JP5158975B2 - 非接触型シール装置 - Google Patents
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Description
被軸封機器Bの回転部材2と一体に回転する回転密封環3と、
前記回転部材2の軸心X方向への移動が可能に前記被軸封機器Bのケーシング側Kに支持され、かつ、前記軸心X方向において前記回転密封環3に弾性機構dによって付勢される静止密封環5と、
前記回転密封環3と前記静止密封環5とが対向するシール面3aにシール用のガスを供給するべく前記静止密封環5に貫通形成されるガス供給路13と、
前記回転密封環3の回転によって前記静止密封環5を前記弾性機構dによる付勢力に抗して押し戻し可能な動圧を生じさせるべく前記回転密封環3又は前記静止密封環5のシール面3aに形成される動圧溝10と、
供給される前記ガスによって前記静止密封環5を前記軸心X方向において前記回転密封環3に押付けるシリンダ機構cとを有し、
前記ガスの供給により、前記弾性機構d及び前記シリンダ機構cによって前記静止密封環5を前記回転密封環3に押付けようとする押圧力と、前記ガス供給路13によって前記シール面3aに供給される前記ガスによって前記静止密封環5を前記回転密封環3から遠ざけようとする圧力とがバランスして前記シール面3a,5c間が非接触状態でガスシールされる静圧非接触シール状態と、
前記ガスの供給が無くなると、前記弾性機構dのみによって前記静止密封環5を前記回転密封環3に押付けようとする押圧力と、回転移動する前記動圧溝10のみによって前記静止密封環5を前記回転密封環3から遠ざけようとする動圧とがバランスして前記シール面3a,5c間が非接触状態でシールされる動圧非接触シール状態との切換が可能に構成されるとともに、
ガスが供給されている通常時は前記静圧非接触シール状態が維持されており、ガスの供給が止まる非通常時には前記動圧非接触シール状態に切換るように、前記弾性機構d及び前記シリンダ機構cによる付勢力と前記ガス圧とが関係付けられて設定され、
前記動圧溝10は、幅の太い径方向溝10aとその周方向の両側で内外の円弧溝10b,10cとから成り、かつ、前記軸心Xを通る放射線に対して対称となる形状の溝に形成されていることを特徴とするものである。
図1には、半導体洗浄装置に用いられる被軸封機器Bに採用されている複合型の非接触型シール装置Aの構造が示されている。この非接触型シール装置(複合型非接触シール装置)Aは、モータ側であるケーシング1(ケーシング側Kの一例)と、プロセス側であるスピンテーブル2との間に設けられており、ケーシング1に内嵌されるシールフランジ8(ケーシング側Kの一例)、シールケース4(ケーシング側Kの一例)、これら両者8,4に跨る状態で内嵌される静止密封環5、スピンテーブル2と一体回転する回転密封環3、静止密封環5を軸心X方向で回転密封環3に押圧付勢するための弾性機構d及びシリンダ機構c等を有して構成されている。
図4に示すように、シールフランジ8の形状が異なる以外は実施例1と同じとされた非接触型シール装置Aでも良い。この変形例におけるシールフランジ8は、図1に示す実施例1のものと比べて、外周部8cの軸心X方向の幅が狭く、かつ、ナット部(符記省略)のある内周部8aが軸心X方向で逆向きに寄っており、周溝8mを持たない軸心X方向で小型になっている点が異なるが、機能的には同じである。
図6,図9に示すように、複合溝M1が回転密封環3に形成され、静止密封環5はシールガスの噴出し口である先端開口部13aのみ有するシール構造を持つ非接触型シール装置でも良い。即ち、実施例2(第1別構造)における回転密封環3のシール面3aに形成される複合溝M1は、実施例1において回転密封環3に形成されている動圧溝10に、その径方向中央を周方向に横切って4個分の動圧溝10を貫く状態で周方向に伸びる静圧溝11とで成るものである。先端開口部13aの径方向位置は、図5に示す実施例1の先端開口部13aの径方向位置と同じである。
図7,図9に示すように、複合溝M2が回転密封環3に形成され、静止密封環5はシールガスの噴出し口である先端開口部13aのみ有するシール構造を持つ非接触型シール装置でも良い。即ち、実施例3(第2別構造)における回転密封環3のシール面3aに形成される複合溝M2は、中心Xに向かう状態で略「土」字を呈して周方向に並列される動圧溝21と複数(4個)の動圧溝21の径方向内側端を連通する状態で形成される長円弧状の静圧溝22とで成っている。この場合、静圧溝22と対を為す先端開口部13aの径方向位置は、図示は省略するが、図9に描かれている実施例2の先端開口部13aの径方向位置よりも径内側に寄った位置に形成される。
図8,図9に示すように、複合溝M3が回転密封環3に形成され、静止密封環5はシールガスの噴出し口である先端開口部13aのみ有するシール構造を持つ非接触型シール装置でも良い。即ち、実施例4(第3別構造)における回転密封環3のシール面3aに形成される複合溝M3は、径外方側に向う状態で略「土」字を呈して周方向に並列される動圧溝23と複数(4個)の動圧溝23の径方向外側端を連通する状態で形成される長円弧状の静圧溝24とで成っている。この場合、静圧溝24と対を為す先端開口部13aの径方向位置は、図示は省略するが、図9に描かれている実施例2の先端開口部13aの径方向位置よりも径外側に寄った位置に形成される。
3 回転密封環
3a シール面
4b 先端側内周面
4d ガス導入経路
5 静止密封環
5A フランジ部
5d フランジ部の外周面
6 シリンダ室
6a 小径内周シリンダ部
6b 大径内周シリンダ部
8a 基端側内周面
10 動圧溝
13 ガス供給路
14 Oリング
17 Oリング
18 ガス導入経路の開口部
19 ガス供給路の開口部
B 被軸封機器
K ケーシング側
X 軸心
c シリンダ機構
d 弾性機構
Claims (4)
- 被軸封機器の回転部材と一体に回転する回転密封環と、
前記回転部材の軸心方向への移動が可能に前記被軸封機器のケーシング側に支持され、かつ、前記軸心方向において前記回転密封環に弾性機構によって付勢される静止密封環と、
前記回転密封環と前記静止密封環とが対向するシール面にシール用のガスを供給するべく前記静止密封環に貫通形成されるガス供給路と、
前記回転密封環の回転によって前記静止密封環を前記弾性機構による付勢力に抗して押し戻し可能な動圧を生じさせるべく前記回転密封環又は前記静止密封環のシール面に形成される動圧溝と、
供給される前記ガスによって前記静止密封環を前記軸心方向において前記回転密封環に押付けるシリンダ機構とを有し、
前記ガスの供給により、前記弾性機構及び前記シリンダ機構によって前記静止密封環を前記回転密封環に押付けようとする押圧力と、前記ガス供給路によって前記シール面に供給される前記ガスによって前記静止密封環を前記回転密封環から遠ざけようとする圧力とがバランスして前記シール面間が非接触状態でガスシールされる静圧非接触シール状態と、
前記ガスの供給が無くなると、前記弾性機構のみによって前記静止密封環を前記回転密封環に押付けようとする押圧力と、回転移動する前記動圧溝のみによって前記静止密封環を前記回転密封環から遠ざけようとする動圧とがバランスして前記シール面間が非接触状態でシールされる動圧非接触シール状態との切換が可能に構成されるとともに、
前記ガスが供給されている通常時は前記静圧非接触シール状態が維持されており、前記ガスの供給が止まる非通常時には前記動圧非接触シール状態に切換るように、前記弾性機構及び前記シリンダ機構による付勢力と前記ガス圧とが関係付けられて設定され、
前記動圧溝は、幅の太い径方向溝とその周方向の両側で内外の円弧溝とから成り、かつ、前記軸心を通る放射線に対して対称となる形状の溝に形成されている非接触型シール装置。
- 前記シリンダ機構が、前記ケーシング側における前記静止密封環を内嵌する部分に前記軸心を中心とする環状空間部を設けて成るシリンダ室と、前記シリンダ室を横切って前記ガス供給路に連通するケーシング側のガス導入経路とを設けるとともに、前記ケーシング側における前記静止密封環の回転密封環側を内嵌する先端側内周面の径を、前記静止密封環の反回転密封環側を内嵌する基端側内周面の径より大に設定することにより構成されている請求項1に記載の非接触型シール装置。
- 前記ガス供給路の基端が前記シリンダ室の前記軸心方向中間部に開口しており、前記ガス導入経路の前記シリンダ室への開口部が前記ガス供給路の開口部と前記軸心方向で対応する位置に形成されている請求項2に記載の非接触型シール装置。
- 前記静止密封環に、前記シリンダ室における前記軸心方向の中間において径外側に張り出るフランジ部が一体形成され、前記フランジ部の外周面に前記ガス供給路の開口部が設けられるとともに、前記シリンダ室における前記フランジ部の回転密封環側となる大径内周シリンダ部、及び前記フランジ部の反回転密封環側となる小径内周シリンダ部のそれぞれにシール用のOリングが装備されている請求項3に記載の非接触型シール装置。
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