CN100432446C - 涡轮分子泵的轴承支承结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡轮分子泵用轴承支承结构，在以滚动轴承来轴支承转子的旋转轴的方式的涡轮分子泵中，可吸收轴承部处发生的微小振动，并且可对这些轴承部的发热进行冷却，寿命长且安全。该涡轮分子泵的轴承支承结构，将轴支承旋转轴(1)的滚珠轴承(4、5)以使所述滚珠轴承(4、5)的各外圈的外周部以及单侧端面部与各衬套相抵接方式、而分别嵌入上部的第一衬套(6)或下部的第二衬套(7)中，其中，将上述第一衬套(6)及上述第二衬套(7)形成为分别由内侧衬套和外侧衬套构成的内外双重结构，在所述内侧衬套与外侧衬套之间设置具有既定热传导率的凝胶层(6c)或(7c)，并且在所述凝胶层(6c、7c)的前后分别配置O形环(6d、6e)或O形环(7d、7e)，而将所述凝胶层(6c、7c)密封。

Description

涡轮分子泵的轴承支承结构

技术领域

本发明涉及一种具有高速旋转的转子并在从中真空至超高真空的压力范围内使用的涡轮分子泵，特别涉及一种由润滑脂润滑的上下的滚动轴承来轴支承转子的旋转轴的方式的涡轮分子泵的轴承支承结构。

背景技术

图3表示了现有的涡轮分子泵的一实例的纵剖视图。

即，在图3中，a表示涡轮分子泵的转子，b表示旋转轴，c表示马达。

借助马达c的驱动来使旋转轴b以及转子a高速旋转，从吸气口d吸气，从排气口e排气。

旋转轴b由上部的第一滚珠轴承f和下部的第二滚珠轴承g来轴支承于壳体h内。

第二滚珠轴承g以在与该第二滚珠轴承g的外周部之间存在微小间隙的方式嵌入设置于壳体h上的圆孔h1中，并且被设置于该圆孔h1部的O形环m2绝热地支承，但该第二滚珠轴承g外圈的下侧侧面以紧贴的方式与上述壳体h相抵接。因此，该第二滚珠轴承g的产生热量传递给壳体h而散热。

另一方面，第一滚珠轴承f以在与该第一滚珠轴承f的外周部之间存在微小间隙的方式嵌入轴承衬套(bearing sleeve)j的圆孔j1中，并且被设置于该圆孔j1部的O形环m1绝热地支承，但该第一滚珠轴承f外圈的上侧端面以紧贴的方式与从上述轴承衬套j的侧部向内侧突出的凸缘部j2相抵接。因此，该第一滚珠轴承f的产生热量经由上述凸缘部j2传递到轴承衬套j。

但是，轴承衬套j以在与该轴承衬套j的外周部之间存在微小间隙的方式嵌入设置于衬套外壳(sleeve case)k的圆孔k1中，并且被设置于该圆孔k1部的O形环n绝热地支承，另外，该轴承衬套j的上侧端部仅经由弹簧P与衬套外壳k相抵接，因此，存在从该轴承衬套j到衬套外壳k的热传导无法充分进行的问题。

在分子泵的运转中，自马达c以及滚珠轴承f、g产生热量而使旋转轴b以及滚珠轴承f、g升温，但因为涡轮分子泵内部为真空，故该产生热量必须几乎全部经由上述滚珠轴承f、g而传递给壳体h，并在此被外部空气或冷却水冷却。这样，当未能充分进行来自轴承衬套j的热传导时，会产生导致上述第一滚珠轴承f过热的问题。

另外，上述两滚珠轴承f、g可通过由上述弹簧P施以既定的轴方向推力(预压)来保持稳定的旋转，但存在因为夹设在上述轴承衬套j与上述衬套外壳k之间的O形环n的滑动阻力而使上述弹簧P的轴方向推力传递不到上述滚珠轴承f、g的情形，并存在滚珠轴承f、g产生振动、噪音的问题。

因此，作为对这些问题的对策，存在具有如下结构的实例(例如参照专利文献1。)，即，由设置于该旋转轴上下方各一组的两组滚珠轴承来轴支承分子泵的旋转轴的方式的分子泵，其中，所述两组滚珠轴承当中的一组滚珠轴承以在与该滚珠轴承的外周部之间存在微小间隙的方式、嵌入具有与该滚珠轴承的外圈端面相抵接的凸缘部的轴承衬套中，并且该轴承衬套以在与该轴承衬套的外周部之间存在微小间隙的方式、可滑动地嵌入固定于上述分子泵的壳体的衬套外壳的圆孔中，且不在该轴承衬套的外周部与该衬套外壳的圆孔之间夹设O形环。

此外，作为在轴承的外圈与壳体之间夹有弹性支承环、并弹性地支承轴承的实例，公知有轴承的弹性支承装置(参照专利文献2)或旋转设备(参照专利文献3)，所述轴承的弹性支承装置经由安装在轴承的外圈与壳体之间的弹性支承环而弹性地支承轴承，其特征在于，弹性支承环在与轴承外圈相对应的外周面上具有圆周槽，该圆周槽具有比上述外圈宽度更大的槽宽度，并且至少在其两侧具有对壳体的配合部，所述旋转设备其特征在于，经由填充有润滑脂或弹性体的制振部使轴支承旋转体的轴承部支承在主体部上。

专利文献1：特开2003-172288号公报

专利文献2：实开昭56-97621号公报

专利文献3：特开平10-288195号公报

根据上述专利文献1的发明，存在以下的问题：其中一组滚珠轴承以具有微小间隙的方式嵌入于该滚珠轴承外周部所嵌入的轴承衬套中，并且该衬套(sleeve)以具有微小间隙的方式嵌入固定于壳体上的衬套外壳的圆孔中，由于所述两个圆周间隙对上述滚珠轴承所发生的振动吸收不充分。

而且，在上述专利文献2的技术中，由于轴承经由弹性支承环而被支承于壳体上，因而存在旋转轴以及轴承部的热量难以传递至壳体侧而使轴承过热的问题。进而，在支承轴承的弹性支承环的弹性较弱时，存在无法将旋转轴支承于正确的轴心上，而转子的转动翼的顶端部会与壳体的内壁相接触的问题。

进而，在上述专利文献2的技术中，由于缺少对轴承外圈端面的限制，因而存在对外圈的倾斜限制较弱、而用于进行高速旋转的旋转轴的轴承时有引起早期轴承破损的危险的问题。

另外，在上述专利文献3的技术中，也存在填充润滑脂或弹性体的制振部的热传导性差、而轴承过热的问题。

并且，在上述专利文献3的技术中，也存在由于对轴承外圈倾斜的限制较弱、而用于进行高速旋转的旋转轴的轴承时有引起早期轴承破损的危险的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种消除这些问题的轴承支承结构，其可使轴承不会过热，而将旋转轴支承于正确的轴心上，并且具有吸收旋转轴的振动作用，且适于滚动轴承式的涡轮分子泵。

本发明为实现上述目的，而提供一种涡轮分子泵的轴承支承结构，轴支承旋转轴的上下的滚动轴承以使各轴承外圈的外周部以及单侧端面部与上下的衬套相抵接的方式、而嵌入于支承所述各轴承的上下的衬套中，所述上下的衬套当中的某一衬套被固定于壳体上，而另一衬套以沿轴方向滑动自如的方式嵌入设置于上述壳体内的衬套插通孔中，进而具有将轴方向力作用于上述上下的轴承上的轴承预压用弹簧，其特征在于，使上下的衬套形成为分别由内侧衬套和外侧衬套构成的内外双重结构，在所述内侧衬套和外侧衬套之间，填充热传导凝胶而设置圆环状凝胶层，并且在该凝胶层的两端部分别配置O形环等弹性件来密封上述凝胶层。

根据本发明，由于可获得下述轴承支承结构：不会使涡轮分子泵的轴承过热，可将旋转轴支承于正确的轴心上，并且可在维持轴承内外圈的正确的对准的同时施予轴方向的预压而提高高速旋转中的轴承耐久性，并且具有吸收旋转轴的振动的作用，因而，具有可减小涡轮分子泵的运转噪音以及振动、并且使轴承保持较长的寿命的效果。

附图说明

图1是本发明的涡轮分子泵的轴承支承结构的实施例1的纵剖视图。

图2是表示上述实施例1的一部分的、凝胶层一实例的物理性质的表。

图3是现有轴承支承结构的涡轮分子泵的一实例的纵剖视图。

附图标记说明

1...旋转轴，2、2a...壳体(中间壳体、下部壳体)，2b1...衬套插通孔，4、5...轴承(滚珠轴承)，6、7...衬套(第一衬套、第二衬套)，6a、7a...内侧衬套，6b、7b...外侧衬套，6c、7c...凝胶层，6a2、6d、6e、7a2、7d、7e...弹性件(O形环)，8...轴承预压用弹簧。

具体实施方式

下面，对本发明的最佳的实施方式的实施例进行说明。

实施例1

图1是具有本发明的轴承支承结构的涡轮分子泵的一部分的、轴承支承部的纵剖视图，在该图1中省略显示卡装于旋转轴1上部的转子以及连续设置于中间壳体2上部的上部壳体。

3表示马达，该马达3包括固定于上述旋转轴的外周部的转子3a和固定于上述中间壳体2的内周部的定子3b。

4以及5表示滚珠轴承，所述滚珠轴承4、5夹着上述马达3而在其上下方设置，这些滚珠轴承4、5都是封入了润滑脂的自润滑式。

6表示第一衬套，该第一衬套6形成为包括内周侧的内侧第一衬套6a和外周侧的外侧第一衬套6b的内外双重结构。

上述滚珠轴承4嵌入于该内侧第一衬套6a内，并且使述滚珠轴承4的外圈上端部与从该内侧第一衬套6a上部向内侧突出的凸缘部6a1相抵接，而卡止上述滚珠轴承4。

另外，6a2表示夹设于滚珠轴承4外周部与上述内侧第一衬套6a内周部之间以形成极小间隙的O形环，该O形环6a2嵌入设置于上述内侧第一衬套6a上的O形环槽中。

上述外侧第一衬套6b以螺栓紧固等方法而被固定于上述中间壳体2的上部。

在上述内侧第一衬套6a与上述外侧第一衬套6b之间设置有环状凝胶层6c，通过位于该凝胶层6c的两端部的两个O形环即第一O形环6d和第二O形环6e，将该凝胶层6c密封于上述内外第一衬套6a、6b间。

上述第一O形环6d嵌入设置于上述内侧第一衬套6a上端的外侧角部的O形环槽中，并且使该第一O形环6d的上表面与从上述外侧第一衬套6b上部向内侧突出的凸缘6b1下表面抵接而被向下方推压。

即，上述外侧第一衬套6b经由上述第一O形环6d来防止上述内侧第一衬套6a向上方脱出。

此外，上述第二O形环6e夹设在上述内侧第一衬套6a的外周面部与上述外侧第一衬套6b的内周面部之间，借助该第二O形环6e的粗度来使所述内侧第一衬套6a与外侧第一衬套6b之间保持既定间隔。

7表示第二衬套，该第二衬套7形成为包括内周侧的内侧第二衬套7a和外周侧的外侧第二衬套7b的内外双重结构。

上述滚珠轴承5嵌入该内侧第二衬套7a中，并且使上述滚珠轴承5的外圈下端部与从该内侧第二衬套7a下部的向内侧突出的凸缘部7a1相抵接来卡止上述滚珠轴承5。

7a2表示夹设在上述滚珠轴承5外周部与上述内侧第二衬套7a内周部之间以形成极小间隙的O形环，该O形环7a2嵌入设置于上述内侧第二衬套7a上的O形环槽中。

上述外侧第二衬套7b以沿轴方向滑动自如的方式嵌入设置于下部壳体2b上的衬套插通孔2b1内，进而由底面抵接于上述下部壳体2b上的碟形弹簧8的向上弹力对该外侧第二衬套7b向上施力。该弹力经由下述的第四O形环7e、进而经由滚珠轴承5、旋转轴1、滚珠轴承4以及上述第一O形环6d而与上述外侧第一衬套6b的凸缘6b1的推压力相平衡。

上述内侧第二衬套7a与上述外侧第二衬套7b之间设置有环状凝胶层7c，通过位于该凝胶层7c两端部上的两个O形环即第三O形环7d和第四O形环7e，将该凝胶层7c密封于上述内外第二衬套7a、7b之间。

上述第三O形环7d夹设在上述内侧第二衬套7a的外周面部与上述外侧第二衬套7b的内周面之间，借助该第三O形环7d的粗度而使所述内侧第二衬套7a与外侧第二衬套7b之间保持既定间隔。

另外，上述第四O形环7e嵌入设置于上述内侧第二衬套7a的下端的外侧角部的O形环槽中，并且使该第四O形环7e的下表面与从上述外侧第二衬套7b下部向内侧突出的凸缘7b1的上表面相抵接。

上述凝胶层6c以及7c由热传导凝胶构成，是至少具有1W/m·k热传导率的糊状，例如使用DP-100(商品名)或热传导性HT薄板(商品名)等。

这里，热传导凝胶为在合成树脂的凝胶材料中添加热传导率高的金属粉末等而获得高热传导性的凝胶。

在图2的表中表示该DP-100的物理性质。

接着，对本实施例的涡轮分子泵的轴承支承结构的动作以及效果进行说明。

涡轮分子泵的驱动由图1的马达3来进行，通过该马达3的驱动使旋转轴1高速旋转，并且使卡装于该旋转轴1上部的转子(未图示)也高速旋转，并进行排气。

上述旋转轴1由设置于上述马达3的上下方的两个滚珠轴承4、5以转动自如的方式来轴支承，上述旋转轴1上产生的上下方向的推力以及左右方向的振动也全由这些滚珠轴承4、5来支承。此外，碟形弹簧8将轴方向上的预压施加给这些滚珠轴承4、5，以便对于高速旋转具有耐久性。

但是，与转子一起高速旋转的旋转轴1的旋转中心未必与上述滚珠轴承4、5的中心一致，上述旋转轴1存在微小的偏心而旋转，因而为了与此偏心相对应，上述滚珠轴承4、5也需要微小的沿左右方向的振动。

该振动由分别设置于第一衬套6或第二衬套7的环状凝胶层6c或7c来吸收，所述第一衬套6和第二衬套7位于这些滚珠轴承4、5外周部上，从而使这些滚珠轴承4、5不会破损而能继续旋转。

此外，上述滚珠轴承4、5会随着旋转而发热，进而上述旋转轴1也会随着上述马达3的驱动而发热，而来自该旋转轴1的热量也会向滚珠轴承4、5传递。

涡轮分子泵主要在真空状态下动作，因此，旋转轴1、滚珠轴承4、5的周围也是真空状态，故上述滚珠轴承4、5的冷却依靠经由上述第一衬套6或上述第二衬套7的热传导来进行。

在所述第一衬套6以及第二衬套7的内部具有用于吸收上述滚珠轴承4、5的振动的凝胶层6c或7c，但由于将所述凝胶层设为热传导性良好的物质，因而可使上述滚珠轴承4、5的热量容易向外部的中间壳体2或下部壳体2b散热，从而对上述滚珠轴承4、5进行冷却。

进而，上述第一衬套6以及上述第二衬套7具有分别夹在内侧衬套和外侧衬套之间的O形环6e或7d，通过这些O形环的夹设而使上述内侧衬套和外侧衬套之间保持既定间隔，以确保转子的叶片的安全。

此外，所述O形环6e、7d具有适度的弹性，还起到与上述环状凝胶层6c或7c一起吸收上述滚珠轴承4、5振动的作用。

另外，在本实施例中，滚珠轴承4以及滚珠轴承5都是封入了润滑脂的自润滑式的滚珠轴承，但它们也可以不是润滑脂封入式，还可以是滚柱轴承等滚动轴承。

此外，也可以在将凝胶层6c密封于形成为圆环状并具有挠性的薄壁袋内后，紧贴在上述内侧衬套6a和外侧衬套6b之间以及/或上述内侧衬套7a和上述外侧衬套7b之间。

由此，可更确实地防止凝胶的泄漏，并提高装配作业性。

工业利用性

本发明被用于具有滚珠轴承等滚动轴承的涡轮分子泵的轴承支承结构。

Claims (5)

1.一种涡轮分子泵的轴承支承结构，其特征在于，在由上下的滚动轴承来轴支承转子的旋转轴的涡轮分子泵中，上述上下的滚动轴承分别支承于上下的衬套内，所述上下的衬套分别由通过内侧衬套和内侧衬套外方的外侧衬套形成的内外双重的圆筒结构构成，在构成所述上下的衬套的各内侧衬套与外侧衬套之间设置间隙，在该间隙中填充热传导凝胶而形成圆环状凝胶层，并且在该凝胶层的两端部分别配置弹性件来密封上述凝胶层。

2.如权利要求1所述的涡轮分子泵的轴承支承结构，其特征在于，上述内侧衬套和上述外侧衬套形成为，通过夹设在上述凝胶层的两端部配置的上述弹性件当中的一者或两者，而在所述内侧衬套和外侧衬套之间保持既定间隔。

3.如权利要求1所述的涡轮分子泵的轴承支承结构，其特征在于，上述上下的滚动轴承以使各轴承的外圈的外周部以及单侧端面部与各内侧衬套相抵接的方式、而嵌入于上下的上述双重衬套内的各内侧衬套中，所述上下的上述双重衬套支承所述各轴承，所述上下的衬套的某一者的外侧衬套被固定于壳体上，而另一者的外侧衬套以沿轴方向滑动自如的方式嵌入在设置于上述壳体内的衬套插通孔中，进而该涡轮分子泵的轴承支承结构具有将轴方向力作用于上述上下轴承上的轴承预压用弹簧。

4.如权利要求1至3中任一项所述的涡轮分子泵的轴承支承结构，其特征在于，上述热传导凝胶被密封于形成为圆环状的具有挠性的薄壁袋内，而配置于上述内侧衬套和上述外侧衬套之间。

5.如权利要求1至3中任一项所述的涡轮分子泵的轴承支承结构，其特征在于，上述热传导凝胶设为至少具有1W/m·k的热传导率。

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