JPH06201054A - 真空ポンプ用軸封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ハウジング２０の内部にポンプ外部からパージ
ガス２１を導入するパージ孔２２を設け、パージ孔２２
とオイルシール７の主リップ７ａと副リップ７ｂに連な
る連通孔７ｄをオイルシールに設けるか、オイルシール
背面室１１にパージガス２１のシール部材として非接触
なねじシール２３またはフローティングリングシール２
５を設けた。 【効果】オイルシール背面室の圧力が軸受潤滑室より高
くなり、軸受潤滑油がオイルシールを通ってポンプ機内
へ浸入しなくなる。また、少量のパージガス量で済み経
済的となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空ポンプ用軸封装置に
係り、特に、オイルシールからの漏洩油がオイルフリー
なポンプ機内へ浸入しない真空ポンプ用軸封装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来例の真空ポンプ用軸封部の詳
細を、図５に全体構造を示す。図５において、スクリュ
ーロータ１は、雄ロータと雌ロータの二軸で構成され、
回転軸２に固定されている。回転軸２は油潤滑軸受４に
より支持されている。油潤滑軸受４には、回転軸２の下
部に設けた自吸式の潤滑油ポンプ１９により、油供給孔
２ａを通じて軸受潤滑油５が供給されるようになってい
る。この軸受潤滑油５がオイルフリーなポンプ機内６へ
浸入しないように、スリーブ８とハウジング９の間には
オイルシール７が装着されている。このような構成の真
空ポンプでは、万一、オイルシール７から軸受潤滑油５
が漏れると、液状である場合にはほとんどが、排気口９
ａに導かれ回収されるが、図４に示したように、オイル
ミスト１２状のものはポンプ機内６へ逆拡散し、上部真
空チャンバへ浸入する恐れがある。

【０００３】なお、従来のこの種の軸封装置は、例え
ば、特開昭63−12897 号公報に記載のように、ラビリン
ス装置、または、オイルシールを単段あるいは数段ずつ
用いるようになっていた。

【０００４】また、実開平1−82371号公報に記載のもの
は、オイルシールなどからの漏洩油をフェルトなどの吸
収部材で捕集するものである。

【０００５】さらに、実開昭63−175355号公報に記載の
ものは、オイルシールに、流体力学的ポンプ作用をもた
らす螺旋状の突起または溝を付加したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術では、
オイルシール前方の軸受潤滑油室は大気圧程度であるの
に対し、オイルシール背面室は低真空域であるのでオイ
ルシールの前後で差圧が生じ、他真空域のオイルシール
背面室側に軸受潤滑油が漏れ出る可能性があり、その結
果、真空チャンバ内へオイルミストが浸入するという問
題があった。

【０００７】本発明の目的は、少量のパージガス量で軸
受潤滑油がオイルシールを通ってポンプ機内へ浸入しな
いようにし、オイルシール摺動部の冷却を図り長寿命な
真空ポンプ用軸封装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はハウジング内部にポンプ外部からパージガ
スを導入するパージ孔を設け、このパージ孔とオイルシ
ールの外周部から主リップと副リップの間に連なる連通
孔を、オイルシールの円周上の数箇所に設けるか、オイ
ルシールの背面室にパージガスのシール部材として、非
接触なねじシール、または非接触なフローティングリン
グシールを設けた。

【０００９】

【作用】オイルシールの外周部から連通孔を通して、主
リップと副リップとの間にポンプの外部からパージガス
を導入すると、リップ間は両リップによりシールされて
いるので圧力が上昇する。リップ間がある圧力に上昇す
ると、パージガスは主リップを通過して軸受潤滑油側へ
流出するものと副リップを通ってオイルシールの背面室
側へ流出するものに分れる。従ってリップ間には圧力の
壁ができ、軸受潤滑油がリップ間を通って直接オイルシ
ール背面室側へ流れることはなく、ポンプ機内へ油が浸
入することはない。

【００１０】つぎにオイルシールをシングルリップと
し、副リップの代りに非接触なねじシール、または、フ
ローティングリングシールなどのシール部材を設けた場
合も上記同様の作用をする。すなわちシール部材がねじ
シールの場合は、ポンプ外部から導入されたパージガス
を流体力学的ポンプ作用によりシールする。この結果、
シングルリップのオイルシールとねじシール間の圧力上
昇を少ないパージガス量で実現でき、ポンプ機内への油
の浸入を防止できる。

【００１１】一方、シール部材がフローティングリング
シールの場合は、フローティングリングシールの内周面
と相手スリーブとの間が微小すきまになっているため流
体の抵抗となり、ポンプ外部から導入されたパージガス
が流れにくくなる。このため、シングルリップのオイル
シールとフローティングリングシールの間の圧力が上昇
し、軸受潤滑油のポンプ機内への浸入を防止できる。

【００１２】また、いずれの場合もオイルシールの主リ
ップと相手スリーブの間をパージガスが通過するので、
摺動部は冷却され、その結果、オイルシールの長寿命化
が期待できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
本実施例は、スクリュー真空ポンプをはじめとする外種
ドライ真空ポンプで、真空チャンバ内へのオイルミスト
の浸入を許さない真空ポンプの軸封装置に最適である
が、ここでは図５に示すスクリュー形の真空ポンプに適
用した例について説明する。

【００１４】スクリュー型のロータ１は図では一軸しか
示していないが、雄ロータと雌ロータの二軸があり、そ
れぞれ回転軸２に固定され、非接触で同期回転するよう
になっている。このとき、吸気口３から吸い込まれた気
体は、雄，雌両ロータにより圧縮，移送され、大気圧ま
で昇圧され、排気口９ａより排気される。

【００１５】ロータ１が装着されている回転軸２は油潤
滑軸受４で支持されている。この油潤滑軸受４の潤滑
は、回転軸２の下端部に設置された潤滑油ポンプ１９か
ら、回転軸２の内部に設けられた油供給孔２ａを通じ
て、軸受潤滑油５を送り込むことで行っている。軸受潤
滑油５がオイルフリーなポンプ機内６へ漏洩するのを防
ぐため、スリーブ８とハウジング９との間に、オイルシ
ール７が装着されている。

【００１６】軸封装置の詳細を図４に示す。オイルシー
ル７の前方の軸受潤滑油室は大気圧程度であるのに対
し、ロータ吐出端部１０からオイルシール背面室１１の
付近は低真空域となるので、万一、オイルシール７から
潤滑油５が漏れたり、シール摺動部の潤滑油が摺動熱に
よりオイルシール背面室側へ蒸発してきたりした場合に
は、ポンプ機内６へオイルミスト１２が浸入する恐れが
ある。そして、最悪の場合は、吸気口３を通じて真空チ
ャンバ内に浸入する。

【００１７】本発明の第一の実施例を図１により説明す
る。図１は図４のオイルシール部付近を示したものであ
る。この実施例では、ハウジング２０の内部にポンプの
外部からパージガス２１を導入するパージ孔２２を設
け、パージ孔２２とオイルシール７の外周部から主リッ
プ７ａと副リップ７ｂのリップ間７ｃに連なる連通孔７
ｄをオイルシール７の円周上の数箇所に設けたものであ
る。このような構成の軸封装置において、ポンプの外部
からパージ孔２２を通してパージガス２１を導入する
と、パージガス２１はオイルシール７の連通孔７ｄを通
り、主リップ７ａと副リップ７ｂのリップ間７ｃに到達
する。ところが、リップ間７ｃは主リップ７ａと副リッ
プ７ｂによりシールされているため、圧力が上昇する。
そしてある圧力以上に上昇すると、パージガス２１は主
リップ７ａを通過して軸受潤滑油５側へと、副リップ７
ｂを通過してオイルシール背面室１１側へ流出する。

【００１８】従って、リップ間７ｃには圧力の壁がで
き、軸受潤滑油５がリップ間７ｃを通って、直接、オイ
ルシール背面室１１へ流れることはない。また、オイル
シール７の主リップ７ａと相手スリーブ８との間をパー
ジガス２１が流れるので、摺動部は冷却され、その結
果、オイルシールの長寿命化が図れる。なお、副リップ
７ｂはドライ摺動となるのでリップ先端部は潤滑性の良
い樹脂などで形成すると良い。

【００１９】本発明の第二の実施例を図２に示す。この
実施例では、オイルシール７を主リップ７ａだけのシン
グルリップとし、オイルシール背面室１１の圧力を軸受
潤滑油５側より高くする手段として、オイルシール背面
室１１にシール部材として、非接触なねじシール２３を
設けた。すなわち、ポンプ外部から導入されたパージガ
ス２１をねじシール背面側２４へ漏れにくくし、オイル
シール背面室１１の圧力を高めるために、流体力学的ポ
ンプ作用をもたらす螺旋状の溝を備えたねじシール２３
を、オイルシール背面室１１に設けた。このような構成
にすることにより、第一の実施例と同様な作用及び効果
が得られる。しかし、第一の実施例に比べ、非接触な分
だけ摩擦損失及び摩耗は少ないが、パージガス量は増大
する。なお、螺旋状の溝を相手スリーブ８側に設けても
効果は同じである。

【００２０】本発明の第三の実施例を図３により説明す
る。この実施例では、オイルシール７を主リップ７ａだ
けのシングルリップとし、オイルシール背面室１１にシ
ール部材として、非接触なフローティングリングシール
２５を設けた。すなわち、ポンプ外部から導入されたパ
ージガス２１をフローティングリングシール背面側２６
へ漏れにくくし、オイルシール背面室１１の圧力を高め
るために、流体の抵抗となる微小すきまを相手スリーブ
８との間に設けたフローティングリングシール２５をオ
イルシール背面室１１に設けた。なお、フローティング
リングシール２５の内周部は微小すきまであるので相手
スリーブ８と接触摺動する可能性がある。このため、フ
ローティングリングシール２５を潤滑性の良いカーボン
材にするとか、内周面に、固体潤滑剤をコーティングす
ると良い。このような構成にすることにより、第一の実
施例及び第二の実施例と同様な作用及び効果が得られ
る。しかし、非接触な分だけ摩擦損失及び摩耗は少ない
が、パージガス量は第一の実施例及び第二の実施例より
増大する。

【００２１】なお、第一実施例のオイルシール７の副リ
ップ７ｂの先端部はドライ摺動になるので、潤滑性の良
い樹脂で形成するのは当然であるが、第一，第二及び第
三実施例のオイルシール７の主リップ７ａも潤滑性の良
い樹脂で形成することによりさらに長寿命化が図れる。

【００２２】また、第一実施例のオイルシール７の副リ
ップ７ｂや第二実施例のねじシール、そして第三実施例
のフローティングリングシールなどを設けなくても、パ
ージガス２１を多量に流せば、オイルシール背面室１１
の圧力は上昇する。しかし多量のパージガス２１とその
生産設備を考えると不経済であり、オイルシール背面室
１１に何んらかのパージガス２１のシール部材を設けた
方が経済的である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジング内部にポン
プ外部からパージガスを導入するパージ孔を設け、この
パージ孔とオイルシールの主リップと副リップに連なる
連通孔をオイルシールに設けるか、オイルシール背面室
にパージガスのシール部材として、非接触なねじシール
またはフローティングリングシールを設けることによ
り、常に、オイルシール背面室の圧力が軸受潤滑油より
高くなり、軸受潤滑油がオイルシールを通ってドライな
ポンプ機内へ浸入しないようになる。

【００２４】また、前述のような構成にすることにより
少量のパージガス量で済みガスの生産設備も小規模とな
り経済的である。

【００２５】さらに、オイルシールの主リップ部をパー
ジガスが通過するので摺動部が冷却され、その結果、オ
イルシールの長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す要部の断面図。

【図２】本発明の第二実施例を示す要部の断面図。

【図３】本発明の第三実施例を示す要部の断面図。

【図４】従来技術を示す要部の断面図。

【図５】本発明を実施するスクリュー形真空ポンプの断
面図。

【符号の説明】

７…オイルシール、７ａ…主リップ、７ｂ…副リップ、
７ｄ…連通孔、１１…オイルシール背面室、２２…パー
ジ孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三橋 晋司 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に噛み合う雄雌一対のスクリューロー
   タとケーシングにより形成される真空ポンプ機内に、回
   転軸を支持する油潤滑軸受の潤滑油が浸入しないよう
   に、前記回転軸とハウジングとの間にオイルシールを備
   えた真空ポンプ用軸封装置において、前記ハウジングの
   内部にポンプ外部からパージガスを導入するパージ孔を
   設け、前記パージ孔と前記オイルシールの外周部から主
   リップと副リップとの間に連なる連通孔を前記オイルシ
   ールの円周上の数箇所に設けたことを特徴とする真空ポ
   ンプ用軸封装置。