TWI828801B - 用於真空泵中之密封件、用於真空泵中之密封系統、真空泵、以及用於增強用於真空泵中之密封系統之耐化學性之方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於一真空泵中之密封件包括一密封元件，該密封元件定位於位於該密封元件之內表面及外表面處之內密封托架與外密封托架之間。該密封元件及該等托架之各者實質上呈圓環形狀。該外托架包括用於將該密封元件固持在適當位置之保持構件。該內托架包括定位於鄰近於該密封元件之一表面中之至少一個凹部，且該密封元件包括在一內表面上之至少一個突出部，該至少一個突出部延伸至該內托架之該至少一個凹部中。一密封系統包括所描述之該密封件以及第一及第二凸緣。本發明亦提供用於增強用於一真空泵中之一密封系統之耐化學性之方法，及使用該密封件或密封系統來連接管道系統。

Description

用於真空泵中之密封件、用於真空泵中之密封系統、真空泵、以及用於增強用於真空泵中之密封系統之耐化學性之方法
本發明係關於用於一真空泵、包含包括一密封件或密封系統之一真空泵之設備中的一密封件及密封系統，及用於增強特定言之用於一真空泵中之一密封系統之耐化學性的方法。
真空泵之新穎應用之持續發展(特定言之在半導體、平板及太陽能面板製造業中)已導致需要不斷升高之操作溫度。特定言之，新穎應用及產品正在提高泵排氣溫度。真空泵之零件所達到之溫度可能極高(例如，在一些情況中高達300℃)。溫度不僅受由泵本身之操作產生之熱影響，而且受泵位置處之環境溫度影響，環境溫度可受例如主動加熱及絕熱兩者影響。因此，要求真空泵之所有零件在跨越廣範圍且可能非常高之溫度下有效地且可靠地操作。
另外，取決於其中使用設備之程序之類型，亦可需要具有良好耐化學性。例如，若一泵用於一半導體製程中，則其應不僅耐受用於製造半導體之原材料，而且耐受用於清潔系統之化學品(例如，清潔氣體)。
雖然氟化「FKM型」彈性體已廣泛用作真空泵中之密封材料，但已發現其等在較高溫度下具有不可接受之壽命(lifetime)。全氟化「FFKM型」彈性體密封件通常具有例如高達大約240°C之可接受的耐溫性。然而，添加甚至小濃度之侵蝕性程序蝕刻或清潔氣體可損害其等性質及因此其等密封效能。因此，FFKM型材料亦具有過短之一使用年限(service life)而無法為高溫度真空泵應用提供一長期、商業上可行之解決方案，因為其等通常需要每3至6個月更換，而期望的是提供具有超過一年壽命之密封件。亦提出將金屬密封件用於高溫應用中，然而，存在與其等使用相關聯之缺點。例如，收緊金屬密封件通常所需之夾緊力非常高。另外，密封件通常對施加夾緊力之方式敏感，使得一般必須採用漸進、耗時的擰緊方法以避免在程序中之任何階段過度擰緊密封件。此過度擰緊可損害金屬密封件之效能，因此導致密封能力不太有效。
因此，期望提供一種用於諸如真空泵之設備中之尤其是在較高溫度下具有增強之耐化學性之有效密封系統。
本發明提供一種用於一真空泵中之密封件，其包括一密封元件，該密封元件定位於分別位於該密封元件之內表面及外表面處之一內密封托架(seal carrier)與一外密封托架之間。該密封元件及該等內密封托架及外密封托架之各者實質上呈圓環形狀，且該外密封托架包括將該密封元件固持在適當位置之保持構件。該內密封托架包括定位於鄰近於該密封元件之一表面中之至少一個凹部，而該密封元件包括在一內表面上之至少一個突出部，該突出部延伸至該內密封托架之該至少一個凹部中。
本發明亦提供一種用於一真空泵中之密封系統，其包括如上文所描述之一密封件，及定位於該密封件之任一側處之第一及第二凸緣。
本發明之另一態樣提供一種包括如上文所描述之一密封件或密封系統之真空泵。
本發明之進一步態樣提供用於增強用於一真空泵中之一密封系統之耐化學性之方法，其中將如上文所描述之一密封件或密封系統裝配至一真空泵中。
本發明之進一步態樣提供包括上述密封件或一密封系統之設備，其中該密封件或密封系統將一第一管道連接至一第二管道。亦提供使用該密封件或該密封系統來將一第一管道連接至一第二管道。
在隨附技術方案中定義本發明之其他較佳態樣。
根據本發明之密封件及密封系統為在高溫下且亦常常在極端化學條件下操作之各種工業設備(特定言之真空泵)提供極其有效之密封。然而，同樣地，使用本文中所揭示之密封件及密封系統有利地增加任何密封元件之有效耐化學性，而不管其操作溫度如何。
根據本發明之密封件包括定位於一內密封托架與一外密封托架之間的一密封元件。該內密封托架及該外密封托架分別定位於該密封元件之內表面及外表面處。例如，就具有一大致圓形或環形截面之一密封件而言，密封元件之內表面係定位於環內部之圓形表面或邊緣，而外表面或邊緣係定位於環外部之圓形表面或邊緣。因此，整體密封結構可被視為包括夾置於密封托架之間之密封元件的一同心夾層結構。密封元件及內密封托架及外密封托架之各者通常實質上呈圓環形狀。因此，此等零件之各者通常具有一環狀形狀(其通常為圓形的)，但預期可如上文所描述般同心地配置之其他形狀亦將可用。例如，該等零件可包括一橢圓形截面。替代地，例如，至少密封元件可包括十字形截面(在中心具有或不具有一空隙)。此一密封元件可例如結合習知形狀之密封托架(例如，具有一圓形或橢圓形截面之密封托架)使用。例如，預期任何同心形狀(例如，圓形、方形、矩形、橢圓形)之密封托架可結合具有本身可為例如圓形、方形、矩形、橢圓形、十字形、L形、v形之一截面的一密封元件使用。
在根據本發明之一密封件中，外密封托架包括將密封元件固持在適當位置(特定言之在組裝期間)之保持構件。例如，外密封托架可包括自定位成鄰近於密封元件之外密封托架之表面延伸的一個且較佳至少兩個突出部或唇緣。因此，密封元件較佳固持於唇緣之間之適當位置中。更佳地，突出部或唇緣以一實質上平行配置圍繞外托架之表面連續延伸，使得其等形成其中座落密封元件之外邊緣的一凹部或凹槽。此項技術中已知之其他密封元件保持配置亦可用於本發明之密封件中。保持構件應使得在真空泵之操作期間，當設備處於溫度下時，其等不會引入可能在密封件中產生局部應力及/或起始劣化部位之夾點。根據本發明之代表性密封件可包括大約2 mm至3 mm高(例如，約2.5 mm)之保持構件或唇緣。
通常且較佳地，保持構件及外密封托架係一體的。即，其等包括於一單一單元中，且通常且較佳地由相同材料形成。替代地，密封元件可藉由接合構件(舉例而言，諸如一黏著劑)附接至外密封托架。適合黏著劑在此項技術中廣泛可用，且黏著劑之選擇可容易基於例如待接合在一起之材料之性質及/或例如經接合零件將經受之操作條件來進行。
在本發明之密封件中，內密封托架包括定位於鄰近於密封元件之一表面中之至少一個凹部或凹槽，且密封元件包括在一內表面上之至少一個突出部，該突出部延伸至該內密封托架之該至少一個凹部中。
較佳地，凹部包括圍繞鄰近於密封元件之內密封托架之外表面延伸之一連續凹部或凹槽。然而，內密封托架可替代地包括一個以上凹部，該等凹部之各者定位於內密封托架之外表面中之一位置處，該位置對應於密封元件之內表面上之至少一個突出部之位置。較佳地，在此一配置中，凹部實質上彼此等距地定位。
存在於密封元件上之至少一個突出部判定內密封托架之徑向及軸向位置，而密封元件通常藉由外密封托架及/或根據本發明之一密封系統中之凸緣徑向(及軸向)定位。根據本發明之密封件包括至少一個突出部且可包括至少兩個且更佳至少三個此等突出部。最佳地，密封件包括三個突出部。替代地，該至少一個突出部可包括圍繞密封元件之內表面延伸之一單一連續突出部。
在根據本發明之較佳配置中，密封元件或內密封托架包括延伸至定位於內密封托架之表面中之一單一連續凹部中的多個(例如，三個或更多個)突出部或輪輻。更佳地，該多個突出部或輪輻圍繞其等所定位之表面實質上等距地定位。一尤其較佳配置包括具有延伸至內密封托架之表面中之一單一連續凹槽中之三個輪輻的一密封元件。通常且較佳地，至少一個突出部或輪輻及密封元件係一體的。即，其等包括於一單一單元中且通常且較佳地由相同材料製成。
在根據本發明之包括一單一連續突出部之配置中，期望為突出部提供至少一個孔或孔口。此使得在使用期間及在將氣體提供至密封系統時，可歸因於氣體流動通過突出部中之該至少一個孔而促進將氣體有效率地提供至形成於密封元件、內密封托架及凸緣之表面之間的整個腔。
至少一個突出部或輪輻通常使得其在整體密封件處於一未壓縮狀態時足夠堅固以支撐內密封托架。至少一個突出部及至少一個凹部之尺寸較佳使得在使用中，在密封件經壓縮且較佳在所要操作溫度下時，至少一個突出部進一步延伸至至少一個凹部中。因而，在一未壓縮狀態中，通常存在定位於至少一個突出部之前緣與凹部內部之基底之間的一空隙，突出部可在密封件之壓縮期間移動至該空隙中。較佳地在此情形中，輪輻在很大程度上保持未壓縮。換言之，在操作期間，輪輻進一步突出至凹部中不會對輪輻或因此整體密封配置施加任何非所要應力。
替代地，可例如透過材料及/或尺寸之選擇來設計至少一個突出部或輪輻，使得其在密封件經壓縮時將撓曲。然而，任何此等撓曲力不應在任何顯著程度上不利地影響密封件之效能。
考慮到真空泵操作所需之溫度不斷升高，期望本文中所揭示之密封件之零件之各者在相關操作溫度下具有足夠耐溫性。因此，適合材料較佳應耐受至少約150°C之溫度。更佳地，材料耐受至少約170°C、至少約190°C、至少約200°C或至少約220°C之溫度。尤其較佳材料耐受自約150°C至約300°C或甚至更高、更佳自約170°C至約270°C、更佳自約190°C至約260°C，且甚至更佳自約200°C至約250°C之溫度。
另外且如上文所描述，當然，儘管在一些實施例中不要求，但可期望用於形成密封零件之材料耐受其等在使用期間將遇到之化學品(例如，與密封件接觸之原材料、化學產品及清潔劑)。
用於密封元件及密封托架之較佳材料包含金屬、陶瓷及聚合物材料。較佳地，密封元件包括聚合物材料(其更佳為一彈性體材料)。甚至更佳地，密封元件包括以聚矽氧基、氟化聚矽氧基、含氟彈性體基或全氟彈性體基聚合物，該等類型之聚合物在此項技術中分別被稱為VMQ型、FVMQ型、FKM型及FFKM型。適合根據本發明使用之市售聚合物等級之實例包含例如：可購自James Walker UK Ltd (英國，克魯郡)之Sil 80/2及FR 10/80聚合物等級；可購自ERIKS UK (英國，黑爾斯歐文)之聚合物等級714534；可購自Trelleborg Sealing Solutions UK Ltd (英國，索利哈爾)之VCT®及ISOLAST系列聚合物；可購自DuPont(UK) Ltd (英國，斯蒂夫尼奇)之Kalrez®聚合物系列；可購自Greene Tweed UK (英國，諾丁漢)之Chemraz®聚合物系列；可購自Freudenberg Sealing Technologies (英國，盧特沃斯)之Simriz®聚合物系列；及可購自PPE (英國，布萊克本)之Perlast®聚合物系列。如上文所描述，對製成本發明密封件之不同零件之材料之特定選擇將取決於例如所需之承溫能力(temperature capability)進行。
尤其有利的是，本發明促進將此等類型之材料用於高溫真空密封元件，或實際上用於其中密封件之承溫能力足夠但耐化學性不足之應用中，因為通常在此等應用中使用之FFKM型材料明顯更昂貴，例如，比聚矽氧基材料貴十倍以上。然而，FKM型及FFKM型材料亦可用於本發明之密封元件中。
內密封托架可由通常用於形成例如一標準(例如，NW40) O形環密封件之內環的任何材料形成，只要其耐溫性適用於密封件將用於之程序。另外，期望內密封托架材料之耐化學性適用於其預期用途。內密封托架較佳包括金屬或陶瓷材料。更佳地，用於內密封托架之材料耐受由真空泵所泵送之材料(例如，在半導體生產中使用之氣態及潮濕鹵素、鹵間化合物、鹵化氫及其他化學品)引起之腐蝕。適用於內密封托架之材料之較佳實例包含不鏽鋼，例如，奧氏體(austenitic)不鏽鋼(舉例而言，諸如316L型)及超級奧氏體不鏽鋼、英高鎳(Inconel)合金，及耐腐蝕高溫塗層(諸如具有無電鍍鎳(ENP)塗層之材料)。
內密封托架通常經定尺寸使得，在將密封件併入至額外地包括凸緣之一密封系統中時，內密封托架與凸緣表面形成良好接觸。更詳細而言，內密封托架與凸緣表面之間的接觸應使得在使用期間，提供至由內密封托架、密封元件及凸緣之表面形成之腔的氣體會滲漏但不會在內密封托架與凸緣表面之間自由流動。內密封托架(及凸緣)之表面較佳經研磨以產生所要幾何形狀(表面光潔度)。可使用其他已知技術(諸如切割、車削或銑削)，但其等一般不如研磨可控且因此較不期望。
外密封托架可由通常用於形成例如一標準O形環密封件之外環之任何材料形成，同樣地只要其耐溫性適用於預期用途。外密封托架可包括一金屬、聚合物(例如，一高溫聚合物)或陶瓷材料。較佳地，外密封托架包括金屬材料。適用於外密封托架之材料之較佳實例包含鋁及不鏽鋼(例如，316L不鏽鋼)。
上述密封件有效地併入至用於一真空泵之一密封系統中，該密封系統額外地包括定位於密封件之兩側處之第一及第二凸緣。
密封系統之組件經定位使得密封元件、內密封托架以及第一及第二凸緣之表面在密封系統內界定一腔或空隙。密封系統較佳亦包括用於供應氣體至該腔之構件。較佳地，至少一個凸緣(例如，第一凸緣)包括一入口埠(即，一埠或孔)，該入口埠自該凸緣之一外表面延伸至鄰近於密封件之表面，且在真空泵之使用期間，氣體透過該入口埠饋送至由密封系統組件之表面界定之腔中。尤其較佳的是，氣體係通常可用作真空泵中之一吹掃氣體之一惰性氣體(諸如氮氣)。
將氣體引入至密封系統中引起跨密封元件之壓差(ΔP) (PID - POD ；其中PID 係密封元件之內表面或內徑上之壓力且POD 係元件之外表面或外徑上之壓力)始終為正。相比之下，在此項技術之密封系統中，壓差通常經受密封元件之內徑上之氣壓之變動，該氣壓在例如用於一排氣管配置中時通常略微低於大氣壓，或在一真空泵之排氣量中實質上低於大氣壓。因此，在本發明之密封系統中，恆定正壓差容許密封元件在外密封托架之內徑或內表面上之周向定位，此有利於促進密封元件與密封托架之間的所要對應關係(如先前所描述)。
較佳地，氣體入口埠定位於在經壓縮密封元件接觸一第一凸緣之點處與內密封托架接觸該第一凸緣之點處之間近似等距之一位置處(即，離開該第一凸緣而至腔中)。例如，在代表性密封系統中，密封元件及內密封托架之各者至入口埠之間的距離可為大約0.5 mm至3 mm (例如，約1.5 mm)。代表性系統通常包括具有約0.5 mm至約1.5 mm (例如，大約1 mm)之直徑之入口埠。
如上文所描述，在使用期間供應至本發明之密封系統之氣體較佳為一惰性氣體，且更佳為氮氣。氮氣通常可用於真空泵中，因為其通常用作一吹掃氣體。因此，在使用期間，氣體被直接饋送至密封元件與內密封托架之間之由凸緣接界的腔中。由氣體填充之腔之形狀對應於密封元件及密封托架之形狀，且因此通常實質上為圓環形，但如上文已關於密封元件及密封托架描述，其他幾何形狀亦適用於本發明。
本發明之密封系統中之至少一個凸緣入口埠或孔可經調適以併有一徑向凸起(boss)，一標準氮氣配件(通常大約6 mm直徑)可附接至該徑向凸起。可藉由一中心氣體分配系統或歧管、或獨立地達成氣體至凸緣之分配，使得氣體供應源獨立於包括密封系統之設備。
較佳將在使用期間容納於本發明之密封系統中之氣體維持在一相對較小正壓(例如，約1.3巴至約1.6巴絕對值)下，但亦可高於或低於此。通常藉由標準壓力調節裝置(例如，定位於歧管或獨立氣體供應源上之一壓力調節器)來設定及監測壓力。
在使用期間且如已提及，氣體經由內密封托架與(若干)凸緣之間的(若干)介面自密封系統內之腔排出。氣體透過此介面逸出之速率通常相對較低，例如，對於一「NW40尺寸」密封件，大約小於約每分鐘1標準升(slm)，且通常遠小於此(例如，大約0.1 sccm或甚至更小)，使得氣體被視為滲漏而非流出腔。逸出速率通常取決於凸緣上之表面光潔度之性質。由於此氣體滲漏(其係因供應氣體至腔而抵消)，腔內之氣體壓力保持相對恆定且不會趨於在任何大程度上波動。
本文中所揭示之密封系統中所包括之凸緣通常係由習知用於現有真空泵中之凸緣之製造的材料製成，且因此應具有適當耐溫性及耐化學性。上文描述為適用於密封托架及特定言之內密封托架之材料亦適用於凸緣。因此，適合材料之實例包含例如：金屬材料，諸如鋁及不鏽鋼(特定言之316L型不鏽鋼)；聚合物材料，特定言之高溫聚合物；及陶瓷材料。
將氣體直接供應至由密封件、內密封托架及凸緣界定之空間中產生對程序氣體之一屏障，且有效地增強密封系統(特定言之用於真空泵應用中之密封系統)之耐化學性。因此，本發明促進使用與歸因於其等增強耐化學性而目前使用或建議使用之材料(諸如FKM型及FFKM型材料)相比，耐受較高溫度但具有較低化學穩定性之密封元件材料。因此，有利的是，本發明實現使用更廣泛之密封材料，且重要的是更便宜之密封材料，諸如上文所描述之聚矽氧基材料)。
因此，本發明有利地提供具有比目前可用於較高溫度應用之密封件及密封系統長之使用年限的密封件及密封系統。另外，此等密封件及密封系統之成本歸因於能夠在任何溫度下針對任何給定程序挑戰使用更便宜之密封材料而顯著降低。
因此，本發明亦提供藉由將如本文中所描述之一密封件或一密封系統裝配至一真空泵中而增強用於真空泵中之密封件及密封系統之耐化學性及因此提高其使用年限的方法。真空泵可為新製造的，或可為現有泵，其等包括因已達到其等使用年限末期而需要更換之密封件或密封系統。因此，本發明亦涵蓋將所揭示之密封件或密封系統加裝至現有真空泵中。較佳地，方法進一步需要在使用期間將一惰性氣體(其更佳為氮氣)供應至密封系統中。
因此，根據本發明之密封件及密封系統在真空泵中有特定用途，該等真空泵用於廣泛的應用中，包含例如半導體、平板及太陽能面板製造業。此等真空泵通常在約60°C或更高之溫度下操作。密封件及密封系統尤其較佳用於在半導體製造中使用之真空泵。更佳的是，密封件及密封系統在乾式真空泵中有特定用途。更佳的是，密封件及密封系統特定用作真空泵及特定言之乾式真空泵中之定子密封件及定子密封系統。本發明之密封件及密封系統亦可用於壓縮機中。
根據本發明之密封件及密封系統亦可用於需要有效密封之其他設備(例如，包括管道系統之設備)中。例如，根據本發明之一密封件或密封系統可包括於其中該密封件或密封系統將一第一管道連接至一第二管道之設備中。在此設備中使用密封件或密封系統提供特定言之在高操作溫度下具有增強之耐化學性之連接構件。因此，其等尤其適用於例如排氣管中，且因此在治理系統中有特定用途。密封件及密封系統可裝配至新製造之設備(諸如管道系統)中，且亦可有利地用於更換管道系統(特定言之，治理系統)及其他此設備中之已達到其等使用年限末期的現有密封件或密封系統。
本發明提供用於一真空泵中之一密封件及一密封系統。參考圖1，在一實例中，密封系統包括定位於一內密封托架(2)與一外密封托架(3)之間的一密封元件(1)。密封元件(1)、內密封托架(2)及外密封托架(3)各自實質上呈圓環形狀，共用相同中心軸(A；參見圖3)。內密封托架(2)及外密封托架(3)分別定位於密封元件之內表面及外表面處，其中內表面係最靠近中心軸(A)之表面且外表面係徑向最遠離中心軸(A)之表面。
在使用中，密封元件之外表面與外密封托架之內表面(4)接合。在此實例中，外密封托架之內表面(4)具有與密封元件之外表面互補之一形狀(並非必須互補，只要將其軸向定位，即，固持在適當位置中)；在此實例中，外密封托架之內表面(4)具有一凹部分，其中在此實例中，該凹部分之半徑與密封元件之半徑相同。密封元件之截面之半徑可在約1 mm與約10 mm之間(例如，約5 mm)。
密封元件亦藉由第一凸緣(5)及第二凸緣(6)接合，第一凸緣(5)及第二凸緣(6)各自分別形成由密封系統橋接之兩個組件(例如，圖4中之13及14)之部分。第一凸緣(5)及第二凸緣(6)實質上彼此平行，其中密封元件(1)夾置於其間。內密封托架(2)包括分別與第一凸緣(5)及第二凸緣(6)接合之軸向外表面。外密封托架(3)包括為第一凸緣(5)及第二凸緣(6)提供相對徑向定位之第一及第二肩部。外密封托架之軸向厚度必須始終小於內密封托架，以容許內密封托架與第一凸緣(5)及第二凸緣(6)接合。
密封元件(1)進一步包括在密封元件之內表面上之一突出部(9)。內密封托架(2)之外表面包括一凹部(10)。凹部(10)經構形以接納突出部(9)。在「未壓縮」狀態中且在圖1中所展示之實例中，突出部(9)並未完全延伸至凹部(10)中。代替性地，一間隙保持於凹部中之凹部之一上部分處，當密封件進一步壓縮時，突出部(9)可延伸至該間隙中。凹部與突出部關係判定內密封托架(2)相對於密封元件(1)之位置。凹部(10)與內密封托架(2)之外表面連結處之隅角通常經塑形(例如，如圖1中所展示)以防止在突出部(9)在凹部(10)內移動期間損壞突出部(9)。亦應存在足夠軸向間隙以容許突出部膨脹及收縮。
在密封系統內產生由密封元件(1)、內密封托架(2)以及第一凸緣(5)及第二凸緣(6)之表面界定之一腔(11)。密封系統進一步包括用於供應氣體至腔之構件(例如，如圖4及圖5中所展示)。此氣體較佳為一惰性氣體(例如，氮氣)。氣體流動至腔(11)中且填充腔(11)，使得在腔(11)與密封系統外部之間存在一小的正壓差。氣體在內密封托架(2)分別與第一凸緣(5)及第二凸緣(6)之間的連接表面(12)處從腔(11)逐漸滲出。
圖2繪示沿著中心軸(A)觀看之密封件之一部分截面。密封元件(1)之外表面圍繞其整個圓周與外密封托架(3)之內表面(4)接合。密封元件(1)進一步包括在其內表面上之一突出部(9)。在此實施例中，突出部(9)呈插入至內密封托架(2)之凹部(10)中之一輪輻之形式。例如，輪輻(9)係0.55 mm厚，2 mm長，9 mm寬。
圖2展示在本發明之此實例中，凹部(10)延伸穿過內密封托架(2)之直徑之約一半。輪輻(9)之長度大於凹部(10)之深度。因此，甚至在輪輻(9)完全延伸至凹部(10)中使得輪輻(9)之末端與凹部(10)之基底接觸時，內密封托架(2)之外表面處仍存在腔(11)。輪輻之主要目的係徑向定位內密封托架，及確保即使在密封元件及內密封托架之軸線不重合時亦如此。
當突出部構形為一或多個輪輻(9)而非一單一連續突出部時，此容許氣體流過輪輻之間的空間且填充整個腔(11)。而若突出部構形為一單一連續突出部，則為了促進氣體自突出部之一個側流動至另一側，必須在突出部中提供至少一個孔口以容許氣體流動且填充整個腔(11)，因此確保突出部之兩側之間不存在壓差。
圖3繪示根據本發明之沿著一密封系統之中心軸(A)之一截面視圖。更明確言之，突出部(9)構形為圍繞密封元件(1)之內圓周等距間隔之三個輪輻。輪輻(9)之各者突出至內密封托架(2)之外表面中之凹部(10)中。在此實例中，凹部(10)係圍繞內密封托架(2)之整個外圓周延伸之一單一連續通道。
圖4繪示根據本發明之一密封系統之一部分截面視圖。在此實例中，第一凸緣(5)及第二凸緣(6)分別為密封系統安裝至其上之第一組件(13)及第二組件(14)之整合部分。第一組件(13)亦具有在一第一端處連接至一氣體入口埠(16)且在一第二端處連接至密封系統之腔(11)之一通道(15)。供應至腔(11)之氣體充當程序氣體之一屏障且有效地增強密封系統之耐化學性。氣體係以足以維持一正壓差(ΔP)之一速率供應，即，氣體供應速率必須至少等於第一凸緣(5)及第二凸緣(6)與內密封托架(2)之間的氣體滲漏速率。
第一組件(13)及第二組件(14)藉由保持構件(17) (諸如一夾箝)軸向保持。保持構件(17)施加壓力於第一凸緣(5)及第二凸緣(6)之外部上以將其等壓縮至密封元件(1)上。此實質上軸向壓力導致密封元件(1)在第一凸緣(5)及第二凸緣(6)之間壓縮，且因此導致一經改良密封。重要的是，藉由保持構件(17)施加之壓縮力不會機械損壞密封元件(1)，因為此可降低所產生之密封件之完整性。亦為重要的是，考量密封系統上之熱膨脹及收縮效應且相應地選擇材料，此係因為不同熱膨脹可能引起損壞且危及密封件之完整性。
圖5類似於圖4，其繪示展示密封系統在例如其所附接之管道系統之兩側處的相互作用之本發明之一密封系統之一軸向截面。因此，密封元件(1)、內密封托架(2)及外密封托架(3)、第一凸緣(5)及第二凸緣(6)以及保持構件(17)全部圍繞中心軸(A)連續延伸。圖6係展示根據本發明定位一密封系統之一總成的一外部視圖。氣體透過在外部安裝至密封系統之一管道(18)供應至腔。保持構件(17)包括一夾箝，其在圖6中所展示之實例中係一NW40夾緊圈(clamping ring)。夾箝包括圍繞第一凸緣(5)及第二凸緣(6)之外部延伸之一金屬帶(19)，金屬帶(19)圍繞第一凸緣(5)及第二凸緣(6)之外圓周之至少約一半且較佳至少約四分之三。金屬帶(19)之兩端之間的間隙藉由一緊固件(20)橋接，藉由緊固件(20)，可經由一螺合動作改變夾緊壓力。
將瞭解，可在不脫離如藉由根據專利法解釋之隨附發明申請專利範圍所定義之本發明之精神及範疇之情況下對所展示之實施例進行各種修改。
1:密封元件 2:內密封托架 3:外密封托架 4:外密封托架之內表面 5:第一凸緣 6:第二凸緣 9:突出部/輪輻 10:凹部 11:腔 12:連接表面 13:第一組件 14:第二組件 15:通道 16:氣體入口埠 17:保持構件 18:管道 19:金屬帶 20:緊固件 A:中心軸
現將參考附圖更詳細描述本發明，其中：
圖1係根據本發明之一密封系統之一截面側視圖；
圖2係根據本發明之一密封系統之一部分截面視圖；
圖3係根據本發明之一密封系統之一截面視圖；
圖4係展示氣體供應之根據本發明之一密封系統的一部分截面側視圖；
圖5係展示氣體供應之根據本發明之一密封系統的一截面側視圖；
圖6係根據本發明之展示一密封系統之位置之一總成的一視圖。
1:密封元件
2:內密封托架
3:外密封托架
4:外密封托架之內表面
5:第一凸緣
6:第二凸緣
9:突出部/輪輻
10:凹部
11:腔

Claims (15)

  1. 一種用於一真空泵中之密封件，該密封件包括：一密封元件，該密封元件定位於分別位於該密封元件之內表面及外表面處之一內密封托架與一外密封托架之間；其中該密封元件及該內密封托架及該外密封托架之各者實質上呈圓環形狀，且該外密封托架包括用於將該密封元件固持在適當位置之保持構件，其中該內密封托架包括定位於鄰近於該密封元件之一表面中之至少一個凹部；且其中該密封元件包括在該密封元件的一內表面上之間隔分開的複數個突出部，其中該複數個突出部延伸至該內密封托架之該至少一個凹部中。
  2. 如請求項1之密封件，其中該複數個突出部包括至少三個突出部。
  3. 如請求項1或2之密封件，其中該至少一個凹部包括圍繞鄰近於該密封元件之該內密封托架之該外表面延伸之一連續凹槽。
  4. 如請求項1或2之密封件，其中該複數個突出部及該至少一個凹部之尺寸使得在使用中，在該密封件經壓縮時，該至少一個突出部進一步延伸至該至少一個凹部中。
  5. 如請求項1或2之密封件，其中該密封元件及該等內密封托架及外密封托架之各者包括耐受至少約190℃。
  6. 如請求項1或2之密封件，其中該密封元件包括一彈性體。
  7. 如請求項1或2之密封件，其中該內密封托架包括一陶瓷或金屬材料。
  8. 如請求項1或2之密封件，其係一真空泵定子密封件。
  9. 一種用於一真空泵中之密封系統，該密封系統包括如請求項1至8之任一項中所定義之密封件及定位於該密封件之兩側處之第一及第二凸緣。
  10. 如請求項9之密封系統，其額外地包括用於供應氣體之構件，其中該第一凸緣包括一入口埠，在使用中，該氣體透過該入口埠饋送至該密封系統內之由該密封元件、內密封托架以及第一及第二凸緣之表面界定的一腔中。
  11. 如請求項10之密封系統，其中該氣體係一惰性氣體。
  12. 如請求項9至11中任一項之密封系統，其中一凸緣及該等內密封托架及外密封托架被提供為一個一體物件。
  13. 一種包括如請求項1至8之任一項中所定義之密封件或如請求項9至12之任一項中所定義之密封系統的真空泵，其中該真空泵包含一乾式真空泵。
  14. 一種用於增強用於一真空泵中之一密封系統之耐化學性之方法，其包括將如請求項1至8之任一項中所定義之密封件或如請求項9至12之任一項中所定義之密封系統裝配至一真空泵中。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包括在該真空泵之使用期間，將惰性氣體供應至該密封系統，其中該惰性氣體包含氮氣。
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