DE19882986B4

DE19882986B4 - Trockenvakuumpumpe

Info

Publication number: DE19882986B4
Application number: DE19882986T
Authority: DE
Inventors: Masaru Mito; Masashi Yoshimura; Masaaki Takahashi
Original assignee: TAIKO KIKAI INDUSTRIES Co Ltd; Taiko Kikai Ind Co Ltd
Current assignee: TAIKO KIKAI INDUSTRIES Co Ltd; Taiko Kikai Ind Co Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: US6554593B2; US20020131884A1; WO1999049220A1; KR20010024955A; US6371744B1; TW483986B; DE19882986T1; KR100386753B1

Abstract

Trockenvakuumpumpe, die folgendes umfaßt:
ein Hauptgehäuse (1) mit einem Innenzylinder 1a, der mit einem Einlaß und einem Auslaß der Pumpe in Verbindung steht;
mehrere Schraubenrotoren (15), von denen jeder eine Welle (15b) und spiralförmige zahnartige Teile (15a) umfaßt, die in dem Innenzylinder 1a aufgenommen werden, wobei die zahnartigen Teile (15a) miteinander kämmen, wobei die Welle 15b durch das Hauptgehäuse (1) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Querschnitt des spiralförmigen zahnartigen Teils (15a) durch eine Quimby-Kurve, einen Kreisbogen und eine quasi-archimedische Spiralkurve gebildet ist;
b) der spiralförmige zahnartige Teil (15a) einstückig mit der Welle (15b) ausgebildet ist;
c) Steuerungszahnräder (16, 19) vorgesehen sind, von denen jedes an den jeweiligen Wellen 15b der Schraubenrotoren (15) angebracht ist und die 15b miteinander kämmen;
d) Verriegelungsmechanismen (17) vorgesehen sind, die jeweils zum fixieren des Steuerungszahnrads (16, 19) an der Welle (15b) bestimmt sind; und
e) die...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenvakuumpumpe nach dem Anspruch 1.
Allgemeiner Stand der Technik
Aus der DE 18 00 326 U eine korrosionsfeste Vakuum-Rootspumpe bekannt. Die Vakuumpumpe ist mit abdichtenden Vakuumräumen versehen und es sind an jeder Drehkolbenwelle der Vakuumpumpe zwischen den Lagern und dem Innenraum eine oder mehrere Lagerschutzkammern vorgesehen. Die korrosionsanfälligen Bauteile der Vakuum-Rootspumpe werden durch Einleiten eines Schutzgases (z.B. Stickstoff) in den Innenraum geschützt.
Aus der DE 594 691 A ein Schraubenverdichter mit parallel angeordneten Schraubenrotoren bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion sind sowohl der Innenzylinder als auch die Schraubenrotoren verjüngt ausgeführt.
Aus dem INCO-Prospekt, Seite 10, 1974 ist es bekannt, daß wegen der hohen Festigkeit und der guten Beständigkeit gegen Korrosion und Erosion Pumpengehäuse aus einem Guswerkstoff (Kugelgraphit) mit etwa 20% Ni und 2% Cr gefertigt werden.
Eine Struktur einer Schraubenrotor-Trockenvakuumpumpe wird unter Bezugnahme auf ihre in 1 gezeigte Schnittansicht in Querrichtung erläutert. Ein Pumpengehäuse besteht aus einem Hauptgehäuse 1; einer an einer rechten Endfläche des Hauptgehäuses angebrachten Einlaßseiten-Ummantelung 2; einer an einer linken Endfläche des Hauptgehäuses 1 angebrachten Auslaßseiten-Ummantelung 3; und einer an einer linken Endfläche der Auslaßseite-Ummantelung 3 angebrachten Getriebeummantelung 4. Ein Motor 5 ist an der Getriebeummantelung 4 angebracht.
In dem Hauptgehäuse 1 ist folgendes vorgesehen: ein Innenzylinder 1a, der das Hauptgehäuse 1 axial durchdringt, dann steht ein in dem Hauptgehäuse 1 vorgesehener Einlaß 6 mit der rechten Seite des Innenzylinders 1a in Verbindung und dann steht die linke Seite des Innenzylinders 1a mit einem in der Auslaßseiten-Ummantelung 3 vorgesehenen Auslaß 7 in Verbindung. Eine Bezugszahl 8 bezeichnet eine Kühlwasserkammer.
Zwei Durchgangslöcher 9 sind in der Einlaßseiten-Ummantelung 2 ausgebildet, und ein ein Lager 11 enthaltender Lagerkasten 10 ist an jedem Durchgangsloch 9 angebracht. Zwei Durchgangslöcher 12 sind in der Auslaßseiten-Ummantelung 3 ausgebil det, und ein ein Lager 14 enthaltender Lagerkasten 13 ist an jedem Durchgangsloch 12 angebracht.
Jeder der beiden Schraubenrotoren 15 besteht aus: spiralförmigen zahnartigen Teilen 15a, von denen jeweils ein Querschnitt durch eine Quimby-Kurve, einen Kreisbogen und eine quasi-archimedische Spiralkurve gebildet wird; und einer Welle 15b, die auf beiden Seiten jedes zahnartigen Teils 15a ausgebildet ist. Die zahnartigen Teile 15a sind in dem Innenzylinder 1a aufgenommen, wobei sie miteinander kämmen, und jede Welle 15b wird von dem Lager 11 oder dem Lager 14 getragen.
Was den antriebsseitigen, unten in 1 gezeigten Schraubenrotor 15 der beiden Schraubenrotoren 15 anbetrifft, ist ein Steuerungszahnrad 16 in ein linkes Ende der Welle 15b eingesetzt und dann durch einen Verriegelungsmechanismus 17 fixiert, während das linke Ende der Welle 15b durch eine Kupplung 18 an eine Abtriebswelle des Motors 5 angeschlossen ist. Was den abtriebsseitigen, oben in 1 gezeigten Schraubenrotor 15 der beiden Schraubenrotoren 15 anbetrifft, ist ein Steuerungszahnrad 19, das mit dem Steuerungszahnrad 16 in Eingriff tritt, in ein linkes Ende der Welle 15b eingesetzt und dann durch den Verriegelungsmechanismus 17 fixiert.
Wie in 2, d.h. einer teilweise vergrößerten Ansicht von 1, gezeigt, besteht der Verriegelungsmechanismus 17 aus einem Verriegelungsglied 20 und einem Festziehglied 21, dann ist ein Eingriffsabschnitt 22 zur Ineingriffnahme mit einer äußeren peripheren Oberfläche der Welle 15b auf einer Fläche des Verriegelungsglieds 20 ausgebildet, dann ist ein mit einem in einer Endfläche der Welle 15b ausgebildeten Gewindeloch 23 zusammenpassendes Durchgangsloch 24 ausgebildet und dann ist ein Druckvorsprung 25 außerhalb des Eingriffsabschnitts 22 ausgebildet. Wenn der Eingriffsabschnitt 22 des Verriegelungsglieds 20 auf die Welle 15b aufgesetzt wird, ist das Verriegelungsglied 20 fest an der Welle 15b montiert, und der Druckvorsprung 25 stößt an einen Boden einer auf einer Seite des Steuerungszahnrads 16 ausgebildeten kreisförmigen Nut 26 an.
Das Festziehglied 21 ist eine Schraube. Wenn ihr Ende in das Gewindeloch 23 durch das Durchgangsloch 24 des Verriegelungsglieds 20 geschraubt wird, drückt der Druckvorsprung 25 das Steuerungszahnrad 16, dann wird das Steuerungszahnrad 16 zwischen das Lager 14 und den Druckvorsprung 25 gepreßt und an der Welle 15b fixiert.
Wenn sich der Motor 5 dreht, dann drehen sich die Kupplung 18 und der antriebsseitige Schraubenrotor 15, dann wird die Drehung des antriebsseitigen Schraubenrotors 15 durch die Steuerungszahnräder 16 und 19 auf den abtriebsseitigen Schraubenrotor 15 übertragen, dann drehen sich die beiden Schraubenrotoren 15 in einer entgegengesetzten Richtung zueinander mit der gleichen Geschwindigkeit, um das gepumpte Fluid von dem Einlaß 6 zu dem Auslaß 7 zu befördern. Während dieses Vorgangs wird ein mit dem Einlaß 6 in Verbindung stehender Abschnitt allmählich hinuntergedrückt und das Hauptgehäuse 1 wird erhitzt, weshalb das Hauptgehäuse 1 mit Wasser gekühlt wird.
Was eine herkömmliche Vakuumpumpe zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern anbetrifft, ist im allgemeinen, da korrodierendes Gas hochgepumpt wird, eine Kunstharzbeschichtung auf Oberflächen des Innenzylinders 1a und des Schraubenrotors 15 aufgebracht worden. So ist beispielsweise auf eine Innenfläche des Innenzylinders 1a und eine Oberfläche des Schraubenrotors 15 eine Tefron-Beschichtung oder eine Defric-(Polyimidharz)-Beschichtung bis zu einer Dicke von 25 bis 30 μm aufgebracht worden.
In jüngerer Zeit jedoch ist, was die Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern anbetrifft, meist mikromechanische Bearbeitung unter Verwendung von Plasma eingesetzt worden, dann sind vielfach Fluoride wie beispielsweise CF₄ und C₂F₆ bei einer derartigen Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern verwendet worden, um die Vorrichtung während des Produktionsprozesses zu reinigen. Vor allem sind vielfach Prozesse mit einer plasmainduzierten chemischen Dampfabscheidung und Plasmaätzung häufig verwendet worden, in denen das Fluorid, wie beispielsweise CF₄ und C₂F₆ zuge- führt wird, um durch Nitrieren erzeugte Produkte zu entfernen, was aufgrund einer Erregung durch Plasma zu der Erzeugung eines Systems mit aktiviertem Fluor F* führt. Da dieses F* chemisch sehr aktiv ist, reagiert es mit in einem Prozeßgas enthaltenem H₂-Gas unter Bildung von HF. Dieses sehr korrodierende HF-Gas korrodiert die Kunstharzbeschichtung und pulverisiert sie. Da eine Vakuumpumpe, die für den Prozeß verwendet wird, bei dem die durch Nitrieren erzeugten Produkte erzeugt werden, aufgeheizt wird, um zu verhindern, daß sich die Produkte verfestigen und in einem Gehäuse der Vakuumpumpe ansammeln, wird vor allem die Reaktion der HF-Produktion beschleunigt, was zum Ablösen der Kunstharzbeschichtung führt.
Wenn sich die auf eine Innenfläche des Innenzylinders 1a und eine Fläche des Schraubenrotors 15 bis zu der Dicke von 25 bis 30 μm aufgebrachte Kunstharz beschichtung ablöst, wird zwischen dem Schraubenrotor 15 und dem Innenzylinder 1a ein Spalt mit einem Durchmesser von 100 bis 120 μm erzeugt, was zu einer erheblichen Verschlechterung der Leistung der Vakuumpumpe führt. Da die Trockenvakuumpumpe keine Sperrflüssigkeit verwendet, führt die Vergrößerung des Spalts zu einem schwerwiegenden Fehler.
Als eine Maßnahme zur Lösung des oben erwähnten Problems könnte für den Schraubenrotor 15 und das Hauptgehäuse 1 ein korrosionsbeständiges Material verwendet werden, ohne sie zu beschichten, jedoch ist ein derartiges korrosionsbeständiges Material, d.h. SUS (rostfreier Stahl) sehr hart zu bearbeiten. Aus diesem Grund eignet sich SUS nicht für den Schraubenrotor 15, der eine komplizierte Form aufweist und eine hohe Maßgenauigkeit erfordert. Da SUS einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen Nachteil aufweist, daß es leicht zu einem Festfressen kommt, kann SUS außerdem nicht als Material für den Schraubenrotor 15 und das Hauptgehäuse 1 verwendet werden.
Ein korrosionsbeständiges Material, bei dem Nickel einem Kugelgraphitguß mit hoher mechanischer Festigkeit zugesetzt worden ist, ist zur Herstellung des Schraubenrotors 15 und des Hauptgehäuses 1 verwendet worden. Da sein Wärmeausdehnungskoeffizient jedoch von der zugesetzten Nickelmenge abhängt und von dem des aus Weichstahl hergestellten Verriegelungsmechanismus 17 abweicht, lockert sich der Verriegelungsmechanismus 17, was zu einem Schlupf für die Steuerungszahnräder 16 und 19 und einem unerwünschten Kontakt zwischen den Schraubenrotoren 15 miteinander führt.
Außerdem leidet ein Lageranschlußabschnitt zwischen dem Lager 14, das die Welle 15b stützt, und dem Lagerkasten 13 oftmals unter einem Kriechphänomen, und das Lager 14 wird oft beschädigt.
Die vorliegende Erfindung soll die obigen Probleme durch Herstellung eines nickelhaltigen Kugelgraphitgusses lösen, der den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie der aus Weichstahl hergestellte Verriegelungsmechanismus 17, wobei ausgenutzt wird, daß sein Wärmeausdehnungskoeffizient durch Variieren der zugesetzten Nickelmenge eingestellt werden kann.
Wie oben beschrieben, wenn sich die Abtriebswelle des Motors 5 dreht, dreht sich der antriebsseitige Schraubenrotor 15, dann dreht sich der abtriebsseitige Schraubenrotor 15 in einer entgegengesetzten Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit, dann drehen sich die zahnartigen Teile 15a, wobei sie miteinander kämmen, in dem Innenzylinder 1a in dem Hauptgehäuse 1, was dazu führt, daß das von dem Einlaß 6 des Hauptgehäuses 1 gepumpte Fluid zu dem Auslaß 7 der Auslaßseiten-Ummantelung 3 befördert wird (siehe 8). Da eine Temperaturerhöhung auf der Auslaßseite jedes zahnartigen Teils 15a größer ist als die an seiner Einlaßseite, ist hier eine verjüngte Fläche von 1/(10L) (L: Länge des zahnartigen Teils 15a), deren Durchmesser zu der Auslaßseite hin abnimmt, bezüglich eines Außendurchmessers jedes zahnartigen Teils 15a unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnung der Auslaßseite ausgebildet.
Folglich ist eine Außendurchmesserabmessung D, an dem einlaßseitigen Ende jedes zahnartigen Teils 15a so eingestellt, daß ein Spielraum von 0,2 bis 0,25 mm Durchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Innenzylinders 1a des Hauptgehäuses 1 ausgebildet werden kann, während eine Außendurchmesserabmessung D, an dem auslaßseitigen Ende jedes zahnartigen Teils 15a so eingestellt ist, daß ein Spielraum von 0,3 bis 0,35 mm Durchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Innenzylinders 1a des Hauptgehäuses 1 ausgebildet werden kann.
Obwohl es effektiv ist, wenn das Gehäuse und der Schraubenrotor der Trockenvakuumpumpe aus nickelhaltigem Gußeisen hergestellt sind, sind die folgenden Probleme entstanden.
Ein derartiges Material ist zwar korrosionsbeständig, läßt sich aber maschinell schwer bearbeiten. Wenn der Innenzylinder 1a des Hauptgehäuses 1 eine große Länge aufweist und fünfmal so lang ist wie der Innendurchmesser des Innenzylinders 1a, erfährt eine Bohrstange B_B bei der bohrenden maschinellen Bearbeitung des Innenzylinders 1a wegen der hohen Schneidkraft eine Auslenkung, was dazu führt, daß ein Werkzeug B_T an einem Ende der Bohrstange B_B von der richtigen Richtung wegläuft (siehe 9).
Die Bohrstange B_B kann durch maschinelle Bearbeitung der Innenfläche des Innenzylinders 1a des Hauptgehäuses 1 von beiden Seiten um eine Länge von jeweils 0,5L verkürzt werden. In diesem Fall jedoch sollte das Hauptgehäuse 1 zurückgesetzt werden, indem es um einen Winkel von 180° gedreht wird, nachdem das Bohren einer Seite um die Länge von 0,5L beendet ist, was dazu führt, daß es nach der maschinellen Bearbeitung zu einer Diskrepanz von 0,01 bis 0,02 mm zwischen zentralen Linien von zwei Innenflächen kommen könnte.
Wenn es zu einer kleinen Diskrepanz hinsichtlich der Position für die zentralen Linien kommt, berührt der Innenzylinder 1a leicht eine äußere periphere Oberfläche jedes zahnartigen Teils 15a des Schraubenrotors 15 (siehe 10), als ob ein Innendurchmesser eines zentralen Abschnitts der Innenoberfläche des Innenzylinders 1a um die gleiche Größe dieser Diskrepanz verkleinert wird.
Außerdem weist im Vergleich mit allgemeinem Gußeisen nickelhaltiges Gußeisen einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, was zu dem Problem führt, daß es sich aufgrund der Wärmespannung bei hoher Temperatur verformt.
Wenn es wegen der Erwärmung des Gehäuses während des Betriebs der Pumpe zu einer Verformung des Gehäuses kommt, führt dies an einem gleitenden Abschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Schraubenrotor zu einem Festfressen. Es war schwer, dieses Problem des Festfressens zu lösen.
Zur Lösung des obigen Problems sind verschiedene Versuche vorgenommen worden. Da die Leistung der Trockenvakuumpumpe so liegen muß, daß der Vakuumgrad innerhalb von 15 bis 20 Minuten nach Betriebsbeginn 10^–3 Torr wird (d.h. in der Größenordnung von 1 Pa), stellt die Maßnahme, daß ein Außendurchmesser des Schraubenrotors so klein eingestellt wird, daß der Spalt zwischen dem Schraubenrotor 15 und dem Innenzylinder 1a vergrößert wird, für das obige Problem keine Lösung dar.
Wenn die Kunstharzbeschichtung auf die Außenfläche des Schraubenrotors aufgetragen wird, vergrößert sich außerdem der Spalt wegen des Ablösens der Kunstharzbeschichtung mit einer Dicke von 20 bis 30 μm noch weiter, was zu einer schwerwiegenden Verschlechterung der Leistung der Pumpe führt. Folglich erfordert das Verfahren der Kunstharzbeschichtung eine bestimmte Erfindungsgabe.
Anhand verschiedener Versuche haben wir die Wärmeausdehnung und die Wärmespannung des Gehäuses und des Schraubenrotors, die aus nickelhaltigem Gußeisen hergestellt sind, bei erhöhter Temperatur untersucht und den erwünschten Spalt gefunden, bei dem eine Größe der Wärmeausdehnung, eine Größe der Verformung und die Diskrepanz der zentralen Linien, wie oben beschrieben und durch die gegenwärtige Präzision der maschinellen Verarbeitung erhalten, bezüglich des Abschnitts von der Nähe der Mitte des Gehäuses bis zu ihrer Auslaßseite berücksichtigt werden.
Auf der Grundlage der obigen Versuche kommt man zu der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der zulässigen Maßgenauigkeit für die maschinelle Verarbeitung. Die vorliegende Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Trockenvakuumpumpe, bei der das Gehäuse und der Schraubenrotor aus nickelhaltigem Gußeisen hergestellt sind, das schwer maschinell zu bearbeiten ist und bei dem es niemals zu einem Festfressen kommt, wenn die Pumpe während des Betriebs erwärmt wird, indem die durch die obigen Versuche bestimmte zulässige Maßgenauigkeit sichergestellt wird.
Außerdem hat das folgende klare Problem hinsichtlich der Trockenvakuumpumpe existiert.
Wie in 13 gezeigt, wenn sich zwei Schraubenrotoren 15 aufgrund eines Antriebs durch den Motor 5 drehen, wird das von dem Einlaß 6 des Hauptgehäuses 1 gepumpte Fluid zu dem Auslaß 7 des Hauptgehäuses 1 befördert, läuft dann durch einen Schalldämpfer 31, während es durch einen Auslaßweg 30 läuft, der mit dem Auslaß 7 verbunden ist, und wird dann von einem Ende des Auslaßweges 30 zu einem Wäscher 32 ausgetragen.
Eine Trockenvakuumpumpe, in der Prozeßgase behandelt werden, wird als eine Pumpe zur Verwendung in einem Hartprozeß bezeichnet. Hier wird das Prozeßgas in einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern bei niedrigem Druck verwendet, und Dünnfilmnitride werden durch den Prozeß unter Verwendung eines CVD-Verfahrens (chemical vapour deposition = chemische Dampfabscheidung) und einer TEOS(Tetraethoxysilan-)AL-Ätzeinrichtung gebildet.
Ein in dem Gehäuse 1 einer Trockenvakuumpumpe A strömendes Prozeßgas wird auf seinem Weg zu dem Auslaß 7 stark komprimiert (siehe 13), dann werden über den Hartprozeß erzeugtes AlCl₃ und NH₃Cl durch die Komprimierungswärme erwärmt und aus dem Auslaß 7 ausgetragen, ohne in dem Gehäuse 1 zu verfestigen.
Das bei einem Druck von ungefähr 10° bis 10^–3 Torr gepumpte Prozeßgas ist jedoch ein verdünntes Gas mit 10^–3 bis 10^–6 atmosphärischen Drucks und weist selbst bei hoher Temperatur eine geringe Wärmekapazität auf. Deshalb läßt sich das Prozeßgas in dem Auslaßweg 30 und dem Schalldämpfer 31 leicht abkühlen, wobei Produkte in dem Gas, die sich aufgrund der Abkühlung verfestigen, dann oftmals den Auslaßweg verschließen, was ein Abschalten oder ein Festfressen des Motors 5 der Trocken vakuumpumpe A während der Herstellung von Halbleitern und einen schwerwiegenden Verlusts bei der Herstellung von Halbleitern verursacht.
Um zu verhindern, daß die Produkte sich verfestigen, muß verhindert werden, daß das verdünnte Gas in dem Auslaßweg 30 abgekühlt wird. Deshalb wird ein Abkühlen des verdünnten Gases dadurch verhindert, daß an dem Auslaßweg 30 eine Heizeinrichtung 33 oder wärmeisolierendes Material 34 angebracht wird. Stattdessen wird der Auslaßweg 30 häufig auseinandergenommen und gereinigt, um die darin abgelagerten Produkte zu entfernen.
Unter dem Gesichtspunkt einer Brandverhütung oder der Energieeinsparung ist der Einsatz der Heizeinrichtung 33 jedoch nicht angebracht. Es sollte das Abkühlen des Auslasswegs 30 ohne Verwendung der Heizeinrichtung 33 verhindert werden, um das zeitraubende Auseinandernehmen und Reinigen des Auslasswegs 30 zu vermeiden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Lösung der obigen Probleme und in der Bereitstellung einer Trockenvakuumpumpe, die verhindert, daß sich das Prozeßgas abkühlt, und die eine Struktur aufweist, bei der sich die Produkte niemals in dem Auslaßweg 30 der Trockenvakuumpumpe ablagern.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.
Um die obige Aufgabe zu lösen, besteht ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Trockenvakuumpumpe, die folgendes umfaßt: ein Gehäuse mit einem Innenzylinder, der mit einem Einlaß und einem Auslaß der Pumpe in Verbindung steht; mehrere Schraubenrotoren, von denen jeder eine Welle und spiralförmige zahnartige Teile umfaßt, die in dem Innenzylinder aufgenommen werden, wobei die zahnartigen Teile miteinander kämmen, wobei die Welle durch das Gehäuse getragen wird und der spiralförmige zahnartige Teil, von dem jeweils ein Querschnitt durch eine Quimby-Kurve, einen Kreisbogen und eine quasi-archimedische Spiralkurve gebildet wird, einstückig auf der Welle ausgebildet ist; Steuerungszahnräder, von denen jedes an den jeweiligen Wellen der Schraubenrotoren angebracht ist und die miteinander kämmen; und Verriegelungsmechanismen, die jeweils zum Fixieren des Steuerungszahnrades an der Welle bestimmt sind, wobei der Schraubenrotor aus Kugelgraphitguß hergestellt ist, der 20 bis 30 Gew.-% Nickel enthält und im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der aus Weichstahl hergestellte Verriegelungsmechanismus aufweist.
Der Verriegelungsmechanismus umfaßt: ein Verriegelungsglied mit einem Eingriffsabschnitt zur Ineingriffnahme einer äußeren peripheren Oberfläche eines Endes der Welle und einem Druckvorsprung, von dem ein Ende an das Steuerungszahnrad anstößt; und ein Festziehglied zum Pressen des Drückvorsprungs auf das Steuerungszahnrad.
Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Trockenvakuumpumpe, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Schraubenrotor folgendes umfaßt: Wellen, von denen beide Enden durch ein Gehäuse getragen werden; und spiralförmige zahnartige Teile, die jeweils auf einer äußeren Oberfläche der Welle ausgebildet sind, mit Ausnahme an beiden Enden der Welle, wobei ein Querschnitt des spiralförmigen zahnartigen Teils durch eine Quimby-Kurve, einen Kreisbogen und eine quasi-archimedische Spiralkurve asymmetrisch spiralförmig gebildet wird, und ein Paar der Schraubenrotoren sich in einem Innenzylinder des Gehäuses dreht, wobei die zahnartigen Teile miteinander kämmen, so daß Fluid in dem Gehäuse von einer Einlaßseite zu einer Auslaßseite der Pumpe befördert wird, wobei es weiterhin, was den Rest angeht, zwei Arten von Erfindung gibt, und zwar wie folgt: (1) nur der Schraubenrotor wird dimensionsmäßig eingestellt; oder (2) sowohl der Schraubenrotor als auch das Gehäuse werden dimensionsmäßig eingestellt.
Die obige Erfindung (1) ist dadurch gekennzeichnet, daß eine verjüngte Fläche von 1/(20L) bezüglich des zahnartigen Teils so ausgebildet ist, daß ein Außendurchmesser des zahnartigen Teils von der Mitte des zahnartigen Teils zu der Auslaßseite des Fluids verkürzt ist, wobei L eine Länge des zahnartigen Teils ist, und eine geschliffene Oberfläche bezüglich des zahnartigen Teils so ausgebildet ist, daß ein Durchmesser des zahnartigen Teils um 3/100 bis 4/100 mm von einer Position, wo ungefähr 10 mm Versatz zu der Einlaßseite von der Mitte des zahnartigen Teils vorhanden ist, zu der Auslaßseite verkürzt ist.
Die obige Erfindung (2) ist dadurch gekennzeichnet, daß eine verjüngte Fläche von 6/(100L) bis 7/(100L) bezüglich des zahnartigen Teils so ausgebildet ist, daß ein Außendurchmesser des zahnartigen Teils von der Mitte des zahnartigen Teils zu der Auslaßseite des Fluids, wobei L eine Länge des zahnartigen Teils ist, verkürzt ist und ein Innendurchmesser des Innenzylinders um 3/100 bis 4/100 mm von einer Position, wo ungefähr 10 mm Versatz zu der Einlaßseite von der Mitte des Innenzylinders vorhanden ist, zu der Auslaßseite vergrößert ist.
Ein dritter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Schraubenrotor-Trockenvakuumpumpe, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Paar rechtsgängiger und linksgängiger Schraubenrotoren, von denen ein Querschnitt jeweils durch eine Quimby-Kurve, einen Kreisbogen und eine quasi-archimedische Spiralkurve gebildet wird, in einem Gehäuse miteinander kämmend aufgenommen wird, so daß ein von einem Einlaß des Gehäuses gepumptes Prozeßgas aus einem Auslaß des Gehäuses ausgetragen wird, wobei der Schraubenrotor mehrere Zuleitungen aufweist, ein Stickstoffzuführrohr mit einer Position in der Nähe des Auslasses in dem Gehäuse in Verbindung steht und ein Auslaßweg, der den Auslaß mit einem Wäscher oder einem Abscheider verbindet, ein gerades Rohr ist, aus dem ein Schalldämpfer entfernt ist.
Die Trockenvakuumpumpe ist zur Verwendung in einem Hartprozeß bestimmt, in dem die Trockenvakuumpumpe ein in einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern verwendetes Prozeßgas heraufpumpt.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist eine Schnittansicht einer Trockenvakuumpumpe in Querrichtung. 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 1. 3 ist ein graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Ni-Gehalt in Kugelgraphitguß und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten veranschaulicht.
4 ist eine Schnittansicht eines Primärteils in Längsrichtung, die die Abmessung einer Schrauben-Trockenvakuumpumpe eines ersten Beispiels gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 5 ist eine Schnittansicht eines Primärteils in Längsrichtung, die die Abmessung einer Schrauben-Trockenvakuumpumpe eines zweiten Beispiels gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 6 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung, die die Abmessung einer herkömmlichen Trockenvakuumpumpe veranschaulicht. 7 ist eine Schnittansicht einer Trockenvakuumpumpe in Querrichtung. 8 ist eine Schnittansicht von 7 in Längsrichtung. 9 ist eine Ansicht, die eine Auslenkung einer Bohrstange darstellt. 10 ist eine Ansicht, die eine Diskrepanz zwischen zwei Mitten der maschinell bearbeiteten inneren Oberfläche darstellt, wenn eine Bohrung von beiden Seiten des Hauptgehäuses aus durchgeführt wird.
11 ist ein teilweise gebrochene Draufsicht, die eine ganze Trockenvakuumpumpe zur Verwendung in einem Hartprozeß gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 12 ist eine Schnittansicht in Querrichtung, die den Innenaufbau einer Schraubenrotor-Trockenvakuumpumpe veranschaulicht. 13 ist eine teilweise gebrochene Draufsicht, die eine ganze herkömmliche Trockenvakuumpumpe zur Verwendung in einem Hartprozeß veranschaulicht.
[Bester Weg zur Ausübung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Da die vorliegende Erfindung auf eine in 1 gezeigte Trockenvakuumpumpe angewendet wird, werden die gleichen Abkürzungszahlen wie bei der in 1 gezeigten Vakuumpumpe verwendet, und ihre ausführliche Erläuterung entfällt.
3 ist eine graphische Darstellung, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α (Längsachse) bezüglich des Nickelgehalts in Gewichtsprozent in Kugelgraphitguß (horizontale Achse) veranschaulicht, woraus zu entnehmen ist, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient α in Abhängigkeit von dem Nickelgehalt beträchtlich variiert.
Der Verriegelungsmechanismus 17 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10 bis 12 × 10^–6/°C auf, ähnlich einem allgemeinen Weichstahl, wobei der Wert der gleiche ist wie bei Kugelgraphitguß, der 28 bis 30 Gew.-% Nickel enthält.
Es hat sich herausgestellt, daß die Korrosionsbeständigkeit des 28 bis 30 Gew.-% Nickel enthaltenden Kugelgraphitgusses besser ist als die von Gußeisen, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Das heißt, es hat sich herausgestellt, daß das Verhältnis der Korrosionsraten von Gußeisen, Kugelgraphitguß und dem 28 bis 30 Gew.-% Nickel enthaltenden Kugelgraphitguß bezüglich verdünnter Salzsäure 90,4:12,4:1 betrug, woraus zu entnehmen ist, daß der nickelhaltige Kugelgraphitguß eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Tabelle 1
Wenn der Schraubenrotor 15 aus dem 28 bis 30 Gew.-% Nickel enthaltenden Kugelgraphitguß hergestellt wird, wird sein Wärmeausdehnungskoeffizient gleich dem des Verriegelungsmechanismus 17, weshalb es kein Problem dahingehend gibt, daß das Steuerungszahnrad 16 oder 19 wegen einer Schlaffheit des Verriegelungsmechanismus 17 einen Schlupf erfährt. Es kommt jedoch zu keinem Problem, daß der Schraubenrotor 15, der sich aufgrund eines Temperaturanstiegs während des Betriebs thermisch ausdehnt, den Verriegelungsmechanismus 17 ein wenig festzieht, weshalb der Nickelgehalt des Kugelgraphitgusses in der vorliegenden Erfindung auf 20 bis 30 Gew.-% festgesetzt ist.
Was den Schraubenrotor 15 anbetrifft, so sind das zahnartige Teil 15a und die Welle 15b, die beide aus dem 20 bis 30 Gew.-% Nickel enthaltenden Kugelgraphitguß hergestellt sind, einstückig gegossen, und das Hauptgehäuse 1 ist aus dem gleichen Material wie der Schraubenrotor 15 hergestellt. Deshalb kann das Hauptgehäuse 1 korrodierendes Gas pumpen. Selbst wenn der Schraubenrotor 15 auf 150 bis 200°C erhitzt wird, lockert sich der Verriegelungsmechanismus 17 niemals, weshalb das Steuerungszahnrad 16 oder 19 niemals Schlupf erfährt, selbst wenn die Steuerungszahnräder 16 und 19 nicht durch die Verwendung von Keilen durch eine zeitraubende maschinelle Bearbeitung fixiert sind.
Was den Verriegelungsmechanismus 17 anbetrifft, so werden die Steuerungszahnräder 16 und 19 leicht fixiert, indem nur das Festziehglied 21 festgezogen wird, außerdem werden die Steuerungszahnräder 16 und 19 leicht gelockert, indem nur das Festziehglied 21 gelockert wird, wodurch eine Spaltnachstellung zwischen den Steuerungszahnrädern 16 und 19 leicht durchgeführt werden kann.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau weist die Trockenvakuumpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte und Vorteile auf: (1) Was den Schraubenrotor 15 anbetrifft, da die Welle 15b und der zahnartige Teil 15a einstückig gegossen werden, wird im Vergleich zu einem Fall, wo die Welle 15b und der zahnartige Teil 15a getrennt gegossen werden, die Arbeit ihrer Zusammenführung eingespart, was zu einer Kostensenkung führt.
Außerdem kann mit der obigen einteiligen Struktur der Durchmesser der Schraube auf den gleichen Wert wie der der Welle 15b eingestellt werden, weshalb ein 15b Verdrängungsvolumen von Fluid pro einer Umdrehung des Schraubenrotors 15 vergrößert werden kann.

(2) Da der Schraubenrotor 15 und das Hauptgehäuse aus dem nickelhaltigen Kugel- graphitguß hergestellt sind, wird sogar für eine Trockenvakuumpumpe zur Verwendung bei Schritten zur Herstellung von Halbleitern während eines Hartprozesses niemals eine Kunstharzbeschichtung benötigt, wodurch das Problem, daß der Vakuumgrad sich aufgrund des Ablösens einer Kunstharzbeschichtung verschlechtert, gelöst ist.
(3) Der Nickelgehalt des nickelhaltigen Kugelgraphitgusses kann auf einen entsprechenden Wert eingestellt werden, so daß sich der Verriegelungsmechanismus 17 niemals lockert, was dazu führt, daß die Steuerungszahnräder 16/19 einen Schlupf erfahren.

4 ist eine Schnittansicht eines Primärteils in Längsrichtung, die die Abmessung einer Schrauben-Trockenvakuumpumpe eines ersten Beispiels gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Da der Aufbau der Pumpe dem einer in 7 und 8 gezeigten herkömmlichen Pumpe gleicht, sind die gleichen Abkürzungszahlen für die gleichen Teile der herkömmlichen Pumpe angegeben, und ihre ausführliche Erläuterung entfällt.
Das Hauptgehäuse 1 und die Schraubenrotoren 15 sind aus nickelhaltigem FCD (FCDA-Ni-System in JIS (Japanese Industrial Standard – japanische Industrienorm)) hergestellt.
Die Form der zahnartigen Teile 15a gleicht der von herkömmlichen Teilen. Die Anzahl der spiralförmigen Gänge ist erhöht, um durch die Spiralen mehrere Verriegelungskammern von Fluid zu erhalten, weshalb viele Spiralen Dichtungslinien zum Abschirmen eines Lecks werden, selbst wenn sich ein Spalt in einem Bereich von der Nähe der Mitte der zahnartigen Teile 15a zu der Auslaßseite hin erweitert. Unter Ausnutzung des obigen Punktes wird eine sich verjüngende Fläche von 1/(20L) bezüglich des zahnartigen Teils 15a gebildet, so daß ein Außendurchmesser des zahnartigen Teils 15a von der Mitte des zahnartigen Teils 15a zu der Auslaßseite des Fluids (linke Seite in 5) verkürzt wird. L ist eine Länge des zahnartigen Teils 15a.
Mit dem obigen Aufbau weist ein Durchmesser D₃ des Endes der Einlaßseite des zahnartigen Teils 15a einen Spielraum von 0,15 bis 0,20 mm Durchmesser gegen den Innenzylinder 1a auf, während ein Durchmesser D, des Endes der Auslaßseite des zahnartigen Teils 15a einen Spielraum von 0,35 bis 0,40 mm Durchmesser gegen den Innenzylinder 1a aufweist.
Außerdem ist eine geschliffene Oberfläche bezüglich des zahnartigen Teils 15a ausgebildet, so daß ein Durchmesser des zahnartigen Teils 15a um 3/100 bis 4/100 mm von einer Position, wo ein Versatz um ΔL (in dem vorliegenden Beispiel beträgt ΔL ungefähr 10 mm) zu der Einlaßseite von der Mitte des zahnartigen Teils 15a vorhanden ist, zu dem Auslaß 7 verkürzt ist.
Die geschliffene Oberfläche schneidet die oben erwähnte verjüngte Fläche im rechten Winkel.
Was die so aufgebaute Trockenvakuumpumpe anbetrifft, obwohl die Wärmeausdehnung der Auslaßseite des zahnartigen Teils 15a größer ist als die der Einlaßseite, da die verjüngte Fläche, deren Durchmesser von der Mitte des zahnartigen Teils 15a zu der Auslaßseite des Fluids abnimmt, ausgebildet ist, wird ein Spielraum zwischen dem zahnartigen Teil 15a und dem Innenzylinder 1a während des Betriebs fast gleichförmig und auf einem angemessenen Wert über eine volle Länge des zahnartigen Teils 15a gehalten.
Außerdem wird durch die sich verjüngende Fläche das Problem, daß der zentrale Abschnitt des Innenzylinders 1a im allgemeinen einen etwas kleineren Durchmesser aufweist, gelöst.
5 ist eine Schnittansicht eines Primärteils in Längsrichtung, die die Abmessung einer Schrauben-Trockenvakuumpumpe eines zweiten Beispiels gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein abweichender Punkt beim Vergleich mit dem ersten Beispiel besteht darin, daß die maschinelle Bearbeitung zum Sichern eines Spielraums nicht nur für die zahnartigen Teile 15a, sondern auch für den Innenzylinder 1a durchgeführt wird.
Was dieses zweite Beispiel anbetrifft, wird eine sich verjüngende Fläche von 6/(100L) bis 7/(100L) bezüglich des zahnartigen Teils gebildet, so daß ein Außendurchmesser des zahnartigen Teils 15a von der Mitte des zahnartigen Teils 15a zu der Auslaßseite des Fluids verkürzt ist. L ist eine Länge des zahnartigen Teils 15a.
Mit diesem Aufbau weist ein Durchmesser D₃ des Endes der Einlaßseite des zahnartigen Teils 15a einen Spielraum von 0,15 bis 0,20 mm Durchmesser gegen den Innenzylinder 1a auf, während ein Durchmesser D₅ des Endes der Auslaßseite des zahnartigen Teils 15a einen Spielraum von 0,30 bis 0,35 mm Durchmesser gegen den Innenzylinder 1a aufweist.
Außerdem ist ein (um 3/100 bis 4/100 mm Durchmesser) vergrößerter Innendurchmesser D₆ des Innenzylinders 1a von einer Position, wo ein Versatz um ΔL (in dem vorliegenden Beispiel beträgt ΔL ungefähr 10 mm) zu der Einlaßseite von der Mitte des Innenzylinders 1a vorhanden ist, zu der Auslaßseite ausgebildet.
Der vergrößerte Innendurchmesser D₆ hat den gleichen Effekt beziehungsweise die gleiche Funktion wie der Durchmesser D₄ des Endes der Auslaßseite des zahnartigen Teils 15a und der geschliffenen Oberfläche in dem ersten Beispiel.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau weist die Trockenvakuumpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte und Vorteile auf.
Es ist erwartet worden, daß der Schraubenrotor und das Gehäuse, die heißen und korrodierenden Gasen ausgesetzt sind, aus korrosionsbeständigem, nickelhaltigem Gußeisen hergestellt sind, wenn ein derartiges Gas durch eine Trockenvakuumpumpe heraufgepumpt wird. Da das nickelhaltige Gußeisen jedoch maschinell schwer zu bearbeiten ist und der Schraubenrotor und das Gehäuse aufgrund ihrer Wärmeausdehnung während des Betriebs eine Wärmespannung aufweisen, kommt es zu einem Festfressen, weshalb nickelhaltiges Gußeisen nicht verwendet worden ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung, da die maschinelle Bearbeitung des Schraubenrotors so durchgeführt wird, daß der Außendurchmesser des Schraubenrotors eine geforderte Maßgenauigkeit aufweisen kann, oder da die maschinelle Bearbeitung des Schraubenrotors und des Gehäuses so durchgeführt wird, daß der Außendurchmesser des Schraubenrotors und der Innenzylinder des Gehäuses jeweils eine erforderliche Maßgenauigkeit aufweisen können, können Probleme hinsichtlich der schwierigen maschinellen Bearbeitung des Gehäuses und hinsichtlich des Festfressens während des Betriebs gelöst werden, ohne daß die Pumpleistung der Trockenvakuumpumpe leidet.
11 ist eine teilweise gebrochene Draufsicht, die eine ganze Trockenvakuumpumpe A₁ zur Verwendung in einem Hartprozeß gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein sich zur Außenseite öffnendes Durchgangsloch 35 ist an einer Schließkammer in der Nähe des Auslasses 7 in dem Gehäuse 1 ausgebildet, ein Stickstoffzufuhrrohr 37, das eine außen angeordnete Stickstoffversorgung 36 mit dem Durchgangsloch 35 verbindet, ist vorgesehen, und ein Regler 38 und ein Durchflußmesser 39 sind an dem Stickstoffzufuhrrohr 37 angeordnet.
Es sind mehrere Schraubengänge L (siehe 12) der zahnartigen Teile 15a des Schraubenrotors 15 vorgesehen, so daß Stickstoffgas daran gehindert wird, in den Einlaß 6 zurückzufließen, wenn das Stickstoffgas in die Schließkammer in der Nähe des Auslasses 7 eingeführt wird, ein Prozeßgas in der Schließkammer wird mit dem Stickstoffgas vermischt, um seine Wärmekapazität zu erhöhen, und durch den Auslaß 7 in einen (später erwähnten) Auslaßweg 40 befördert.
Was den Auslaßweg 40 anbetrifft, so ist ein Ende von ihm mit dem Auslaß 7 und das entgegengesetzte Ende von ihm mit einem Wäscher (oder einem Abscheider) 32 verbunden. Der Auslaßweg 40 ist ein gerades Rohr, in dem kein Schalldämpfer vorgesehen ist, und es ist auf seiner äußeren Oberfläche mit einem wärmeisolierenden Material 34 bedeckt, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Beispiel.
Das gerade Rohr bedeutet hier nicht, daß für das Rohr keine gebogene Position vorliegt, sondern daß seine innere Oberfläche nirgendwo auf seinem Weg einen konvexkonkaven Abschnitt aufweist.
Der Wäscher 32 an einem Ende des Auslaßwegs 40 kann auch als Schalldämpfer verwendet werden.
Was die auf diese Weise aufgebaute Trockenvakuumpumpe A₁ anbetrifft, wenn ein von dem Einlaß 6 gepumptes Prozeßgas in der durch die Schraubenrotoren 15 gebildeten Schließkammer gehalten wird und sich dem Auslaß 7 nähert, wird das Prozeßgas mit von dem Stickstoffzufuhrrohr 37 eingeleitetem Stickstoffgas gemischt, und seine Wärmekapazität steigt.
Da der Schraubenrotor 15 mehrere Gänge aufweist, steht die Schließkammer in der Nähe des Auslasses 7 nicht mit dem Einlaß 6 in Verbindung, weshalb das gemischte Gas mit einem erhöhten Druck niemals zu dem Einlaß 6 zurückströmt.
Das von dem Auslaß 7 zu dem Auslaßweg 40 beförderte gemischte Gas weist eine höhere Wärmekapazität als das Prozeßgas vor dem Mischen auf, und der Auslaßweg 40 ist ein gerades Rohr mit keinem konvex-konkaven Abschnitt an seiner inneren Oberfläche, was dazu führt, daß die Fläche der Wärmeübertragung im Vergleich zu einem herkömmlichen Rohr verringert ist. Deshalb verliert das gemischte Gas nicht so viel von seiner Temperatur in dem Auslaßweg 40 und wird aus dem Wäscher 32 mit einer Temperatur ausgetragen, die höher ist als eine Sublimationstemperatur von Produkten in dem Prozeßgas.
Folglich wird verhindert, daß in dem Auslaßweg 40 eine Verfestigung und Ablagerung der Produkte auftritt, ohne daß eine Heizeinrichtung verwendet wird, ein ernsthafter Zwischenfall, daß nämlich der Motor während des Betriebs ausschaltet, wird verhindert, und ein Arbeiter wird davon erlöst, den Auslaßweg 40 in häufigen Intervallen zeitraubend auseinanderzunehmen und zu reinigen.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau weist die Trockenvakuumpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte und Vorteile auf:

(1) Eine herkömmliche Trockenvakuumpumpe, die in einem Hartprozeß verwendet wird, weist dahingehend ein Problem auf, daß ein schwerwiegender Zwischenfall, daß nämlich der Motor während des Betriebs ausschaltet, auftritt. Wohingegen, was die Trockenvakuumpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung anbetrifft, verhindert werden kann, daß die Produkte sich in dem Auslaßweg verfestigen und ablagern, indem Stickstoffgas zugeführt wird, ohne daß irgendeine Heizeinrichtung verwendet wird, was dazu führt, daß das obige Problem gelöst ist. Da keine Heizeinrichtung verwendet wird, erfolgt der Betrieb der Trockenvakuumpumpe ohne ein Brandrisiko, und es wird dadurch auch eine Energieeinsparung erzielt.
(2) Da ein Schalldämpfer, der in dem Auslaßweg angeordnet ist, entfernt ist und ein Wäscher und dergleichen auch als Schalldämpfer verwendet werden, wird verhindert, daß das Prozeßgas im Auslaßweg kondensiert und sich ablagert, das Problem eines zeitraubenden Auseinandernehmens und Reinigens des Auslaßwegs ist gelöst, und die Kosten der Trockenvakuumpumpe sind beträchtlich reduziert.

Claims

Trockenvakuumpumpe, die folgendes umfaßt: ein Hauptgehäuse (1) mit einem Innenzylinder 1a, der mit einem Einlaß und einem Auslaß der Pumpe in Verbindung steht; mehrere Schraubenrotoren (15), von denen jeder eine Welle (15b) und spiralförmige zahnartige Teile (15a) umfaßt, die in dem Innenzylinder 1a aufgenommen werden, wobei die zahnartigen Teile (15a) miteinander kämmen, wobei die Welle 15b durch das Hauptgehäuse (1) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Querschnitt des spiralförmigen zahnartigen Teils (15a) durch eine Quimby-Kurve, einen Kreisbogen und eine quasi-archimedische Spiralkurve gebildet ist; b) der spiralförmige zahnartige Teil (15a) einstückig mit der Welle (15b) ausgebildet ist; c) Steuerungszahnräder (16, 19) vorgesehen sind, von denen jedes an den jeweiligen Wellen 15b der Schraubenrotoren (15) angebracht ist und die 15b miteinander kämmen; d) Verriegelungsmechanismen (17) vorgesehen sind, die jeweils zum fixieren des Steuerungszahnrads (16, 19) an der Welle (15b) bestimmt sind; und e) die Schraubenrotoren (15) aus Kugelgraphitguß hergestellt sind, der 20 bis 30 Gew.-% Nickel enthält und im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der aus Weichstahl hergestellte Verriegelungsmechanismus (17) aufweist.
Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei der Verriegelungsmechanismus (17) folgendes umfaßt: ein Verriegelungsglied (20) mit einem Eingriffsabschnitt (22) zur Ineingriffnahme einer äußeren peripheren Oberfläche eines Endes der Welle (15b) und einem Drückvorsprung (25), von dem ein Ende an das Steuerungszahnrad (16, 19) anstößt; und ein Festziehglied (21) zum Pressen des Drückvorsprungs (25) auf das Steuerungszahnrad (16, 19).
Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine verjüngte Fläche von 1/(20L) bezüglich des zahnartigen Teils (15a) so ausgebildet ist, daß ein Außendurchmesser des zahnartigen Teils (15a) von der Mitte des zahnartigen Teils (15a) zu der Außenseite des Fluids verkürzt ist, wobei L eine Länge des zahnartigen Teils (15a) ist und eine geschliffene Oberfläche bezüglich des zahnartigen Teil (15a) so ausgebildet ist, daß ein Durchmesser des zahnartigen Teils (15a) um 3/100 bis 4/100 mm von einer Position, wo ungefähr 10 mm Versatz zu der Einlaßseite von der Mitte des zahnartigen Teils (15a) vorhanden ist, zu der Auslaßseite verkürzt ist.
Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine verjüngte Fläche von 6/(100L) bis 7/(100L) bezüglich des zahnartigen Teils (15a) so ausgebildet ist, daß ein Außendurchmesser des zahnartigen Teils (15a) von der Mitte des zahnartigen Teils (15a) zu der Auslaßseite des Fluids, wobei L eine Länge des zahnartigen Teils (15a) ist, verkürzt ist und ein Innendurchmesser des Innenzylinders um 3/100 bis 4/100 mm von einer Position, wo ungefähr 10 mm Versatz zu der Einlaßseite von der Mitte des Innenzylinders vorhanden ist, zu der Auslaßseite vergrößert ist.
Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenrotor (15) mehrere Zuleitungen aufweist, ein Stickstoffzuführrohr (37) mit einer Position in der Nähe des Auslasses (7) in dem Hauptgehäuse (1) in Verbindung steht und ein Auslaßweg (40), der den Auslaß (27) mit einem Wäscher (32) oder einem Abscheider verbindet, ein gerades Rohr ist, aus dem ein Schalldämpfer entfernt ist.
Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenvakuumpumpe zur Verwendung in einem Hartprozeß bestimmt ist, in dem die Trockenvakuumpumpe ein in einer Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern verwendetes Prozeßgas heraufpumpt.