專利名稱：渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及最適于真空排放工藝氣體的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，所述工 藝氣體中含有腐蝕性氣體及易凝結(jié)的氣體等。
背景技術(shù)：
作為渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，申請(qǐng)人先前提出了如下的渦輪分子泵的密
封結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)l):如圖7所示，通過滾動(dòng)軸承支承旋轉(zhuǎn)軸的渦輪 分子泵a,包括徑向可搖動(dòng)地嵌入該渦輪分子泵a殼體的靜止構(gòu)件b的圓筒 狀的襯套c、和具有極小間隙且轉(zhuǎn)動(dòng)自如地插通該襯套c的內(nèi)周部的軸頸軸 部(journal shaft) d,在該軸頸軸部d的外周部凹設(shè)有人字形槽e和螺紋槽 f，并且在上述襯套c和軸頸軸部d之間導(dǎo)入凈化氣體。
這是通過上迷人字形槽的作用而在上述軸頸軸部和上述襯套之間得到 調(diào)心作用，進(jìn)而通過上述螺紋槽起到螺紋密封作用。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002 - 147385號(hào)公報(bào)
上述專利文獻(xiàn)1中的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)采用了具有螺紋槽的螺紋 密封。
然而，當(dāng)因輔助泵停止而使得該渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子側(cè)變?yōu)榇髿鈮籂顟B(tài) 時(shí)，或因排出氣體量過大而使得上述輔助泵的壓力升高時(shí)，所述密封結(jié)構(gòu)有 時(shí)會(huì)存在具有腐蝕性的排出氣體或粉塵等從該渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子側(cè)侵入電 機(jī)殼體內(nèi)這樣的問題。
這是由于，上述排出氣體或粉塵等通過上述螺紋密封部的螺紋槽進(jìn)入到 電機(jī)殼體側(cè)。
再有，上述輔助泵是指作為主排氣泵(例如渦輪分子泵)的輔助泵同時(shí)
進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的真空泵，起到的作用是將真空容器從大氣壓粗抽到1Pa左右的壓 力。
另外，上述具有螺紋密封部的密封結(jié)構(gòu)還存在軸頸軸部沿軸向所需長(zhǎng)度 變長(zhǎng)，渦輪分子泵的旋轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度變長(zhǎng)的缺陷。這造成了渦輪分子泵大型化 的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題，本發(fā)明的目的是提供一種渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)， 其即使在上述輔助泵停止、或輔助泵側(cè)的壓力升高時(shí)，排出氣體或粉塵等也 不會(huì)侵入渦輪分子泵的電機(jī)殼體內(nèi)，并且可縮短其軸向長(zhǎng)度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的通過滾動(dòng)軸承支承旋轉(zhuǎn)軸的渦輪分子泵， 包括可徑向搖動(dòng)地嵌入該渦輪分子泵殼體的靜止構(gòu)件的圓筒狀襯套、和與該 襯套的內(nèi)周部具有極小的間隙且轉(zhuǎn)動(dòng)自如地插通該內(nèi)周部的軸頸軸部，在該 軸頸軸部的外周部以朝向旋轉(zhuǎn)方向展開成 字形狀凹設(shè)人字形槽，同時(shí)相鄰 于該人字形槽而設(shè)置有由所述襯套和所述軸頸軸部形成的間隙密封部。
根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果可以提供一種渦輪分子泵，即使輔助泵側(cè) 的壓力上升，排出氣體或粉塵等也不會(huì)侵入渦輪分子泵的電機(jī)殼體內(nèi)，并且 其密封部的軸向長(zhǎng)度變得更短。


圖1是具有實(shí)施例1的密封結(jié)構(gòu)的渦輪分子泵的縱截面圖2是上述密封結(jié)構(gòu)部分的具體示意圖3是上述密封結(jié)構(gòu)的性能說(shuō)明圖4是實(shí)施例2的密封結(jié)構(gòu)部分的具體示意圖5是實(shí)施例2的另一實(shí)例的密封結(jié)構(gòu)部分的具體示意圖6是實(shí)施例3的密封結(jié)構(gòu)部分的具體示意圖7是現(xiàn)有技術(shù)的渦輪分子泵的縱截面圖。
符號(hào)的說(shuō)明
1 渦輪分子泵
2、 2' 、 2〃 密封結(jié)構(gòu)部分
8a 軸頸軸部
8b 人字形槽
8c 間隙密封部
10、 10' 、 10〃靜止構(gòu)件
12、 12' 襯套
13a、 Bb、 13c O形環(huán)
具體實(shí)施例方式
下面給出的是用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施例。 實(shí)施例1
通過圖1 -圖3對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是具有本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)的渦輪分子泵1的縱截面圖，2是后述的 密封結(jié)構(gòu)部分，3是吸氣口， 4是排氣口。
5是轉(zhuǎn)子，在外周具有多個(gè)動(dòng)葉片6，其呈放射狀、多層。 另外，7是靜葉片。
在上述轉(zhuǎn)子5的中心部具有旋轉(zhuǎn)軸8,轉(zhuǎn)子5和旋轉(zhuǎn)軸8 —體地進(jìn)行高
速旋轉(zhuǎn)。
上述旋轉(zhuǎn)軸8通過潤(rùn)滑油潤(rùn)滑式的滾動(dòng)軸承9a、 9b被轉(zhuǎn)動(dòng)自如地支承 在殼體的靜止構(gòu)件10、 11上。
再有，14是用于驅(qū)動(dòng)上述旋轉(zhuǎn)軸8的電機(jī)，15是電機(jī)殼體。 上述密封結(jié)構(gòu)部分2的具體構(gòu)造如圖2所示。
即，密封結(jié)構(gòu)部分2包括可徑向搖動(dòng)地緩嵌于設(shè)置在上述靜止構(gòu)件10 上的軸孔10a中的圓筒狀的襯套12、和轉(zhuǎn)動(dòng)自如地插通該襯套12的軸頸軸 部8a。 軸頸軸部8a是上述旋轉(zhuǎn)軸8的一部分，在該軸頸軸部8a的外周部的上 述滾動(dòng)軸承9a附近，以朝向旋轉(zhuǎn)方向展開成 (日文字母)字形狀的方式 凹設(shè)有人字形槽8b。這里所謂"人字形槽，，是指按照一端側(cè)彼此接近且另 一端側(cè);波此背離的方式而形成的兩個(gè)一組的槽在基準(zhǔn)線上間隔地并列配置 多個(gè)組的、各組槽中背離的另 一 端側(cè)比 一 端側(cè)更位于基準(zhǔn)線的 一 方向側(cè)的形 態(tài)的槽，例如，包括由兩個(gè)一組的槽形成 字的槽，或者由兩個(gè)一組的槽形 成"字的槽。因此，所謂"朝向旋轉(zhuǎn)方向展開成 字形"是指形成呈 字或 呈乂、字的兩個(gè)一組的各組槽中背離的另一端側(cè)位于軸頸軸部8a的旋轉(zhuǎn)方向側(cè)。
并且，在與上述滾動(dòng)軸承9a相反的一側(cè)上，在該軸頸軸部8a的外周部 和上述襯套12的內(nèi)周部之間形成有間隙密封部8c。
另外，間隙密封是利用微小的間隙(縫隙)來(lái)進(jìn)行密封作用，在上述軸 頸軸部8a的外周部和上述襯套12的內(nèi)周部之間為5~ 10微米(|im)的極 小縫隙，形成該縫隙的軸頸軸部8a在軸向的長(zhǎng)度(寬度)被形成為軸頸軸 部8a的直徑d的0.3倍(0.3d )以上。
此外，在上述襯套12的外周部和上述軸孔10a之間形成有至少100微 米(iam)以上的間隙。
13a和13b是由彈性材料構(gòu)成的O形環(huán)，這些O形環(huán)13a和13b被嵌入 并保持在上述靜止構(gòu)件10的軸孔10a上所形成的槽內(nèi)，同時(shí)介于上述靜止 構(gòu)件IO和上述襯套12之間，通過這些O形環(huán)13a和13b,上述襯套12可 徑向搖動(dòng)地被嵌接在上述靜止構(gòu)件10的軸孔10a中。
再有，10c是用于防止上述襯套12沿軸向脫離的蓋體。
在上述襯套12的外周部凹設(shè)有圓周方向的環(huán)形槽12b,進(jìn)而，在該襯 套12中從該環(huán)形槽12b的底部向該襯套12的內(nèi)周部貫通地設(shè)置有貫通孔 12a， 乂人而從形成在上述靜止構(gòu)件IO上的通氣孔10b送來(lái)的凈化氣體通過該 貫通孔12a被送入上述襯套12和軸頸軸部8a之間的極小間隙。
上述貫通孔12a被形成為，在凹設(shè)于上述軸頸軸部8a上的人字形槽8b
和上述間隙密封部8C的中間進(jìn)行開口 。
下面，對(duì)本實(shí)施例的渦輪分子泵1的工作和效果進(jìn)行說(shuō)明。
分子泵l將吸氣口 3連接在真空容器側(cè)(未圖示)，將排氣口 4連接在 輔助泵(未圖示)上，從真空容器進(jìn)行工藝氣體的排出。
密封結(jié)構(gòu)部分2防止排氣口 4側(cè)的工藝氣體侵入到滾動(dòng)軸承9a、 9b和 電機(jī)14的部分。
從通氣孔10b送來(lái)的凈化氣體(使用氮?dú)獾?通過襯套12的貫通孔12a 被送入該襯套12和軸頸軸部8a之間的間隙，并通過間隙密封部8c向排氣 口 4側(cè)逸出，從而防止了工藝氣體從該間隙部8c處侵入。
并且，人字形槽8b與襯套12之間如氣體軸承那樣發(fā)揮作用，進(jìn)行軸頸 軸部8a和襯套12的調(diào)心作用。
即，高速旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子5和旋轉(zhuǎn)軸8因殘存的失衡重量，會(huì)以微小的振 幅在旋轉(zhuǎn)軸中心的周圍進(jìn)行振擺回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
該振幅被預(yù)想在10孩i米(|am)以上，如果軸頸軸部8a的外周部和斥十 套12的內(nèi)周部由于該振動(dòng)而接觸，則有可能產(chǎn)生摩擦熱并引起燒結(jié)。
但是，上述軸頸軸部8a的外周部的人字形槽8b如氣體軸承那樣發(fā)揮作 用，沿徑向擠壓襯套12的力起作用，通過上述O形環(huán)13a、 13b的彈性變形， 該襯套12徑向上的搖動(dòng)^皮吸收，所以軸頸軸部8a和襯套12不會(huì)4妄觸。
下面通過圖3的圖表對(duì)間隙密封部8c和現(xiàn)有技術(shù)的螺紋密封之間的性 能差異進(jìn)行說(shuō)明。
在圖3的圖表中，橫軸Q是從大氣側(cè)(電機(jī)室側(cè))向真空側(cè)(排氣口 4 側(cè))流入的氣體流量(凈化氣體的流量)，還有Ap是大氣壓(電機(jī)殼體15 內(nèi)的壓力)和排氣口 4側(cè)壓力的壓差。
同時(shí)，L1和L2分別是表示間隙密封時(shí)的壓差△ p和凈化氣體流量Q的 關(guān)系的性能曲線。
這里，上述L1表示該間隙密封部的長(zhǎng)度與螺紋密封所需的長(zhǎng)度相等時(shí) 的△ p和Q的關(guān)系，而上述L2表示該間隙密封部的長(zhǎng)度比螺紋密封所需的
長(zhǎng)度短時(shí)的△p和Q的關(guān)系。
并且，L3和L4分別是表示現(xiàn)有技術(shù)的螺紋密封時(shí)的Ap和Q的關(guān)系的 性能曲線，其中的L3是渦輪分子泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中(螺紋密封部旋轉(zhuǎn)中)的Ap 和Q的關(guān)系，而L4表示渦輪分子泵停止中的Ap和Q的關(guān)系。
再有，上述間隔密封和螺紋密封雙方在襯套和軸頸軸部的間隙都是相同的。
從圖3可以看出，對(duì)于大于等于在間隔密封性能曲線L2和螺紋密封性 能曲線L3的交點(diǎn)C處的壓差A(yù)pc的壓差，因?yàn)殚g隔密封的凈化氣體的流量 比螺紋密封少，所以對(duì)排出氣體(工藝氣體)的軸封效果增強(qiáng)。
并且，短的間隙密封的性能曲線Ll和螺紋密封性能曲線L3在交點(diǎn)D 處交叉，在大于該D點(diǎn)處的壓差A(yù)p的Ap范圍內(nèi)，即使短的間隔密封也能 發(fā)揮出超過螺紋密封的對(duì)排出氣體的軸封效果。
即，從雙方的性能曲線傾斜角的不同也可以看出，與螺紋密封相比，間 隙密封的情況與凈化氣體增加對(duì)應(yīng)的密封能力增加更大。
并且，即使輔助泵停止或因排出氣體量過大而使得渦輪分子泵1的排氣 口 4側(cè)的壓力升高時(shí)，沒有螺紋槽的間隙密封因?yàn)椴淮嬖诔槲?pumping) 作用，所以不會(huì)產(chǎn)生氣體從排氣口 4側(cè)向滾動(dòng)軸承9a或配有電才幾14的電才幾 室側(cè)的;克動(dòng)。
這樣，采用本發(fā)明的間隙密封的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的采用螺紋密封的密封 結(jié)構(gòu)相比，在排氣口側(cè)的背壓升高時(shí)也具有優(yōu)異的軸封作用，并且，與現(xiàn)有 技術(shù)的螺紋密封相比，以短的長(zhǎng)度能夠獲得和該螺紋密封同等以上的軸封效 果。
再有，本實(shí)施例中，通過設(shè)置在襯套12中的貫通孔12a將凈化氣體供 給到由襯套12和軸頸軸部8a形成的間隙部，但是也可以將凈化氣體供給到 滾動(dòng)軸承9a和襯套12之間，該供給的凈化氣體通過由襯套12的內(nèi)周和軸 頸軸部8a的外周形成的間隙部。 (實(shí)施例2)
下面，通過圖4和圖5對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。 圖4是本實(shí)施例的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)部分2'的具體示意圖。 在上述實(shí)施例1中，介于殼體的靜止構(gòu)件IO和襯套12之間的O形環(huán) 13a和Db嵌入形成在上述靜止構(gòu)件IO上的槽內(nèi)，彈性地保持襯套12,但 在本實(shí)施例中，設(shè)置與襯套12'的內(nèi)周部接觸的O形環(huán)13c，并將該O形環(huán) 13c嵌入設(shè)置在渦輪分子泵殼體的靜止構(gòu)件10'上的O形環(huán)槽13d中，上述 襯套12'通過該O形環(huán)13c被彈性地保持。
即，圖4中，在軸頸軸部8a'上凹設(shè)有人字形槽8b，在該槽8b的上方(與 滾動(dòng)軸承9a的相反側(cè))的該軸頸軸部8a'的外周部和襯套12'的內(nèi)周部之間 形成有間隙密封8c。
并且，在上述襯套12'的下方設(shè)置與該襯套12'的內(nèi)周部接觸的O形環(huán) 13c，并將該O形環(huán)13c嵌入附設(shè)在靜止構(gòu)件10'上的O形環(huán)槽13d中進(jìn)行 卡接，該O形環(huán)13c從內(nèi)部吸收上述襯套12'的徑向搖動(dòng)。
再有，本實(shí)施例中，O形環(huán)13c在襯套12'的下方相接觸，但如圖5所 示，O形環(huán)13c在襯套12'的上方與該襯套12'的內(nèi)周部接觸并吸收該襯套12' 的徑向搖動(dòng)，所述O形環(huán)13c嵌入靜止構(gòu)件10〃的上端部的O形環(huán)槽13e 中并卡接。
本實(shí)施例也與上述實(shí)施例1 一樣，通過O形環(huán)13c獲得了吸收襯套12' 在徑向上的搖動(dòng)的效果。 (實(shí)施例3)
通過圖6對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行il明。
本實(shí)施例3的密封結(jié)構(gòu)部分2〃為對(duì)上述實(shí)施例2中所示的渦輪分子泵 的密封結(jié)構(gòu)部分2'添加了固定間隙密封部5a的部分。
即，所形成的固定間隙密封部5a在設(shè)置于靜止構(gòu)件10'的上端部的穿孔 圓板體5b和插通該穿孔圓板體5b內(nèi)周部的轉(zhuǎn)子5的柄部5c之間具有微小 的間隙。這里，固定間隙密封部5a的縫隙優(yōu)選設(shè)置在50微米(|xm) ~ 100 微米(pm )范圍內(nèi)。另外，上述穿孔圓板體5b隔著由絕熱材料構(gòu)成的襯墊5d被用螺釘固定 于上述靜止構(gòu)件10'的上端部，從而上述靜止構(gòu)件10'和穿孔圓板狀體5b之 間的熱傳導(dǎo)被阻止。
這樣，固定間隙密封部5a的穿孔圓板體5b被絕熱地固定于低溫的靜止 構(gòu)件10'上，所以通過來(lái)自高溫轉(zhuǎn)子5的輻射和與該轉(zhuǎn)子5的柄部5c之間的 氣體摩擦熱等，該穿孔圓板體5b被維持在高溫狀態(tài)。
因此，在上述固定間隙密封部5a的部分不會(huì)發(fā)生工藝氣體凝結(jié)而固化 或液化的問題，具有防止內(nèi)側(cè)的間隙密封部8c等的固著或損傷的效果。
本發(fā)明可以被利用為進(jìn)行工藝氣體的超高真空排氣的渦輪分子泵的密 封結(jié)構(gòu)，所述工藝氣體中含有腐蝕性氣體或易凝結(jié)的氣體等。
權(quán)利要求
1、一種渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，對(duì)于通過滾動(dòng)軸承支承旋轉(zhuǎn)軸的渦輪分子泵，包括可徑向搖動(dòng)地嵌入該渦輪分子泵殼體的靜止構(gòu)件的圓筒狀襯套、和與該襯套的內(nèi)周部具有極小間隙且轉(zhuǎn)動(dòng)自如地插通該內(nèi)周部的軸頸軸部，在該軸頸軸部的外周部以朝向旋轉(zhuǎn)方向展開成ヘ字形狀凹設(shè)人字形槽，同時(shí)相鄰于該人字形槽設(shè)置有由所述襯套和所述軸頸軸部形成的間隙密封部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述襯 套和所述軸頸軸部的間隙導(dǎo)入凈化氣體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述軸 頸軸部的滾動(dòng)軸承側(cè)配置所述人字形槽，同時(shí)在所述軸頸軸部的排出氣體流入 側(cè)配置所述間隙密封部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯套 在外周部存在少許間隙而緩嵌于所述靜止構(gòu)件，同時(shí)通過嵌接在該襯套的外周 部的至少1個(gè)O形環(huán)形成卡接于所述靜止構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，通過所述O形環(huán)的彈性 來(lái)吸收所述襯套的徑向搖動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯套 在外周部存在少許間隙而緩嵌于所述靜止構(gòu)件，同時(shí)設(shè)置與該村套的內(nèi)周部接 觸的O形環(huán)，并將該O形環(huán)嵌入的O形環(huán)槽附設(shè)在所述靜止構(gòu)件上，通過該O 形環(huán)的彈性來(lái)吸收所述襯套的徑向搖動(dòng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，其特征在 于，在所述靜止構(gòu)件的上端部設(shè)置穿孔圓板體，在該穿孔圓板體的內(nèi)周部和插 通該內(nèi)周部的轉(zhuǎn)子柄部的外周部之間設(shè)有具有極小間隙的固定間隙密封部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種渦輪分子泵的密封結(jié)構(gòu)，對(duì)于該結(jié)構(gòu)，排出氣體或粉塵等不會(huì)侵入渦輪分子泵的軸承部和電機(jī)部，并且密封部的長(zhǎng)度也變短。該密封結(jié)構(gòu)包括搖動(dòng)自如地嵌入渦輪分子泵1殼體的靜止構(gòu)件10的襯套12、和轉(zhuǎn)動(dòng)自如地插通該襯套12的內(nèi)周部的軸頸軸部8a，在該軸頸軸部8a的外周部凹設(shè)有人字形槽8b，同時(shí)相接于該人字形槽8b具有由上述軸頸軸部8a和上述襯套12形成的間隙密封部8c。
文檔編號(hào)F04D29/10GK101099043SQ20068000176
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2006年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者井口昌司, 大林哲郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大阪真空機(jī)器制作所