(57)【要約】  段間結合ユニット真空ポンプを有する多段式真空ポンプが開示される。多段式真空ポンプ用の段間結合ユニットは、多段式真空ポンプの隣接する段によって共有される共通のロータを受けるための空隙の第１の部分を定める第１段間結合ユニットと、第１段間結合ユニットと分離可能であり、多段式真空ポンプの隣接する段によって共有される共通のロータを受けるための空隙の第２の部分を定める第２段間結合ユニットとを備える。このようにして結合ユニットが設けられ、結合ユニットにより真空ポンプの組み立てたロータ及び組み立てた段を共に固定することができ、これは、組み立てたロータを結合ユニットの分離可能な部分内に受けることができ、また分離可能な部分は、組み立てた隣接する段に取り付けることができることに起因する。これにより、ロータ及び隣接する段の機械的完全性が保持されると共に、多段式真空ポンプの組み立てが依然として容易である。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段式真空ポンプであって、
第１の単体構造のステータを含む第１のポンプ段と、
第２の単体構造のステータを含む第２のポンプ段と、
前記第１のポンプ段を前記第２のポンプ段と結合するための段間結合ユニットと、
を備え、前記段間結合ユニットが、
前記ポンプの隣接する段によって共有される共通のロータを受けるための空隙の第１の部分を定める第１段間結合部と、
前記第１段間結合部から分離可能であり、前記ポンプの隣接する段によって共有される前記共通のロータを受けるための前記空隙の第２の部分を定める第２段間結合部と、
を含む、真空ポンプ。
【請求項２】
前記第２の単体構造のステータは、前記段間結合ユニットを内部に受けるように構成されている、請求項１に記載の真空ポンプ。
【請求項３】
前記第１段間結合部は、第１及び第２の結合面の第１の部分を定め、前記第２段間結合部は、前記第１及び第２の結合面の第２の部分を定め、前記第１及び第２の結合面の間に各空隙が延びている、請求項１又は２に記載の真空ポンプ。
【請求項４】
前記第１及び第２の結合面の各々は、前記多段式真空ポンプのそれぞれの隣接する段によって受けられるように構成されている、請求項３に記載の真空ポンプ。
【請求項５】
前記第１及び第２の結合面の各々は、前記多段式真空ポンプの前記それぞれの隣接する段の端部をシールするためのヘッドプレートとして構成されている、請求項３又は４に記載の真空ポンプ。
【請求項６】
前記第１の結合面は、前記多段式真空ポンプの第１の隣接する段からの排気を受けるための入口アパーチャを定め、前記第２の結合面は、前記排気を前記多段式真空ポンプの第２の隣接する段に供給するための出口アパーチャを定め、前記第１及び第２段間結合部は、前記入口アパーチャを前記出口アパーチャと流体的に結合するように構成された移送導管を定める、請求項３から５の何れかに記載の真空ポンプ。
【請求項７】
前記入口アパーチャは、前記多段式真空ポンプの前記第１の隣接する段の流体的に下流に位置し、前記出口アパーチャは、前記多段式真空ポンプの前記第２の隣接する段の流体的に上流に位置する、請求項６に記載の真空ポンプ。
【請求項８】
前記第１の結合面の前記第１及び第２の部分の一方が前記入口アパーチャを定め、前記第２の結合面の前記第１及び第２の部分の他方が前記出口アパーチャを定める、請求項３から７の何れか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項９】
前記第１の結合面の前記第１及び第２の部分の一方が前記入口アパーチャを定め、前記第１の結合面の前記第１及び第２の部分の他方が再循環出口アパーチャを定め、前記第１及び第２段間結合部は、前記入口アパーチャを前記再循環出口アパーチャと流体的に選択的に結合するように構成された再循環導管を定める、請求項３から８の何れか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項１０】
前記第２の結合面の前記第１及び第２の部分の一方が前記出口アパーチャを定め、前記第２の結合面の前記第１及び第２の部分の他方が第２の再循環出口アパーチャを定め、前記第１及び第２段間結合部は、前記出口アパーチャを前記第２の再循環出口アパーチャと流体的に選択的に結合するように構成された第２の再循環導管を定める、請求項３から９の何れか一項に記載の真空ポンプ。
【請求項１１】
前記再循環導管は圧力作動バルブを備え、前記圧力作動バルブは、前記入口アパーチャと前記再循環出口アパーチャとの間の選択された圧力差に応答して、前記入口アパーチャを前記再循環出口アパーチャと結合するように作動可能である、請求項９又は１０に記載の真空ポンプ。
【請求項１２】
前記第２の再循環導管は第２の圧力作動バルブを備え、前記第２の圧力作動バルブは、前記出口アパーチャと前記第２の再循環出口アパーチャとの間の選択された圧力差に応答して、前記出口アパーチャを前記第２の再循環出口アパーチャに結合するように作動可能である、請求項１０又は１１に記載の真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段式真空ブースタポンプの段間結合ユニット、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、一般的に、装置を排気するための真空システムの構成部品として利用される。更に、これらのポンプは、例えば半導体製造で用いられる製造装置を排気するのに使用される。単一のポンプを用いて単一段で真空から大気への圧縮を行うのではなく、真空から大気圧に移行するのに必要な全圧縮範囲の一部を各段が実施する多段式真空ポンプを提供することは公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような多段式真空ポンプは利点をもたらすが、これらに特有の欠点もある。従って、多段式真空ポンプ用の改良された装置を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、多段式真空ポンプが提供され、真空ポンプは、第１の単体構造のステータを含む第１のポンプ段と、第２の単体構造のステータを含む第２のポンプ段と、第１のポンプ段を第２のポンプ段と結合するための段間結合ユニットとを備え、段間結合ユニットは、ポンプの隣接する段によって共有される共通のロータを収容するための空隙の第１の部分を定める第１の段間結合部と、第１の段間結合部から分離可能であり、ポンプの隣接する段によって共有される共通のロータを収容するための空隙の第２の部分を定める第２の段間結合部とを含む。
【０００５】
第１の態様では、既存の多段式真空ポンプに関する問題は、機械的に堅牢な構成を提供することを達成するのが困難であり、これによりポンプが複雑になり組み立てが困難になることである点が認識される。従って、多段式真空ポンプに結合ユニットが設けられる。結合ユニットは、多段式真空ポンプの異なるポンプ段を結合するのに使用することができる。結合ユニットは、第１の段間結合部を有することができる。当該第１の段間結合部は、ロータを受けることができる空隙又は開口部の第１の部分又は一部を定め又は設けることができる。ロータは、真空ポンプの隣接する又は近傍の段によって共有され、又はそこに延びることができる。結合ユニットはまた、第２の結合部を設けることができる。第２の結合部は、第１の結合部から分離可能又は連結解除可能とすることができる。第２の結合部は、ロータを受ける空隙又は開口部の第２の部分又は一部を定め又は設けることができる。このようにして結合ユニットが設けられ、結合ユニットにより真空ポンプの組み立てたロータと組み立てた段とを共に固定することができ、これは、組み立てたロータを結合ユニットの分離可能な部分内に受けることができ、また組み立てた隣接する段に取り付けることができることに起因する。これにより、ロータ及び隣接する段の機械的完全性が保持されると共に、多段式真空ポンプの組み立てが依然として容易である。
【０００６】
１つの実施形態において、第１の段間結合部及び第２の段間結合部は、共通のロータが空隙によって保持可能な結合構成と、共通のロータが取り外し可能である分離構成とで配列可能である。従って、２つの結合部は、共に結合又は固定され、並びに結合解除又は分離されて、ロータを保持又は取り外すことが可能となる。
【０００７】
１つの実施形態では、空隙は円筒形であり、第１の部分及び第２の部分の各々は半円筒形を定める。従って、結合部は、対応する略円筒形のロータを受けるための略円筒形の空隙を設けることができる。
【０００８】
１つの実施形態では、第１の段間結合部は、複数の空隙のそれぞれの第１の部分を定め、該第１の部分の各々が、多段式真空ポンプの隣接する段によって共有されるそれぞれの共通のロータを受け、第２の段間結合部は、複数の空隙のそれぞれの第２の部分を定める。従って、結合部によって１つよりも多い空隙を設けることができ、各結合部は、それらの空隙の各々の一部を定める。これにより、１つよりも多いロータを結合部によって受けることが可能になる。
【０００９】
１つの実施形態では、第１の段間結合部は、第１及び第２の結合面の第１の部分を定め、第２の段間結合部は、第１及び第２の結合面の第２の部分を定め、第１及び第２の結合面の間に各空隙が延びている。従って、結合部は結合面を提示し、空隙は、結合部を介してこれらの面の間に延びることができる。
【００１０】
１つの実施形態では、第１及び第２の結合面の各々は、多段式真空ポンプのそれぞれの隣接する段によって受けられるように構成されている。従って、結合面は、真空ポンプの隣接する段に取り付けられ又は結合されてその隣接する段のハウジングの一端を形成するような寸法にすることができる。
【００１１】
１つの実施形態では、第１及び第２の結合面の各々は、多段式真空ポンプのそれぞれの隣接する段の端部をシールするためのヘッドプレートとして構成されている。従って、各面は、隣接する段のヘッドプレートとして機能を果たし、当該段の周囲を概ねシールすることができる。
【００１２】
１つの実施形態では、第１の結合面は、多段式真空ポンプの第１の隣接する段からの排気を受けるための入口アパーチャを定め、第２の結合面は、排気を多段式真空ポンプの第２の隣接する段に供給するための出口アパーチャを定め、第１及び第２の段間結合部は、入口アパーチャを出口アパーチャと流体的に結合するように構成された移送導管を定める。従って、一方の結合面は入口アパーチャを提供し、他方の結合面が出口アパーチャを定めることができる。入口アパーチャと出口アパーチャとの間に導管が延びることができる。入口アパーチャは、隣接する段から排気を受けることができる。排気は、導管によって出口アパーチャに運ばれ、当該排気を隣接する段の入口に供給することができる。従って、結合ユニット自体は、追加の配管作業を必要とすることなく、圧縮ガスをある段から別の段に容易に移送することができる。
【００１３】
１つの実施形態では、入口アパーチャは、多段式真空ポンプの第１の隣接する段の流体的に下流に位置し、出口アパーチャは、多段式真空ポンプの第２の隣接する段の流体的に上流に位置している。従って、入口アパーチャは、第１の段から圧縮ガス又は排気を受け取り、これを更に圧縮するために第２段入口に供給することができる。
【００１４】
１つの実施形態では、第１の結合面の第１及び第２の部分の一方が入口アパーチャを定め、第２の結合面の第１及び第２の部分の他方が出口アパーチャを定める。従って、結合ユニットの両部分の一方が入口を提供し、結合ユニットの他の部分が出口を提供することができる。これにより、共通のロータの共通の回転に起因して、排気は、１つの段から別の段の入口に移送することが可能になる。
【００１５】
１つの実施形態では、第１の結合面の第１及び第２の部分の一方が入口アパーチャを定め、第１の結合面の第１及び第２の部分の他方が再循環出口アパーチャを定め、第１及び第２の段間結合部は、入口アパーチャを再循環出口アパーチャと流体的に選択的に結合するように構成された再循環導管を定める。従って、１つの面の一部は入口アパーチャを有し、当該面の他の部分は再循環開口を有することができる。入口アパーチャ及び再循環開口は、再循環導管によって結合することができ、再循環導管は、必要に応じて入口アパーチャと循環出口アパーチャとを選択的に結合して、流体を再循環させる。
【００１６】
１つの実施形態では、第２の結合面の第１及び第２の部分の一方が出口アパーチャを定め、第２の結合面の第１及び第２の部分の他方が第２の再循環出口アパーチャを定め、第１及び第２の段間結合部は、出口アパーチャを第２の再循環出口アパーチャと流体的に選択的に結合するように構成された、第２の再循環導管を定める。従って、他の面もまた、１つの部分に出口アパーチャを有し、他の部分に第２の循環開口を有することができる。出口アパーチャ及び第２の循環開口は、第２の再循環導管によって結合することができる。第２の循環導管は、必要に応じて出口アパーチャと第２の循環開口とを選択的に結合して、流体を再循環させることができる。
【００１７】
１つの実施形態では、再循環導管は圧力作動弁を備え、圧力作動弁は、入口アパーチャと再循環出口アパーチャとの間の選択された圧力差に応答して、入口アパーチャを再循環出口アパーチャと結合するように作動可能である。従って、再循環導管は、入口アパーチャと再循環開口との間に所定の圧力差があるときに、流体を再循環させて、真空ポンプの当該段に対する損傷を防ぐことができる。
【００１８】
１つの実施形態では、第２の再循環導管は第２の圧力作動弁を備え、第２の圧力作動弁は、出口アパーチャと第２の再循環出口アパーチャとの間の選択された圧力差に応答して、出口アパーチャを第２の再循環出口アパーチャに結合するように作動可能である。従って、再循環導管は、入口アパーチャと再循環出口アパーチャとの間に所定の圧力差が存在するとき、流体を再循環させて、真空ポンプの当該段に対する損傷を防ぐことができる。
【００１９】
第３の態様によれば、方法が提供され、本方法は、多段式真空ポンプの隣接する段によって共有される共通のロータを、段間結合ユニットの第１の段間結合部によって定まる空隙の第１の部分、及び第１の段間結合部から分離可能な段間結合ユニットの第２の段間結合部によって定まる空隙の第２の部分に受ける段階を含む。
【００２０】
１つの実施形態では、本方法は、第１の段間結合部と第２の段間結合部とが分離した構成であるときに、共通のロータを空隙の第１の部分に受ける段階を含む。
【００２１】
１つの実施形態では、本方法は、第１の段間結合部と第２の段間結合部とが結合された構成に配列することによって、共通のロータを空隙の第２の部分に保持する段階を含む。
【００２２】
１つの実施形態では、空隙は円筒形であり、第１の部分及び第２の部分の各々は半円筒形を定める。
【００２３】
１つの実施形態では、本方法は、複数の空隙のそれぞれの第１の部分及び複数の空隙のそれぞれの第２の部分に、複数の共通のロータを受ける段階を含む。
【００２４】
１つの実施形態では、第１の段間結合部は、第１及び第２の結合面の第１の部分を定め、第２の段間結合部は第１及び第２の結合面の第２の部分を定め、各空隙は第１及び第２の結合面の間に延びている。
【００２５】
１つの実施形態では、本方法は、第１及び第２の結合面の各々によって多段式真空ポンプのそれぞれの隣接する段を受ける段階を含む。
【００２６】
１つの実施形態では、本方法は、第１及び第２の結合面の各々を用いて多段式真空ポンプのそれぞれの隣接する段の端部をシールする段階を含む。
【００２７】
１つの実施形態では、本方法は、多段式真空ポンプの第１の隣接する段から移送導管を用いて第１の結合面の入口アパーチャを出口アパーチャと流体的に結合する入口アパーチャを通って排気を受け取り、排気を第２の結合面の出口アパーチャ部を通って多段式真空ポンプの第２の隣接する段に供給する段階を含む。
【００２８】
１つの実施形態では、本方法は、入口アパーチャを多段式真空ポンプの第１の隣接する段の流体的に下流に位置付ける段階と、出口アパーチャを多段式真空ポンプの第２の隣接する段の流体的に上流に位置付ける段階とを備えている。
【００２９】
１つの実施形態では、第１の結合面の第１及び第２の部分の一方が入口アパーチャを定め、第２の結合面の第１及び第２の部分の他方が出口アパーチャを定める。
【００３０】
１つの実施形態では、第１の結合面の第１及び第２の部分の一方が入口アパーチャを定め、第１の結合面の第１及び第２の部分の他方が再循環出口アパーチャを定め、第１及び第２の段間結合部は再循環導管を定め、本方法は、入口アパーチャを再循環出口アパーチャと選択的に流体的に結合する段階を含む。
【００３１】
１つの実施形態では、第２の結合面の第１及び第２の部分の一方が出口アパーチャを定め、第２の結合面の第１及び第２の部分の他方が第２の再循環出口アパーチャを定め、第１及び第２の段間結合部は第２の再循環導管を定め、本方法は、出口アパーチャを第２の再循環出口アパーチャと選択的に流体的に結合する段階を含む。
【００３２】
１つの実施形態では、再循環導管は圧力作動弁を備え、本方法は、入口アパーチャと再循環出口アパーチャとの間の選択された圧力差に応答して、入口アパーチャを再循環出口アパーチャと結合する段階を含む。
【００３３】
１つの実施形態では、第２の再循環導管は第２の圧力作動弁を含み、本方法は、出口アパーチャと第２の再循環出口との間の選択された圧力差に応答して、出口アパーチャを第２の再循環出口アパーチャと結合する段階を含む。
【００３４】
添付の独立請求項及び従属請求項において、更なる特定の好ましい態様が記載されている。従属請求項の特徴は、適宜、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、また請求項に明示的に記載されたもの以外の特徴と組み合わせることができる。
【００３５】
装置の特徴が機能を提供するよう動作可能と記載された場合、この記載は、当該機能を提供し、又は当該機能を提供するように適応又は構成された装置の特徴を含むことを理解されたい。
【００３６】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を参照しながら更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】１つの実施形態による２段式ブースタポンプを示す図である。
【図１Ｂ】１つの実施形態による２段式ブースタポンプを示す図である。
【図２】図１Ａ及び図１Ｂの２段式ブースタポンプで用いられるロータの斜視図である。
【図３】更なる実施形態による２段式ブースタポンプの斜視図である。
【図４】図３のポンプの分解図である。
【図５】段間結合ユニットを示す図である。
【図６】代替構成による結合ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
実施形態を更に詳細に説明する前に、最初に概要について説明する。実施形態は、多段式真空ポンプの隣接する段を結合又は接合する機構を提供する。２つの隣接する段間に位置している結合組立体は、複数構成部品構成である。結合組立体は、隣接する段のステータハウジングの外側、或いは隣接する段の１又は２以上のステータハウジングの内側に位置することができる。結合組立体は、１つの段から他の段に延びる単体構造の又は一体部品のロータを使用できるように分離することができる。すなわち、ロータを別個の構成部品から製造して、次いでその場で組み立てる必要がなく、ロータを単一の物品として機械加工して、当該ロータの周りに結合ユニットを組み立てることができる。これにより、故障しにくく、極めて堅牢なロータが提供される。結合ユニット組立体はまた、各段が略単体構造のハウジングを使用できるように分離可能である。すなわち、各段のハウジングを別個の構成部品から製造して組み立てる必要はなく、その代わりに、ハウジングは、単一の物品として機械加工されて結合ユニットを組み立てて、ハウジングを完成させることができる。これにより、故障しにくく、極めて堅牢なハウジングが提供される。結合ユニットは、段間のヘッドプレートとして機能を果たし、上流段の排気を下流段の入口に運ぶ。これにより、段間でガスを運ぶための外部配管が必要ではない、簡素化された構成が提供される。また、結合ユニットは、高い差圧の存在下で段の出口をその入口と流体的に結合して損傷を低減する再循環バルブを収容することができる。
【００３９】
２段式ポンプ
図１Ａ及び図１Ｂは、１つの実施形態による２段式ブースタポンプを全体として符号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と結合される。第１のポンプ段２０は、第１段入口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段入口３０Ａ及び第２段排出口３０Ｂを有する。
【００４０】
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から形成されている。第１の部分４０Ａは、第２の部分４０Ｂに解除可能に固定できる。第１及び第２の部分４０Ａ、４０Ｂは、組み合わされたときに、段間結合ユニット４０内にギャラリー１３０を定め、ここを真空ポンプの動作時にガスが通過することができる。段間結合ユニット４０は、該段間結合ユニット４０の幅にわたって延びる円筒状空隙１００を定める。第１の部分４０Ａは、空隙１００の第１の部分を形成し、第２の部分４０Ｂは、空隙１００の第２の部分を形成する。以下でより詳細に説明するように、空隙１００は、一体部品ロータ５０を収容するために分離される。
【００４１】
ロータ
図２は、ロータ５０の斜視図である。ロータ５０は、噛み合う一対のローブを利用する容積式ローブポンプで用いられるタイプのロータである。各ロータは、回転可能シャフトの周りに対称的に形成された一対のローブを有する。各ローブ５５は、曲線の接線方向断面を交互にすることによって定められる。周知のように、曲線は、円弧、或いは内サイクロイド曲線及び外サイクロイド曲線、又はこれらの組み合わせのような任意の好適な形にすることができる。この実施例では、ロータ５０は、単体構造であり、単一の金属要素から機械加工され、質量を軽減するため、円筒形の空隙５８がローブ５５を通って軸方向に延びている。
【００４２】
シャフトの第１の軸方向端部６０が、第１のポンプ段２０のヘッドプレート（図示しない）によって設けた軸受内に受けられ、第１段２０のステータ内に受けられた第１の回転ベーン部分９０Ａから延びている。中間の軸方向部分８０は、第１の回転ベーン部分９０Ａから延び、空隙１００内に受けられる。空隙１００は、中間の軸方向部分８０の表面に緊密嵌合を提供するが、軸受としては機能していない。第２の回転ベーン部分９０Ｂは、中間の軸方向部分８０から軸方向に延びて、第２の段３０のステータ内に受けられる。第２の軸方向端部７０は、第２の回転ベーン部分９０Ｂから軸方向に延びている。第２の軸方向端部７０は、第２のポンプ段３０のヘッドプレート（図示しない）内の軸受によって受けられる。ロータ５０は、一対のローブ５５の表面を形成するカッターによって、単一部品として機械加工される。軸方向部分６０、７０、８０は、回転されて第１の回転ベーン部分９０Ａ及び第２の回転ベーン部分９０Ｂを形成する。
【００４３】
理解されるように、第２のロータ５０（図示しない）は、同様に段間結合ユニット４０の幅を通って延びるが、第１の空隙１００から横方向に離間した第２の空隙１００内に受けられる。第２のロータ５０は、前述のロータ５０と同一であり、９０°回転方向にオフセットされて、２つのロータ５０が同期して噛み合っている。
【００４４】
ポンプ段ステータ
図１Ａに戻ると、第１のポンプ段２０は、内部にチャンバー２４を形成した、単体構造のステータ２２を備える。チャンバー２４は、一端がヘッドプレート（図示しない）によってシールされ、他端が段間結合ユニット４０によってシールされている。単体構造のステータ２２は、第１の内面２０Ｃを有する。この実施形態では、第１の内面２０Ｃは、直線状セクションに結合された同じ半円形部分によって定められ、該直線状セクションは、半円形部分の間で接線方向に延びて、ロータ５０を受ける空隙／チャンバー２４を定める。しかしながら、実施形態はまた、略８の字形断面の空隙を定めることができる。第２のポンプ段３０は、チャンバー３４を内部に形成する単体構造のステータ３２を備える。チャンバー３４は、一端がヘッドプレート（図示しない）によってシールされ、他端が段間結合ユニット４０によってシールされている。単体構造のステータ３２は、ロータ５０を受けるやや８の字形断面のチャンバー３４を定める第２の内面３０Ｃを有する。単体構造のステータ２２、３２の存在により、機械的完全性が大幅に向上し、第１のポンプ段２０及び第２のポンプ段３０の複雑さが軽減される。代替の実施形態では、ヘッドプレートはまた、各ステータユニット２２、３２に一体化されてバケット型の構成を形成することができ、このような手法によれば、存在する構成部品の数が更に低減される。
【００４５】
ロータ５０の第１の回転ベーン部分９０Ａは、作動時に噛み合い、第１の内面２０Ｃを辿って、上流の機器又は装置から第１段入口２０Ａにて供給されたガスを圧縮し、第１段排出口２０Ｂにて圧縮ガスを供給する。第１段排出口２０Ｂにて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に形成された入口アパーチャ１２０Ａを通過する。第１の面１１０Ａは、第１のポンプ段２０とギャラリー１３０との間の境界を表す。圧縮ガスは、段間結合ユニット４０内に形成されたギャラリー１３０を通って進み、段間結合ユニット４０の第２の面１１０Ｂの出口アパーチャ１２０Ｂを通って流出する。第２の面１１０Ｂは、ギャラリー１３０と第２のポンプ段３０との間の境界を表す。出口アパーチャ１２０Ｂから流出した圧縮ガスは、第２段入口３０Ａにて受けられる。第２段入口３０Ａにて受けられた圧縮ガスは、ロータ５０の第２の回転ベーン部分９０Ｂによって、これらが噛み合って第２の内面３０Ｃを辿るにつれて更に圧縮され、第２段排出口３０Ｂを通って流出する。
【００４６】
組み立て
２段式ブースタポンプ１０の組み立ては、通常、反転固定具上で実施される。第１のポンプ段２０の単体構造のステータ２２は、構築固定具に固定されている。ヘッドプレートは、ステータ２２に取り付けられ、次いで組立体は１８０度回転される。
【００４７】
２つのロータ５０は、第１段ステータ２２内に降下される。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、中間の軸方向部分８０上を共に滑動し、第１の回転ベーン部分９０Ａを第１のポンプ段２０内に保持する。次いで、段間結合ユニット４０の第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂは通常、ダボ継ぎされて共にボルト締めされる。段間結合ユニット４０の組み立てた半部分は、第１のポンプ段２０の単体構造のステータ２２に取り付けられる。
【００４８】
第２のポンプ段３０の単体構造のステータ３２は、第２の回転ベーン部分９０Ｂ上に注意深く降下され、段間結合ユニット４０に取り付けられる。
【００４９】
ここで、ヘッドプレートは、第２段ポンプ３０の単体構造のステータ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によって保持されている。
【００５０】
修正された結合ユニット
図３及び図４は、１つの実施形態による２段式ブースタポンプを全体的に参照符号１０’で示している。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’に結合される。段間結合ユニット４０’は、第２のポンプ段３０’のハウジング又はステータ３２’内に位置している。このため、段間結合ユニット４０’は、第２のポンプ段３０’のハウジング／ステータ３２’をその構造体の一部として再利用し、これにより部品点数を減らすことによって簡素化された構造体が提供され、外部シール数を低減することによって信頼性が向上する。図４では、第２段ポンプ３０’のステータ３２’は、段間結合ユニット４０’の２つの半部分を示すために離されている。この実施形態では、図５により明確に示すように、プレート１１０Ａ’、１１０Ｂ’の外周の少なくとも一部に沿って、軸方向に延びる湾曲したウェブ又はスキン１１２が設けられ、ギャラリー１３０’を定めるボックスセクションを形成している。
【００５１】
図４に戻ると、段間結合ユニット４０’は、第１の部分４０Ａ’及び第２の部分４０Ｂ’から形成されている。理解できるように、一対のロータ５０が第１段のポンプ２０’のボア内に挿入されている。更に、第２の部分４０Ｂ’は、所定位置に挿入されている。第１の部分４０Ａ’は、第２の部分４０Ｂ’に解除可能に固定可能である。第１の部分４０Ａ及び第２の部分４０Ｂ’は、必要に応じて固定することができる。この固定は、ステータ壁を貫通して段間結合ユニット４０’のフランジ内に半径方向に挿入されたグラブねじを用いて行うことができる。これらのねじは、シーラント又はＰＴＦＥテープを使ってシールすることができる。
【００５２】
段間結合ユニット４０’は、該段間結合ユニットの幅にわたって延びる円筒状空隙１００’を定める。第１の部分４０Ａ’は各空隙１００’の第１の部分を形成し、第２の部分４０Ｂ’は各空隙１００’の第２の部分を形成する。各空隙１００’は、一体部品ロータ５０を受けるために分離される。
【００５３】
第１段のポンプ２０’は単体構造のチャンバーから形成され、チャンバーは、一端にてヘッドプレート（図示しない）によってシールされ、他端にて第２段ポンプ３０’及び段間結合ユニット４０’の組み合わせによってシールされる。第２段ポンプ３０’は単体構造のチャンバーから形成され、チャンバーは、一端にてヘッドプレート（図示しない）によってシールされ、他端にて第１段のポンプ２０’及び段間結合ユニット４０’の組み合わせによってシールされている。
【００５４】
この実施形態では、段間結合ユニット４０’は、第２段ポンプ３０’内に位置している。単体構造のチャンバーが存在することで、機械的完全性が大幅に向上し、第１段ポンプ２０’及び第２段ポンプ３０’の複雑さが低減される。この場合も同様に、代替形態において、ヘッドプレートは、第２段ポンプのステータと一体化されて、「バケット」型ステータユニットを提供することができる。
【００５５】
第１の部分４０Ａ’及び第２の部分４０Ｂ’は、第２段ポンプ３０’のステータ３２’のボア内に位置するように構成されている。ボアは、ロータ５０が回転するボアよりもわずかに大きい。これにより、段間結合ユニット４０’が第２段のボア内のこの小さな段部と第１段ポンプ２０’のステータ２２’との間に軸方向で位置し、第１段ポンプ２０’のロータボアは、第２段ステータ内のロータボアと同じである。
【００５６】
ロータ５０の第１の回転ベーン部分９０Ａは、作動時に噛み合い、第１の内面２０Ｃ’を辿って、上流の機器又は装置から第１段入口２０Ａ’にて供給されたガスを圧縮し、第１段排出口にて圧縮ガスを供給する。第１段排出口にて供給された圧縮ガスは、段間結合ユニット４０’と結合された入口アパーチャ１２０Ａ’を通過する。圧縮ガスは、段間結合ユニット４０’内に形成されたギャラリー１３０’を通って進み、段間結合ユニット４０’と結合された出口アパーチャ１２０Ｂ’を通って流出する。出口アパーチャ１２０Ｂ’から流出した圧縮ガスは、第２段入口にて受けられる。第２段入口にて受けられた圧縮ガスは、ロータ５０の第２の回転ベーン部分９０Ｂによって、これらが噛み合って第２段ポンプ３０’の内面を辿るにつれて更に圧縮され、第２段排出口３０Ｂ’を通って流出する。
【００５７】
図６に示す代替の実施形態では、ギャラリー１３０を形成するために、プレート１１０Ａ”、プレート１１０Ｂ”間に軸方向に延びるスペーサロッド１１４が設けられ、ギャラリーの外側範囲は、ステータ３２自体によって定められる。
【００５８】
従って、実施形態により、多段式真空ポンプの段を結合する結合ユニットを提供することが分かる。すなわち、結合ユニットは、多段式真空ポンプの段間に位置している。多段式真空ポンプは、あらゆる段数を有することができ、１又は２以上の結合ユニットは、これらの段のうちポンプの第１の段及び第２の段である必要はない隣接する任意の２つの段間に位置することができる。結合ユニットは、隣接する段に取り付けた外向きに面する結合面の対向する対を有する。結合ユニットは、一方の結合面に形成された入口をその結合面に形成された出口と結合する内部構成を有する。この構成は、入口と出口とを両者の間の圧力差に応じて選択的に結合するバルブを有することができる。この結合ユニットは、ポンプの排気時に発生することがあるような過剰なガスがその段の排気口に導入される、いわゆる「ガスダンプ」が発生した場合、隣接する段の排出口からの過剰ガスをその段の入口に戻して再循環させ、ポンプのその段での歪みを抑制するようにする。様々な異なる圧力作動式バルブ構成を実施することができ、幾つかの実施形態では、既存の段間移送導管が再利用されて、再循環器の一部を提供することができる。
【００５９】
従って、実施形態により、クラムシェル結合ユニット（移送段／移送口）を有する２段式ブースタを提供することが分かる。１段及び２段のブースタロータの両方は、従来方式で機械加工された一体部品ステータで稼働する。ガスを第１段から第２段へ取り込むための移送口は、両方のロータの軸線に沿って分割された２つの半部分から成るクラムシェル型設計である。
【００６０】
実施形態では、従来のブースタステータが一体部品設計であることが分かる。これらは、機械加工が容易であり、ロータが故障した場合に極めて堅牢である。しかしながら、また、実施形態により、３つの別個のステータ構成部品（第１段ステータ、一体部品の移送段及び第２段ステータ）を用いた２段式ブースタを用いると、第２段ブースタロータは、ポンプを組み立てるために、別個の構成部品であることが必要とされることが分かる。
【００６１】
また、実施形態により、一体部品ロータを使用した場合、上部及び下部のクラムシェルステータが、第１及び第２段のロータを収納して、移送段を形成することができることが分かる。しかしながら、これら２つの構成部品は、機械加工及び組み立ての際の歪みを避けるために極めて剛直であるように設計する必要がある。２つの構成部品はまた、これらのサイズに起因して、機械加工することが比較的困難である。
【００６２】
実施形態により、一体部品ロータ及び機械加工が容易な構成部品の使用が可能になる。１段及び２段ブースタロータの両方は、従来方式で機械加工された一体部品ステータで稼働する。移送段は、第１段排出口から第２段入口にガスを取り入れ、両方のロータの軸線に沿って分割された２つの半部分から成るクラムシェル設計である。
【００６３】
本実施形態は、一体部品ステータの製造の容易さ及び高強度を維持するが、移送段のためにクラムシェルを利用する。これにより、２段式ブースタ用の一体部品ロータ設計の組み立てが可能になる。実施形態は、多段式ポンプ、特にルート設計のものを提供する。クラムシェル移送段及び一体部品貫通ボアステータを使用することによって、より厳しい公差を維持することができる。貫通ボアステータにより、ブラインドステータボアのコーナーの半径を取り除くのに通常必要とされる先端半径なしで、ロータの使用が可能になる。改善された構成部品の精度及びより厳密な公差制御により、依然として同じ低圧力を可能にする６又は７段の設計ではなく、５段のルート設計が可能になる。
【００６４】
１つの実施形態では、段間結合ユニットのクラムシェル半部分は、ポンプの外側まで延びている。別の実施形態では、段間結合ユニットのクラムシェル半部分は、ステータ構成部品の一端に収容される。特に、クラムシェル半部分は、２つのステータの一方、好ましくはより短い第２段ステータ内に収容することができる。
【００６５】
本明細書において、本発明の例示的な実施形態を添付図面を参照しながら詳細に開示したが、本発明は、この厳密な実施形態に限定されず、当業者であれば、添付の特許請求の範囲及びこれらの均等物によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正をなし得ることは理解される。
【符号の説明】
【００６６】
１０、１０’  ２段ブースタポンプ
２０、２０’  第１段ポンプ
２０Ａ、２０Ａ’  第１段入口
２０Ｂ  第１段の排気口
２０Ｃ、２０Ｃ’  第１の内面
３０、３０’  第２段ポンプ
３０Ａ  第２段入口
３０Ｂ、３０Ｂ’  第２段の排気口
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、５０’、５０Ａ、５０Ｂ  ロータ
６０  第１の軸方向端部
７０  第２の軸方向端部
８０、８０Ａ’  中間の軸方向部分
９０Ａ  第１の回転ベーン部分
９０Ｂ  第２の回転ベーン部分
１００、１００’  空隙
１１０Ａ  第１の面
１１０Ｂ  第２の面
１２０Ａ、１２０Ａ’、１２０Ｃ  入口アパーチャ
１２０Ｂ、１２０Ｂ’、１２０Ｄ、１２０Ｅ  出口アパーチャ
１３０、１３０’  ギャラリー
１４０、１４０’  移送導管
【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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【国際調査報告】
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