JP4673807B2 - Hydrostatic non-contact gas seal - Google Patents

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Description

本発明は、回転機器の回転側部材に回転密封環を設け、当該回転機器の静止側部材に取り付けたシールケースに、静止密封環を回転密封環と対向して軸線方向移動可能に保持し、静止密封環に、機械加工により、外周面から回転密封環との対向端面たる密封端面へと貫通する密封環側通路を形成し、この密封環側通路から両密封環の対向端面である密封端面間にシールガスを供給させることにより、当該密封端面間を非接触状態に保持させるように構成された静圧形ノンコンタクトガスシールに関するものである。   The present invention provides a rotary seal ring on the rotary side member of the rotary device, and holds the static seal ring in the seal case attached to the static side member of the rotary device so as to be movable in the axial direction facing the rotary seal ring, The stationary seal ring is formed by machining to form a seal ring side passage that penetrates from the outer peripheral surface to the seal end face that is the opposite end face of the rotary seal ring, and the seal end face that is the opposite end face of both seal rings from this seal ring side passage The present invention relates to a static pressure type non-contact gas seal configured to keep a space between the sealed end faces in a non-contact state by supplying a seal gas therebetween.

この種の静圧形ノンコンタクトガスシールとして、図6に示す如く、回転機器の静止側部材(機器ハウジング)に取り付けられた筒状のシールケース109と、回転機器の回転側部材(回転軸)105に固定された回転密封環108と、シールケース109に回転密封環108と対向して軸線方向移動可能に保持された静止密封環110と、静止密封環110を回転密封環109へと押圧附勢するスプリング部材146と、シールケース109及び静止密封環110を貫通する一連のシールガス通路111とを具備して、シールガス通路111から両密封環108,110の対向端面である密封端面112,113間にシールガスGを供給することにより、密封端面112,113間を非接触状態に保持させるように構成されたもの(以下「従来シール」という)が周知である(例えば、特許文献1の図1参照)。 As this type of static pressure type non-contact gas seal, as shown in FIG. 6 , a cylindrical seal case 109 attached to a stationary side member (equipment housing) of a rotating device, and a rotating side member (rotating shaft) of the rotating device. Rotating seal ring 108 fixed to 105, stationary seal ring 110 held in seal case 109 so as to be movable in the axial direction facing rotary seal ring 108, and stationary seal ring 110 pressed against rotary seal ring 109. A sealing end surface 112, which is an opposing end surface of both sealing rings 108, 110 from the sealing gas passage 111, and includes a spring member 146 that urges and a series of sealing gas passages 111 that penetrate the seal case 109 and the stationary sealing ring 110. A structure in which the sealing gas G is supplied between the sealing end surfaces 112 and 113 in a non-contact state by supplying a sealing gas G (hereinafter referred to as “ That come seal ") is well known (e.g., see FIG. 1 of Patent Document 1).

従来シールにあっては、シールガス通路111が、図6に示す如く、シールガス通路111が、シールケース109と静止密封環110との対向周面間に形成された環状空間であって当該対向周面間に装填された第一及び第二Oリング121,122によって閉塞された接続空間133と、シールケース109に形成されて接続空間133に開口するケース側通路135と、静止密封環110の密封端面113に形成された静圧発生溝136と、静止密封環110に形成されて接続空間133と静圧発生溝136とを連通接続する密封環側通路137とからなり、静圧発生溝136に導入されたシールガスGにより密封端面112,113間にこれを開く方向に作用する開力(静圧)が発生し、この開力と密封端面112,113間を閉じる方向に作用するスプリング部材146による閉力(スプリング荷重)とがバランスして、密封端面112,113が非接触状態に保持されるのである。 In the conventional seal, the seal gas passage 111 is an annular space formed between the opposed peripheral surfaces of the seal case 109 and the stationary seal ring 110 as shown in FIG. The connection space 133 closed by the first and second O-rings 121 and 122 loaded between the peripheral surfaces, the case side passage 135 formed in the seal case 109 and opened to the connection space 133, and the stationary seal ring 110 The static pressure generating groove 136 formed on the sealing end surface 113 and the sealing ring side passage 137 formed in the stationary sealing ring 110 and connecting the connection space 133 and the static pressure generating groove 136 to each other are formed. An opening force (static pressure) is generated between the sealing end surfaces 112 and 113 by the sealing gas G introduced into the sealing end surfaces 112 and 113, and the opening force and the sealing end surfaces 112 and 113 are closed. And balanced and closing force (spring load) of the spring member 146 acting on the direction, the seal end faces 112 and 113 is being held in a non-contact state.

而して、従来シールによれば、シールガスGが密封端面112,113間から密封流体領域A及び非密封流体領域Bへと噴出することから、両領域A,B間が完全に遮蔽されることになり、密封流体領域Aに高度のクリーン性が要求される回転機器(例えば、半導体製造装置や医薬品関連機器等における回転機器)においても良好なシール機能が発揮される。   Thus, according to the conventional seal, the seal gas G is ejected from between the sealed end faces 112 and 113 to the sealed fluid region A and the non-sealed fluid region B, so that the regions A and B are completely shielded. Therefore, a good sealing function is exhibited even in a rotating device (for example, a rotating device in a semiconductor manufacturing apparatus, a pharmaceutical-related device, etc.) that requires a high degree of cleanness in the sealed fluid region A.

特開平4−224373号公報JP-A-4-224373

ところで、静止密封環110は、密封環側通路137が形成される等、回転密封環108に比して複雑な形状をなしているため、一般に、加工の容易性等を考慮してカーボンで構成されているが、密封環側通路137がドリル穴開け加工等の機械加工により形成されるために、従来シールでは、高度のクリーン性が要求される回転機器のシール手段としては好適に使用することができないといった問題があった。   By the way, the stationary seal ring 110 has a complicated shape as compared with the rotary seal ring 108, such as the formation of a seal ring side passage 137. Therefore, the stationary seal ring 110 is generally made of carbon in consideration of ease of processing. However, since the sealing ring side passage 137 is formed by machining such as drilling, the conventional seal should be suitably used as a sealing means for rotating equipment that requires a high degree of cleanliness. There was a problem that could not.

密封環側通路137は、静止密封環110の外周面から密封端面113へと貫通する孔であるが、このような貫通孔は、一般に、ドリル穴明け加工により次のように形成される。すなわち、図7に示す如く、静止密封環110の外周面の適当箇所(接続空間133に面する箇所)から軸線に直交する方向に第一キリ穴137aを形成すると共に、静止密封環110の密封端面113の適当箇所(静圧発生溝136が形成された箇所)から軸線に沿う方向に第二キリ穴137bを形成して、両キリ穴137a,137bを合流させるようにする。 The sealing ring side passage 137 is a hole that penetrates from the outer peripheral surface of the stationary sealing ring 110 to the sealing end surface 113. Such a through hole is generally formed as follows by drilling. That is, as shown in FIG. 7 , the first drill hole 137a is formed in a direction orthogonal to the axis from an appropriate location (location facing the connection space 133) on the outer peripheral surface of the stationary seal ring 110, and the stationary seal ring 110 is sealed. A second drill hole 137b is formed in a direction along the axis from an appropriate position on the end surface 113 (where the static pressure generating groove 136 is formed), and both the drill holes 137a and 137b are joined.

しかし、このようなキリ穴137a,137bを合流させて形成された密封環側通路137は、図7に示す如く、両キリ穴137a,137bの終端部同士が円滑に合流する形状をなすものでなく、その合流部分137cにおいては、少なくとも一方のキリ穴137aの終端部137dが当該合流部分137cから食み出すことになる。しかも、密封環側通路137は円滑な一連の貫通孔ではなく、その中間部分(両キリ穴137a,137bの合流部分137c)において折れ曲がっていることから、接続空間133から密封環側通路137に供給されたシールガスGが密封環側通路137を円滑に流動せず乱流を生じることになる。一方、各キリ穴137a,137bの内表面が、その加工上、平滑面でなく微細な毛羽立ちを有する粗面となっている。 However, the sealing ring side passage 137 formed by joining the drill holes 137a and 137b has a shape in which the end portions of both the drill holes 137a and 137b smoothly join as shown in FIG. Instead, at the joining portion 137c, the terminal portion 137d of at least one drill hole 137a protrudes from the joining portion 137c. Moreover, the sealed ring side passage 137 is not a smooth series of through-holes, but is bent at an intermediate portion thereof (a joining portion 137c of both the drill holes 137a and 137b). The generated seal gas G does not flow smoothly through the sealed-ring-side passage 137 and generates turbulent flow. On the other hand, the inner surface of each drill hole 137a, 137b is not a smooth surface but a rough surface having fine fluff due to its processing.

したがって、高圧,高速で通過するシールガスGによって合流部分137cで乱流が発生すると、当該内表面からパーティクル(カーボン粉)が発生して、これがシールガスGに同伴されて、密封流体領域Aへと侵入する虞れがある。   Therefore, when a turbulent flow is generated in the merging portion 137c by the seal gas G passing at a high pressure and a high speed, particles (carbon powder) are generated from the inner surface and are accompanied by the seal gas G to the sealed fluid region A. There is a risk of intrusion.

また、一般に、密封環側通路137は、その加工後において圧搾空気等により清掃されが、加工屑が食み出し部分137dに滞留する虞れがあり、この滞留パーティクルが運転中にシールガスGに同伴して密封流体領域Aに侵入する虞れもある。   In general, the sealed-ring side passage 137 is cleaned by compressed air or the like after the processing, but there is a possibility that the processing waste is retained in the protruding portion 137d. There is also a risk of accompanying and entering the sealed fluid region A.

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、密封環側通路がドリル穴開け加工等の機械加工により形成される場合においても、シールガスが密封環側通路を円滑に流動することができ、シールガスとの接触による通路内表面からのパーティクル発生を効果的に防止して、高度のクリーン性が要求される回転機器のシール手段としても好適に使用することができる静圧形ノンコンタクトガスシールを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such points, and even when the sealed ring side passage is formed by machining such as drilling, the sealing gas smoothly flows through the sealed ring side passage. Hydrostatic non-pressure that can effectively be used as a sealing means for rotating equipment that requires a high degree of cleanliness by effectively preventing generation of particles from the inner surface of the passage due to contact with the sealing gas. The object is to provide a contact gas seal.

本発明は、回転テーブルとその駆動部を覆うプラスチック製の筒状のカバー体との間に介設されて、回転テーブルが配置される処理領域とカバー体内の領域との間を遮蔽シールする静圧形ノンコンタクトガスシールであって、回転テーブルにその回転軸線と同心状に固定された回転密封環と、カバー体内に配して前記駆動部の支持機枠に取り付けられた円筒状の金属製のシールケースと、回転密封環と同心状をなし且つこれに直対向する状態でシールケースの内周部に第一及び第二Oリングを介して軸線方向移動可能に保持されたカーボン製の静止密封環と、シールケース及び静止密封環を貫通する一連のシールガス通路と、カバー体をその軸線方向に貫通してシールガス通路に連通接続するシールガス供給路とを具備して、シールガス供給路からシールガス通路に前記両領域より高圧のシールガスを供給することにより、このシールガスを両密封環の対向端面である密封端面間から前記両領域に噴出させつつ当該密封端面間を非接触状態に保持させるように構成された静圧形ノンコンタクトガスシールであり、シールガス通路が、シールケースと静止密封環との対向周面間に形成された環状空間であって前記第一及び第二Oリングによってシールされた接続空間と、シールケースに形成されて接続空間に連通するケース側通路と、静止密封環の密封端面である静止密封端面に形成された静圧発生溝と、静止密封環に機械加工(ドリル穴開け加工等)により形成された密封環側通路であって、静止密封環の外周面から静止密封端面へと貫通して接続空間と静圧発生溝とを連通接続する密封環側通路とからなり、密封環側通路をその軸線が屈曲部を有しない直線をなすものとすると共に、当該密封環側通路の少なくとも中間部分に、内周面が平滑でシールガスとの接触によりパーティクルを発生しないパイプを密に嵌挿固着してあることを特徴とする静圧形ノンコンタクトガスシールを提案するものである。 The present invention is provided between a rotary table and a plastic cylindrical cover body that covers a drive unit thereof, and is a static seal that shields and seals between a processing area where the rotary table is disposed and an area in the cover body. A pressure-type non-contact gas seal comprising a rotary sealing ring fixed to a rotary table concentrically with the axis of rotation thereof, and a cylindrical metal made in a cover body and attached to a support machine frame of the drive unit A stationary case made of carbon that is concentric with the rotary seal ring and is held so as to be axially movable via the first and second O-rings on the inner periphery of the seal case in a state of being directly opposite to the seal case. A seal gas supply comprising a seal ring, a series of seal gas passages that pass through the seal case and the stationary seal ring, and a seal gas supply passage that penetrates the cover body in the axial direction thereof and communicates with the seal gas passage. Sealing said by supplying a high-pressure seal gas from both regions in the gas passage, a non-contact state between the seal end faces while ejecting a seal gas from between the sealing end faces are opposite end faces of the two seal rings in the two regions from A static pressure type non-contact gas seal configured to be held by the seal gas passage, wherein the seal gas passage is an annular space formed between opposing circumferential surfaces of the seal case and the stationary seal ring, and the first and second A connection space sealed by an O-ring, a case-side passage formed in a seal case and communicating with the connection space, a static pressure generating groove formed in a stationary sealing end surface which is a sealing end surface of the stationary sealing ring, and a stationary sealing ring This is a seal ring side passage formed by machining (drill drilling etc.), and connects the connection space and the static pressure generating groove through the outer peripheral surface of the static seal ring to the static seal end surface. Consists of a seal ring-side passage, with a seal ring-side passage axis of its is assumed that rectilinear no bent portion, at least the intermediate portion of the seal ring side passage, and the inner peripheral surface smooth and seal gas The present invention proposes a static pressure type non-contact gas seal characterized in that pipes that do not generate particles due to contact are closely inserted and fixed .

かかる静圧ノンコンタクトガスシールにあっては、密封環側通路の内表面からのパーティクル発生をより効果的に防止するために、密封環側通路の少なくとも中間部分に、内周面が平滑でシールガスとの接触によりパーティクルを発生しない樹脂製,金属製等のパイプを密に嵌挿固着しておくことが好ましい。また、好ましい実施の形態にあって、密封環側通路の下流端は、静止密封環の密封端面に形成した静圧発生溝に開口されている。また、シールケースの内周面と静止密封環の外周面との間に形成された環状空間であって当該内外周面間に装填された第一及び第二Oリングによって閉塞された接続空間に、密封環側通路の上流端及びシールケースに形成したケース側通路の下流端を連通させて、シールガスをケース側通路から接続空間を介して密封環側通路へと供給するようになし、静止密封環の外周面に、第一Oリングが接触する第一密封環側シール面とこれより回転密封環側に位置する第二Oリングが接触する第二密封環側シール面と両密封環側シール面間に位置して密封環側通路の軸線に直交する截頭円錐状のシールガス導入面とを形成して、このシールガス導入面に当該密封環側通路の上流端を開口させておくことが好ましい。この場合、第一密封環側シール面を第二密封環側シール面より小径として、接続空間に作用するシールガス圧力によって静止密封環を回転密封環へと押圧する推力が発生するように構成しておくことができる。 In the consuming hydrostatic noncontact gas seal, in order to prevent generation of particles from the inner surface of the seal ring side passage more effectively, at least the intermediate portion of the seal ring side passage, the inner peripheral surface smooth and seal resin which does not generate particles by contact with a gas, preferably a convenient way of挿固wearing tightly fitting the pipe metal and the like. In a preferred embodiment, the downstream end of the seal ring side passage is opened to a static pressure generating groove formed on the seal end surface of the static seal ring. In addition, an annular space formed between the inner peripheral surface of the seal case and the outer peripheral surface of the stationary sealing ring, and a connection space closed by the first and second O-rings loaded between the inner and outer peripheral surfaces. The upstream end of the seal ring side passage and the downstream end of the case side passage formed in the seal case are communicated so that the seal gas is supplied from the case side passage to the seal ring side passage through the connection space. The first sealing ring-side sealing surface that contacts the first O-ring on the outer peripheral surface of the sealing ring, and the second sealing ring-side sealing surface that contacts the second O-ring positioned on the rotating sealing ring side, and both sealing ring sides A frustoconical seal gas introduction surface located between the seal surfaces and orthogonal to the axis of the seal ring side passage is formed, and an upstream end of the seal ring side passage is opened on the seal gas introduction surface. It is preferable. In this case, the first sealing ring-side sealing surface is made smaller in diameter than the second sealing ring-side sealing surface, and a thrust force that presses the stationary sealing ring to the rotating sealing ring is generated by the sealing gas pressure acting on the connection space. I can keep it.

また、上記静圧形ノンコンタクトガスシールは、回転テーブルを有する回転機器のシール手段として使用されるものであるが、回転密封環を当該回転テーブルの一部で構成しておくこともできる。 Moreover, although the said static pressure type non-contact gas seal is used as a sealing means of the rotary apparatus which has a rotary table, a rotary sealing ring can also be comprised by a part of the said rotary table.

なお、上記した静圧形ノンコンタクトガスシールの運転方法にあっては、回転テーブルの回転を、密封端面間がこれに導入させたシールガスにより所定の非接触状態に保持された後において開始し、シールガスの密封端面間への供給を、回転テーブルの回転が完全に停止された後において停止するようにすることが好ましい。   In the above-described operation method of the static pressure type non-contact gas seal, the rotation of the rotary table is started after the sealed end surfaces are held in a predetermined non-contact state by the seal gas introduced thereto. It is preferable that the supply of the sealing gas between the sealing end surfaces is stopped after the rotation of the rotary table is completely stopped.

本発明の静圧形ノンコンタクトガスシールにあっては、ドリル穴開け加工等の機械加工により静止密封環に形成される密封環側通路が屈曲部のない直線形状をなしており、従来シールのように密封環側通路にシールガスによる乱流が生じる部分(屈曲部分や食み出し部分)が存在しないことから、シールガスが密封環側通路を円滑に流動することができ、密封環側通路の内表面からのパーティクル発生(シールガスの接触によるカーボン粉等のパーティクル発生)を可及的に防止することができる。したがって、本発明の静圧形ノンコンタクトガスシールによれば、高度のクリーン性が要求される回転機器においても良好なシール機能を発揮することができる。   In the static pressure type non-contact gas seal of the present invention, the sealing ring side passage formed in the stationary sealing ring by machining such as drilling or the like has a straight shape without a bent portion, Thus, since there is no portion (bent portion or protruding portion) in which a turbulent flow due to the seal gas occurs in the sealed ring side passage, the seal gas can smoothly flow through the sealed ring side passage, Generation of particles from the inner surface (particle generation of carbon powder or the like due to contact with seal gas) can be prevented as much as possible. Therefore, according to the hydrostatic non-contact gas seal of the present invention, a good sealing function can be exhibited even in a rotating device that requires a high degree of cleanliness.

さらに、密封環側通路が上記した如く直線形状をなしていることから、少なくとも中間部分に樹脂製等のパイプを密に嵌挿させて、このパイプ内を密封環側通路の一部又は全部とすることができる。したがって、密封環側通路の少なくとも中間部分をこのようにパイプで構成しておくことにより、密封環側通路の内表面からのパーティクル(カーボン粉等)発生をより効果的に防止することができる。   Further, since the sealed ring side passage has a linear shape as described above, a pipe made of resin or the like is closely inserted into at least the middle portion, and the inside of this pipe is part or all of the sealed ring side passage. can do. Therefore, by forming at least the middle part of the seal ring side passage with the pipe in this way, generation of particles (carbon powder or the like) from the inner surface of the seal ring side passage can be more effectively prevented.

図1は本発明に係る静圧形ノンコンタクトガスシールを装備した回転機器の一例を示す縦断側面図であり、図2は図1の要部を拡大して示す詳細図であり、図3は当該静圧形ノンコンタクトガスシールにおける静止密封環の正面図である。   FIG. 1 is a longitudinal side view showing an example of a rotating device equipped with a static pressure type non-contact gas seal according to the present invention, FIG. 2 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG. 1, and FIG. It is a front view of the stationary sealing ring in the said static pressure type non-contact gas seal.

図1に示す回転機器は、回転テーブル1を使用して基板(半導体ウエハ,電子デバイスの基板,液晶基板,フォトマスク,ガラス基板等)に適宜の処理(例えば、洗浄処理,薬剤処理等)を施すための回転テーブル式処理装置であって、回転テーブル1が配置される処理領域Aに高度のクリーン性が要求されるものであり、回転側部材たる回転テーブル1とその駆動部2を覆う静止側部材たるプラスチック製の筒状カバー体3との間に介設した静圧形ノンコンタクトガスシール4により、当該処理領域Aとカバー体3内の領域(大気領域であり、以下「カバー内領域」という)Bとの間を遮蔽シールするように構成されている。なお、駆動部2は、回転テーブル1に連結されて上下方向に延びる回転軸5、回転軸5を回転自在に軸受支持するベアリング、回転軸5の駆動手段及びこれらをカバー内領域Bにおいて支持する支持機枠6を具備するものであり、回転テーブル1を回転駆動するように構成されている。回転テーブル1はセラミックス(この例では炭化珪素)製のもので、処理領域Aに水平に配置された円板等の回転体形状をなすものである。また、カバー体3は、図1に示す如く、耐薬品性プラスチック(この例ではPTFE(ポリテトラフルオロエチレン))で一体成形された上端開口状の円筒形状をなすもので、回転テーブル1の下面側に配置される駆動部2を覆っている。回転テーブル1の裏面部(下面部)とカバー体3の上端部(開口端部)との間には、必要に応じて、図1に示す如く、適宜のラビリンスシール7を設けておくことができる。このようなラビリンスシール7を設けておくことにより、後述するシールガスGのラビリンスシール7から処理領域Aへの噴出作用と相俟って、処理領域Aからカバー内領域Bへの薬液等の侵入を有効に防止することができる。   The rotating device shown in FIG. 1 uses the rotary table 1 to perform appropriate processing (for example, cleaning processing, chemical processing, etc.) on a substrate (semiconductor wafer, electronic device substrate, liquid crystal substrate, photomask, glass substrate, etc.). A rotating table type processing apparatus for applying the processing table A, in which a high degree of cleanness is required for the processing area A in which the rotating table 1 is arranged, and the stationary covering the rotating table 1 as a rotating side member and its driving unit 2 By means of a static pressure non-contact gas seal 4 interposed between the plastic cylindrical cover body 3 as a side member, the processing area A and the area within the cover body 3 (the atmospheric area, hereinafter referred to as “inside cover area”). It is configured so as to provide a shielding seal with B. The drive unit 2 is connected to the rotary table 1 and extends in the vertical direction, a bearing that rotatably supports the rotary shaft 5, a drive means for the rotary shaft 5, and supports these in the cover inner region B. A support machine frame 6 is provided, and the rotary table 1 is driven to rotate. The turntable 1 is made of ceramics (silicon carbide in this example), and has a rotating body shape such as a disk disposed horizontally in the processing region A. Further, as shown in FIG. 1, the cover body 3 has a cylindrical shape with an upper end opening formed integrally with a chemical-resistant plastic (in this example, PTFE (polytetrafluoroethylene)). The drive part 2 arrange | positioned at the side is covered. As shown in FIG. 1, an appropriate labyrinth seal 7 may be provided between the back surface portion (lower surface portion) of the turntable 1 and the upper end portion (opening end portion) of the cover body 3 as necessary. it can. By providing such a labyrinth seal 7, in combination with a later-described action of a seal gas G ejected from the labyrinth seal 7 to the processing area A, intrusion of a chemical solution or the like from the processing area A into the in-cover area B Can be effectively prevented.

静圧形ノンコンタクトガスシール4は、図1に示す如く、回転テーブル1にその回転軸線と同心状に固定された回転密封環8と、カバー体3内に配して駆動部2の支持機枠6に取り付けられた円筒状のシールケース9と、回転密封環8と同心状をなし且つ直対向する状態で、シールケース9の内周部に軸線方向移動可能に保持された静止密封環10と、シールケース9及び静止密封環10を貫通する一連のシールガス通路11から両密封環8,10の対向端面である密封端面12,13間にシールガスGを供給することにより、静止密封環10に密封端面12,13間を開く方向に作用する開力を発生させる開力発生手段14と、静止密封環10に密封端面12,13間を閉じる方向に作用する閉力を発生させる閉力発生手段15とを具備して、この開力と閉力とをバランスさせることにより、密封端面12,13間を非接触状態に保持させつつ、前記両領域A,B間を遮蔽シールするように構成されている。   As shown in FIG. 1, the static pressure type non-contact gas seal 4 includes a rotary seal ring 8 fixed to the rotary table 1 concentrically with the rotary axis thereof, and a support machine for the drive unit 2 disposed in the cover body 3. A cylindrical seal case 9 attached to the frame 6 and a stationary seal ring 10 which is concentric with the rotary seal ring 8 and is directly opposed to the inner periphery of the seal case 9 so as to be movable in the axial direction. The seal gas G is supplied from a series of seal gas passages 11 penetrating the seal case 9 and the stationary seal ring 10 to the sealed end surfaces 12 and 13 which are opposite end surfaces of both the seal rings 8 and 10, thereby An opening force generating means 14 that generates an opening force that acts in a direction to open the space between the sealing end surfaces 12 and 13 and a closing force that generates a closing force that acts on the stationary sealing ring 10 in a direction that closes the space between the sealing end surfaces 12 and 13. Generating means 15 , By balancing the this opening force and closing force, while retaining between seal end faces 12 and 13 in a non-contact state, the two regions A, and between B and is configured to shield the seal.

回転密封環8は、後述する静止密封環10の構成材(カーボン)より硬質の材料(例えば、炭化珪素)で成形された円環状体であり、回転テーブル1の下面部に固設されている。この例では、図1に示す如く、炭化珪素製の回転テーブル1の下面部にその回転軸線と同心をなす環状膨出部を一体形成して、この環状膨出部回転密封環8に構成してある。回転密封環8の下端面は、平滑環状面である密封端面(以下「回転密封端面」ともいう)12とされている。   The rotary seal ring 8 is an annular body formed of a material (for example, silicon carbide) harder than a constituent material (carbon) of the stationary seal ring 10 described later, and is fixed to the lower surface portion of the rotary table 1. . In this example, as shown in FIG. 1, an annular bulging portion that is concentric with the rotation axis is integrally formed on the lower surface portion of the turntable 1 made of silicon carbide, and this annular bulging portion is configured as a rotary sealing ring 8. It is. A lower end surface of the rotary seal ring 8 is a sealed end surface (hereinafter also referred to as “rotary seal end surface”) 12 which is a smooth annular surface.

シールケース9は、図1に示す如く、シールケース本体16とその下端部に連結一体化されたシールフランジ17とからなる金属製の円筒構造物である。この例では、シールケース本体16をステンレス鋼(SUS304)で構成すると共に、シールフランジ17をアルミ合金で構成してある。シールケース9は、その下端部(シールフランジ17の下端部)18をカバー体3の内周部に形成した環状のカバー段部19に衝合させると共にその外周部(シールケース本体16の外周部)をカバー体3の上端側内周部(カバー段部19より上方側部分の内周部)にフッ素ゴム製のOリング20を介して密接させた状態で、シールフランジ17を介して支持機枠6に取り付けられている。   As shown in FIG. 1, the seal case 9 is a metal cylindrical structure including a seal case main body 16 and a seal flange 17 connected and integrated at a lower end portion thereof. In this example, the seal case body 16 is made of stainless steel (SUS304), and the seal flange 17 is made of an aluminum alloy. The seal case 9 has its lower end portion (lower end portion of the seal flange 17) 18 abutted against an annular cover step portion 19 formed on the inner peripheral portion of the cover body 3, and its outer peripheral portion (the outer peripheral portion of the seal case main body 16). ) In close contact with the inner peripheral portion on the upper end side of the cover body 3 (the inner peripheral portion on the upper side of the cover step portion 19) via the O-ring 20 made of fluoro rubber, via the seal flange 17 It is attached to the frame 6.

静止密封環10は、図1に示す如く、上端面を平滑環状面である密封端面(以下「静止密封端面」ともいう)13としたカーボン製の円環状体であり、上下方向に並列する一対のフッ素ゴム製の第一及び第二Oリング21,22を介してシールケース本体16の内周部に軸線方向移動可能(上下方向移動可能)に嵌合保持されている。静止密封端面13の外径は回転密封端面12の外径より若干小さく設定されており、静止密封端面13の内径は回転密封端面12の内径より若干大きく設定されている。下位の第一Oリング21は静止密封環10の基端側(下端側)の外周面部分である第一密封環側シール面23とこれに対向するシールケース9の内周面部分である第一ケース側シール面24との間に、また第一Oリング21より回転密封環側に位置する上位の第二Oリング22は静止密封環10の先端側(上端側)の外周面部分である第二密封環側シール面25とこれに対向するシールケース9の内周面部分である第二ケース側シール面26との間に、夫々装填されていて、シールケース9と静止密封環10との対向周面間を二次シールしている。両Oリング21,22の近接方向への移動(第一Oリング21の上方への移動及び第二密封環22の下方への移動)は、両密封環側シール面23,25間に位置して静止密封環10の外周部に形成された環状突起(両密封環側シール面23,25より大径の環状部)27によって規制されており、両Oリング21,22に離間方向への移動(第一Oリング21の下方への移動及び第二密封環22の上方への移動)は、シールフランジ17に形成された第一係止段部28及びシールケース本体16に形成された第二係止段部29により規制されている。なお、静止密封環10の基端部(下端部)には軸線方向に延びる円形孔30が形成されており、この円形孔30にシールフランジ17に植設した金属製(例えば、SUS316等のステンレス鋼製)のドライブピン31を係合させることにより、静止密封環10を、その軸線方向移動を所定範囲で許容しつつ、シールケース9に対して相対回転不能ならしめている。この円形孔30及びこれに係合するドライブピン31の数は任意であり、必要に応じて複数個設けられる。   As shown in FIG. 1, the stationary sealing ring 10 is a carbon annular body whose upper end surface is a sealing end surface (hereinafter also referred to as “stationary sealing end surface”) 13 which is a smooth annular surface, and a pair of parallel sealing in the vertical direction. The first and second O-rings 21 and 22 made of fluoro rubber are fitted and held on the inner peripheral portion of the seal case main body 16 so as to be movable in the axial direction (movable in the vertical direction). The outer diameter of the stationary sealing end face 13 is set slightly smaller than the outer diameter of the rotary sealing end face 12, and the inner diameter of the stationary sealing end face 13 is set slightly larger than the inner diameter of the rotary sealing end face 12. The lower first O-ring 21 is a first seal ring-side seal surface 23 that is an outer peripheral surface portion on the base end side (lower end side) of the stationary seal ring 10 and an inner peripheral surface portion of the seal case 9 that faces the first seal ring-side seal surface 23. The upper second O-ring 22 positioned between the case-side sealing surface 24 and on the rotary sealing ring side from the first O-ring 21 is an outer peripheral surface portion on the distal end side (upper end side) of the stationary sealing ring 10. Between the second seal ring side seal surface 25 and the second case side seal surface 26 which is the inner peripheral surface portion of the seal case 9 facing the second seal ring side seal surface 25, the seal case 9 and the stationary seal ring 10 are respectively mounted. Secondary sealing is performed between the opposing peripheral surfaces. The movement of both O-rings 21 and 22 in the proximity direction (the movement of the first O-ring 21 upward and the movement of the second sealing ring 22 downward) is located between both the sealing ring-side sealing surfaces 23 and 25. And is regulated by an annular protrusion (annular portion having a diameter larger than both seal ring side seal surfaces 23, 25) 27 formed on the outer peripheral portion of the stationary seal ring 10, and the O rings 21 and 22 move in the separation direction. (The movement of the first O-ring 21 downward and the movement of the second sealing ring 22 upward) are the first locking step 28 formed in the seal flange 17 and the second formed in the seal case body 16. It is regulated by the locking step 29. A circular hole 30 extending in the axial direction is formed at the base end (lower end) of the stationary seal ring 10, and a metal (for example, stainless steel such as SUS316) implanted in the seal flange 17 in the circular hole 30 is formed. By engaging the drive pin 31 (made of steel), the stationary seal ring 10 is allowed to rotate relative to the seal case 9 while allowing its axial movement in a predetermined range. The number of the circular holes 30 and the drive pins 31 engaged with the circular holes 30 is arbitrary, and a plurality of them are provided as necessary.

開力発生手段14は、図1に示す如く、シールケース9及び静止密封環10を貫通する一連のシールガス通路11と、カバー体3に形成されたシールガス供給路32と、シールガス供給路32を介してシールガス通路11にシールガスGを供給するシールガス供給装置(図示せず)とからなる。   As shown in FIG. 1, the opening force generating means 14 includes a series of seal gas passages 11 penetrating the seal case 9 and the stationary seal ring 10, a seal gas supply passage 32 formed in the cover body 3, and a seal gas supply passage. And a sealing gas supply device (not shown) for supplying the sealing gas G to the sealing gas passage 11 via 32.

シールガス供給路32は、図1に示す如く、カバー体3を上下方向(カバー体3の軸線方向)に貫通して、その上端(下流端)はカバー段部19に開口されており、その下端部(上流端)は適宜のシールガス供給装置に接続されている。   As shown in FIG. 1, the seal gas supply path 32 passes through the cover body 3 in the vertical direction (the axial direction of the cover body 3), and its upper end (downstream end) is opened to the cover step portion 19, The lower end (upstream end) is connected to an appropriate seal gas supply device.

シールガス通路11は、図1に示す如く、シールケース9と静止密封環10との対向周面間に形成された接続空間33と、シールケース9に形成されて接続空間33に連通するケース側通路34,35と、静止密封端面13に形成された静圧発生溝36と、静止密封環10に形成されて接続空間33と静圧発生溝36とを連通接続するた密封環側通路37とからなる。   As shown in FIG. 1, the seal gas passage 11 includes a connection space 33 formed between the opposed peripheral surfaces of the seal case 9 and the stationary seal ring 10, and a case side formed in the seal case 9 and communicating with the connection space 33. Passages 34, 35, a static pressure generating groove 36 formed in the stationary sealing end face 13, and a sealing ring side passage 37 formed in the stationary sealing ring 10 to connect the connection space 33 and the static pressure generating groove 36 in communication. Consists of.

接続空間33は、密封環保持部13と静止密封環10との対向周面間に形成された環状空間であって、第一及び第二Oリング21,22によってシールされている。   The connection space 33 is an annular space formed between the opposed peripheral surfaces of the sealing ring holding portion 13 and the stationary sealing ring 10, and is sealed by the first and second O-rings 21 and 22.

ケース側通路は、図1に示す如く、シールフランジ17を軸線方向に貫通する第一ケース側通路34と、シールケース本体16をその下端部から内周部へと貫通する第二ケース側通路35とからなる。第一ケース側通路34の上端(下流端)と第二ケース側通路35の下端(下流端)とは、シールケース本体16とシールフランジ17との間に介装したフッ素ゴム製のOリング38によりシールされた状態で、連通接続されている。第二ケース側通路35の上端(下流端)は接続空間33に開口されている。また、第一ケース側通路34の下端(上流端)は、シールガス供給路32の上端開口部(下流端開口部)に直対向してシールケース端部18に開口されており、両路32,34の対向端部間は、シールケース端部18とカバー段部19との間に介装したフッ素ゴム製のOリング39によりシールされた状態で、連通接続されている。なお、シールケース9の表面には、PFA,PTFE等の耐薬品性プラスチックによるコーティング層40が形成されている。   As shown in FIG. 1, the case-side passage includes a first case-side passage 34 that penetrates the seal flange 17 in the axial direction, and a second case-side passage 35 that penetrates the seal case body 16 from its lower end portion to its inner peripheral portion. It consists of. The upper end (downstream end) of the first case side passage 34 and the lower end (downstream end) of the second case side passage 35 are a fluororubber O-ring 38 interposed between the seal case body 16 and the seal flange 17. In a sealed state, the communication connection is established. An upper end (downstream end) of the second case side passage 35 is opened to the connection space 33. Further, the lower end (upstream end) of the first case side passage 34 is opened to the seal case end 18 directly opposite to the upper end opening (downstream end opening) of the seal gas supply path 32, and both paths 32. , 34 are connected in a state of being sealed with a fluororubber O-ring 39 interposed between the seal case end 18 and the cover step 19. A coating layer 40 made of a chemical resistant plastic such as PFA or PTFE is formed on the surface of the seal case 9.

静圧発生溝36は、図2及び図3に示す如く、静止密封端面13の径方向中央部に形成されており、当該密封端面13と同心状の環状をなす浅い凹溝である。   As shown in FIGS. 2 and 3, the static pressure generating groove 36 is a shallow concave groove that is formed in the central portion in the radial direction of the stationary sealed end surface 13 and forms a concentric ring with the sealed end surface 13.

密封環側通路37は、図2に示す如く、静止密封環10にドリル穴加工等の機械加工を施すことにより形成されたものであって、軸線が屈曲部を有しない直線をなす断面円形のキリ穴であり、静止密封環10の環状突起27から静圧発生溝36へと静止密封環10を直線状に貫通している。この例では、図2に示す如く、環状突起27の第一Oリング側の側面を、密封環側通路37の軸線に直交する截頭円錐状のシールガス導入面38に構成して(密封環側通路37とシールガス導入面38との交差角αは90度とされている)、このシールガス導入面38に当該密封環側通路37の上流端42を開口させてあり、密封環側通路37の中間部分にパイプ41を密に嵌挿固着してある。   As shown in FIG. 2, the sealing ring side passage 37 is formed by machining the stationary sealing ring 10 such as drilling, and has a circular cross section in which the axis is a straight line having no bent portion. It is a drill hole, and penetrates the stationary sealing ring 10 linearly from the annular protrusion 27 of the stationary sealing ring 10 to the static pressure generating groove 36. In this example, as shown in FIG. 2, the side surface of the annular protrusion 27 on the first O-ring side is configured as a frustoconical seal gas introduction surface 38 orthogonal to the axis of the seal ring side passage 37 (sealing ring). The crossing angle α between the side passage 37 and the seal gas introduction surface 38 is 90 degrees), and the upstream end 42 of the seal ring side passage 37 is opened on the seal gas introduction surface 38, and the seal ring side passage A pipe 41 is closely fitted and fixed to an intermediate portion of 37.

すなわち、密封環側通路37は、シールガス導入面38に形成された上流側開口部42と、静圧発生溝36に開口された下流側開口部43と、両開口部42,43間を連通する中間部分44とからなり、中間部分44にはパイプ41が密に嵌挿されている。中間部分44の断面径は、上流側開口部42の断面径より小さく且つ下流側開口部43の断面径より大きく設定されていて、パイプ41を上流側開口部42から挿入して中間部分44に密に装填するようになっている。パイプ41の内径は下流側開口部43の断面径と同一に設定されている。なお、パイプ41としては、内周面が平滑でシールガスGとの接触によりパーティクルを発生しないものであって、引き抜き加工等により製作された一般的な金属管や樹脂管等をシール条件等に応じて適宜に選択することができる。内周面が切削加工等によりパーティクルを発生する虞れのある粗面となっているようなパイプは使用されない。また、例えば密封流体領域Aが金属イオンによるコンタミネーションを嫌うようなシール条件下においては、金属イオンを生じる虞れのある金属管は使用せず、非金属の樹脂管等が使用される。   That is, the seal ring side passage 37 communicates between the upstream opening 42 formed in the seal gas introduction surface 38, the downstream opening 43 opened in the static pressure generating groove 36, and both the openings 42, 43. The pipe 41 is closely inserted into the intermediate part 44. The cross-sectional diameter of the intermediate portion 44 is set smaller than the cross-sectional diameter of the upstream opening 42 and larger than the cross-sectional diameter of the downstream opening 43, and the pipe 41 is inserted from the upstream opening 42 into the intermediate portion 44. It is designed to load densely. The inner diameter of the pipe 41 is set to be the same as the sectional diameter of the downstream opening 43. The pipe 41 has a smooth inner peripheral surface and does not generate particles due to contact with the seal gas G. A general metal tube or resin tube manufactured by drawing or the like is used as a sealing condition. It can be appropriately selected depending on the case. A pipe whose inner peripheral surface is a rough surface that may generate particles due to cutting or the like is not used. Further, for example, under a sealing condition in which the sealed fluid region A dislikes contamination by metal ions, a metal tube that may generate metal ions is not used, and a non-metallic resin tube or the like is used.

また、密封環側通路37の適所には絞り器45が配設されている。この例では、図2に示す如く、中心部にパイプ41の内径に比して微小な貫通孔を形成した円板状オリフィス45が上流側開口部42に嵌合固着してある。パイプ41の密封環側通路37からの離脱は、このオリフィス45によって阻止されている。   Further, a restrictor 45 is disposed at an appropriate position of the sealing ring side passage 37. In this example, as shown in FIG. 2, a disc-shaped orifice 45 in which a minute through hole is formed in the central portion as compared with the inner diameter of the pipe 41 is fitted and fixed to the upstream opening 42. Removal of the pipe 41 from the sealed ring side passage 37 is prevented by the orifice 45.

而して、開力発生手段14によれば、密封流体領域である処理領域Aの圧力P(及びカバー内領域Bの圧力)より高圧P1のシールガスGを、シールガス供給路32からケース側通路34,35、接続空間33、密封環側通路37及びオリフィス(絞り器)45を経て静圧発生溝36に供給することにより、つまりシールガスGを密封端面12,13間に供給することにより、静止密封環10にはこれを回転密封環8から離間させる方向つまり密封端面12,13間が開く方向への開力が発生することになる。なお、シールガスGとしては、各領域A,Bに流出しても無害であり且つ被密封流体(処理領域A内の流体)に悪影響を及ぼさない性状のものを、シール条件に応じて適宜に選定する。この例では、各種物質に対して不活性であり且つ人体に無害である清浄な窒素ガスが使用されている。また、シールガスGの圧力P1は、シール条件にもよるが、一般には、被密封流体圧力Pより2.0〜2.5bar程度高くなるように設定され或いは制御される。   Thus, according to the opening force generating means 14, the seal gas G having a pressure P1 higher than the pressure P in the processing area A (and the pressure in the cover inner area B), which is a sealed fluid area, is supplied from the seal gas supply path 32 to the case side. By supplying the static pressure generating groove 36 through the passages 34 and 35, the connection space 33, the sealed ring side passage 37 and the orifice (throttle device) 45, that is, by supplying the seal gas G between the sealed end faces 12 and 13. The stationary seal ring 10 generates an opening force in a direction in which the stationary seal ring 10 is separated from the rotary seal ring 8, that is, in a direction in which the seal end faces 12 and 13 are opened. As the sealing gas G, a gas that is harmless even if it flows into the regions A and B and does not adversely affect the fluid to be sealed (fluid in the processing region A) is appropriately selected according to the sealing conditions. Select. In this example, clean nitrogen gas that is inert to various substances and harmless to the human body is used. Further, the pressure P1 of the sealing gas G is generally set or controlled to be higher by about 2.0 to 2.5 bar than the sealed fluid pressure P, although it depends on the sealing conditions.

閉力発生手段15は、図2に示す如く、第一密封環側シール面23の径D1を第二密封環側シール面25の径D2より小径として、接続空間33に作用するシールガスGの圧力P1によって静止密封環10を回転密封環8へと押圧する推力つまり閉力が発生するように構成されている。   As shown in FIG. 2, the closing force generating means 15 sets the diameter D1 of the first seal ring side seal surface 23 to be smaller than the diameter D2 of the second seal ring side seal surface 25, so that the seal gas G acting on the connection space 33 A thrust force that presses the stationary seal ring 10 against the rotary seal ring 8, that is, a closing force, is generated by the pressure P1.

以上のように構成された静圧形ノンコンタクトガスシール4にあっては、シールガスGを静圧発生溝36に供給すると、静圧発生溝36に導入されたシールガスGにより、密封端面12,13間にこれを開く方向に作用する開力が発生する。また、接続空間33に導入されたシールガスGにより、静止密封環10に密封端面12,13を閉じる方向に作用する閉力であって前記開力とバランスする大きさの閉力が作用する。したがって、密封端面12,13は、この開力と閉力とのバランスにより適正隙間を有した非接触状態に保持される。すなわち、静圧発生溝36に導入されたシールガスGは密封端面12,13間に閉力とバランスする静圧の流体膜を形成し、この流体膜の存在によって、密封端面12,13の内外径側領域A,B間が遮蔽シールされる。   In the static pressure type non-contact gas seal 4 configured as described above, when the seal gas G is supplied to the static pressure generating groove 36, the sealing end face 12 is sealed by the seal gas G introduced into the static pressure generating groove 36. , 13 generates an opening force that acts in the direction to open it. Further, the sealing gas G introduced into the connection space 33 acts on the stationary sealing ring 10 in a closing force that acts in the direction of closing the sealing end faces 12 and 13 and has a closing force that is in balance with the opening force. Therefore, the sealing end surfaces 12 and 13 are held in a non-contact state with an appropriate gap by the balance between the opening force and the closing force. That is, the sealing gas G introduced into the static pressure generating groove 36 forms a static pressure fluid film that balances with the closing force between the sealed end faces 12 and 13, and the presence and absence of this fluid film causes the inside and outside of the sealed end faces 12 and 13. The space between the radial regions A and B is sealed.

而して、シールガスGは、その圧力P1が処理領域Aの圧力P及びカバー内領域Bの圧力より高いことから、密封端面12,13間から両領域A,Bに噴出する。そして、カーボン製の静止密封環10に形成された密封環側通路37が直線形状をなすものであることから、これが屈曲部分137cや食み出し部分137d(図9参照)を有する場合と異なって、シールガスGが密封環側通路37を円滑に流動し、乱流を生じることがなく、密封環側通路37の内表面とシールガスGとの接触が円滑に行われるため、当該内表面の一部が剥離してパーティクル(カーボン粉)が発生することが殆どない。特に、図2に示す如く、パーティクルが発生し易い中間部分44にパイプ41を嵌挿しておくときは、シールガスGとの接触によるパーティクル発生は極めて効果的に防止される。   Thus, since the pressure P1 of the sealing gas G is higher than the pressure P in the processing area A and the pressure in the cover inner area B, the sealing gas G is ejected from both the sealed end faces 12 and 13 to both areas A and B. And since the sealing ring side passage 37 formed in the stationary sealing ring 10 made of carbon has a linear shape, this differs from the case where it has a bent portion 137c and a protruding portion 137d (see FIG. 9). Since the seal gas G smoothly flows through the sealed ring side passage 37 without causing turbulence, the inner surface of the seal ring side passage 37 and the seal gas G are smoothly contacted. Part is peeled off and particles (carbon powder) are hardly generated. In particular, as shown in FIG. 2, when the pipe 41 is inserted into the intermediate portion 44 where particles are likely to be generated, the generation of particles due to contact with the seal gas G is extremely effectively prevented.

したがって、密封端面12,13間からは、パーティクルを同伴しない清浄なシールガスGが両領域A,Bに噴出されることになり、処理領域Aに高度のクリーン性が要求される場合にも、この要求に十分に応えることができる。また、密封環側通路37の上流端39をその軸線に直交するシールガス導入面38に開口させておくと、接続空間33から密封環側通路37へのシールガス導入が円滑に行われて、密封環側通路37におけるシールガス流動の更なる円滑化が実現し、シールガスGによる静圧の流体膜形成及びシールガスGとの接触によるパーティクル発生の防止がより効果的に行われることになる。   Therefore, between the sealing end faces 12 and 13, clean sealing gas G not accompanied by particles will be ejected to both areas A and B, and even when a high degree of cleanness is required for the processing area A, This requirement can be fully met. Further, if the upstream end 39 of the seal ring side passage 37 is opened to the seal gas introduction surface 38 orthogonal to the axis thereof, the seal gas is smoothly introduced from the connection space 33 to the seal ring side passage 37, Further smoothing of the flow of the seal gas in the seal ring side passage 37 is realized, and formation of a static pressure fluid film by the seal gas G and prevention of particle generation due to contact with the seal gas G are more effectively performed. .

ところで、回転密封環8が上記した如く回転テーブル1に一体形成されている場合、回転密封環8を回転テーブル1に固着する手段等を必要とせず、処理装置の構成を簡素化できる等のメリットがあるが、その反面、回転テーブル1の極く一部に過ぎない回転密封環8が損傷,破損すると、回転テーブル1全体を交換する必要が生じるデメリットがある。しかし、このようなデメリットは、静圧形ノンコンタクトガスシール4の運転を、次のように行うことによって、回避することができる。   By the way, when the rotary seal ring 8 is integrally formed with the rotary table 1 as described above, there is no need for a means for fixing the rotary seal ring 8 to the rotary table 1 and the configuration of the processing apparatus can be simplified. However, there is a demerit that the entire rotary table 1 needs to be replaced when the rotary sealing ring 8 that is only a part of the rotary table 1 is damaged or broken. However, such a demerit can be avoided by operating the static pressure type non-contact gas seal 4 as follows.

すなわち、回転テーブル1の回転を、密封端面12,13間がこれに導入させたシールガスGにより所定の非接触状態に保持された後において開始し、シールガスGの密封端面12,13間への供給を、回転テーブル1の回転が完全に停止された後において停止するのである。このようにすれば、密封端面12,13が不測に衝突して損傷,破損したりすることがなく、円滑且つ良好なシール機能を発揮させることができる。   That is, the rotation of the turntable 1 is started after the sealed end surfaces 12 and 13 are held in a predetermined non-contact state by the seal gas G introduced into the rotary table 1 and moved between the sealed end surfaces 12 and 13 of the seal gas G. Is stopped after the rotation of the turntable 1 is completely stopped. In this way, the sealing end surfaces 12 and 13 do not accidentally collide and are damaged or broken, and a smooth and good sealing function can be exhibited.

なお、本発明に係る静圧形ノンコンタクトガスシール4は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良,変形することが可能である。   The hydrostatic non-contact gas seal 4 according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and modified without departing from the basic principle of the present invention. .

例えば、上記した例では、閉力発生手段15をシールガスGによって閉力を発生させる構成となしたが、閉力の一部又は全部をスプリング荷重により得るように構成することも可能である。例えば、図4及び図5に示す静圧形ノンコンタクトガスシール4では、静止密封環10とシールケース9(シールフランジ17)との間にスプリング部材46を介装して、このスプリング部材46によって密封端面12,13を閉じる方向に作用する閉力を発生させるものである。なお、図4及び図5に示す静圧形ノンコンタクトガスシール4の構成は、上記した点を除いて、図1〜図3に示すものと同一であり、これと同一構成部材については、同一の符号を付することにより、その詳細な説明は省略する。   For example, in the above-described example, the closing force generating means 15 is configured to generate the closing force by the sealing gas G, but it is also possible to configure so that part or all of the closing force is obtained by a spring load. For example, in the hydrostatic non-contact gas seal 4 shown in FIGS. 4 and 5, a spring member 46 is interposed between the stationary seal ring 10 and the seal case 9 (seal flange 17). A closing force acting in the direction of closing the sealed end faces 12 and 13 is generated. The configuration of the static pressure type non-contact gas seal 4 shown in FIGS. 4 and 5 is the same as that shown in FIGS. 1 to 3 except for the above points, and the same components are the same. The detailed description is omitted by attaching the reference numeral.

また、密封環側通路37は、シールガスGとの接触によるパーティクル(カーボン粉等)の発生を効果的に防止するために、上記した如く、少なくとも中間部分44にパイプ41を密に嵌挿しておくことが好ましいが、パイプ41を嵌挿する場合において、オリフィス45等の絞り器を内装したパイプを使用して、これを密封環側通路37全体に嵌挿させておくようにすることも可能である。 Further, in order to effectively prevent generation of particles (carbon powder or the like) due to contact with the seal gas G, the seal ring side passage 37 has the pipe 41 closely inserted into at least the intermediate portion 44 as described above. Although it is preferable to place, when interpolating fitting the pipes 41, using pipes that decorated a wringer, such as orifice 45, which also to keep was inserted into the entire seal ring side passage 37 Is possible.

本発明に係る静圧形ノンコンタクトガスシールの一例を示す縦断正面図である。It is a vertical front view which shows an example of the static pressure type non-contact gas seal which concerns on this invention. 図1の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 2 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 1. 当該静圧形ノンコンタクトガスシールにおける静止密封環の一部切欠平面図である。It is a partially cutaway plan view of a stationary sealing ring in the static pressure type non-contact gas seal. 本発明に係る静圧形ノンコンタクトガスシールの変形例を示す図1相当の縦断正面図である。It is a longitudinal front view equivalent to FIG. 1 which shows the modification of the static pressure type non-contact gas seal concerning this invention. 図4の要部を拡大して示す詳細図である。FIG. 5 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 4. 従来シールを示す縦断正面図である。 It is a vertical front view which shows a conventional seal | sticker . 図6の要部を拡大して示す詳細図である。Is a detailed view showing an enlarged main portion of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転テーブル(回転機器の回転側部材)
2 回転テーブルの駆動部
3 カバー
4 静圧形ノンコンタクトガスシール
駆動部の支持機
8 回転密封環
9 シールケース
10 静止密封環
11 シールガス通路
12 回転密封端面(回転密封環の密封端面
13 静止密封端面(静止密封環の密封端面
14 開力発生手段
15 閉力発生手段
16 シールケース本体
17 シールフランジ
21 第一Oリング
22 第二Oリング
23 第一密封環側シール面
25 第二密封環側シール面
27 環状突起
34 ケース側通路
35 ケース側通路
36 静圧発生溝
37 密封環側通路
38 シールガス導入面
41 パイプ
42 密封環側通路の上流側開口部
43 密封環側通路の下流側開口部
44 密封環側通路の中間部分
A 処理領域
カバー内領域(カバー体内の領域)
D1 第一密封環側シール面の径
D2 第二密封環側シール面の径
G シールガス
1 Rotary table (Rotating side member of rotating equipment)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Drive part of rotary table 3 Cover body 4 Static pressure type non-contact gas seal 6 Support machine frame of drive part 8 Rotating seal ring 9 Seal case 10 Static seal ring 11 Seal gas passage 12 Rotation seal end face (sealing end face of rotation seal ring )
13 stationary sealing end face (sealing end face of stationary sealing ring )
14 Opening force generating means 15 Closing force generating means 16 Seal case body 17 Seal flange 21 First O-ring 22 Second O-ring 23 First sealing ring-side sealing surface 25 Second sealing ring-side sealing surface 27 Annular protrusion 34 Case-side passage 35 Case side passage 36 Static pressure generating groove 37 Sealing ring side passage 38 Seal gas introduction surface 41 Pipe 42 Upstream side opening of sealing ring side passage 43 Downstream side opening of sealing ring side passage 44 Intermediate portion of sealing ring side passage A Processing area B Cover area (area inside the cover)
D1 Diameter of the first seal ring side seal surface D2 Diameter of the second seal ring side seal surface G Seal gas

Claims (4)

回転テーブルとその駆動部を覆うプラスチック製の筒状のカバー体との間に介設されて、回転テーブルが配置される処理領域とカバー体内の領域との間を遮蔽シールする静圧形ノンコンタクトガスシールであって、
回転テーブルにその回転軸線と同心状に固定された回転密封環と、カバー体内に配して前記駆動部の支持機枠に取り付けられた円筒状の金属製のシールケースと、回転密封環と同心状をなし且つこれに直対向する状態でシールケースの内周部に第一及び第二Oリングを介して軸線方向移動可能に保持されたカーボン製の静止密封環と、シールケース及び静止密封環を貫通する一連のシールガス通路と、カバー体をその軸線方向に貫通してシールガス通路に連通接続するシールガス供給路とを具備して、シールガス供給路からシールガス通路に前記両領域より高圧のシールガスを供給することにより、このシールガスを両密封環の対向端面である密封端面間から前記両領域に噴出させつつ当該密封端面間を非接触状態に保持させるように構成された静圧形ノンコンタクトガスシールであり、
シールガス通路が、シールケースと静止密封環との対向周面間に形成された環状空間であって前記第一及び第二Oリングによってシールされた接続空間と、シールケースに形成されて接続空間に連通するケース側通路と、静止密封環の密封端面である静止密封端面に形成された静圧発生溝と、静止密封環に機械加工により形成された密封環側通路であって、静止密封環の外周面から静止密封端面へと貫通して接続空間と静圧発生溝とを連通接続する密封環側通路とからなり、
密封環側通路をその軸線が屈曲部を有しない直線をなすものとすると共に、当該密封環側通路の少なくとも中間部分に、内周面が平滑でシールガスとの接触によりパーティクルを発生しないパイプを密に嵌挿固着してあることを特徴とする静圧形ノンコンタクトガスシール。
Hydrostatic non-contact that is interposed between the rotary table and a plastic cylindrical cover that covers the drive unit, and shields and seals between the processing area where the rotary table is placed and the area inside the cover. A gas seal,
A rotary seal ring fixed concentrically to the rotary table on the rotary table, a cylindrical metal seal case disposed in the cover body and attached to the support machine frame of the drive unit, and concentric with the rotary seal ring A stationary seal ring made of carbon, which is held in an axially movable manner through first and second O-rings on the inner peripheral portion of the seal case in a state of being directly opposed to the seal case, and the seal case and the stationary seal ring A series of seal gas passages penetrating through the cover body and a seal gas supply passage penetrating the cover body in the axial direction thereof and communicating with the seal gas passage. by supplying high-pressure seal gas, is configured to be held while ejecting a seal gas from between the sealing end faces are opposite end faces of the two seal rings in the two regions between the seal end faces in non-contact state A static pressure type non-contact gas seal,
A seal gas passage is an annular space formed between the opposed peripheral surfaces of the seal case and the stationary seal ring, and a connection space sealed by the first and second O-rings, and a connection space formed in the seal case. A static pressure generating groove formed in a stationary sealing end surface which is a sealing end surface of the stationary sealing ring, and a sealing annular side passage formed by machining in the stationary sealing ring, the stationary sealing ring And a sealing ring side passage that connects the connection space and the static pressure generating groove through the outer peripheral surface of the pierce to the stationary sealing end surface.
With a seal ring-side passage axis of its is assumed that rectilinear no bent portion, at least the intermediate portion of the seal ring side passage, the inner circumferential surface does not generate particles by contact with smooth seal gas pipe A static pressure non-contact gas seal characterized by being closely inserted and fixed.
シールケースの内周面と静止密封環の外周面との間に形成された環状空間であって当該内外周面間に装填された第一及び第二Oリングによって閉塞された接続空間に、密封環側通路の上流端及びシールケースに形成したケース側通路の下流端を連通させて、シールガスをケース側通路から接続空間を介して密封環側通路へと供給するようになし、静止密封環の外周面に、第一Oリングが接触する第一密封環側シール面とこれより回転密封環側に位置する第二Oリングが接触する第二密封環側シール面と両密封環側シール面間に位置して密封環側通路の軸線に直交する截頭円錐状のシールガス導入面とを形成して、このシールガス導入面に当該密封環側通路の上流端を開口させてあることを特徴とする、請求項1に記載する静圧形ノンコンタクトガスシール。 An annular space formed between the inner peripheral surface of the seal case and the outer peripheral surface of the stationary sealing ring, and sealed in the connection space closed by the first and second O-rings loaded between the inner and outer peripheral surfaces. The upstream end of the ring side passage and the downstream end of the case side passage formed in the seal case are connected to supply seal gas from the case side passage to the sealed ring side passage through the connection space. A first sealing ring-side sealing surface in contact with the first O-ring, a second sealing ring-side sealing surface in contact with a second O-ring positioned on the rotary sealing ring side, and both sealing ring-side sealing surfaces A frustoconical seal gas introduction surface that is located between and perpendicular to the axis of the seal ring side passage is formed, and the upstream end of the seal ring side passage is opened on the seal gas introduction surface. The hydrostatic non-contact according to claim 1, Gas seal. 第一密封環側シール面を第二密封環側シール面より小径として、接続空間に作用するシールガス圧力によって静止密封環を回転密封環へと押圧する推力が発生するように構成したことを特徴とする、請求項2に記載する静圧形ノンコンタクトガスシール。 The first sealing ring-side sealing surface has a smaller diameter than the second sealing ring-side sealing surface, and is configured to generate a thrust that presses the stationary sealing ring to the rotating sealing ring by the sealing gas pressure acting on the connection space. to, static pressure type non-contact gas seal as described in Motomeko 2. 回転密封環が回転テーブルの一部で構成されていることを特徴とする、請求項1〜請求項3の何れかに記載する静圧形ノンコンタクトガスシール。 Rotary seal ring is characterized that you have been composed of a part of the rotary table, the static pressure type non-contact gas seal according to any one of claims 1 to 3.
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