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JPH11500804A - 円弧状並進サイクルを有する真空ポンプ - Google Patents

円弧状並進サイクルを有する真空ポンプ

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Publication number
JPH11500804A
JPH11500804A JP8525462A JP52546296A JPH11500804A JP H11500804 A JPH11500804 A JP H11500804A JP 8525462 A JP8525462 A JP 8525462A JP 52546296 A JP52546296 A JP 52546296A JP H11500804 A JPH11500804 A JP H11500804A
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JP
Japan
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vacuum pump
stationary
pump
axis
disk
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Application number
JP8525462A
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English (en)
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JP4088340B2 (ja
Inventor
ダニエル ポーティエール
レミー レクレール
Original Assignee
エス ベ ペ ヴェ (ソシエテ ド ブレヴェット ペ ヴュリエ)
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Filing date
Publication date
Application filed by エス ベ ペ ヴェ (ソシエテ ド ブレヴェット ペ ヴュリエ) filed Critical エス ベ ペ ヴェ (ソシエテ ド ブレヴェット ペ ヴュリエ)
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Abstract

(57)【要約】 円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その一面上にうず巻状突出部(123)を備えた少なくとも1つの静止ディスク(114)を有する固定本体部(100)と、固定ディスク(114)に対向し且つ静止ディスク(114)のうず巻状突出部(123)にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも1つのうず巻状突出部(133)を備えた可動ディスク(131)と、ポンプの作動中に上記本体部(100)に対して可動ディスク(131)の円弧状並進動作を駆動するために可動ディスク(131)を上記本体部(100)に固定して支持する機構と、ポンプシャフト(140)により可動ディスク(131)を駆動して上記円弧状並進動作を生じさせるモータ手段(120)とを有し、ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する制限装置を有し、上記機構がポンプシャフト(140)により支持された2つのベアリング(182,190)を有し、ポンプシャフト(140)は固定本体部(100)に関して中心に配置され、円弧状並進動作制限装置は静止歯部(202)を備えたリング(201)を有し、この静止支部(202)の間に上記可動ディスク(131)に取り付けられた歯部(212)がはさみ込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 円弧状並進サイクルを有する真空ポンプ 本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプに関する。 より正確に言えば、本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであっ て、この真空ポンプが、その一側部にうず巻状突出部を備えた少なくとも1つの 静止ディスクを有する静止本体部と、静止ディスクに対向し且つ静止ディスクの うず巻状突出部にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも1つのうず 巻状突出部を備えた可動ディスクと、ポンプの作動中に本体部に対して可動ディ スクの円弧状並進動作を駆動するために可動ディスクを本体部に固定して支持す る機構と、ポンプ軸により可動ディスクを駆動して円弧状並進動作を生じさせる 駆動手段とを有し、ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装置を有 し、その円弧状並進動作において可動ディスクをガイドし且つねじりを防止する ようにした真空ポンプに関する。 この種のポンプは、例えば、FR-A-2 141 402 に記載されている。この文献に 記載されたポンプは、優れたものであったが、多くの部品を有し且つかさばると いう欠点がある。特に、上記機構が結合された3つのクランクから構成され、互 いに同期し、さらに、ポンプの周囲に配置されていたため、半径方向にかさばる 。これらのクランクは、それ自体で、相対的な円弧状並進動作の制限を行ってい る。 本発明の目的は、これらの欠点を解決した上記のタイプのポンプを提供するこ とにある。 従って、本発明は、円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真 空ポンプが、その一面上にうず巻状突出部を備えた少なくとも1つの静止ディス クを有する静止本体部と、静止ディスクに対向し且つ静止ディスクのうず巻状突 出部にはさみ込まれて同様な角度領域を有する少なくとも1つのうず巻状突出部 を備えた可動ディスクと、ポンプの作動中に本体部に対して可動ディスクの円弧 状並進動作を駆動するために可動ディスクを本体部に固定して支持する機構と、 ポンプシャフトにより可動ディスクを駆動して円弧状並進動作を生じさせる駆動 手段(120)とを有し、ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装 置を有し、上記機構がポンプシャフトにより支持された少なくとも一つのブッシ ュを有する真空ポンプにおいて、ポンプシャフトは静止本体部に関して中心に配 置され、円弧状並進動作制限装置は静止歯部を備えたリングを有し、この静止支 部の間に可動ディスクに取り付けられた歯部がはさみ込まれていることを特徴と している。 上記の制限装置は、ポンプの速度が毎時100m3、さらに毎時500100 m3、及びこれ以上の大きな容積を発生するような場合でも、相対的な動作制限 (アンチ・トーション)機能を保証することができる。 好ましくは、上記静止歯部は、ポンプの軸と平行な軸を有する円筒状面により 制限され、さらに、上記軸に垂直な面における静止歯部の断面は、半径Rと半径 rをそれぞれ有する円弧により構成され、それらの円弧の中心は、上記軸にその 中心が位置する半径Rpの円上にあり、円弧は円の内側にあり円弧は外側にある 。 優れた効果を得るように、上記可動歯部は、ポンプの軸と平行な軸を有する円 筒状面により制限され、さらに、上記軸に垂直な面における可動歯部の断面は、 同様な円弧により構成され、円弧は円の外側にあり円弧は内側にある。 好ましくは、R=RpSinα/4+E/2、及び、r=RpSinα/4−E /2である。ただし、αは2つの静止歯部又は可動歯部の間の角度であり、Eは 偏心率であり、この偏心率はポンプの静止軸の周りの可動軸によりトレースされ る円筒の半径に相当する。 優れた効果を得るように、クランク半径が調整可能である。 好ましくは、上記ポンプシャフトの端部を受け入れる通路の軸が、ブッシュの 外側面の軸に関して少しオフセットしており、上記ブッシュは、その内部に通路 が形成され且つ上記外側面により受け入れられるベアリングを介して上記可動デ ィスクを支持するようにしている。優れた効果を得るように、上記ポンプシャフ トの偏心ベアリング面が、この偏心ベアリング面を取り囲み且つベアリングハブ のためのベアリングを受け入れるリングの軸に関してオフセットした軸を有する 。 好ましくは、上記機構は、ポンプシャフトの周りの軸方向に離間した2つのベ アリング・ブッシュを有する。 優れた効果を得るように、上記真空ポンプは、ポンプシャフトを取り囲む金属 性のシール用のベローを更に有し、このベローの一端は可動ディスクに固定され 、他端は静止本体部に固定されている。 好ましくは、上記真空ポンプは、静止ディスク上に一つのうず巻突出部のみを 可動ディスク上に一つのうず巻突出部のみを有する。 優れた効果を得るように、上記静止ディスクのうず巻突出部及び上記可動ディ スクのうず巻突出部は、可動ディスクの位置に関係なく一定の小さなクリアラン スにより離間している。 本発明の特徴及び利点は、添付図面を参照して実施形態の詳細な説明により明 らかになる。 図1は、本発明によるポンプの長手方向の破断断面図である。 図2は、図1のII−II線に沿って見た断面図である。 図3は、図1のIII−III線に沿って見た断面図である。 図4と図5は、図3からの装置の歯部の構成を示す幾何学的線図である。 図6と図7は、図1のVI−VI線とVII−VII線に沿って見た断面図である。 図1乃至図7に示すように、本発明のポンプは、静止本体部100を有してい る。この本体部100は、スリーブ111、スペーサ112及びフランジ114 から構成され、これらは、ネジ115とこれらの間のシール116,117によ り共に組み立てられる。フランジ114の内側即ちスリーブ111に向いた側に は、うず巻状突出部123が形成され、このうず巻状突出部123は、可動プレ ート131の一方の側に形成された同じ角度領域を持つうず巻状突出部133に はさみ込まれている。この可動プレート131の他方の側は、ネジ171により 固定されたほぼ円筒状の中空シャフト170を支持している。 これらのうず巻状突出部123,133は、可動ディスク131の位置に関係 なく一定の小さなクリアランスにより離間している。このクリアランスは、数十 ミクロンのオーダーであり、分かりやすくするために図3に誇張されて示されて いる。 中空シャフト170は、ブレート131に固定されたその端部に、中空シャフ ト170の内側に延びる半径方向リム181を有し、このリム181の内側には 、 その内側に配置されたベアリング手段148を支持するリング182が配置され ている。ベアリング手段148は、それらが取り付けられているブッシュ147 を取り囲んでいる。このブッシュ147は、円錐台状の内部通路183を備え、 この通路のより大きな直径の開口部は、中空シャフト170の内側に向いた端部 に位置している。 スリーブ111は、スペーサ112と反対側の端部に、スリーブ111の内側 の方向に向いた複数の半径方向アーム177を備えている。これらの半径方向ア ーム177は、例えば120°だけ離れた3本の半径方向アームであり、図3に 1本のみ示されている。ほぼ円筒状のブッシュ180が、スリーブ111及び中 空シャフト170の内側で、アーム177の内側端部からポンプ軸155に沿っ て軸方向に延びている。ブッシュ180は、スリーブ111に関して最も内側端 の近傍で、ベアリング手段184の外側を支持している。 スリーブ111の半径方向フィンガ177は、ネジ176により、ケーシング 174を支持している。このケーシング174は、ポンプをその一部のみが示さ れ且つその駆動シャフトの端部121を見ることが出来るモータ120に結合す るためのものである。ケーシング174は、ベアリング・ブッシュ173を支え る内部壁175を備えている。 ポンプは、ポンプシャフト140を有する。このポンプシャフト140は、円 錐台状端部144を備え、この円錐台状端部144の形状はブッシュ147内の 通路183の形状と相補性を有する。ブッシュ147は、ネスト・クランプ装置 185によりポンプシャフト140の端部144に固定されている。シャフト1 40の他端部は、モータ120からシャフト140の回転を駆動する。この駆動 のために、駆動シャフト121は、キー122により拘束され駆動ナット129 と共に回転する。ポンプシャフト140の端部は、キー188により拘束され駆 動ナット186と共に回転する。駆動ナット129と駆動ナット186はフレキ シブル・カップリング149により結合されるフィンガ128,187をそれぞ れ支えている。 ポンプシャフト140は、ポンプの軸155と同軸の2つの円筒状ベアリング 面、即ち、その中央領域に設けられベアリング手段184と協力するベアリング 面179と、その端部172の近傍でベアリングブッシュ173により支持され たベアリング面189を有する。シャフト140の円錐台状端部144は軸15 5に関してオフセットされているがそれと平行な軸165を有する。これは、中 空シャフト170の軸である。 軸155と軸165が厳密に平行であることを保証するために、実施形態にお いて示されているように、軸155に対して偏心している別のベアリング面17 8を設けることが可能である。軸165と同軸のこのベアリング面178は、ス リーブ111に固定された半径方向アーム177の間に円周状にはさみ込まれた 半径方向アーム177により、中空シャフト170に結合されたベアリングハブ 190を支持している。 本発明の重要な特徴によれば、円弧状並進における相対動作を制限するための 装置200が設けられている。本発明によれば、この装置は、歯部202を備え たリング201を有し、このリング201はフレーム100に取り付けられてい る。この歯部202の間には、可動中空シャフト212の横方向自由端で歯部2 12がはさみ込まれている。図3乃至図5により明瞭に示すように、静止歯部2 02と可動歯部212は、それらの中心がいわゆる半径Rpの原線の円上にある 半径Rと半径rの円から作られる半円弧状プロフィールを有する。より正確に言 えば、静止歯部202は、軸155と平行な軸を有する円筒状面により制限され 、さらに、軸155に垂直な面におけるその断面は、半径Rと半径rをそれぞれ 有する円弧203,204により構成され、それらの円弧の中心は、軸155に その中心が位置する半径Rpの円205上にあり、円弧203は円205の内側 にあり円弧204は外側にある。可動歯部212は、軸165又は軸155と平 行な軸を有する円筒状面により制限され、さらに、これらの軸に垂直な面におけ るその断面は、同様に、円弧203,204により構成され、円弧203は円2 05の外側にあり円弧204は内側にある。2つの歯部202又は212の間の 角度αは、もちろん歯部の数Nに基づいて決定され、α=2π/Nとなる。軸1 55は静止しており、軸165は、軸155の周りの円筒をトレースし、その円 筒の半径は偏心率Eに対応している。半径Rと半径rをR=r+Eのように選択 すると、歯部212は、歯部202のプロフィールに追従し、その結果、中空 シャフト170及びプレート131は、捩じられることなく、それらの円弧状並 進動作においてガイドされる。図4と図5から、E、α、Rp、R及びrの関係 は以下の式により表される。 Rp・Sinα/4=1/2(r+R) この式に上述した偏心率を表す式を組み合わせると、以下の式を得る。 R=RpSinα/4+E/2, r=RpSinα/4−E/2 本発明は、図6と図7に示すように、偏心率を調整するための構造を備えてい る。図6に示すように、ポンプシャフト140の円錐台状端部144の軸及びこ の円錐台状端部144を受け入れる通路183の軸は、中空シャフト170を支 持するベアリング148を受け入れるブッシュ147の外側面192の軸165 に対して少しオフセットされている。偏心率Eは、この軸165と円錐台状部品 144に機械的に結合されたポンプシャフト140の円筒状ベアリング面179 の軸155との間の横方向オフセットであるから、軸165と軸155の間の距 離即ち偏心率Eを変えるために、円筒状ベアリング面179に対してブッシュ1 47の向きを変えれ十分であることが理解できる。 同様な構造により、ベアリングハブ190と一致する偏心率Eの同一調整が可 能となる。図7に示すように、ポンプシャフト140の偏心ベアリング面178 は、それを取り囲み且つベアリングハブ190のベアリングを受け入れるリング 193の軸に対してその軸がオフセットされている。繰り返すが、棚板140に 対してリング193の向きを変えれることにより、軸155と軸165の間の距 離が変わる。 上述したポンプにおいて、移動質量の慣性面がスペーサ112と軸方向で一致 している。従って、組立体をバランスさせるためには、この領域にブッシュ14 7に取り付けられた単一の動的バランスウエイト197を設けることで、十分で ある。 ポンプの入口156は、半径方向で且つスペーサ112内に設けられている。 出口157は、軸方向で且つ逆止弁159の下流側に設けられている。 ポンプが始動すると直ぐに、ポンプに注入された流体は、静止うず巻状突出部 に対する可動うず巻状突出部の円弧状並進動作による連続的且つ漸進的な圧力効 果に従う。 必要な場合には、その内部が真空となるポンプの囲いは、外部及びポンプの残 部から完全に隔離することが可能である。図1に示すように、このために、金属 性のベロー160を中空シャフト170の周りに設けるだけでよい。ベロー16 0の一端は、中空シャフト170の半径方向リム181と一致する外側面に位置 するフランジ196に固定され、ベロー160の他端は、静止本体部100にネ ジ176,195により取り付けられたリング194に固定される。このような 種類の構成により、ポンプの可能性ある用途が増大し、このようなポンプはドラ イ・ポンプと呼ばれ、その動作部品は外部から隔離され、さらに、どのような潤 滑油、オイル又はグリースも使用されない。 そのため、ポンプシステムを完全にシールするために使用される金属性のベロ ー160は、リミッター装置200により摩擦力又は偶然の捩じり力から積極的 に保護される。その結果、ベロー160の有効寿命に実質的な制限がなくなる。 毎時500m3までの容積又はそれ以上の容積を生じさせるように設計された この種のポンプは、冷却オイル回路が効果的に設けられており、その入口198 が図1に示されている。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年3月17日 【補正内容】 請求の範囲 1.円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その 一面上にうず巻状突出部(123)を備えた少なくとも1つの静止ディスク(1 14)を有する静止本体部(100)と、静止ディスク(114)に対向し且つ 静止ディスク(114)のうず巻状突出部(123)にはさみ込まれて同様な角 度領域を有する少なくとも1つのうず巻状突出部(133)を備えた可動ディス ク(131)と、ポンプの作動中に上記本体部(100)に対して可動ディスク (131)の円弧状並進動作を駆動するために可動ディスク(131)を上記本 体部(100)に固定して支持する機構と、ポンプシャフト(140)により可 動ディスク(131)を駆動して上記円弧状並進動作を生じさせる駆動手段(1 20)とを有し、上記ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装置を 有し、上記機構が上記ポンプシャフト(140)により支持された少なくとも一 つのブッシュ(182,190)を有し、上記円弧状並進動作制限装置は静止歯 部(202)を備えたリング(201)を有し、この静止支部(202)の間に 上記可動ディスク(131)に取り付けられた歯部(212)がはさみ込まれて いる真空ポンプにおいて、 上記静止歯部(202)は、ポンプの軸(155)と平行な軸を有する円筒 状面により制限され、さらに、上記軸(155)に垂直な面における静止歯部( 202)の断面は、半径Rと半径rをそれぞれ有する円弧(203,204)に より構成され、それらの円弧の中心は、上記軸(155)にその中心が位置する 半径Rpの円(205)上にあり、円弧(203)は円(205)の内側にあり 円弧(204)は外側にあることを特徴とする真空ポンプ。 2.上記ポンプシャフト(140)は静止本体部(100)に関して中心に配置 されていることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。 3.上記可動歯部(212)は、ポンプの軸(155)と平行な軸を有する円筒 状面により制限され、さらに、上記軸(155)に垂直な面における可動歯部( 212)の断面は、同様な円弧(203,204)により構成され、円弧(20 3)は円(205)の外側にあり円弧(204)は内側にあることを特 徴とする請求項1記載の真空ポンプ。 4.R=RpSinα/4+E/2、及び、r=RpSinα/4−E/2 ただし、αは2つの静止歯部(202)又は可動歯部(212)の間の角度で あり、Eは偏心率であり、この偏心率はポンプの静止軸(155)の周りの可動 軸(165)によりトレースされる円筒の半径に相当することを特徴とする請求 項3に記載の真空ポンプ。 5.クランク半径が調整可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何 れか1項に記載の真空ポンプ。 6.上記ポンプシャフト(140)の端部を受け入れる通路(183)の軸が、 ブッシュ(147)の外側面(192)の軸(165)に関して少しオフセット しており、上記ブッシュは、その内部に通路(183)が形成され且つ上記外側 面(192)により受け入れられるベアリング(148)を介して上記可動ディ スク(131)を支持するようにしていることを特徴とする請求項5記載の真空 ポンプ。 7.上記ポンプシャフト(140)の偏心ベアリング面(178)が、この偏心 ベアリング面(178)を取り囲み且つベアリングハブ(190)のためのベア リングを受け入れるリング(193)の軸に関してオフセットした軸を有するこ とを特徴とする請求項5記載の真空ポンプ。 8.上記機構は、ポンプシャフト(140)の周りの軸方向に離間した2つのベ アリング・ブッシュ(182,190)を有することを特徴とする請求項1乃至 請求項7の何れか1項に記載の真空ポンプ。 9.上記真空ポンプは、ポンプシャフト(140)を取り囲む金属性のシール用 のベロー(160)を更に有し、このベローの一端は可動ディスク(131)に 固定され、他端は静止本体部(100)に固定されていることを特徴とする請求 項1乃至請求項8の何れか1項に記載の真空ポンプ。 10.上記真空ポンプは、静止ディスク(114)上に一つのうず巻突出部(12 3)のみを可動ディスク(131)上に一つのうず巻突出部(133)のみを有 することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の真空ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 01)を有し、この静止支部(202)の間に上記可動 ディスク(131)に取り付けられた歯部(212)が はさみ込まれている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.円弧状並進サイクルを有する真空ポンプであって、この真空ポンプが、その 一面上にうず巻状突出部(123)を備えた少なくとも1つの静止ディスク(1 14)を有する静止本体部(100)と、静止ディスク(114)に対向し且つ 静止ディスク(114)のうず巻状突出部(123)にはさみ込まれて同様な角 度領域を有する少なくとも1のうず巻状突出部(133)を備えた可動ディスク (131)と、ポンプの作動中に上記本体部(100)に対して可動ディスク( 131)の円弧状並進動作を駆動するために可動ディスク(131)を上記本体 部(100)に固定して支持する機構と、ポンプシャフト(140)により可動 ディスク(131)を駆動して上記円弧状並進動作を生じさせる駆動手段(12 0)とを有し、上記ポンプがさらに相対的な円弧状並進動作を制限する装置を有 し、上記機構が上記ポンプシャフト(140)により支持された少なくとも一つ のブッシュ(182,190)を有する真空ポンプにおいて、 上記ポンプシャフト(140)は静止本体部(100)に関して中心に配置 され、上記円弧状並進動作制限装置は静止歯部(202)を備えたリング(20 1)を有し、この静止支部(202)の間に上記可動ディスク(131)に取り 付けられた歯部(212)がはさみ込まれていることを特徴とする真空ポンプ。 2.上記静止歯部(202)は、ポンプの軸(155)と平行な軸を有する円筒 状面により制限され、さらに、上記軸(155)に垂直な面における静止歯部( 202)の断面は、半径Rと半径rをそれぞれ有する円弧(203,204)に より構成され、それらの円弧の中心は、上記軸(155)にその中心が位置する 半径Rpの円(205)上にあり、円弧(203)は円(205)の内側にあり 円弧(204)は外側にあることを特徴とする請求項1記載の真空ポンプ。 3.上記可動歯部(212)は、ポンプの軸(155)と平行な軸を有する円筒 状面により制限され、さらに、上記軸(155)に垂直な面における可動歯部 (212)の断面は、同様な円弧(203,204)により構成され、円弧(2 03)は円(205)の外側にあり円弧(204)は内側にあることを特徴とす る請求項2記載の真空ポンプ。 4.R=RpSinα/4+E/2、及び、r=RpSinα/4−E/2 ただし、αは2つの静止歯部(202)又は可動歯部(212)の間の角度で あり、Eは偏心率であり、この偏心率はポンプの静止軸(155)の周りの可動 軸(165)によりトレースされる円筒の半径に相当することを特徴とする請求 項2又は請求項3に記載の真空ポンプ。 5.クランク半径が調整可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何 れか1項に記載の真空ポンプ。 6.上記ポンプシャフト(140)の端部を受け入れる通路(183)の軸が、 ブッシュ(147)の外側面(192)の軸(165)に関して少しオフセット しており、上記ブッシュは、その内部に通路(183)が形成され且つ上記外側 面(192)により受け入れられるベアリング(148)を介して上記可動ディ スク(131)を支持するようにしていることを特徴とする請求項5記載の真空 ポンプ。 7.上記ポンプシャフト(140)の偏心ベアリング面(178)が、この偏心 ベアリング面(178)を取り囲み且つベアリングハブ(190)のためのベア リングを受け入れるリング(193)の軸に関してオフセットした軸を有するこ とを特徴とする請求項5記載の真空ポンプ。 8.上記機構は、ポンプシャフト(140)の周りの軸方向に離間した2つのベ アリング・ブッシュ(182,190)を有することを特徴とする請求項1乃至 請求項7の何れか1項に記載の真空ポンプ。 9.上記真空ポンプは、ポンプシャフト(140)を取り囲む金属性のシール用 のベロー(160)を更に有し、このベローの一端は可動ディスク(131)に 固定され、他端は静止本体部(100)に固定されていることを特徴とする請求 項1乃至請求項8の何れか1項に記載の真空ポンプ。 10.上記真空ポンプは、静止ディスク(114)上に一つのうず巻突出部(12 3)のみを可動ディスク(131)上に一つのうず巻突出部(133) のみを有することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の真空 ポンプ。 11.上記静止ディスク(114)のうず巻突出部(123)及び上記可動ディス ク(131)のうず巻突出部(133)は、可動ディスク(131)の位置に関 係なく一定の小さなクリアランスにより離間していることを特徴とする請求項1 乃至請求項10の何れか1項に記載の真空ポンプ。
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