及びその均等物で定義される本発明の範疇から逸脱することなくその中で種々の変形及び修正を行うことができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１０’  二段ブースターポンプ
２０、２０’  第１段  ポンプ
２０Ａ、２０Ａ’  第１段吸入口
２０Ｂ  第１段排出口
２０Ｃ、２０Ｃ’  第１の内面
３０、３０’  第２段ポンプ
３０Ａ  第２段吸入口
３０Ｂ、３０Ｂ’  第２段排出口
３０Ｃ  第２の内面
４０、４０Ｃ  段間結合ユニット
４０Ａ、４０Ａ’  第１の部分
４０Ｂ、４０Ｂ’  第２の部分
５０、５０Ａ、５０Ｂ  ロータ
６０  第１の軸端
７０  第２の軸端
８０、８０Ａ  中間軸部
９０Ａ  第１の回転ベーン部
９０Ｂ  第２の回転ベーン部
１００、１００’  空所
１１０Ａ、１１０Ｃ、１１０Ｅ  第１の面
１１０Ｂ、１１０Ｄ、１１０Ｆ  第２の面
１２０Ａ、１２０Ａ’、１２０Ｃ  吸入開口
１２０Ｂ、１２０Ｂ’、１２０Ｄ、１２０Ｅ  排出開口
１３０、１３０’  通路
１４０、  １４０’移送導管
１５０  再循環入口開口
１６０Ａ、１６０Ｂ  再循環出口開口
１７０Ａ  再循環導管
１７５  共有導管
１８０Ａ、１８０Ｂ  バルブ
１８５  共有入口
１９０Ａ、１９０Ｂ  バネ
２００、２００Ａ  カラー
２１０Ａ、２１０Ｂ  半円筒状要素
２２０  ねじ開口
２３０  窪み面
２４０  平坦面
２５０  円筒セグメント
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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