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1、(10)申请公布号 CN 103998789 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 8 7 8 9 A (21)申请号 201280057028.8 (22)申请日 2012.11.28 2011-261793 2011.11.30 JP F04D 19/04(2006.01) (71)申请人埃地沃兹日本有限公司 地址日本千叶县 申请人株式会社有泽制作所 (72)发明人桦泽刚志 川合裕一 堀正树 饭吉孝弘 (74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人李辉 蔡丽娜 (54) 发明名称 真空泵 (57) 摘要 本发明提供真空泵，能够使纤。
2、维强化树脂制 成的旋转圆筒的形变尽量减小来使旋转圆筒和固 定圆筒之间的间隙足够小，相应地实现排气性能 的提高。真空泵具备螺纹槽泵部，该螺纹槽泵部具 备：固定圆筒部(2)，在其内周面设有螺旋状的螺 纹槽部(1)；以及旋转圆筒部(3)，其配设在该固 定圆筒部(2)内，所述螺纹槽泵部通过使该旋转 圆筒部(3)旋转，来通过由所述螺纹槽部(1)和所 述旋转圆筒部(3)的外周面形成的螺旋状的排气 流路进行排气，所述旋转圆筒部(3)是层叠多个 纤维强化树脂层而构成的，最外侧的所述纤维强 化树脂层构成为比相邻的层厚。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.05.20 (86)PC。
3、T国际申请的申请数据 PCT/JP2012/080775 2012.11.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/081019 JA 2013.06.06 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103998789 A CN 103998789 A 1/1页 2 1.一种真空泵，所述真空泵具备螺纹槽泵部，该螺纹槽泵部具备：固定圆筒部，在其内 周面设有螺旋状的螺纹槽部；以及旋转圆筒部，其配设在该固定圆筒部内，所述螺纹槽泵部 通过使该旋转圆。
4、筒部旋转，来通过由所述螺纹槽部和所述旋转圆筒部的外周面形成的螺旋 状的排气流路进行排气，所述真空泵的特征在于， 所述旋转圆筒部是层叠多个纤维强化树脂层而构成的，最外侧的所述纤维强化树脂层 构成为比相邻的层厚。 2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于， 最外侧的所述纤维强化树脂层构成为比相邻的层厚25以上。 3.一种真空泵，所述真空泵具备螺纹槽泵部，该螺纹槽泵部具备：固定圆筒部，在其内 周面设有螺旋状的螺纹槽部；以及旋转圆筒部，其配设在该固定圆筒部内，所述螺纹槽泵部 通过使该旋转圆筒部旋转，来通过由所述螺纹槽部和所述旋转圆筒部的外周面形成的螺旋 状的排气流路进行排气，所述真空泵的特征在于， 。
5、所述旋转圆筒部是层叠多个纤维强化树脂层而构成的，在该纤维强化树脂层具有将纤 维螺旋卷绕而形成的螺旋层、和将纤维环向卷绕而形成的环绕层，最外侧的所述环绕层构 成为比相邻的层厚。 4.根据权利要求3所述的真空泵，其特征在于， 最外侧的所述环绕层构成为比相邻的层厚25以上。 5.根据权利要求14中的任一项所述的真空泵，其特征在于， 所述旋转圆筒部的表面至少一部分被除去。 6.根据权利要求15中的任一项所述的真空泵，其特征在于， 所述旋转圆筒部的最外层为环绕层。 7.根据权利要求16中的任一项所述的真空泵，其特征在于， 所述旋转圆筒部的最内层为环绕层。 8.根据权利要求7所述的真空泵，其特征在于， 所。
6、述旋转圆筒部的最外层和最内层的所述环绕层为相同厚度。 9.根据权利要求18中的任一项所述的真空泵，其特征在于， 所述旋转圆筒部的除最外层和最内层以外的其它层被设定为相同厚度。 权 利 要 求 书CN 103998789 A 1/6页 3 真空泵 技术领域 0001 本发明涉及具备螺纹槽泵部的真空泵。 背景技术 0002 在用于实现真空装置的高真空环境的复合型涡轮分子泵中，在将旋转叶片和固定 叶片交替地配置而构成的轴流泵的下游设有螺纹槽泵，该螺纹槽泵由旋转圆筒和与该旋转 圆筒对置的固定圆筒构成。 0003 关于该螺纹槽泵，对置的旋转圆筒和固定圆筒之间的间隙越小，排气性能越高，因 此，对于构成螺纹。
7、槽泵的旋转圆筒部分要求高精度。 0004 因此，通常，旋转圆筒部分为金属制成，并通过与旋转叶片一体地切出而形成，但 为了实现具有该旋转叶片和旋转圆筒的旋转体的轻量化，提出有下述技术：将旋转圆筒部 分替换为轻量且强度优异的FRP制成(纤维强化树脂制成)的圆筒(例如参照专利文献1、 2)。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1：日本特开2009-108752号公报 0008 专利文献2：日本特开2004-278512号公报 发明内容 0009 发明要解决的课题 0010 可是，上述旋转体由于高速旋转而在圆周方向上施加有载荷。并且，旋转圆筒是只 有一端被固定于旋转轴的结构。
8、，因此，不仅在圆周方向上，在轴向上也被施加有载荷。 0011 因此，FRP制成的旋转圆筒一般是将环绕层和螺旋层交替地层叠而成的多层结构， 其中，环绕层是沿圆周方向配置纤维而成的，螺旋层是与轴向带有一些角度地配置纤维而 成的。并且，这时，为了使旋转圆筒的材料特性平均化，一般还尽量减小各层的厚度并增加 层叠数。 0012 然而，在为上述多层结构的情况下，由于螺旋层中的纤维的重叠、和卷绕纤维时的 略微的位置偏移等，而在表面会产生凹凸。 0013 因此，旋转圆筒通常是在以最外层为环绕层的方式卷绕纤维而成形之后，需要对 表面的凹凸进行除去加工从而精加工成规定的形状精度。 0014 可是，存在下述问题：由。
9、于对表面的凹凸进行除去加工(精加工)，会产生由内部 应变()的释放造成的内部应力的不均，旋转圆筒整体会发生形变(歪)，因而无 法使与对置的固定圆筒之间的间隙足够小。 0015 这被认为是由于以下原因造成的：FRP制成的旋转圆筒由至少2种材料(纤维和 树脂)形成；环绕层和螺旋层这些纤维定向不同的层被一体化；以及由于材料在树脂硬化 时的硬化收缩所引起的形变和热膨胀率的差，会产生大的内部应力。 说 明 书CN 103998789 A 2/6页 4 0016 另外，从另一观点来看，通过对表面的凹凸进行除去加工(精加工)，有时还因为 以下原因使得旋转圆筒变形： 0017 A)连续的纤维的切断； 0018。
10、 B)各向异性材料层与其它各向异性材料层的应变平衡的破坏； 0019 C)层的规定的部分的纤维的张力的变化。 0020 并且，有时即使不切断纤维，当削去某一部分的树脂层时，该应变平衡也会破坏， 从而导致旋转圆筒变形。 0021 另外，从又一观点来看，FRP为与铁等各向同性材料不同的各向异性材料，环绕层 和螺旋层的材料特性不同。对于FRP，当在一个硬化工序中使环绕层和螺旋层硬化了的情况 下(即，在不是只使环绕层硬化，接着只使螺旋层硬化这一方法，而是在卷绕工序中使环绕 层、螺旋层层叠卷绕，并同时一体地使环绕层和螺旋层硬化的情况下)，螺旋层和环绕层保 持平衡而维持旋转圆筒。因此，若该平衡发生破坏，则。
11、旋转圆筒自身会产生大的变形。换句 话说，在对环绕层或螺旋层的一部分进行切削加工而切断纤维，或者即使不切断纤维而削 去其树脂层的情况下，存在这样的问题点：在旋转圆筒中应力平衡发生破坏，无法维持旋转 圆筒的形状。 0022 本发明解决了上述问题点，提供一种极其优异的真空泵，其能够尽量减小纤维强 化树脂制成的旋转圆筒的形变并使旋转圆筒和固定圆筒之间的间隙足够小，相应地实现排 气性能的提高。 0023 用于解决课题的手段 0024 参照附图对本发明的主旨进行说明。 0025 涉及一种真空泵，其特征在于，所述真空泵具备螺纹槽泵部，该螺纹槽泵部具备： 固定圆筒部2，在其内周面设有螺旋状的螺纹槽部1；以及旋。
12、转圆筒部3，其配设在该固定圆 筒部2内，所述螺纹槽泵部通过使该旋转圆筒部3旋转，来通过由所述螺纹槽部1和所述旋 转圆筒部3的外周面形成的螺旋状的排气流路进行排气，所述真空泵的特征在于， 0026 所述旋转圆筒部3是层叠多个纤维强化树脂层而构成的，最外侧的所述纤维强化 树脂层构成为比相邻的层厚。 0027 并且，在技术方案1所述的真空泵的基础上，真空泵的特征在于，最外侧的所述纤 维强化树脂层构成为比相邻的层厚25以上。 0028 另外，涉及一种真空泵，其特征在于，所述真空泵具备螺纹槽泵部，该螺纹槽泵部 具备：固定圆筒部2，在其内周面设有螺旋状的螺纹槽部1；以及旋转圆筒部3，其配设在该 固定圆筒部。
13、2内，所述螺纹槽泵通过使该旋转圆筒部3旋转，来通过由所述螺纹槽部1和所 述旋转圆筒部3的外周面形成的螺旋状的排气流路进行排气，所述旋转圆筒部3是层叠多 个纤维强化树脂层而构成的，在该纤维强化树脂层具有将纤维螺旋卷绕而形成的螺旋层4、 和将纤维环向卷绕而形成的环绕层5，最外侧的所述环绕层5构成为比相邻的层厚。 0029 并且，在技术方案3所述的真空泵的基础上，真空泵的特征在于，最外侧的所述环 绕层5构成为比相邻的层厚25以上。 0030 并且，在技术方案14中的任一方案的真空泵的基础上，真空泵的特征在于，所 述旋转圆筒部3的表面至少一部分被除去。 0031 并且，在技术方案15中的任一方案的真空。
14、泵的基础上，真空泵的特征在于，所 说 明 书CN 103998789 A 3/6页 5 述旋转圆筒部3的最外层为环绕层5。 0032 并且，在技术方案16中的任一方案的真空泵的基础上，真空泵的特征在于，所 述旋转圆筒部3的最内层为环绕层5。 0033 并且，在技术方案7的真空泵的基础上，真空泵的特征在于，所述旋转圆筒部3的 最外层和最内层的所述环绕层5为相同厚度。 0034 并且，在技术方案18中的任一方案的真空泵的基础上，真空泵的特征在于，所 述旋转圆筒部3的除最外层和最内层以外的其它层被设定为相同厚度。 0035 发明效果 0036 本发明如上述那样构成，因此，本发明为极其优秀的真空泵能够。
15、尽量减小纤维强 化树脂制成的旋转圆筒的形变从而使旋转圆筒和固定圆筒之间的间隙足够小，相应地实现 了排气性能的提高。 附图说明 0037 图1是本实施例的概略说明剖视图。 0038 图2是现有的旋转圆筒部的概略说明剖视图。 0039 图3是本实施例的旋转圆筒部的概略说明剖视图。 0040 图4是表示由旋转圆筒部的内部应力或层的规定的部分的纤维的张力的差造成 的变形的例子的概略说明图。 0041 图5是本实施例的旋转圆筒部的概略说明剖视图。 0042 图6是本实施例的另一例的概略说明剖视图。 0043 图7是表示最外层(最外侧的环绕层)的厚度与除去加工前后的表面的凹凸量的 模拟结果的曲线图。 具体。
16、实施方式 0044 对于优选的本发明的实施方式，根据附图示出本发明的作用并简单地进行说明。 0045 通过使最外侧的纤维强化树脂层(例如环绕层5)比相邻的层厚，能够相对地减小 除去加工中导致的、由内部应变的释放造成的内部应力的不均，由此，能够减小纤维强化树 脂制成的旋转圆筒部3的形变。并且，能够相对地减小除去加工导致的、由连续的纤维的切 断、各向异性材料层与其它各向异性材料层的应变平衡的破坏、和层的规定的部分的纤维 的张力的变化造成的影响，由此，能够减小纤维强化树脂制成的旋转圆筒部3的形变。 0046 实施例 0047 根据附图对本发明的具体的实施例进行说明。 0048 本实施例的真空泵具备螺。
17、纹槽泵部，该螺纹槽泵部具备：固定圆筒部2，在其内周 面设有螺旋状的螺纹槽部1；以及旋转圆筒部3，其配设在该固定圆筒部2内，螺纹槽泵部通 过使该旋转圆筒部3旋转，来通过由所述螺纹槽部1和所述旋转圆筒部3的外周面形成的 螺旋状的排气流路进行排气，所述旋转圆筒部3是层叠多个纤维强化树脂层而构成的，在 该纤维强化树脂层具有将纤维螺旋卷绕而形成的螺旋层4、和将纤维环向卷绕而形成的环 绕层5，最外侧的所述环绕层5的表面被除去，该除去后的最外侧的所述环绕层5构成为比 相邻的层厚。 说 明 书CN 103998789 A 4/6页 6 0049 具体来说，如图1所示，本实施例为将旋转体7(转子)以能够旋转的方。
18、式配置在 筒状的泵壳体6内而成的螺纹槽泵。旋转体7由旋转圆筒部3和金属制成的圆盘状的安装 部10构成，其中，该安装部10安装于DC马达8的旋转轴9，该安装部10与该旋转圆筒部3 配合连结。图中，标号11为与腔室12连通的进气口，标号13为排气口，标号14为径向电 磁铁，标号15为轴向电磁铁。 0050 关于安装部10和旋转圆筒部3，例如使安装部10的外径和旋转圆筒部3的内径为 大致同径，通过将安装部10利用液氮等冷却并插入配合于旋转圆筒部3的上部的所谓冷套 进行配合连结。 0051 并且，本实施例的旋转圆筒部3是将使用公知的纤维缠绕法形成的纤维强化树脂 层层叠多层而构成的，旋转圆筒部3是将螺旋。
19、层4和环绕层5交替层叠多层而形成的，螺旋 层4是利用纤维相对于芯棒的轴心的卷绕角度小于80的螺旋卷而形成的，环绕层5是利 用纤维相对于芯棒的轴心的卷绕角度为80以上的环形卷而形成的。 0052 具体来说，本实施例的旋转圆筒部3是将螺旋层4(相对于芯棒轴心的卷绕角度为 20)和环绕层5以至少最内层和最外层为环绕层5的方式交替地层叠包括环绕层/螺 旋层/环绕层结构的3层以上而形成的(优选为大约57层。)。 0053 螺旋层4是为了获得相对轴向的力的耐力而设置的，环绕层5是为了获得相对圆 周方向的力的耐力而设置的。并且，由于各层越厚、层叠数越少，层间的形变就越大，因此， 通过增加层叠数并减小各层的厚。
20、度能够减小层间的形变。另外，最外层和最内层不限于环 绕层5，也可以是螺旋层4或只有树脂的层，但在为环绕层5能够进一步减小旋转圆筒部3 的形变。 0054 例如，旋转圆筒部3是这样形成的：将浸渍有树脂的碳纤维卷绕层叠于芯棒，将环 绕层5和螺旋层4交替地层叠，使树脂加热硬化，然后，将芯棒脱模。另外，关于树脂，从苯 酚树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂等中选取与用途相适合的即可。 0055 另外，在芯棒脱模后，对旋转圆筒部3的最外层的表面(的凹凸)稍微地进行研磨 (除去加工)，以使旋转圆筒部3的外径为规定的尺寸(形状)。 0056 为了尽量减小对表面的凹凸进行除去加工(精加工)所致的、由内部应变的释放 。
21、造成的内部应力的不均，在本实施例中构成为使最外侧的环绕层5的厚度比相邻的层厚。 并且，为了尽量减小对表面的凹凸进行除去加工(精加工)所致的、由连续的纤维的切断、 各向异性材料层与其它各向异性材料层的应变平衡的破坏和层的规定的部分的纤维的张 力的变化造成的影响，在本实施例中构成为使最外的环绕层5的厚度比相邻的层厚。另外， 其它层的厚度设定为相同厚度。 0057 这里，图2是表示以最外层和各层的厚度相同的方式缠绕纤维成形的现有的旋转 圆筒部3的最外层的厚度最大时的图(a)和厚度最小时(b)的图，图3是以最外层的厚度 为最大的方式缠绕纤维成形的本实施例的旋转圆筒部3的最外层的厚度最大时的图(a)和 。
22、厚度最小时(b)的图。图中，标号4和4为螺旋层，标号5和5为环绕层。 0058 根据图2、图3可知，在内侧层(除最外层和最内层以外的内侧的层)的厚度不均 的累积差a为最大，且除去加工量的差b为最大的情况下(最外层的厚度中的、加工前的厚 度与加工后的厚度的差为最大的情况下)，可知图3中最外层的厚度变化的影响程度更小。 另外，图4是由于内部应力或层的规定的部分的纤维的张力的差造成的变形的例子，由于 说 明 书CN 103998789 A 5/6页 7 像这样发生变形，因此在各部分处除去加工量的差b产生差异。 0059 在除去加工之后的最外层(最外的环绕层5)的厚度小的情况下，该变形的影响 大，有时。
23、旋转圆筒部3的真圆度反而比除去加工前变差。因此，优选该最外层(最外侧的环 绕层5)的厚度尽量厚，以便减小前述的内部应力或层的规定的部分的纤维的张力的差。 0060 这里，最外层(最外侧的环绕层5)的厚度与除去加工前后的表面的凹凸量的关系 例如如图7所示。 0061 在图7的例子中，由于螺旋层中的纤维的重叠、和卷绕纤维时的略微的位置偏移 等，在除去加工前的表面产生了0.25mm的凹凸。为了除掉该凹凸而进行除去加工，但有时 即使除掉由于纤维的重叠等引起的凹凸，也会由于加工不均而产生由内部应变的释放造成 的内部应力的不均，从而圆筒整体较大地形变。并且，有时由于加工不均而产生连续的纤维 的切断、各向异。
24、性材料层与其它各向异性材料层的应变平衡的破坏、和层的规定的部分的 纤维的张力的变化，从而圆筒整体也会发生形变。而且，纤维强化树脂制成的树脂硬化后的 圆筒通过切断纤维，有时该纤维的张力会变化，从而圆筒整体发生形变。 0062 其结果是，有时使由纤维的重叠等引起的凹凸、和由圆筒整体的形变引起的凹凸 合并后的表面的全凹凸量反而比除去加工前变差。在图7的例子中，在与本实施例相同的 结构中，在使最外层的厚度变化的情况下，在加工不均(内侧层的厚度不均)比较少的情况 (0.05mm)与比较多的情况(0.07mm)两种情况下，模拟了表面的全凹凸量。其结果是得到 了以下结果：在除去加工后的最外层的厚度薄的情况下。
25、，表面的全凹凸量比除去加工前大， 而当增加除去加工后的最外层的厚度时，表面的全凹凸量降低，例如，在加工不均为0.07mm 的情况下，在除去加工后的最外层的厚度为0.1mm时，除去加工后的表面的全凹凸量增加 至0.35mm，而当使除去加工后的最外层的厚度为1.6mm时，表面的全凹凸量降低至0.17mm。 并且，可以推测：表面的凹凸量比加工前小(具有某种程度的富余)的话，为大致0.5mm(其 它层的0.4mm的1.25倍)，因而优选表面除去后的厚度比其它层厚25以上。 0063 通过像上述那样设定最外的环绕层5的厚度，即使利用除去加工除去的纤维量产 生不均，也能够相对地减小由该除去加工时除去的纤维。
26、量的不均引起的、由内部应变的释 放造成的内部应力的不均，由此，能够减小纤维强化树脂制成的旋转圆筒部3的形变，相应 地能够使旋转圆筒和固定圆筒之间的缝隙足够(在金属制成的情况下不逊色，例如至大约 1mm)小，从而相应地实现了排气性能的提高。并且，能够相对地减小由除去加工时除去的纤 维量的不均引起的、由连续的纤维的切断、各向异性材料层与其它各向异性材料层的应变 平衡的破坏、和层的规定的部分的纤维的张力的变化造成的影响，能够获得与上述同样的 效果。 0064 而且，也可以构成为将最内层的厚度设定为与最外层相同(也可以构成为最外层 和最内层具有最大厚度。)。这是因为：如图5中图示的那样，与最外层和最内。
27、层的厚度不 相同的情况(a)相比，在使最外层和最内层的厚度相同(对称)的情况(b)下，内部应力内 外对称，能够防止力矩的产生，能够抵消内部应力。并且，还能够相对减小除去加工所致的、 由规定的部分的张力的变化造成的内外的张力的差。另外，在该情况下，使最外层和最内层 比除最外层和最内层以外的其它层(最小厚度的层)厚25以上。由此，即使最外层由于 除去加工而变薄，也能够保持旋转圆筒部3的真圆度(形状)。 0065 并且，本实施例对螺纹槽泵进行了说明，但只要是图6中图示出的另一例那样的 说 明 书CN 103998789 A 6/6页 8 复合型的涡轮分子泵等、具有螺纹槽泵部的结构，就也能够同样地采用。
28、上述结构。图中，标 号16为在泵壳体6的内壁面隔开规定的间隔地突出设置多段的固定叶片，标号17为与固 定叶片16交替地配设的旋转叶片(一体地设置于在DC马达8的旋转轴9安装的金属制成 的安装部10上)，将在安装部10的下端部设置的环状的配合部18通过冷套而与旋转圆筒 部3配合连结。其余与图1的情况相同。 0066 由于本实施例如上述那样构成，所以极其优秀，能够尽量减小纤维强化树脂制成 的旋转圆筒部3的形变而使旋转圆筒部3和固定圆筒部2之间的间隙足够小，相应地了实 现排气性能的提高。 0067 标号说明 0068 1：螺纹槽部； 0069 2：固定圆筒部； 0070 3：旋转圆筒部； 0071 4：螺旋层； 0072 5：环绕层。 说 明 书CN 103998789 A 1/5页 9 图1 说 明 书 附 图CN 103998789 A 2/5页 10 图2 图3 说 明 书 附 图CN 103998789 A 10 3/5页 11 图4 图5 说 明 书 附 图CN 103998789 A 11 4/5页 12 图6 说 明 书 附 图CN 103998789 A 12 5/5页 13 图7 说 明 书 附 图CN 103998789 A 13 。