JPS61132797A - Bearing unit for turbo molecular pump - Google Patents

Bearing unit for turbo molecular pump

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Publication number
JPS61132797A
JPS61132797A JP25481684A JP25481684A JPS61132797A JP S61132797 A JPS61132797 A JP S61132797A JP 25481684 A JP25481684 A JP 25481684A JP 25481684 A JP25481684 A JP 25481684A JP S61132797 A JPS61132797 A JP S61132797A
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JP
Japan
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bearing
gas
drive shaft
machine room
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP25481684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Furuichi
古市 靖孝
Kiyoshi Narita
潔 成田
Juichi Kawaguchi
川口 重一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP25481684A priority Critical patent/JPS61132797A/en
Publication of JPS61132797A publication Critical patent/JPS61132797A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate lubricating means by providing a gas bearing in machine room while providing a flow-out path for leading out the bearing gas to exhaust system and contactless sealing mechanism in the space between the machine room and rotor. CONSTITUTION:The drive shaft 3 is born rotatably by gas bearings 7, 8, 9 arranged in machine room A while bearing gas is fed through flow-in paths 14, 15. Contactless sealing mechanism 20 is provided at the driving shaft penetrating section at the boundary between the machine room A and rotor room B. Consequently, the bearing gas is led out sequentially through flow-out path 27 provided near the sealing mechanism 20 to the exhaust system. As a result, the service life is ensured without requiring special lubricating means.

Description

【発明の詳細な説明】 LM業上の利用分野」 本発明は、気体軸受を利用したターボ分子ポンプの軸受
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application in LM Industry The present invention relates to a bearing device for a turbo-molecular pump using a gas bearing.

[従来の技術] ターボ分子ポンプは、ロータ室(真空室)内でステータ
翼と交互に配置されるロータ翼を高速回転し、気体分子
に衝突するこれら軸流タービン翼列の機械的な排気作用
で強制的に気体の流れを発生するようにしたもので、超
高真空を得ることのできるのが特徴である。
[Prior Art] A turbomolecular pump rotates rotor blades alternately with stator blades in a rotor chamber (vacuum chamber) at high speed, and uses the mechanical exhaust action of these axial flow turbine blade rows that collide with gas molecules. The device is designed to forcibly generate a gas flow, and is unique in that it can create an ultra-high vacuum.

し・かして、この種のポンプにおける駆動軸の支持構造
についてみると、er−7翼を回転駆動するための駆動
軸は、これに回転動力を与える機械室からその一端をロ
ータ室に逸出し自由端とされる該延出部にロータ翼を一
体回転可能に取り付ける一方、機械室内で通常2個のラ
ジアル軸受に回転自由に支承させ、その回転軸心を位置
決めずgのが普通である。第7図は、かかる従来の支持
構造例を示し、駆動軸aはポンプ一端側のハウジングb
内に形成した機械室A内を軸心方向に挿通され、その一
端をポンプ他端側のロータ室Bに延出し、ここにおいて
ロータ翼Cを外i!li−固定している一方、a械室A
内において、ロータ室B側と反ロータ室B側との二個所
で各ダンパdを介しハウジングbに支持されているころ
がり軸受(ポールベアリング)e、fに支承され、その
軸心まわりに回転自由に支えられている。なおgとhは
、機械室A内に設けられたモータステータとモータロー
タであって、駆動軸aに回転動力を与えてこれを高速回
転する。
However, looking at the support structure of the drive shaft in this type of pump, one end of the drive shaft for rotating the ER-7 blade is diverted from the machine room that provides rotational power to the rotor room. The rotor blades are attached to the extended portion, which is the free end, so that they can rotate integrally, while the rotor blades are normally rotatably supported by two radial bearings in the machine room, and the axis of rotation is not positioned. . FIG. 7 shows an example of such a conventional support structure, in which the drive shaft a is connected to the housing b at one end of the pump.
It is inserted in the axial direction through the machine chamber A formed inside the pump, and its one end extends to the rotor chamber B on the other end side of the pump, where the rotor blade C is inserted outside i! li-fixed while a machine room A
Inside, it is supported by rolling bearings (pole bearings) e and f, which are supported by housing b via dampers d, at two locations on the rotor chamber B side and the opposite side of rotor chamber B, and is free to rotate around its axis. is supported by Note that g and h are a motor stator and a motor rotor provided in the machine room A, which apply rotational power to the drive shaft a to rotate it at high speed.

しかし乍ら、このような支持構造のものでは。However, with a support structure like this.

例えば第7図に示すもののように、軸受e、fに対して
ポンプの機械室A114部に付設したオイルタンクiか
ら駆動軸a内を通して潤滑油を供給してやる等、潤滑方
法が面倒になるし、軸受e、fの耐用寿命も比較的短い
という問題がある。tた、ころがり軸受に代えて油潤滑
のメタル軸受を採用することもできるが、この種軸受で
は潤滑剤の粘性が無視できないので、ターボ分子ポンプ
のように駆動軸に高い回転数を必要するものには、作動
上有利でない、そして、ターボ分子ポンプでは、一般に
使用上の要求からロータ室への油(蒸気)の侵入を嫌う
ことがあり、この点からも好ましくない、そこで、上記
接触タイプの軸受に代えて、駆動軸を非接触で支えるこ
とができる1a気浮上軸受を用いることも考えられるが
、現状では非常に高価につきコスト的に見合わない。
For example, as shown in Fig. 7, lubricating oil is supplied to the bearings e and f from an oil tank i attached to the machine room A114 of the pump through the drive shaft a, which makes the lubrication method complicated. There is also a problem that the service life of the bearings e and f is relatively short. In addition, oil-lubricated metal bearings can be used instead of rolling bearings, but the viscosity of the lubricant cannot be ignored in this type of bearing, so it is not suitable for applications such as turbo molecular pumps that require a high rotation speed on the drive shaft. This is not advantageous in terms of operation, and turbomolecular pumps generally do not like oil (steam) to enter the rotor chamber due to usage requirements, which is also undesirable. Instead of a bearing, it is possible to use a 1a floating bearing that can support the drive shaft without contact, but it is currently very expensive and not worth the cost.

[発明が解決しようとする闇題点] 本発明は、このような事情から、従来の油潤滑に起因す
る諸問題点を蒙らず、しかもm気軸受を使用した場合に
比較して有利となるターボ分子ポンプの駆動軸に最も過
した軸受装置を提供する目的でなされたものである。つ
まり、本発明の企図するところは、格別に潤滑手段を委
さずに寿命が保証され、油潤滑式の軸受を使用した場合
のポンプ内汚染や回転抵抗の増大がなく、また比較的構
造簡易にして安価に実施できる軸受装置を新たに与える
ことにある。
[Dark Problems to be Solved by the Invention] Under these circumstances, the present invention does not suffer from the various problems caused by conventional oil lubrication, and has advantages over the case where m-air bearings are used. This was designed to provide the most durable bearing device for the drive shaft of a turbo-molecular pump. In other words, the present invention aims to ensure a long service life without requiring special lubrication means, to avoid contamination inside the pump or increase in rotational resistance when oil-lubricated bearings are used, and to have a relatively simple structure. The object of the present invention is to provide a new bearing device that can be implemented at low cost.

L問題点を解決するための手段] 本発明は上記の目的を達成するための手段に、ターボ分
子ポンプの軸受装置に関する当該分野の既成概念に反し
、気体軸受を利用するようにしている。すなわち1本発
明は、ターボ分子ポンプの機械室内に駆動軸をガス膜を
介して支える気体軸受を設けかつ該気体軸受に供給源か
ら軸受ガスを導入させる流入通路を設けるとともに、前
記機械室とターボ分子ポンプのロータ室との境界の駆動
輪貫通部に両室を気密に遮断する非接触形゛のシール機
構を設けかつ該シール機構に臨んで機械室内の軸受ガス
を排気系に導出させる流出通路を設けたことを特徴とし
ている。
Means for Solving Problem L] The present invention utilizes a gas bearing as a means for achieving the above object, contrary to the conventional concept in the field regarding bearing devices for turbomolecular pumps. That is, one aspect of the present invention provides a gas bearing that supports a drive shaft through a gas film in the machine chamber of a turbo molecular pump, and an inflow passage that introduces bearing gas from a supply source into the gas bearing, and connects the machine chamber and the turbo. A non-contact type sealing mechanism is provided at the drive wheel penetration part at the boundary with the rotor chamber of the molecular pump to airtightly isolate both chambers, and an outflow passage faces the sealing mechanism to lead out the bearing gas in the machine chamber to the exhaust system. It is characterized by having the following.

〔作用] このような構成のものであれば、前記流入通路から各気
体軸受に供給源から送られる軸受ガスを連続的に導入し
て供給すると、駆動軸の高速回転時に該駆動軸と気体軸
受との間に形成されるガス膜層に駆動軸を浮上支持する
のに十分な動圧が発生し、駆動軸を非接触で安定に支え
ることかでSるものとなる。そして、この気体軸受の部
分から漏洩し機械室の内部に拡散される軸受ガスは、前
記シール機構でロータ室(真空室)への洩れが阻止され
るとともに、該シール機構の近傍に設けられる前記流出
通路を排気系に連接しておけば、この流出通路から機械
室内の軸受ガスが逐次導出されることになり、気体軸受
に供給された軸受ガスは機械室内の熱を奪いとって外部
に運び去る冷媒作用も兼ねるものとなっている。
[Function] With such a configuration, if the bearing gas sent from the supply source is continuously introduced and supplied from the inflow passage to each gas bearing, the drive shaft and the gas bearing will be connected to each other when the drive shaft rotates at high speed. Sufficient dynamic pressure to float and support the drive shaft is generated in the gas film layer formed between the two, and the drive shaft is stably supported without contact. Bearing gas leaking from the gas bearing portion and diffusing into the machine room is prevented from leaking into the rotor chamber (vacuum chamber) by the sealing mechanism, and the bearing gas is prevented from leaking into the rotor chamber (vacuum chamber) by the sealing mechanism. If the outflow passage is connected to the exhaust system, the bearing gas in the machine room will be sequentially led out from this outflow passage, and the bearing gas supplied to the gas bearing will absorb the heat in the machine room and carry it outside. It also acts as a refrigerant.

[実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。[Example〕 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明に係るターボ分子ポンプの構造を一部簡
略化して図示するものであるが、図中下方に位置するハ
ウジングl内に機械室Aを設け。
FIG. 1 shows a partially simplified structure of a turbomolecular pump according to the present invention, in which a machine chamber A is provided in a housing l located at the lower part of the figure.

上方のケーシング2に外包された空間内にロータ室(真
空室)Bを設(すている、そして、このポンプの軸心0
に一致させて機械室A内に駆動軸3を神通し、かつその
一端を自由端にして上方のロータ室B内に延出している
。この駆動軸3は、ロータ室B内において、その延出部
に該駆動軸3と一体回転するロータ4を固設している。
A rotor chamber (vacuum chamber) B is provided in the space enclosed by the upper casing 2, and the axis of this pump is 0.
The drive shaft 3 is threaded through the machine room A so as to coincide with the drive shaft 3, and one end of the drive shaft 3 is made a free end and extends into the rotor room B above. The drive shaft 3 has a rotor 4 fixedly attached to its extending portion within the rotor chamber B to rotate integrally with the drive shaft 3.

そして、このロータ4の外周から、前記ケーシング2の
内向から突設されるステータ質5bと交互に配置するよ
うにしてロータm5aが突設され、これら翼5a、5b
の組合せによってロータ室B内に所要のアキシャルター
ビン翼列を構成している。
Rotors m5a are protruded from the outer periphery of the rotor 4 so as to be alternately arranged with stator bodies 5b protruding from the inside of the casing 2, and these blades 5a, 5b
A required axial turbine blade row is configured in the rotor chamber B by the combination of the following.

しかして、駆動軸3は、前記機械室A内に設置しである
モータ6(ステータ6a、ロータsb)により回転動力
が与えられるようにされるとともに、その軸心0を保持
して回転されるべく、機械室A内に配設した気体軸受7
.8および9により回転自由に支承されている。すなわ
ち、気体軸受7.8は、WA駆動軸をラジアル方向に支
えるラジアル軸受であって、a械fiA内の前記ロータ
室B側と反ロータ室B側の軸端部とに間隔をおいて設け
られている。このラジアル気体軸受7.8の構成を詳述
すると、以下のようである。この上下2個のラジアル気
体軸受7,8を設ける個所には、ハウジング1に固設し
て機械室A内にリング状の軸受ブロック10.11を配
置している。この軸受ブロック1O111は、駆動軸3
を所定位置に挿通した状態で該駆動軸3の外周を包囲し
ているとともに、各々その内周面と駆動軸3の外周面と
の間に所定寸法の微小な間隙部10a、llaをつくり
出すように形成され七いる。すなわち、これら間隙部I
Qa、llaは、この部分に軸受ガスを導入してガス膜
を形成し、高速回転時に1%動軸3をこのガス膜を介し
て非接触状態に支える気体軸受の支承面をなすものであ
る。そして、この軸ffiフ11ffyり10.  L
 lニ4t、各/zi[1iRIIlOa、llaに臨
み該間隙部10a、llaの空間内に軸受ガスを供給す
る流入ポケッ)lOb、11bと、この流入ポケフ)1
0b、llbに開口し軸受ブロック10.11を径方向
に貫通する貫  =透穴10c、lieと、ハウジング
lを径方向に貫通し各軸受ブロックio、ttの貫通穴
10c、llcとポケットlOd、lidを介して連通
していると共にハウジングlの外周面に開口する貫通穴
12、l 3A+13Bとから構成される軸受ガスの流
入通路14.15が設けられている。この流入通路14
.15は、ポンプの外部に配設した図外の供給源とii
!接され、ラジアル気体軸受7.8(間隙部10 a、
  L 1 a)に必要な輪受ガスが導入される。
Thus, the drive shaft 3 is given rotational power by the motor 6 (stator 6a, rotor sb) installed in the machine room A, and is rotated while maintaining its axis 0. The gas bearing 7 arranged in the machine room A
.. It is rotatably supported by 8 and 9. That is, the gas bearings 7.8 are radial bearings that support the WA drive shaft in the radial direction, and are provided at intervals between the shaft ends on the rotor chamber B side and the opposite rotor chamber B side in the machine fiA. It is being The detailed structure of this radial gas bearing 7.8 is as follows. At the location where the two upper and lower radial gas bearings 7, 8 are provided, a ring-shaped bearing block 10.11 is fixed to the housing 1 and arranged in the machine room A. This bearing block 1O111 is a drive shaft 3
are inserted into a predetermined position and surround the outer periphery of the drive shaft 3, and create minute gaps 10a, lla of predetermined dimensions between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the drive shaft 3, respectively. It is formed in seven places. That is, these gaps I
Qa and lla form the bearing surface of the gas bearing, which forms a gas film by introducing bearing gas into these parts, and supports the 1% moving shaft 3 in a non-contact state through this gas film during high-speed rotation. . Then, this axis ffi 11ffy 10. L
l24t, each /zi[1iRIIlOa, an inflow pocket facing lla and supplying bearing gas into the space of the gap 10a, lla) lOb, 11b, and this inflow pocket) 1
Through-holes 10c and 11 that open in 0b and llb and radially penetrate through the bearing block 10.11; through-holes 10c and llc in each bearing block io and tt and pockets IOd that radially penetrate the housing l; A bearing gas inflow passage 14.15 is provided, which is composed of a through hole 12, l3A+13B that communicates with each other via the lid and opens on the outer circumferential surface of the housing l. This inflow passage 14
.. 15 is a supply source (not shown) disposed outside the pump; and ii
! radial gas bearing 7.8 (gap 10 a,
The necessary wheel gas is introduced into L 1 a).

一方、荊2気体−受9は、駆動軸3をステスト方向に支
えるアキシャル軸受であって1機械室A内におけるロー
タ室Bと反対側の軸端部に設けられている。このアキシ
ャル気体軸受9の構成を詳述すると、以下のようである
。すなわち、駆動軸3の下端部には、これと一体回転す
る大径の7ランジ部16が嵌着してあり、この7ランジ
部16を前記軸受ブロック11の下端面に近接配置して
いるとともに、該7ランジM&16のr方に位置する機
械室A内にハウジングlに固設してリング状の軸受ブロ
ック17を配置し、これら上下の軸受ブロック11.l
’7でフランジ部16を近接挟持するようにしている。
On the other hand, the second gas receiver 9 is an axial bearing that supports the drive shaft 3 in the test direction, and is provided at the end of the shaft opposite to the rotor chamber B in the first machine room A. The detailed structure of the axial gas bearing 9 is as follows. That is, a large-diameter seven flange portion 16 that rotates integrally with the drive shaft 3 is fitted into the lower end portion of the drive shaft 3, and the seven flange portion 16 is disposed close to the lower end surface of the bearing block 11. , a ring-shaped bearing block 17 is fixed to the housing l in the machine room A located on the r side of the seven langes M&16, and these upper and lower bearing blocks 11. l
'7, the flange portion 16 is closely held.

そして、この上下軸受ブロック11.17と7ランジ部
16との対向面に、軸受ガスを導入してガス膜を形成し
高速回転時に駆動軸3を非接触状態に支える気体軸受の
支承面をつくり出すべく、微小な間隙部11e、17a
を形成している。このアキシャル気体軸受9には、前記
ラジアル気体軸受7.8の場合と同様に、その間隙部l
ie、17aに軸受ガスを導入するための流入通路18
.19が設けられている。すなわち、上側の間隙@ 1
1 eには、該間隙部11eに臨む流入ポケット11f
と、前記貫通穴11cから分岐し該流入ポケット11f
に開口している連絡穴11gとからなる流入通路18が
設けられている。また、下側の間隙alIl 7 aに
は、該間隙部17aに臨む流入ボケ、ト17bと1.前
記貫通穴13Aから分岐し該流入ポケット17bに開口
しているIII絡穴17cとからなる流入通路19が岬
けられている。
Bearing gas is introduced into the opposing surfaces of the upper and lower bearing blocks 11, 17 and the 7 flange portion 16 to form a gas film, thereby creating a gas bearing bearing surface that supports the drive shaft 3 in a non-contact state during high-speed rotation. Therefore, minute gaps 11e and 17a
is formed. This axial gas bearing 9 has a gap l as in the case of the radial gas bearing 7.8.
ie, inflow passage 18 for introducing bearing gas into 17a
.. 19 are provided. i.e. upper gap @ 1
1e has an inflow pocket 11f facing the gap 11e.
The inflow pocket 11f branches from the through hole 11c.
An inflow passage 18 consisting of a communication hole 11g that is open to the inside is provided. Further, in the lower gap alIl 7a, there are inflow holes facing the gap 17a, 17b and 1. An inflow passage 19 is formed with a third connecting hole 17c branching from the through hole 13A and opening into the inflow pocket 17b.

また、前記機械室Aと前記ロータ室Bとの境界の駆動軸
貫通部には1両室を気密に遮断するために非接触式のシ
ール機構2Gを設けている。このシール機構20は、4
111貫通部に当る機械室A内の上端部に1wA動軸3
を包囲するリング状のシールブロック21を配置してな
るものである。すなわち、シール機構20は、駆動軸3
の外周面とシールブロック21の内周面とを、両者が直
接接触しない微小な間隙Sを残して近接配置するととも
に、第2図に示すように、この間隙Sに臨む駆動軸部分
22の外周面にネジ?+!123を刻設して構成されて
いる。このネジ溝23は、駆動軸3の回転方向に対応し
て所定の向きに側層したもので、駆動軸3が高速回転し
ているときには、機械室Aか゛らこのシール機構20の
前記間隙Sに侵入してくる軸受ガスを強制的に下方に押
し戻す作用を果し、シール機構20からと方へのガス漏
れを阻止して、機械室Aとロータ室Bとの気密性を保つ
ことを可能にしている。なお、ネジ溝23を設ける駆動
軸の部分22は、第3図に示すように、テーパ面に形成
してもよく、かくすれば軸受ガスを下方に押し戻す作用
が一層強化され、ひいてはシール性をより高めることが
できるものと期待される。
Furthermore, a non-contact type sealing mechanism 2G is provided at the drive shaft penetrating portion at the boundary between the machine chamber A and the rotor chamber B in order to airtightly isolate both chambers. This sealing mechanism 20 has four
1wA moving shaft 3 is installed at the upper end of the machine room A corresponding to the 111 penetration part.
A ring-shaped seal block 21 is arranged to surround the ring. That is, the seal mechanism 20
The outer circumferential surface of the seal block 21 and the inner circumferential surface of the seal block 21 are arranged close to each other leaving a small gap S where they do not come into direct contact, and as shown in FIG. Screws on the surface? +! 123 is engraved. This thread groove 23 is formed in a side layer in a predetermined direction corresponding to the rotational direction of the drive shaft 3, and when the drive shaft 3 is rotating at high speed, it flows from the machine room A into the gap S of this seal mechanism 20. It has the effect of forcibly pushing back the invading bearing gas downwards, prevents gas from leaking in the opposite direction from the seal mechanism 20, and makes it possible to maintain airtightness between the machine room A and the rotor room B. ing. Incidentally, the portion 22 of the drive shaft in which the thread groove 23 is provided may be formed into a tapered surface as shown in FIG. It is expected that this can be further improved.

そして、かかる構成のシール機構20に臨んで、機械室
A内の軸受ガスを外部の排気系に導出させるための流出
通路27を設けている。この流出通路27は、具体的に
は、第1図乃至第3rAのものにおいては、シールブロ
ック21の内周面で間隙Sに臨む流出ポケッ)21aと
、シールブロック21を径方向に貫通する貫通穴21b
と、ハウジングlを径方向にi通してシー・ルブロック
21の貫通穴21bとボケy ト21 cを介し連通し
ているとともにハウジングlの外周面に開口している貫
通穴28とからなっている。なお、ハウジング1の外周
面に開口する貫通穴28は、このポンプの排気口29と
ともに図外の排気系(ターボ分子ポンプのバックポンプ
、通常ロータリポンプが使用される)と連接され、シー
ル機構20から導出された軸受ガスをそのまま排気系に
吸引せしめるようにしている。
Further, an outflow passage 27 is provided facing the sealing mechanism 20 having such a configuration to lead out the bearing gas in the machine room A to an external exhaust system. Specifically, in the case of FIG. Hole 21b
and a through hole 28 that passes through the housing l in the radial direction and communicates with the through hole 21b of the seal block 21 via the hole 21c, and is open to the outer peripheral surface of the housing l. There is. The through hole 28 opened in the outer peripheral surface of the housing 1 is connected to the exhaust port 29 of this pump as well as an exhaust system (not shown) (a back pump of a turbo molecular pump, usually a rotary pump is used), and the seal mechanism 20 The bearing gas extracted from the exhaust system is directly sucked into the exhaust system.

図中、その他30は機械室Aの上端開口部を封止してい
る押え板であり、31はロータ室Bの上端開口部に設け
たこのターボ分子ポンプの吸気口である。
In the figure, numeral 30 is a presser plate that seals the upper opening of the machine chamber A, and 31 is an intake port of the turbo molecular pump provided at the upper opening of the rotor chamber B.

次いで、このポンプの作動について説明する。Next, the operation of this pump will be explained.

気体軸受7,8および9の流入通路14.15および1
8.19を供給源と接続して、各気体軸受7.8および
9にクリーンな軸受ガス(ドライエヤ、不活性ガス等)
を供給しながら機械室A内の前記モータ6を起動し駆動
軸3を高速回転状態におく、すると、ロータ室B内のタ
ービン翼列の作用で吸気口31から吸い込み排気口29
から気体を吐き出す真空ポンプの機能を営む、このさい
、機械室A内での駆動軸3のラジアル方向並びにスラス
ト方向の支持は、気体軸受7,8および9でで非接触に
行なわれることになる。すなわち、気体軸受の前記各間
隙部において、導入された軸受ガスはガス膜を形成する
とともに、このガス膜層が高速回転するSm軸3の外周
面に粘性で引き込まれて高い動圧を発生し、これにより
駆動軸3を浮上して安定に支えることができるものとな
る。
Inlet passages 14, 15 and 1 of gas bearings 7, 8 and 9
Connect 8.19 to a supply source to supply clean bearing gas (dry air, inert gas, etc.) to each gas bearing 7.8 and 9.
When the motor 6 in the machine room A is started and the drive shaft 3 is rotated at a high speed while supplying air, the turbine blades in the rotor room B take in air from the intake port 31 and the exhaust port 29
At this time, the drive shaft 3 is supported in the radial direction and the thrust direction in the machine room A by the gas bearings 7, 8 and 9 without contact. . That is, in each of the gaps of the gas bearing, the introduced bearing gas forms a gas film, and this gas film layer is viscous and drawn into the outer peripheral surface of the Sm shaft 3 rotating at high speed, generating high dynamic pressure. This allows the drive shaft 3 to float and be stably supported.

そして、各気体軸受に連続的に供給される軸受ガスは、
逐次その間隙部の外縁から機械室A内に逸散していくこ
とになるが、この軸受ガスがロータ室Bに侵入してポン
プの排気性能を害することはない、すなわち、機械室A
とロータ室Bとの境界の駆動軸貫通部において、前述の
ようにwJA動軸3の高櫨回転時に高いシール性を発揮
する非接触式のシール機構20を設けているとともに、
該シール機構20に臨んで軸受ガスをパックポンプに吸
引させる流出通路27を設けているので、機械室A内に
貯留される軸受ガスは該流出通路27から円滑に外部の
排気系に導出させることかでさるためである。なお、ご
のような気体軸受を有効に作動させるために必要とされ
るガス供給量は、0.1〜0.5Kgf/鳳”の圧力で
極微量流通させるようにすれば足る。
The bearing gas that is continuously supplied to each gas bearing is
Although the bearing gas will gradually escape from the outer edge of the gap into the machine room A, this bearing gas will not enter the rotor chamber B and impair the pump's exhaust performance.
In the drive shaft penetrating portion at the boundary between the rotor chamber B and the rotor chamber B, a non-contact type sealing mechanism 20 is provided which exhibits high sealing performance during high rotation of the wJA driving shaft 3 as described above.
Since an outflow passage 27 is provided facing the seal mechanism 20 and sucking the bearing gas into the pack pump, the bearing gas stored in the machine room A can be smoothly led out from the outflow passage 27 to the external exhaust system. It is for the sake of the monkey. In order to effectively operate a gas bearing such as a gas bearing, it is sufficient to supply a very small amount of gas at a pressure of 0.1 to 0.5 Kgf/Otori.

以上に述べたような軸受装置によると、比較的I!IQ
iかつ安価に出用できる構成により、磁気軸受を用いた
場合とほぼ同等の良好な特性を有する非接触タイプのも
のが実現できる。したがって、この装置によれば、従来
のように面倒な油潤滑を必要とせずこれに起因する諸々
の不都合な点を一掃できることは勿論のこと、特に次の
ような点で顕著な効果を奏するものとなる。すなわち、
第1には、この種の非接触タイプでは、油メタル軸受と
は相違し駆動軸3を取り巻く軸受ガスの粘性の影響が小
さいためその回転抵抗が非常に小さなものとなり、それ
ゆえ駆動軸3を超高速回転(2QOQO〜C/ 0O0
0rp■)して回転するタ一本分子ポンプに最適の軸受
構造を与えることができることである。
According to the bearing device as described above, relatively I! IQ
With a configuration that can be used easily and at low cost, a non-contact type device having almost the same good characteristics as a magnetic bearing can be realized. Therefore, this device not only eliminates the need for troublesome oil lubrication and eliminates the various disadvantages caused by conventional oil lubrication, but also has remarkable effects in the following points: becomes. That is,
Firstly, unlike oil-metal bearings, this type of non-contact type has a small influence of the viscosity of the bearing gas surrounding the drive shaft 3, so its rotational resistance is extremely small. Super high speed rotation (2QOQO~C/0O0
It is possible to provide an optimal bearing structure for a single molecular pump that rotates at 0 rpm).

また、男2には、軸受ガスを本来の駆動軸浮上支持の目
的のみならず1機械室Aを流通させてから排気系に導出
させるようにしているので、これを機械室A内から熱を
外部に移送する冷媒としても兼用できることである。換
言すれば5この軸受装置を採用すると、オイルタンクは
勿論のこと、冷却用ファンなどの付設を一切要さないで
済む。したがって、この点からも構造のI!i易化とコ
ンパクト化が達せられる。
In addition, since the bearing gas for man 2 is not only used for the original purpose of floating and supporting the drive shaft, but also circulates through the first machine room A before being led out to the exhaust system, the heat is removed from the machine room A. It can also be used as a refrigerant to be transferred to the outside. In other words, if this bearing device is adopted, not only an oil tank but also a cooling fan and the like are not required at all. Therefore, from this point as well, the structure I! Easy and compact design can be achieved.

本発明の気体軸受を利用した軸受装置をターボ分子ポン
プに適用する上において、機械室Aとポンプ室Bとの気
密性を保持することがその成否の関わる一つの重要な点
であるが、この非接触形のシール機構20には、前記の
第2図、第3図に示したネジ溝逆流方式のもの限らず、
その他例えば第4図のラビリンスシール方式によるもの
であってもよい、すなわち、このものでは駆動軸3のシ
ール部分22に、駆動軸3と一体回転するリング24A
、24Bを嵌着するとともに、対面するシールブロック
25A、25Bと微小な迷路状の通路Sをつくり出すよ
うに16′4力向の凹26aと凸26bとを凹凸係合さ
せ、かつロータ’4B側で該通路Sの終端に連通してい
る微小間隙Sに臨んで、前記と同様排気系に連通してい
る流出通路27(ポケット25a、25b等)を設けて
いる。
When applying the bearing device using the gas bearing of the present invention to a turbo-molecular pump, maintaining airtightness between the machine room A and the pump room B is one of the important points related to its success or failure. The non-contact type seal mechanism 20 is not limited to the screw groove reverse flow type shown in FIGS. 2 and 3,
In addition, for example, a labyrinth seal system as shown in FIG.
, 24B, and engage the recesses 26a and protrusions 26b in the 16'4 force direction in a convex-concave manner so as to create a minute maze-like passage S with the facing seal blocks 25A and 25B, and also on the rotor '4B side. An outflow passage 27 (pockets 25a, 25b, etc.) is provided facing the minute gap S communicating with the end of the passage S and communicating with the exhaust system as described above.

なお、図示の実施例では、駆動軸3を機械室A内で全て
気体軸受で支えるようにしているが1例えばラジアル軸
受のみ気体軸受を利用し、アキシャル方向のスラスト防
止はハウジング1との間に適宜弾性部材を介装して行な
うようにしてもよい。
In the illustrated embodiment, the drive shaft 3 is entirely supported by gas bearings in the machine room A. For example, only the radial bearing uses a gas bearing, and the thrust in the axial direction is prevented by using a gas bearing between the drive shaft 3 and the housing 1. This may be done by interposing an elastic member as appropriate.

また1機械室A内の真空吸引は、前記実施例の場合第5
図に示すように、ターボ分子ポンプTMPのパックポン
プ(ロータリポンプ)RP、をそのまま利用するもので
あったが、必要に応じては第654に示すように、その
ための専用ポンプRP、を追加設置して行なうようにし
てもよい。
In addition, in the above embodiment, the vacuum suction in one machine room A is
As shown in the figure, the pack pump (rotary pump) RP of the turbo molecular pump TMP was used as is, but if necessary, a dedicated pump RP for that purpose was additionally installed as shown in No. 654. You may also do this by doing so.

[発明の効果] 本発明は1以上のような構成を具備してなるものである
から、比較的構造簡易かつ安価にして、従来の諸問題点
を的確に解消できるターボ分子ポンプの軸受装置を提供
することができたものである。すなわち、格別に潤滑手
段を要ざずに寿命が保証され、油餌滑式の軸受を使用し
た場合のポンプ内汚染や回転抵抗の増大がなく、しかも
別途冷却手段を設けることなく十分な冷却機能が発揮さ
れること、などである。
[Effects of the Invention] Since the present invention has one or more configurations, it is possible to provide a bearing device for a turbo-molecular pump that is relatively simple in structure and inexpensive, and can accurately solve the conventional problems. This is what we were able to provide. In other words, the service life is guaranteed without the need for special lubrication means, there is no contamination inside the pump or an increase in rotational resistance when oil-baited sliding bearings are used, and there is sufficient cooling function without the need for a separate cooling means. and that it is demonstrated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例に係るターボ分子ポンプの
半部縦断面図である。第2図は、第1図 ・に示すもの
の要部拡大図であり、第3図と第4図は、いずれもその
変形例を示す図である。第5図と力6図は、本発明に係
るターボ分子ポンプの機械室内の排気方式を示す模式図
である。第7図は、従来の軸受装置を示すターボ分子ポ
ンプの一部縦断面図である。 A・・・機械室   B・−Φロータ室1・−・ハウジ
ング zIIIIaケーシンング3・ll@駆動軸  
 6・・争モータ7.8・・やラジアル気体軸受 9拳・eアキシャル気体軸受 14.15.18.19・・・流入通路20・・やシー
ル機構 z7・・・流出通路
FIG. 1 is a half longitudinal sectional view of a turbomolecular pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the main part of the device shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are views showing modifications thereof. FIG. 5 and FIG. 6 are schematic diagrams showing the exhaust system in the machine chamber of the turbo-molecular pump according to the present invention. FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view of a turbomolecular pump showing a conventional bearing device. A: Machine room B: -Φ Rotor chamber 1: Housing zIIIa Casing 3: ll@Drive shaft
6. Motor 7. 8. Radial gas bearing 9. Axial gas bearing 14.15.18.19... Inflow passage 20... Seal mechanism z7... Outflow passage

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ロータ室内のロータ翼を回転駆動する駆動軸を、該駆動
軸に回転動力を与える機械室内で軸受を介し回転自由に
支承するようにしたターボ分子ポンプにおいて、前記機
械室内に1動軸をガス膜を介して支える気体軸受を設け
かつ該気体軸受に供給源から軸受ガスを導入させる流入
通路を設けるとともに、前記機械室と前記ロータ室との
境界の駆動軸貫通部に両室を気密に遮断する非接触形の
シール機構を設けかつ該シール機構に臨んで機械室内の
軸受ガスを排気系に導出させる流出通路を設けたことを
特徴とするターボ分子ポンプの軸受装置。
In a turbo-molecular pump in which a drive shaft that rotationally drives rotor blades in a rotor chamber is rotatably supported via a bearing in a machine chamber that provides rotational power to the drive shaft, one driving shaft is mounted in a gas film in the machine chamber. A gas bearing supported through the rotor chamber is provided, and an inflow passage is provided for introducing bearing gas from a supply source into the gas bearing, and both chambers are hermetically isolated at a drive shaft penetration portion at the boundary between the machine chamber and the rotor chamber. 1. A bearing device for a turbo-molecular pump, comprising a non-contact type sealing mechanism and an outflow passage facing the sealing mechanism and leading out bearing gas in a machine chamber to an exhaust system.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375387A (en) * 1986-09-18 1988-04-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ceramics oil-free hybrid vacuum pump
JPS63306300A (en) * 1987-06-04 1988-12-14 フォ−チュナ・ヴェルケ・マシネンファブリ−ク・ゲ−エムベ−ハ− Blower for circulating large quantity of gas
JPH03108899U (en) * 1990-02-22 1991-11-08
US5895202A (en) * 1995-06-16 1999-04-20 Alcatel Cit Molecular drag pump

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