CN102483063B - 干式真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种干式真空泵，包含：泵室(10A～10E)，气体通过所述泵室；油室(20)，与所述泵室(10E)邻接设置，存在有油；旋转轴(30)，贯穿所述泵室(10A～10E)并突出到所述油室(20)的内部；旋转体(40)，在所述泵室(10A～10E)内设置在所述旋转轴(30)的周围，与所述旋转轴(30)的旋转联动而旋转；和圆板状的油密封部件(50)，在所述泵室(10E)与所述油室(20)的分界部分设置在所述旋转轴(30)的周围，与所述旋转轴(30)的旋转联动而旋转，具有局部配置在其面上且沿厚度方向贯穿的多个孔(51)，防止油从所述油室(20)泄漏到所述泵室(10A～10E)。

Description

干式真空泵
技术领域
本发明涉及一种在真空室内不使用油或液体的机械式的干式真空泵，更详细而言，涉及一种防止油从油室泄漏到泵室的能力优越的干式真空泵。
本申请基于2009年9月25日在申请的特愿2009-220320号要求优先权，在此援引其内容。
背景技术
以往，例如在真空装置等中，使用具有排出气体的泵室的真空泵，作为真空泵已知有干泵(DRP)或机械增压泵(MBP)等。
对于这种干泵(DRP)和机械增压泵(MBP)来说，必须避免轴承或齿轮的润滑所使用的油进入到泵室内。这是出于如下的理由。
第一，为了防止油从油室逆流到干泵中气体被排出的真空容器内。
第二，为了防止油中溶入反应性气体而促进干泵的母材的腐蚀等。
油从油室进入泵室的现象是由于当真空泵内的压力到达规定压力时因油的蒸汽压而扩散的油分子以及因吸入压力的变化而在泵室与油室之间产生的压力差导致产生气体流动使得油分子或油微粒子进入泵室而产生的。
以往，为了防止油从油室流入泵室，例如使用接触型油密封或迷宫式密封等。
当减小油室和泵室的气传导率时，气体的移动量变小，从而防止油从油室流入泵室，因此这种构造是有效的。因此，在以往的干式真空泵中使用接触型油密封或接触型密封环(迷宫式密封)。
然而，该构造由于为接触型，所以有因摩擦而产生机械损伤的危险。现如今，从节省能源的重要性考虑，需要防止该机械损伤的构造。
另一方面，以往已知有通过旋转轴上的环状的轴封环体防止漏油的构造。该构造利用轴封环体的形状或间隙防止漏油(例如，参照专利文献1)，基本上是迷宫式密封构造之一。
此外，已知有构成迷宫式密封的元件复杂化的构造(例如，参照专利文献2)。虽然使构成迷宫式密封的元件复杂化的构造被认为作为防止漏油的构造是有效的，但具有轴封环体和支撑该轴封环体的汽缸构造变得复杂，干式真空泵的制造成本增加的问题。特别是，不容易在汽缸的一部分上切削宽度窄的多个环状槽。
此外，还提出有通过具有泵浦作用的轴封环体来防止漏油的构造(例如，参照专利文献3)，但由于该情况下构造复杂，难以降低干式真空泵的制造成本。
专利文献1：特开2002-332963号公报
专利文献2：特开2008-51116号公报
专利文献3：特开2002-257070号公报
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种具有简单的构造并能防止漏油的干式真空泵。
本发明的一形态的干式真空泵，包含：泵室，气体通过所述泵室；油室，与所述泵室邻接设置，存在有油；旋转轴，贯穿所述泵室并突出到所述油室的内部；旋转体，在所述泵室内设置在所述旋转轴的周围，与所述旋转轴的旋转联动而旋转；和圆板状的油密封部件，在所述泵室与所述油室的分界部分设置在所述旋转轴的周围，与所述旋转轴的旋转联动而旋转，具有局部配置在所述油密封部件的面上且沿厚度方向贯穿的多个孔，防止油从所述油室泄漏到所述泵室。
在本发明的一形态的干式真空泵中，优选所述多个孔围绕所述旋转轴而设置。
在本发明的一形态的干式真空泵中，优选所述多个孔形成为圆形，在所述油密封部件的厚度方向上的剖面中形成为曲柄形状。
在本发明的一形态的干式真空泵中，优选所述多个孔形成为圆形，相对于所述油密封部件的厚度方向沿倾斜方向延伸而设置。
在本发明的一形态的干式真空泵中，优选所述多个孔包含多个外侧孔和多个内侧孔，所述多个外侧孔设置在靠近所述油密封部件的外周的位置且形成为圆形，所述多个内侧孔设置在靠近所述油密封部件的中心的位置且形成为圆形，各个所述多个外侧孔的大小大于各个所述多个内侧孔的大小，所述多个外侧孔和所述多个内侧孔以同心圆状排列。
在本发明的一形态的干式真空泵中，优选所述多个孔在从所述油密封部件的中心朝向外周的径向外侧形成为孔的开口宽度渐渐增大。
在本发明的一形态的干式真空泵中，优选所述多个孔的内部配置有烧结金属或网以堵塞孔。
本发明的干式真空泵设置有与旋转轴的旋转联动而旋转的圆板状油密封部件，且形成有局部配置在油密封部件的面上且沿厚度方向贯穿的多个孔，通过油密封部件防止油从油室泄漏到泵室。具有这种结构的油密封部件具有气体能够通过的构造。通过该气体流动，油微粒子或油蒸汽在通过旋转中的油密封部件内部时，吸附在油密封部件。吸附在油密封部件的油通过由油密封部件的旋转而产生的离心力，向油密封部件的周围飞散。
由此，根据本发明能够提供具有简单的结构，且能够防止漏油的干式真空泵。
附图说明
图1A是示意表示本发明的第一实施方式的干式真空泵的结构的纵剖视图。
图1B是示意表示本发明的第一实施方式的干式真空泵的结构的纵剖视图。
图1C是示意表示本发明的第一实施方式的干式真空泵的结构的横剖视图。
图2A是示意表示本发明的第一实施方式的干式真空泵中油密封部件的俯视图。
图2B是示意表示本发明的第一实施方式的干式真空泵中油密封部件的剖视图。
图3A是示意表示本发明的第二实施方式的干式真空泵中油密封部件的俯视图。
图3B是示意表示本发明的第二实施方式的干式真空泵中油密封部件的剖视图。
图4A是示意表示本发明的第三实施方式的干式真空泵中油密封部件的俯视图。
图4B是示意表示本发明的第三实施方式的干式真空泵中油密封部件的剖视图。
图5A是示意表示本发明的第四实施方式的干式真空泵中油密封部件的俯视图。
图5B是示意表示本发明的第四实施方式的干式真空泵中油密封部件的剖视图。
图6A是示意表示本发明的第五实施方式的干式真空泵中油密封部件的俯视图。
图6B是示意表示本发明的第五实施方式的干式真空泵中油密封部件的剖视图。
图7A是示意表示本发明的第六实施方式的干式真空泵中油密封部件的俯视图。
图7B是示意表示本发明的第六实施方式的干式真空泵中油密封部件的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的干式真空泵的最佳方式。
此外，在以下说明中使用的各附图中，为了使各部件成为在可识别的大小，适当地变更了各部件的比例尺。
(第一实施方式)
图1是示意表示本发明的第一实施方式的干式真空泵的视图，图1A和图1B是纵剖视图，图1C是横剖视图。
干式真空泵1具备泵室10A～10E、油室20、旋转轴30、30、转子40(旋转体)和油密封部件50。
吸入干式真空泵1并从干式真空泵1排出的气体通过在泵室10A～10E中。油室20邻接泵室10E设置，油存在于油室20中。旋转轴30、30被设置为贯穿泵室10A～10E，并突出到油室20的内部。转子40在泵室10A～10E内设置在旋转轴30、30的周围，与旋转轴30、30的旋转联动而旋转。油密封部件50在泵室10E与油室20的分界部分设置在旋转轴30、30的周围。油密封部件50形成为圆板状，与旋转轴30、30的旋转运动联动而旋转，防止油从油室20泄漏到泵室10A～10E内。
具有如此结构的干式真空泵1使转子40基于旋转轴30、30的旋转而旋转，通过转子40的旋转动作使存在于泵室10A～10E的内部的气体从吸入口16向吐出口17移动，并将气体排出到干式真空泵1的外部。
而且，在本发明的第一实施方式的干式真空泵1中，圆板状的油密封部件50具有局部配置在油密封部件50的面上且贯穿油密封部件50的厚度方向的多个孔51。
在本发明第一实施方式的干式真空泵1中，由于油密封部件50上设置有如上所述的多个孔51，因此油密封部件50具有能够使气体通过的结构。
由于因油密封部件50产生的气体的流动，油的微粒子或油蒸汽通过旋转中的油密封部件50内时吸附到油密封部件50上。
在此，在吸附于油密封部件50的油上，作用有因油密封部件50的旋转而产生的离心力。吸附于油密封部件50的油由于该离心力向油密封部件50的周围(向油密封部件50的径向外侧)飞散。
由此，本发明第一实施方式的干式真空泵1具有简单的结构且能够防止漏油。
在干式真空泵1的壳体2内，沿其长度方向通过配管15串联连接有多个(本实施方式中为例如5级)泵室10A～10E。
在泵室10A～10E之中，在位于最上游的泵室10A上设置有吸入口16，在最下游的泵室10E上设置有吐出口17。利用干式真空泵1的泵浦作用，气体由吸入口16供给，通过泵室10A～10E和配管15，从吐出口17排出。
在干式真空泵1的壳体2内，配设有贯穿泵室10A～10E并突出到与泵室10E邻接设置的油室20内部的旋转轴30、30。
如图1A所示，两个旋转轴30、30(第一旋转轴、第二旋转轴)旋转自如地支撑在轴承31、32上，并借助于设置在两个旋转轴30、30的一端的齿轮33(定时齿轮)相互联结。此外，两个旋转轴30、30之中的一个旋转轴借助于连接器34与电机35联结。
在轴承31、32之间，沿着旋转轴30、30的轴向设置有配置在各泵室10A～10E内的多个转子40。多个转子40配置在各个泵室10A～10E中，并设置在旋转轴30、30的周围。多个转子40能够与旋转轴30、30的旋转联动而旋转。转子40为移送气体的气体移送体。
油室20与泵室10E邻接设置，是被密封以使油不会泄漏到干式真空泵1的外部的油存在区域。在油室20中储存有油21(润滑油)，并容纳构成旋转轴30、30的旋转机构的齿轮33。油室20内的油21被齿轮的旋转动作搅上去，齿轮33被维持在润滑状态下。
在泵室10E与油室20的分界部分，圆板状的油密封部件50设置在旋转轴30、30的周围。该油密封部件50与旋转轴30、30的旋转联动而旋转，防止油从上述油室20泄漏到泵室10A～10E内。
在本发明第一实施方式的干式真空泵1中，油密封部件50具有在油密封部件50的厚度方向上贯穿的多个孔51。该孔51局部配置在油密封部件50的面上。
另一方面，在以往的干式真空泵中，旋转的油密封部件50的外侧设置有缝隙(狭缝)，气体通过该缝隙。
因此，采用增多狭缝的数目或使狭缝的大小变小(变细)的构造，但难以加工固定油密封部件50的零件，制造成本增加。
在本发明第一实施方式中，油密封部件50的圆板部上设置有贯穿孔51，油密封部件50具有能够使气体通过的结构。
图2A和图2B为表示本发明第一实施方式的油密封部件50的视图，图2A为俯视图，图2B为剖视图。
例如，对于图2A和图2B所示的油密封部件50A(50)，多个孔51A(51)形成为圆形，并被设置为围绕上述旋转轴30、30。此外，油密封部件50A(50)具有第一面60和与第一面60相反的第二面61。孔51A形成在第一面60与第二面61之间，即形成为贯穿油密封部件50A。
关于气体通过油密封部件50的流动，与形成在油密封部件50周围的间隙的气传导率相比，油密封部件50的气传导率(由多个孔51A限定的总气传导率)更大，通过形成为圆板的多个孔51A的气体的流量增加。
油的微粒子或油蒸汽当通过旋转中的油密封部件50的孔51时碰撞并吸附到孔51的周围。在吸附到油密封部件50的油(油膜、油滴)上进一步吸附(附着)油，当油叠加在先吸附的油上时，油密封部件50上吸附的油(油膜、油滴)的量增加。进一步，油密封部件50的旋转所产生的离心力起作用，由于该离心力吸附在油密封部件50上的油向油密封部件50的周围(向油密封部件50的径向外侧)飞散。
近年，使用实现了高速旋转的干式真空泵。对于本实施方式的干式真空泵1，旋转轴30、30以5000转/分以上的速度旋转，对于该结构来说认为捕获油粒子的几率较高。
为了使形成在油密封部件50的周围的缝隙的气传导率小于形成在油密封部件50上的多个孔51A的总气传导率，需要增大气体通过油密封部件50上的多个孔51A的总面积。此外，需要减小形成在油密封部件50的周围的缝隙的大小。当油密封部件50的温度高于汽缸的温度时，由于热膨胀，高温时的缝隙与常温时相比变小。因此，缝隙小的结构(缝隙结构)具有局限。因此，需要迷宫式结构与缝隙结构并用的结构。尽管如此，与仅使用迷宫式密封的以往结构(设计)相比，本发明第一实施方式的结构能够通过简单的结构获得防止漏油的效果。
此外，在将通过使轴封环体具有泵浦作用来防止漏油的以往的结构(例如参照专利文献3)应用于两轴的干式真空泵的情况下，第一轴(一个轴)的旋转方向与第二轴(另一个轴)的旋转方向相反。因此，需要形状不同的两个轴封环体，即具有相互对称的形状的两个轴封环体。
对此，本发明第一实施方式的干式真空泵1，与轴旋转方向无关，能够使用具有相同形状的油密封部件50。所以，能够减少零件种类并降低管理成本。此外，根据本发明第一实施方式，能够避免将第一轴上安装的零件误安装到第二轴上的安装作业上的错误。
进一步，例如，暴露于干式真空泵的真空气氛的轴承的油室、MBP等，在油室内为真空时，由于沿一个方向产生的泵浦作用，虽然油室的压力上升速度较快但在压力下降速度迟缓的使用条件下，发生排气性能的低下。具体而言，例如，在反复进行比如使装载锁定室减压或将装载锁定室的压力设定为高于真空的压力(例如大气压)的减压、加压工序时，发生排气性能的低下。
然而，根据本发明第一实施方式的结构，气体的流动不具有方向性，与气传导率的大小相比能够高效地捕获油。
在上述实施方式中，说明了在油密封部件50上形成多个圆形的孔51，以围绕上述旋转轴30、30的方式设置孔51的结构，但本发明不限于该实施方式，可以使用具有各种形状的孔51。
以下对本发明第二实施方式～第七实施方式进行说明。在第二实施方式～第七实施方式中，对与第一实施方式相同的部件标注相同的符号，并省略或简略其说明。
(第二实施方式)
图3A和图3B为表示本发明第二实施方式的油密封部件50的视图，图3A是俯视图，图3B是剖视图。
首先，在图3A和图3B所示的结构中，孔51B(51)形成为圆形，在油密封部件50B(50)的厚度方向上的剖面中，孔51B(51)形成为曲柄形状。具体地，孔51B通过形成在油密封部件50B的第一面60上且具有规定深度的第一孔62和形成在油密封部件50B的第二面61上且具有规定深度的第二孔63连接而形成。此外，第二孔63的中心从第一孔62的中心向油密封部件50B的径向外侧偏离。
通过将孔51形成为在油密封部件50B的剖面中具有曲柄形状，能够期待由离心力产生的泵浦作用的效果。但是，由离心力产生的泵浦作用就是为了提高油分子撞击油密封部件50的概率(补充概率)而利用。
(第三实施方式)
图4A和图4B为表示本发明第三实施方式的油密封部件50的视图，图4A是俯视图，图4B是剖视图。
此外，在图4A和图4B所示的结构中，孔51C(51)形成为圆形，并在油密封部件50C(50)的厚度方向上的剖面中，设置为相对于厚度方向沿倾斜方向延伸。此外，具体地，形成在第二面61上的第二开口65的位置从形成在第一面60上的第一开口64的位置向油密封部件50C的径向外侧偏离。
通过将孔51沿相对于厚度方向倾斜的方向形成，能够期待由离心力产生的泵浦作用的效果。但是，由离心力产生的泵浦作用就是为了提高油分子撞击油密封部件50的概率(补充概率)而利用。
(第四实施方式)
图5A和图5B为表示本发明第四实施方式的油密封部件50的视图，图5A是俯视图，图5B是剖视图。
此外，在图5A和图5B所示的结构中，孔51D(51)具有形成为圆形的多个内侧孔151D(51)和外侧孔251D(51)。具体地，外侧孔251D(51)被设置在靠近油密封部件50D(50)的外周的位置。内侧孔151D(51)在油密封部件50D(50)的径向内侧设置在靠近中心的位置。此外，外侧孔251D(51)的直径(大小)大于内侧孔151D(51)的直径(大小)。
此外，多个外侧孔251D(51)的中心位于圆周上的圆和多个内侧孔151D(51)的中心位于圆周上的圆配置为同心圆状。即，多个外侧孔251D(51)和多个内侧孔151D(51)以同心圆状排列。
如此，具有大开口直径的孔51设置在靠近圆周速度快的外周的位置上的结构在希望增大气传导率时等是有效的。
另外，在第四实施方式中，说明了具有两个直径的孔组、即多个内侧孔151D构成的第一组和多个外侧孔251D构成的第二组在油密封部件50上排列的结构，但本发明不限于该结构。
也可以采用具有三个以上直径的孔组、即除了上述第一组和第二组之外第三孔组在油密封部件上排列的结构。此时，第三孔组由具有的直径大于内侧孔151D的直径且小于外侧孔251D的直径的多个孔构成，第三孔组设置在第一组(内侧孔151D)和第二组(外侧孔251D)之间。即，采用从中心向着朝向外周的径向外侧，孔的直径逐渐增加的结构。在这种结构中，第一组、第二组和第三组也以同心圆状排列。
(第五实施方式)
图6A和图6B为表示本发明第五实施方式的油密封部件50的视图，图6A是俯视图，图6B是剖视图。
此外，在图6A和图6B所示的结构中，孔51E(51)在油密封部件50E(50)的径向外侧，孔51E的开口宽度增加。孔51E的形状可以不是圆形。
如此，通过设置开口宽度在油密封部件50E(50)的径向外侧增加的孔51E，实现了在靠近圆周速度快的外周的位置开口面积增加的结构。该结构在希望增大气传导率时等是有效的。
(第六实施方式)
图7A和图7B为表示本发明第六实施方式的油密封部件50的视图，图7A是俯视图，图7B是剖视图。
此外，在图7A和图7B所示的结构中，在孔51F(51)的内部配置烧结金属或网52以堵塞孔51F。
通过在孔51的内部配置烧结金属或网52，能够提高补充油粒子的作用。
使用具有如图1所示的结构的实验用真空泵，进行将安装以往的油密封部件的情况与安装本发明的油密封部件的情况相比较的实验。在该实验中，准备与实验用真空泵不同的减压泵，使用减压泵以使实验用真空泵内减压，向油室供给气体，测定存留在泵室内的油的量。
在使用未形成孔的以往的油密封部件的真空泵中，存留在泵室内的油的量为2.12g。另一方面，在使用形成有孔的本发明的油密封部件的真空泵中，存留在泵室内的油的量为0.32g。
通过该结果确认了通过使用本发明的真空泵油泄漏到泵室内的量降低至以往的泄漏量的15％。
以上对本发明的干式真空泵进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内能够施加各种变更。
工业上的可利用性
本发明能够广泛应用于真空室内不使用油或液体的机械式干式真空泵。
符号说明
1干式真空泵，10A～10E泵室，20油室，21油，30旋转轴，40转子(旋转体)，50A～50F(50)油密封部件，51A～51F(51)孔，52烧结金属或网。

Claims (6)

1.一种干式真空泵，其特征在于，包含：
泵室，气体通过所述泵室；
油室，与所述泵室邻接设置，存在有油；
旋转轴，贯穿所述泵室并突出到所述油室的内部；
旋转体，在所述泵室内设置在所述旋转轴的周围，与所述旋转轴的旋转联动而旋转；和
圆板状的油密封部件，在所述泵室与所述油室的分界部分设置在所述旋转轴的周围，与所述旋转轴的旋转联动而旋转，具有局部配置在所述油密封部件的面上且沿厚度方向贯穿的多个孔，利用使气体通过所述多个孔，防止油从所述油室泄漏到所述泵室，
所述多个孔包含多个外侧孔和多个内侧孔，所述多个外侧孔设置在靠近所述油密封部件的外周的位置且形成为圆形，所述多个内侧孔设置在靠近所述油密封部件的中心的位置且形成为圆形，
各个所述多个外侧孔的大小大于各个所述多个内侧孔的大小，所述多个外侧孔和所述多个内侧孔以同心圆状排列，
通过所述多个孔的所述气体的流动不具有方向性。
2.根据权利要求1所述的干式真空泵，其特征在于，
所述多个孔围绕所述旋转轴而设置。
3.根据权利要求1所述的干式真空泵，其特征在于，
所述多个孔形成为圆形，在所述油密封部件的厚度方向上的剖面中形成为曲柄形状。
4.根据权利要求1所述的干式真空泵，其特征在于，
所述多个孔形成为圆形，相对于所述油密封部件的厚度方向沿倾斜方向延伸而设置。
5.一种干式真空泵，其特征在于，
泵室，气体通过所述泵室；
油室，与所述泵室邻接设置，存在有油；
旋转轴，贯穿所述泵室并突出到所述油室的内部；
旋转体，在所述泵室内设置在所述旋转轴的周围，与所述旋转轴的旋转联动而旋转；和
圆板状的油密封部件，在所述泵室与所述油室的分界部分设置在所述旋转轴的周围，与所述旋转轴的旋转联动而旋转，具有局部配置在所述油密封部件的面上且沿厚度方向贯穿的多个孔，利用使气体通过所述多个孔，防止油从所述油室泄漏到所述泵室，
所述多个孔在从所述油密封部件的中心朝向外周的径向外侧形成为孔的开口宽度渐渐增大，
通过所述多个孔的所述气体的流动不具有方向性。
6.根据权利要求5所述的干式真空泵，其特征在于，
所述多个孔的内部配置有烧结金属或网以堵塞孔。
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