CN1704589A - 泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泵，其包括单元外壳、变容积本体、支撑部分、驱动装置和密封部件。变容积本体容纳在用来定义泵室的单元壳体之中。驱动装置被连接到变容积本体上并由支撑部分可滑动地支撑。驱动装置往复运动以使变容积本体变形，借此改变泵室的容积执行泵送动作。密封部件设置在单元外壳和驱动装置之间，以防止润滑剂从驱动装置和支撑部分之间的滑动区域向变容积本体泄漏。

Description

泵
技术领域
本发明涉及一种泵，通过变容积本体例如隔膜的变形执行泵送动作。
背景技术
放置半导体制造设备的无尘室配备有一种泵。随泵的泵送动作，泵吸进无尘室内的空气，使其流经过滤器，并且将经过过滤的空气送回到无尘室中。作为这种类型的泵的例子，未经审查的日本实用型专利申请公开第7-14179号披露了一种现有技术的隔膜泵。
图4示出所述根据现有技术的隔膜泵。这种隔膜泵包括隔膜盒103、隔膜102和活塞104。隔膜102被容纳在用来限定泵室101的隔膜盒103中。活塞104与隔膜102相连接并且由在隔膜盒103中提供的活塞缸103a支撑。活塞104往复运动使隔膜102变形(移位)，从而改变泵室的容积，使泵执行泵送动作，把空气吸进泵室101并把空气排出泵室101。
其间，位于隔膜102侧与泵室101相对的空间，与活塞104和活塞缸103a之间的滑动区域S连通。因此，从滑动区域S流向上述空间的润滑剂如油脂或润滑油等容易达到隔膜102。如果隔膜102由于它的老化而破裂(撕裂或裂开)，那么润滑剂就有可能通过破裂部分流进泵室101并且被送进无尘室。
本发明的目的是提供一种即使其变容积本体破裂时也能避免润滑剂流进泵室的泵。
发明内容
根据本发明，一种泵包括单元外壳、变容积本体、支撑部分、驱动装置和密封部件。变容积本体容纳在限定泵室的单元外壳之中。支撑部分设置在单元外壳中。驱动装置与变容积本体相连接并且由支撑部分可滑动地支撑。驱动装置往复运动，引起变容积本体变形，从而改变泵室的容积以执行泵送动作。密封部件设置在单元外壳和驱动装置之间，用来阻止润滑剂从驱动装置和支撑部分之间的滑动区域向变容积本体泄漏。
本发明还提供包括第一变容积本体和第二变容积本体的泵。第一变容积本体为隔膜或为波纹管的形式。使第一变容积本体变形，借此执行泵送动作。第二变容积本体呈隔膜或波纹管形式。第二变容积本体毗邻第一变容积本体放置。当第一变容积本体出现破裂故障的时候，第二变容积本体变形，作为泵送动作的备用装置，借此继续执行泵送动作。
附图说明
在权利要求书中具体提出确信本发明有新颖性的特征。根据下文结合附图进行的详细描述，本发明以及其目的和优点将更为明了，其中：
图1是依照本发明的第一个优选实施方案的隔膜泵的纵向截面图；
图2是依照本发明的第二个优选实施方案的隔膜泵的纵向截面图；
图3是依照本发明的第三个优选实施方案的隔膜泵的纵向截面图；
图4是依照现有技术的隔膜泵的纵向截面图。
具体实施方式
下面对应用本发明的第一个实施方案的隔膜泵进行描述，该隔膜泵用于放置半导体制造设备的无尘室。
首先，将扼要地描述隔膜泵。图1示出隔膜泵(在下文中简称为“泵”)的纵向截面图。如图1所示，泵包括作为单元外壳的隔膜盒10、由隔膜盒10支撑的隔膜(变容积本体)14、诸如电动机之类的驱动源30以及，将隔膜14与驱动源30连接的动力传输结构31(例如，把电动机的转动变换成往复运动的机构)。动力传输结构31包括由隔膜盒10支撑并且与隔膜14相连接的驱动装置24。
随驱动源30的操作，动力传输机构31的驱动装置24往复运动以弹性变形(移动)隔膜14，从而使泵进行泵送动作。借助泵送动作，从无尘室内部(未示出)抽出空气(流体)，使其通过过滤器(未示出)，然后，经过滤的空气返回到无尘室之中。
在下文将详细描述泵的构件。隔膜盒10包括第一盒体11、第二盒体12和壳体13，其中第一盒体11与第二盒体12固定地结合，第一盒体11、第二盒体12以及隔膜14容纳在壳体13中。壳体13呈圆筒形状并且有位于其一个末端(图1中的上端)的末端部分13a。在壳体13中这样布置第一和第二盒体11、12，使第一盒体11的位置毗邻末端部分13a。
隔膜14是用金属制成的且具有厚度均匀的圆盘形状。隔膜14有通常所知的柔性。通过将其外部周边部分的环形区域夹持在第一盒体11和第二盒体12之间，将隔膜14与隔膜盒10固定。第一盒体11在毗邻第二盒体12的端面上具有基本上为钵形(锥形)的凹进11a。凹进11a的开口被隔膜14封闭，因此封闭的凹进11a的内部空间限定了泵室15。
隔膜盒10的壳体13(末端部分13a)有与外部低压管道系统(未示出)连接的吸入通道17和与外部的高压管道系统(未示出)连接的排出通道18。第一盒体11有把泵室15和吸入通道17互连的吸入口25，以及把泵室15和排出通道18互连的排出口26。吸入阀21或簧片阀设置在第一盒体11中的吸入口25和壳体13(末端部分13a)中的吸入通道17之间。排出阀22或簧片阀设置在第一盒体11中的排出口26和壳体13(末端部分13a)中的排出通道18之间。
第二盒体12在其中心具有作为支撑部分的活塞缸(圆筒形内表面)12a。第二盒体12有凹进12b，后者有圆形横截面而且在其毗邻第一盒体11的末端的中心部分与活塞缸12a连接。
驱动装置24包括与驱动源30连接的杆41、与杆41的末端(图1中的上端)连接的活塞40，以及把活塞40与隔膜14的中心连接起来的连接装置46。活塞40插入到活塞缸12a中，从而由活塞缸12a可滑动地支撑活塞40。连接装置46包括位于泵室15中盘形第一支撑部件47，以及位于泵室15外面并与活塞40的末端固定结合的盘形的第二支撑部件(连接件)48。隔膜14的中心部分被夹在第一和第二支撑部件47、48之间。
活塞40借助驱动源30的操作沿着其纵轴(在图1中看到的垂直方向)往复运动，其外表面40b接触活塞缸12a。随着杆41往复运动，隔膜14变形(移动)，借此改变泵室15的容积。
下面将详细地描述改变泵室l5容积的方式。当活塞40从泵室15移开(在图1中见到的向下移动)的时候，隔膜14向远离泵室15的方向变形，于是泵室15的容积增加。在这个吸入冲程期间，隔膜14向远离泵室15的方向变形，以致空气在推开吸入阀21的时候经过吸入通道17被吸入泵室l5。另一方面，当活塞40向泵室15方向移动(即在图1中见到的向上移动)的时候，隔膜14向泵室15方向变形，于是泵室15的容积减少。在这个排出冲程期间，隔膜14向泵室15方向变形，以致泵室15中的空气在推开排出阀22的时候经过排出通道18排出。
在活塞40和活塞缸12a之间的滑动区域S中，为了在其间提供优异的滑动特性，换言之，为了减少泵的机械损耗，放有(提供)诸如油脂和润滑油之类在泵的操作期间有流动性的润滑剂。由于活塞40的往复运动，润滑剂可以从滑动区域S流向隔膜14。在本优选实施方案中，在隔膜盒10和驱动装置24之间，具体而言，在凹进12b的外周和驱动装置24之间设置密封部件50，用来阻止从滑动区域S流向隔膜14的润滑剂到达隔膜14。
下面将详细地描述密封部件。密封部件50容纳在第二盒体12的凹进12b之中。密封部件50是橡胶制成的盘形膜片。换言之，密封部件50是平面柔性体(弹性体)。密封部件50在其中心有允许驱动装置24插入的通孔50a。
张紧板51容纳在第二盒体12的凹进12b之中。张紧板51借助螺栓之类的固定装置(未示出)与第二盒体12(更具体地说，凹进12b的底部内底面的径向外侧部分固定方式结合。外周界部分50c作为密封部件50的固定端，以这样的方式固定到第二盒体12即隔膜盒10上，以使外周界部分50c在其环形区域被夹在第二盒体12和张紧板51之间。因此，从滑动区域S流向隔膜14的润滑剂被阻止从密封部件50的表面侧(图1中的下表面或与隔膜14相对侧的表面)，经由外周界部分50c向另一表面(图1中的上表面或与隔膜14毗邻的表面)侧泄漏。
内周界部分50b作为密封部件50的可移动端也以这样的方式固定到驱动装置24上，以使内周界部分50b在其环形区域被夹在活塞40的末端表面40a和第二支撑部件48之间。因此，从滑动区域S流向隔膜14的润滑剂被阻止从密封部件50的下表面侧经由内周界部分50b向其上表面侧泄漏。
如上所述，由于密封部件50在其外周界部分50c固定到隔膜盒10上，并且在其内周界部分50b固定到驱动装置24上，所以密封部件50随活塞40的往复运动以这样的方式弹性变形，以致内周界部分50b在活塞40的纵轴的方向(图1中的垂直方向)上相对于外周界部分50c移动。即，密封部件50是可变形的，即呈膜片形式。因此，即使密封部件50在其外周界部分50c被固定到隔膜盒10上，并且在其内周界部分50b被固定到驱动装置24上，密封部件50也起到防止润滑剂从滑动区域S向隔膜14泄漏的作用。设定密封部件50的弹性系数小于隔膜14的弹性系数。
依照上述的优选实施方案，获得下述有利的效果。
(1)为了防止润滑剂从活塞40和活塞缸12a之间的滑动区域S向隔膜(变容积本体)14泄漏，在隔膜盒10和驱动装置24之间设置密封部件50。即，在这样的位置放置密封部件50，以防止滑动区域S和位于与泵室15相对的隔膜14侧的空间连通。所以，如果隔膜(变容积本体)14破裂(撕裂或断裂)，也可阻止润滑剂流进泵室15，并且不会进入由泵送入空气的无尘室。
(2)可以用这样的方式使密封部件50变形，使内周界部分(可移动端)50b相对于外周界部分(固定端)50c移动。另外，密封部件50在其外周界部分(固定端)50c固定到隔膜盒10上，并且在其内周界部分(移动端)50b固定到驱动装置24上。因此，与采用由隔膜盒10和驱动装置24之一固定并且在另一个之上滑动的密封部件(例如，O型圈)的情况相比，不必担心润滑剂从滑动区域泄漏。即，可靠地阻止润滑剂从滑动区域S向隔膜(变容积本体)14泄漏。
(3)密封部件50的内周界部分(可移动端)50b被夹在活塞40和第二支撑部件(连接部件)48之间。即，利用活塞40和第二支撑部件(连接部件)48的固定结合，将密封部件50的内周界部分(可移动端)50b固定到驱动装置24上。因此，与用专用固定装置把密封部件50的内周界部分(可移动端)50b固定到驱动装置24上相比，使泵的组装更为容易。
(4)设定密封部件50的弹性系数小于隔膜(变容积本体)14的弹性系数。因此，在泵的操作期间，即在驱动装置24的往复运动期间，不会把过度的载荷施加到密封部件50上。因此，可避免密封部件50比隔膜(变容积本体)14更早破裂，于是其耐用性得到提高。由于密封部件50位于泵室15的外面，所以泵室15的内部压力不会施加到密封部件50上，这是密封件50的耐用性得以提高的因素之一。
(5)密封部件50或膜片用来起到变容积本体的作用(第二变容积本体)，换言之，当隔膜14出现破裂故障的时候作为起改变泵室15的容积作用的备用装置。密封部件50的设置使泵即使在隔膜14出现破裂故障之后，也能继续执行令人满意的泵送动作(5-1)。如上所述，密封部件50的内周界部分50b被夹在活塞40和第二支撑部件48之间，换言之，密封部件50是毗邻隔膜14放置的，以获得在隔膜14出现破裂故障之后泵室15最小容积的减少。因此，密封部件50的此位置在泵继续执行令人满意的泵送动作方面起到作用(5-2)。
下面将描述第二个优选实施方案，作为上述的第一个优选实施方案的替代实施方案。图2示出第二个优选实施方案的泵。将描述与第一个优选实施方案的泵的差别。对于相似的或相同的部件，用描述第一个优选实施方案的泵时所用的相同标号表示，并且不再重复描述。
如图2所示，第二个优选实施方案的泵与第一个优选实施方案的泵不同在于：省去了密封部件50和张紧板51，而另外提供了密封部件60。密封部件60是橡胶波纹管，即基本上呈圆筒形状的可折叠的弹性体。密封部件60在第二盒体12的凹进12b之中位于这样的位置，以包围活塞缸12a的开口。
将密封部件60的第一末端或固定端60a(图2中的下端或与隔膜14相对的一侧的末端)的环形区域借助诸如粘合剂之类的固定方法(未示出)固定方式结合到第二盒体12(更具体地说，凹进12b的底面径向内侧)即隔膜盒10上。因此，从滑动区域S流向隔膜14(密封部件60的内部空间)的润滑剂被阻止从密封部件60的内部经由第一末端60a向其外部泄漏。
密封部件60的第二末端或可移动端60b(图2中的上端或与隔膜14毗邻的末端)的环形区域借助诸如粘合剂之类的固定方式(未示出)固定地结合到毗邻第二盒体12的第二支撑部件48的末端表面，即驱动装置24上。因此，从滑动区域S流向隔膜14(密封部件60的内部空间)的润滑剂被阻止从密封部件60的内部经由第二末端60b向其外部泄漏。
由于密封部件60在第一末端60a固定到隔膜盒10上并且在第二末端60b固定到驱动装置24上，所以密封部件60随活塞40的往复运动，以这样的方式弹性变形，以使第二末端60b在活塞40的纵轴方向相对于第一末端60a移动。由于密封部件60是可变形的，即是一种波纹管，所以，即使密封部件60在第一末端60a固定到隔膜盒10上并且在以第二末端60b固定到驱动装置24上，密封部件60也起到防止润滑剂从滑动区域S向隔膜14泄漏的作用。设定密封部件60的弹性系数小于隔膜14的弹性系数。
依照第二个优选实施方案的泵，获得了与参照第一个优选实施方案在段落(1)、(2)和(4)中叙述的基本上相同的有利的效果。另外，也获得下述有利的效果。
当隔膜(变容积本体)14出现破裂故障的时候，密封部件60即波纹管起到变容积本体作用的备用装置(第二变容积本体)。换言之，由于设置密封部件60，即使在隔膜(变容积本体)14破裂出现故障之后，也使泵能够继续执行令人满意的泵送动作。
下面将描述第三个优选实施方案，作为上述的第一个优选实施方案的替代实施方案。图3示出第三个优选实施方案的泵。将描述与第一个优选实施方案的泵的差别。相似的或相同的部件用描述第一个优选实施方案的泵时所用的那些相同标号表示，并且对其不再重复描述。
如图3所示，第三个优选实施方案的泵与第一个优选实施方案的泵的不同在于：去掉了第二盒体12和驱动装置24。在隔膜盒10中，在与泵室15相对的隔膜14侧限定容纳室65。受驱动源30驱动旋转的旋转轴69的一部分突出到容纳室65之中。这个突出部分(凸轮)70在其外周表面上有凸轮槽70a。凸轮槽70a相对于旋转轴69的中心轴线是倾斜的。驱动装置71既可旋转又可滑动地装配在作为支撑部分的凸轮70上。驱动装置71和旋转轴69是动力传输机构31的部件。
驱动装置71包括既可旋转又可滑动地装配在凸轮70的外周表面上的轴承72和固定地装配在轴承72上的圆筒形导向体73。导向体73与隔膜14的中心固定(连接)。在导向体73中限定凸轮室73a。通过径向轴承75辊74由导向体73支撑在凸轮室73a之中。辊74的一部分穿过在轴承72中形成的通孔72a插进凸轮槽70a。
在旋转轴69旋转的时候，由于那部分辊74的外圆周表面与凸轮槽70a接合，辊74(换言之，支撑辊74的驱动装置71)在旋转轴69的中心轴线方向(图3中的垂直方向)往复运动。因此，隔膜14变形，改变泵室15的容积，于是泵执行泵送动作。
密封部件50位于容纳室65之中。大部分密封部件50在驱动装置71的外面。密封部件50的外周界部分50c的环形区域借助诸如粘合剂以及螺栓与张紧板的组合之类的固定方式(未示出)固定地结合到隔膜盒10上。密封部件50的内周界部分50b的环形区域借助粘合剂以及螺栓与张紧板的组合等固定方式(未示出)固定结合到驱动装置71的端面上。因此，从驱动装置71，即从驱动装置71和凸轮70之间的滑动区域，更具体地说，从辊74和凸轮槽70a之间的滑动区域S1以及轴承72和凸轮70的外周界表面之间的滑动区域S2向隔膜14流动的润滑剂，被阻止从表面(图3中的下表面或与隔膜14相对侧的表面)侧经由外周界部分50c和内周界部分50b向另一表面(图3中的上表面或毗邻隔膜14的表面)侧泄漏。
依照第三个优选实施方案的泵，获得了与参照第一个优选实施方案在段落(1)、(2)、(4)和(5-1)中叙述的基本上相同的有利的效果。
上述的第一个到第三个优选实施方案仅为本发明的实例，并可以在不脱离本发明的目的的情况下进行修改。下面的替代实施方案也是可行的。下面的替代实施方案的任何组合，只要用于组合的替代实施方案不相互矛盾则都是可实践的。
密封部件可以用树脂或金属制成。O型圈或唇形密封可以作为密封部件使用。这种滑动型密封部件被隔膜盒和驱动装置之一固定而且在另一个上滑动，所以密封部件阻止润滑剂从滑动区域向变容积本体泄漏。
密封部件的弹性系数可以设定为等于或大于变容积本体的弹性系数。
本发明可适用于除了隔膜泵之外的其他类型的泵，例如，使用波纹管作为变容积本体的泵。
本发明可适用于用来泵送除空气之外其他气体的泵。另外，本发明可适用于用来泵送诸如油和水之类的流体的泵。
这些实例和实施方案是说明性的而非限制性的，而且本发明不局限于本文给出的细节，并且可以在所附权利要求书的范围内进行改进。
附图标记一览表
101       泵室                   102    隔膜
103       隔膜盒                 103a   活塞缸
104       活塞                   10     隔膜盒
11        第一盒体               11a    凹进
12        第二盒体               12a    活塞缸
12b       凹进/凹进              13     壳体
13a       末端部分               14     隔膜
15        泵室                   17     吸入通道
18        排出通道               21     吸入阀
22        排出阀                 24     驱动装置/驱动装置
25        吸入口                 26     排出口
30        驱动源                 31     动力传输机构
40        活塞                   40a    末端表面/端面
40b       外周面                 41     杆
46        连接装置               47     第一支撑部件
48        第二支撑部件           50     密封部件
50a       通孔                   50b    内周界部分/内周部分
50c       外周界部分/外周部分    51     张紧板
60        密封部件               60a    第一末端
60b       第二末端               65     容纳室
69        旋转轴                 70     突出部分
70a       凸轮槽                 71     驱动装置
72        轴承                   72a    通孔
73        导向体                 73a    凸轮室
74        辊                     75     轴承
S/S1/S2   滑动区域

Claims (12)

1.一种泵，包括：
单元外壳；
容纳在所述单元外壳之中的变容积本体，用来限定泵室；
在所述单元外壳中设置的支撑部分；
与所述变容积本体相连接的驱动装置，所述驱动装置由所述支撑部分可滑动地支撑，所述驱动装置往复运动以使所述变容积本体变形，从而改变所述泵室的容积以执行泵送动作；以及
在所述单元外壳和所述驱动装置之间设置的密封部件，用来防止润滑剂从所述驱动装置和所述支撑部分之间的滑动区域向所述变容积本体泄漏。
2.根据权利要求1所述的泵，其中所述密封部件具有固定端和可移动端，以所述可移动端相对于所述固定端移动的方式，所述密封部件可变形，其中，所述固定端固定在所述单元外壳上，所述可移动端固定在所述驱动装置上。
3.根据权利要求2所述的泵，其中，所述驱动装置包括由所述支撑部分可滑动地支撑的活塞，以及连接所述活塞与所述变容积本体的连接部件，所述密封部件的所述可移动端被夹持在所述活塞和所述连接部件之间。
4.根据权利要求2所述的泵，其中，所述驱动装置的往复运动使所述变容积本体和所述密封部件弹性变形，所述密封部件具有的弹性系数小于所述变容积本体的弹性系数。
5.根据权利要求4所述的泵，其中，在所述变容积本体破裂引起故障之后，所述密封部件起改变所述泵室容积的作用，从而所述泵继续执行所述泵送动作。
6.根据权利要求2所述的泵，其中，所述密封部件为隔膜或波纹管形式。
7.根据权利要求1所述的泵，其中，所述支撑部分形成于所述单元外壳。
8.根据权利要求7所述的泵，其中，所述支撑部分是所述单元外壳的活塞缸。
9.根据权利要求1所述的泵，进一步包括具有突出部分的旋转轴，该突出部分伸进容纳室，所述驱动装置安装于作为所述支撑部分的所述突出部分。
10.根据权利要求1所述的泵，其中，所述密封部件接近所述变容积本体放置。
11.根据权利要求1所述的泵，其中，所述变容积本体是隔膜或波纹管。
12.一种泵，包括：
隔膜或波纹管形式的第一变容积本体，使所述第一变容积本体变形，借此执行泵送动作；以及
隔膜或波纹管形式的第二变容积本体，所述第二变容积本体接近所述第一变容积本体放置，当所述第一变容积本体出现破裂引起故障的时候，使所述第二变容积本体变形作为所述泵送动作的备用装置，借此继续执行所述泵送动作。
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