JPH039175A - 軸封装置および該軸封装置を使用した真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軸封用圧力流体を用いて回転体を軸封する軸封
装置に係り、とくに軸封装置内に少ない軸封用圧力流体
の補給にて該軸封装置内の圧力が、その両側の圧力より
も高い圧力を維持するのに好適な軸封装置および該軸封
装置を使用した真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

従来の軸封用圧力流体を用いて回転体を軸封する軸封装
置においては、たとえば特開昭６２−１５３５９７号公
報に記載されているように、吸込口と吐出口を有するケ
ーシング内にステータとロータとからなるポンプ機構を
設け、かつ上記ケーシングの下方部に設置されたモータ
ケース内に回転軸を介して上記ロータを回転駆動するモ
ータと、該モータの両側に設置され上記回転軸を回転自
在に支持する油潤滑軸受とを設け、上記ロータの回転に
よって吸込口から供給されたガスを吐出口から大気圧に
て吐出する真空ポンプにおいて、上記ポンプ機構の下部
と上記上方の油潤滑軸受との間に位置し、上記回転軸に
固嵌支持された回転体の周囲の静止部材にパージガス環
状溝を設け、該パージガス環状溝にパージガスを外部よ
り供給するパージガス路を設け、かつ上記パージガス環
状溝と前記ポンプ機構との間に位置し、上記回転軸に固
嵌支持された回転体の周囲の静止部材に吐出ガス環状溝
を設け、該吐出ガス環状溝を上記ポンプ機構の吐出ガス
路に接続している。また上記パージガス環状溝および吐
出ガス環状溝の両側の静止部材にはラビリンスシールあ
るいはねじシールを設けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、回転体が高速度で回転するのにともな
って発生する振動について配慮されておらず、回転体と
ラビリンスシールあるいはねじシールとの隙間および回
転体と静止体との隙間を振動との関係で微小することが
できず、かつ軸方向長も制限される。

そのため、少ないパージガス消費量でパージガス環状溝
内の圧力をその両側の吐出ガス環状溝およびモータケー
ス内の圧力よりも常に高く維持することが困難となる問
題があった。

また吐出口およびモータケース内を吐出管にて接続して
ガスを所定位置に吐出する場合、使用の経過にともなっ
て吐出管内がガス内に含まれている異物によって閉塞す
る。このとき、早期に吐出ガス環状溝内の圧力がパージ
ガス環状溝内の圧力より高くなって有害ガスがパージガ
ス環状溝内を通ってモータケース内に侵入したり、油が
ポンプ機構内に逆流したりする問題があった。

本発明の第１の目的は、少ないパージガス消費量でパー
ジガス環状溝内の圧力をその両側の吐出ガス環状溝およ
びモータケース内の圧力よりも常に高い状態を維持可能
とする軸封装置を伜供することにある。

また本発明の第２の目的は第１の目的である軸封装置を
使用し、吐出口が閉塞した場合、早期にパージガス環状
溝内の圧力と、その両側の吐出ガス環状溝およびモータ
ケース内の圧力とのバランスが早期に逆転するのを防止
可能とする真空ポンプを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的を達成するために本発明の軸封装置にお
いては１回転体を回転自在に支持する静止部材に設置さ
れ、パージガスを外部から供給するパージガス路に接続
するパージガス環状溝と、該パージガス環状溝内に上記
回転体と微小隙間にて嵌挿し、かつ上記パージガス圧に
て軸方向の一面を上記パージガス環状溝内壁面に面接触
するとともに、上記回転体の回転にともなって発生する
振動に追従して上記パージガス環状溝内壁面にそうで軸
方向と直角な方向に摺動する円環リングとから構成され
たものである。

上記パージガスの供給を停止したとき、上記円環リング
が移動して上記回転体との隙間が同一にならないのを防
止するため、該円環リングをバネを介して上記パージガ
ス環状溝内に挿入したものである。

また上記円環リングの軸方向と直角な方向への摺動性を
向上するため、該円環リングは上記リングケースとの対
接面に摺動性の良い材料にて形成された摺動部材を設け
たものである。

また上記第２の目的を達成するために本発明の真空ポン
プは、吸込口と吐出口を有するケーシング内にステータ
とロータとからなるポンプ機構と。

上記ケーシングの下方部に設置されたモータケース内に
回転軸を介して上記ロータを回転駆動するモータと、該
モータの両側に設置され上記回転軸を回転自在に支持す
る油軸封装置と上記ポンプ機構と該ポンプ機構に近い上
記油潤滑軸受との間の上記ロータもしくは回転軸のいず
れか一方からなる回転体の周囲の上記ステータもしくは
上記ケーシングのいずれか一方からなる静止体に設置さ
れ、上記パージガスを外部から供給して該ポンプ機構と
上記油潤滑軸受との間を軸封する軸封装置とを有し、上
記吸込口か供給されたガスを上記吐出口から大気圧にて
吐出する真空ポンプにおいて、上記軸封装置を、上記ポ
ンプ機構と該ポンプ機構に近い上記油潤滑軸受との間の
上記回転体の周囲の上記静止体に設置され、上記パージ
ガスを外部から供給するパージガス路に接続するパージ
ガス環状溝と、該パージガス環状溝内に上記回転体と微
小隙間にて嵌挿し、かつ上記パージガス圧にて軸方向一
面を上記パージガス環状溝内壁面に面接触するとともに
上記回転体の回転にともなう振動に追従して上記パージ
ガス環状溝内壁面にそうで軸方向と直角な方向に摺動す
る円環リングとから構成したものである。

〔作　用〕

回転体の回転による振動は、該回転体が剛体である限り
軸受支持部を起点として遠ざかる程大きくなる。

一方パージガスの供給を停止したとき、振動が大きく発
生する場合には１円環リングが上下方向に移動してバタ
つく可能性があって回転体が回転時と停止時とでは回転
体と同一隙間関係を保持することが円層となり、これに
よって円環リングの位置が一定しないのみでなく回転体
が回転をくり返す度毎に回転体と接触して摩耗などによ
り微小ｒＡ間が維持できなくなる。

そこで、本発明においては、振動が大きくなる場合には
１円環リングをバネを介してパージガス環状溝内に挿入
し、たとえパージガスが供給されないときでも円環リン
グをバネの弾性力にて常に同一位置に維持させている。

また本発明では円環リングが回転体の振動に追従して軸
方向と直角な方向に摺動しうるようにしている。

この場合円環リングが軸方向と直角な方向にさらに容易
に摺動しうるようにするときには、ときには、たとえば
フッソ樹脂などにて形成された摺動部材を設置している
。

そのため、円環リングと回転体とは常に微小隙間を保持
することができ、これによってパージガスの消耗量を減
少することができるとともにパージガス環状溝内の圧力
をその両側の圧力よりも常に高圧に保持し軸封をはかる
ことができる。

したがって本発明を真空ポンプに用いた場合、吐出口が
閉塞されても、早期にパージガス環状溝内の圧力とその
両側の圧力とのバランスが変化するのを防止することが
でき、これによって軸受およびモータケース内に有害な
ガスが侵入するのを防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を示す第１図乃至第３図につい
て説明する。

第１図は本発明の一実施例である軸封装置を真空ポンプ
に実施した場合を示す。第１図に示すように、吸込口１
と吐出口２とを有するケーシング３内には、ロータ４と
ステータ５とかなるポンプ機構６を備えている。

また上記ケーシング３を軸受ケース７を介して支持する
モータケース８内にはモータ９が支持され、該モータ９
は、シャフト１０を介して上記ポンプ機構６のロータ４
を回転駆動する。上記シャフト１０はモータ９をはさむ
ようにモータケース８および軸受ケース７にそれぞれ支
持された２個の軸受１１，１２により回転自在に支持さ
れている。

さらに上記ロータ４の下方部と上記ステータ５の下方部
との間および上記軸受ケース７と上記シャフト１０の上
方部との間には、それぞれ第１軸封装置１３ａと第２軸
封装置１３ｂとからなる軸封装置１３を設けている。

上記第１軸封装置１３ａは、第２図および第３図に示す
ように、上記ステータ５の下方の上記ロータ４の周囲に
形成された第１パージガス環状溝１４ａを設置している
。該第１パージガス環状溝１４ａは、その両側のポンプ
機構６内、軸受ケース７内およびモータケース８内の圧
力よりも高い圧力のパージガスを外部より供給するため
のパージガス路１５に接続し、内部には、その上面およ
び内周面上方部に断面がＬ形状をした第１リングケース
１６ａを固定している。また上記第１パージガス環状溝
１４ａ内には、」１記軸受ケース７の上面に支持された
バネ１７と、該バネ１７の弾性力にて上面が上記第１リ
ングケース１６ａの下面を押圧する第１円環リング１８
ａとを設置している。該第１円環リング１８ａはその内
周面を上記ステータ５と微小隙間にて嵌挿し、その外周
面を上記第１リングケース１６ａと比較的大きな隙間に
て嵌挿し、その上面すなわち上記第１リングケース１６
．の下面と対接する面には、たとえばフッソ樹脂などの
摺動性の良い材料にて第３図に示す形状に形成された第
１摺動部材１９．を貼付している。該第１摺動部材１９
．は上記ロータ４が高速度で回転したさいに軸方向と直
角方向に振動を発生した場合、該ロータ４に追従して第
１円環リング１８ａが第１リングケース１６ａの５面に
そうで摺動するように設けられている。

上記第２軸封装置１３ｂは、第２図および第３図に示す
ように、上記軸受ケース７の上方の上記シャフト１０の
周囲に上記第１パージガス環状ｉｌ　１４ａ内と接続す
る第２パージガス環状溝１４ｂを設置している。該第２
パージガス環状溝１４．は、その内周面にリングケース
押え２０にて上方への移動を固定され、断面り形状をし
た第２リングケース１６ｂを固定している。また上記第
２パージガス環状溝１４ｂ内にはその下面と上記第２リ
ングケース１６ｂの下面との間に上下方向に移動自在に
第１円環リングＬ８ｂを介挿している。該第２円環リン
グ１８ｂは、その内周面を上記シャフト１０と微小隙間
にて嵌挿し、その外周面を上記第２リングケース１６ｂ
と比較的大きな隙間にて嵌挿し、その下面すなわち上記
第２パージガス環状溝１４ｂの下面と対接する面には、
上記第１摺動部材１９．と同一形状をした第２摺動部材
１９ｂを貼付している。

なお上記第１軸封装置１３．にバネ１７を設け、上記第
２軸封装置　１３ｂにバネ１７を設けない理由はつぎの
とおりである９ すなわち、上記ロータ４およびシャフト１０などの剛体
からなる回転体においては、軸受支持部を起点として遠
ざかる程大きな振動になる。そのため、上記第２軸封装
置１３ｂ側に比較して上記第１軸封装ｆｉ１３．側の上
記ロータ４の振動は太きくなる。

一方上記ポンプ機構６の運転停止とともにパージガスの
供給を停止した場合、第１軸封装置１３ａ側の第２円環
リングｔｇａは上下方向に移動しバタつく可能があって
真空ポンプの回転時と停止時とではロータ４との隙間を
同一にすることが困難であり、これによって上記第１円
環リング１８ａの位置が変化する。そのため、振動が大
きく発生する第１軸封装置１３．側では真空ポンプの起
動をくり返す毎に上記円環リング１８ａがロータ４に接
触して摩耗などによりロータ４と微小隙間を維持するこ
とができなくなる。

そこで、第１軸封装置１３ａ側では上記第１円環リング
１８ａをバネ１７の弾性力にて常に上記第１リングケー
ス１６ａの上面に面接触させ、パージガスが供給されな
いときでも常に一定位置を保持するためである。

つぎに動作について説明する。

パージガス路１５を通って外部より第１パージガス１４
ａ内および第２パージガス環状溝１４ｂ内にパージガス
が供給されると、第１パージガス環状溝１４ａ内では、
パージガスと真空ポンプ機構６内との圧力差とバネ１７
の弾性力とにより第１円環リング１８ａの上面の第１摺
動部材１９．が第１リングケース１６ａの下面に強力な
面接触状態になる。

この状態でロータ４が回転にともなって軸方向と直角な
方向に振動を発生すると、第１摺動部材１９ａを介して
第１円環リング１８ａが上記ロータ４の振動に追従して
第１リングケース１６ａ側に摺動するので、第１円環リ
ング１８ａとロータ４とは微小隙間を維持することがで
きる。

一方第２パージガス環状溝１４ｂ内ではパージガスと下
方のモータケース８内との圧力差によりその下面に第２
円環リング１８ｂの下面の第２摺動部材１９ｂが強力な
面接触状態になる。

この状態でシャフト１０が回転にともなって軸方向と直
角な方向に振動を発生すると、第２摺動部材１９ｂを介
して第２円環リング１８ｂが上記シャフトＩＯの振動に
追従して第２リングケース１６ｂ側に移動するので第２
円環リング１８ｂとシャフト１０とは微小隙間を維持す
ることができる。

つぎに本発明の他の一実施例である軸封装置を示す第４
図について説明する。

第４図に示す本実施例と第１図乃至第３図に示す実施例
とは、第１パージガス環状溝１４ａと真空ポンプ機構６
との間のステータ５に吐出ガス環状溝２１を設は該吐出
ガス環状溝２１を真空ポンプ機構６の吐出ガス通路２２
と吐出ガス路２３を介して接続していることと、上記吐
出ガス環状溝２１と真空ポンプ機構６の下方部との間の
ステータ５にラビリンスシールまたはネジシール２４を
もうけていることが相異し、その他は同一である。

そのため、吐出ガス環状溝２１内に、吐出ガス通路２２
内の吐出ガスが吐出ガス路を通って供給されるので、吐
出ガス環状溝２１内は、真空ポンプ機構６内の圧力より
も高い大気圧に近い圧力状態になりこれによって第１パ
ージガス環状溝１４ａ内の圧力と圧力差が小さくなる。

したがって第１パージガス環状溝１４ａから漏洩するシ
ールガス量を減少することができる。

事実、本発明者の実験結果によれば、第５図に示すよう
に縦軸にパージガス環状溝内の圧力、横軸にパージガス
流量をとった場合の軸封特性曲線は、従来技術ではＡ曲
線であるのに対し本発明では８曲線のようになり、本発
明は従来技術に比較して１００倍近い高圧力の耐圧に増
加することができる。

なお、上記各実施例においては１本発明による軸封装置
を真空ポンプに実施した場合を示しているが、これに限
定されるものでなくパージガスを用いて回転体を軸封す
るものであれば他の装置にも適用できることは明らかで
ある。

〔発明の効果〕

本発明による軸封装置は、回転体との隙間を小さくする
ことができるので、少ない消耗量にて軸封を維持するこ
とができ、かつ部品数を少なくして構成を簡単にするこ
とができ、かつ軸方向の長さを短くして回転体の振動に
よる影響を減少することができる。

また本発明による軸封装置を真空ポンプに使用した場合
、吐出口または、モータケースが閉塞した場合でもパー
ジガス環状溝内の圧力がその両側の圧力よりも早期に低
下するのを防止することができ、これによってモータケ
ース内および軸受部分に有害なガスの侵入を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である軸封装置を真空ポン
プ使用した場合を示す断面図、第２図は第１図に示す軸
封装置の拡大断面図、第３図は摺動部材を示す断面図、
第４図は本発明の他の一実施例である軸封装置を真空ポ
ンプに使用した場合を示す断面図、第５図は、従来技術
と本発明とのパージガス環状溝内圧力曲線を示す図であ
る。 １３・・・軸封装置、１４・・・パージガス環状溝、１
６・・・リングケース、１７・・・バネ、１８・・・円
環リング、１９・・・摺動部材、２１・・・吐出ガス環
状溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転体を回転自在に支持する静止部材に設置され、
   パージガスを外部から供給するパージガス路に接続する
   パージガス環状溝と、該パージガス環状溝内に上記回転
   体と微小隙間にて嵌挿し、かつ上記パージガス圧にて軸
   方向の一面を該パージガス環状溝内面に面接触するとと
   もに、上記回転体の回転にともなって発生する振動に追
   従して該パージガス環状溝内面にそって軸方向と直角な
   方向に移動する円環リングとを備えた軸封装置。 ２、請求項１記載の円環リングはバネを介して上記パー
   ジガス環状溝内面に面接触する軸封装置。 ３、請求項１もしくは２記載の円環リングは上記パージ
   ガス環状溝内周面と対接する面に摺動性の良い材料にて
   形成された摺動部材を設けた軸封装置。 ４、吸込口とは吐出口を有するケーシング内にステータ
   とローラとからなるポンプ機構と、上記ケーシングの下
   方部に設置されたモータケース内に回転軸を介して上記
   ロータを回転駆動するモータと、該モータの両側に設置
   され上記回転自在に支持する油潤滑軸受と上記ポンプ機
   構と該ポンプ機構に近い上記油潤滑軸受との間の上記ロ
   ータもしくは回転軸のいずれか一方からなる回転体の周
   囲の上記ステータもしくは上記ケーシングのいずれか一
   方からなる静止体に設置され、上記パージガスを外部か
   ら供給して該ポンプ機構と上記油潤滑軸受との間を軸封
   する軸封装置とを有し、上記吸込口から供給されたガス
   を上記吐出口から大気圧にて吐出する真空ポンプにおい
   て、上記軸封装置を、上記ポンプ機構と該ポンプ機構に
   近い上記油潤滑軸受との間の上記回転体の周囲の上記静
   止体に設置され、上記パージガスを外部から供給するパ
   ージガス路に接続するパージガス環状溝と、該パージガ
   ス環状溝内に上記回転体と微小隙間にて嵌挿し、かつ上
   記パージガス圧にて軸方向一面を上記パージガス環状溝
   内壁面に面接触するとともに上記回転体の回転にともな
   う振動に追従して上記パージガス環状溝内壁面にそうて
   軸方向と直角な方向に摺動する円環リングから構成した
   真空ポンプ。