JP4141178B2 - ターボ分子ポンプのシール構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、腐食性を有するガスや凝縮し易いガス等を含んだプロセスガスの排気に好適なターボ分子ポンプのシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のターボ分子ポンプのシール構造として出願人は先に図３の如くころがり軸受ａを介して回転軸ｂを支承しているターボ分子ポンプｃにおいて、該ターボ分子ポンプｃのハウジングの静止部材ｄに径方向に搖動可能に嵌入された円筒状のブッシュｅと、該ブッシュｅの内周部に僅少の間隙を有して回動自在に該内周部を挿通した前記回転軸ｂの一部のジャーナル軸部ｆとからなり、該ジャーナル軸部ｆの外周部にヘリングボーン形の溝ｇを回転方向に向かってへの字状に開いた形状に凹設し、前記ブッシュｅはその外周部に少許の間隙を存して前記静止部材ｄに緩嵌されると共に該外周部に嵌着した２本のＯリングｈを介して前記静止部材ｄに係止される構造を提案した（特願２０００−３４００８６）。
【０００３】
これは、ブッシュｅとジャーナル軸部ｆとの間に動圧式ねじシールを形成して軸封し、ころがり軸受ａのある大気圧側からポンプロータｋのある真空側へガスが漏洩するのを防止しようとするものである。
【０００４】
即ち、図３に示す従来例では、ブッシュｅの外周の上部及び下部にそれぞれ配置されたＯリングｈの２本で該ブッシュｅを弾性的に支持すると共に該ブッシュｅの外周部を通ってガスが漏洩するのを防止しており、又、図４に示す他の従来例にあっては、ブッシュｅの外周部を２本のＯリングｈで弾性的に支持すると共にブッシュｅの両側端部にもＯリングｉをそれぞれ当接させて、前記ブッシュｅを軸方向にも弾性的に支持するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図３に示す従来例の如く、Ｏリングｈをブッシュｅの外周部に配置した方式では、該ブッシュｅの上端面は真空側、下端面は大気圧側となるため、両者の差圧によって該ブッシュｅは上部の固定部品ｊに押し付けられて自由に搖動ができなくなる。このため動圧式ねじシールのジャーナル軸部ｆとブッシュｅの間の微小な間隙を維持できなくなって、両者が固体接触を生じて焼付きを起こすという問題があった。
【０００６】
又、図４に示す従来例の如く、ブッシュｅの両端端部にもＯリングｉを配置して軸方向にも弾性支持した場合には、これらのＯリングｉの剛性が前記ヘリングボーン溝部に発生する動圧よりも大きいため前記ブッシュｅの自由な揺動が制限されて、やはりジャーナル軸部ｆとブッシュｅとが固体接触を生じて焼付きを起こすという問題があった。
【０００７】
本発明はこれらの問題点を解消し、ターボ分子ポンプの動圧式ねじシールにおいて、固体接触を起こす心配のないシール構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、第１発明は、ころがり軸受を介して回転軸を支承しているターボ分子ポンプにおいて、該ターボ分子ポンプのハウジングの静止部材に径方向の揺動可能に且つ外周部で通気可能に嵌入された円筒状のブッシュと、該ブッシュの内周部に僅少の間隙を有して回動自在に挿通したジャーナル軸部とからなり、該ジャーナル軸部の外周部にヘリングボーン形の溝を回転方向に向かってへの字状に開いた形状に凹設して動圧式ねじシールを形成し、前記動圧式ねじシール部をターボ分子ポンプの回転軸のポンプロータと前記ころがり軸受との中間部に配置し、前記ハウジングの静止部材に係着したＯリングを前記ブッシュのころがり軸受側の内周部に当接したことを特徴とし、又、第２発明は、ころがり軸受を介して回転軸を支承しているターボ分子ポンプにおいて、該ターボ分子ポンプのハウジングの静止部材に径方向の揺動可能に且つ外周部で通気可能に嵌入された円筒状のブッシュと、該ブッシュの内周部に僅少の間隙を有して回動自在に挿通したジャーナル軸部とからなり、該ジャーナル軸部の外周部にヘリングボーン形の溝を回転方向に向かってへの字状に開いた形状に凹設して動圧式ねじシールを形成し、前記動圧式ねじシール部をターボ分子ポンプの回転軸のポンプロータと前記ころがり軸受との中間部に配置し、前記ハウジングの静止部材に係着したＯリングを前記ブッシュのポンプロータ側の内周部に当接したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１により説明する。
【００１０】
図１は本発明を適用したターボ分子ポンプの一部縦断面図を示し、１は回転軸である。
【００１１】
該回転軸１の一端部には多数の動翼（図示せず）を有するポンプロータ２がボルト１ｃにより螺着されている。
【００１２】
３はころがり軸受で、該ころがり軸受３はターボ分子ポンプの静止部材４に嵌着されていて、図示されていない他のころがり軸受と共に前記回転軸１を回動自在に支承している。
【００１３】
５は動圧式ねじシール部を示し、該動圧ねじシール部５は前記ポンプロータ２と前記ころがり軸受３との中間部の回転軸１上に形成されている。
【００１４】
即ち、該動圧式ねじシール部５は、円筒状静止部材４ａ内に径方向の微小の揺動可能に嵌入された円筒状のブッシュ５ａと、該ブッシュ５ａの内周部に僅少の間隙を有して挿通するジャーナル軸部１ａとからなる。
【００１５】
該ジャーナル軸部１ａは前記回転軸１の一部を形成し、その外周部にはヘリングボーン形の溝１ａｇが回転軸１の回転方向に向かってヘの字状に開いた形状に多数等間隔に凹設されている。
【００１６】
又、前記ブッシュ５ａの軸方向長さを該ジャーナル軸部１ａの長さよりも少許長めに形成して、前記ブッシュ５ａの下方部を該ジャーナル軸部１ａの下端部よりも少許下方へ突出させた。
【００１７】
更に又、外周部にＯリング溝４ｂｇを有するフランジ４ｂを前記静止部材４の端面部に付設すると共に、該Ｏリング溝４ｂｇにＯリング６を嵌入し、該Ｏリング６が前記ブッシュ５ａの下方部の内周部に弾力的に当接する構造に形成した。
【００１８】
尚、前記回転軸１は、前記ジャーナル軸部１ａの下方に前記ジャーナル軸部１ａよりも細い軸径の細軸部１ｂを連設して、該細軸部１ｂが前記フランジ４ｂの内周部に僅少の間隙を有して挿通する構造とした。
【００１９】
次に、本実施の形態のターボ分子ポンプのシール構造の機能及び作動について説明する。
【００２０】
ターボ分子ポンプの運転時には、ねじシール部５を挟んでポンプロータ２のある側は真空となり、ころがり軸受３のある側は大気圧に近い圧力となる。この圧力差は、ヘリングボーン形の溝１ａｇを有するねじシール部５によって軸封されている。
【００２１】
然してポンプロータ２側の負圧は、ねじシール部５を構成するブッシュ５ａの外周部を経て、該ブッシュ５ａの下側端面５ａｋに到り、該ブッシュ５ａの内周面に当接しているＯリング６によって遮断されている。
【００２２】
即ち、前記負圧はブッシュ５ａの上側端面５ａｕと該ブッシュ５ａの下側端面５ａｋとに平等に作用するので、該ブッシュ５ａに軸方向の推力を生ずることがない。
【００２３】
このため該ブッシュ５ａは上下の側端面部５ａｕ、５ａｋが静止部材側に押し付けられることがなく、該ブッシュ５ａは前記へリングボーン形溝１ａｇの動圧に応じて自由に揺動をすることができる。
【００２４】
かくして本実施例の形態では、ジャーナル軸部１ａとブッシュ５ａとが接触することがなく、焼付きを起こさない安全なシール構造を提供している。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態を図２により説明する。
【００２６】
図２は本発明を適用したターボ分子ポンプの一部縦断面図を示し、本実施の形態は、Ｏリング６をブッシュ５ａの上方部の内周部に配置した点以外は前記第１の実施の形態と略同様である。
【００２７】
即ち、本実施の形態では、ねじシール部５´において、ブッシュ５ａをジャーナル軸部１ａの上端部よりも少許上方へ突出させた。又、外周部にＯリング溝４ｃｇを有するフランジ４ｄを静止部材４の軸方向上方に突出して設けた円筒状静止部材４ｃの先端部に付設した。
【００２８】
そして、該Ｏリング溝にＯリング６を嵌入し、該Ｏリング６が前記ブッシュ５ａの上方部の内周部に弾力的に当接する構造に形成した。
【００２９】
尚、回転軸１´は、前記ジャーナル軸部１ａの上方に前記ジャーナル軸１ａよりも細い軸径の細軸部１ｄを連設して、該細軸部１ｄに筒状のスペーサ１ｅを嵌め合せて固定すると共に、該スペーサ１ｅの外周部が前記フランジ４ｄの内周部に僅少の間隙を有して挿通する構造とした。
【００３０】
次に本実施の形態のターボ分子ポンプのシール構造の機能及び作動について説明する。
【００３１】
ターボ分子ポンプの運転時に、ねじシール部５´を挟んでポンプロータ２のある真空側と軸受３のある大気圧側とは、該ねじシール部５´によって軸封されている。
【００３２】
然して軸受側の大気圧は、ブッシュ５ａの外周部を経て該ブッシュ５ａの内周面に当接しているＯリング６によって遮断されている。
【００３３】
即ち、前記大気圧はブッシュ５ａの上側端面５ａｕと該ブッシュ５ａの下側端面５ａｋとに平等に作用するので、該ブッシュ５ａに軸方向の推力を与えることがない。
【００３４】
かくて、前記ブッシュ５ａはヘリングボーン形溝１ａｇの動圧に応じて自由に搖動して、ジャーナル軸部１ａとブッシュ５ａとが接触することなく、安全なシール構造となっている。
【００３５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、動圧式ねじシール部における固体接触の発生を防止して、焼付きを起こすことのない安全なターボ分子ポンプのシール構造を提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のターボ分子ポンプの一部縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のターボ分子ポンプの一部縦断面図である。
【図３】従来のターボ分子ポンプの縦断面図である。
【図４】従来のターボ分子ポンプの他の例の一部縦断面図である。
【符号の説明】
１、１´ 回転軸
１ａ ジャーナル軸部
１ａｇ ヘリングボーン形の溝
２ ポンプロータ
３ ころがり軸受
４ ハウジングの静止部材
４ｂｇ、４ｄｇ Ｏリング溝
５、５´ 動圧式ねじシール部
５ａ ブッシュ
６ Ｏリング
Claims (4)
- ころがり軸受を介して回転軸を支承しているターボ分子ポンプにおいて、該ターボ分子ポンプのハウジングの静止部材に径方向の揺動可能に且つ外周部で通気可能に嵌入された円筒状のブッシュと、該ブッシュの内周部に僅少の間隙を有して回動自在に挿通したジャーナル軸部とからなり、該ジャーナル軸部の外周部にヘリングボーン形の溝を回転方向に向かってへの字状に開いた形状に凹設して動圧式ねじシールを形成し、前記動圧式ねじシール部をターボ分子ポンプの回転軸のポンプロータと前記ころがり軸受との中間部に配置し、前記ハウジングの静止部材に係着したＯリングを前記ブッシュのころがり軸受側の内周部に当接したターボ分子ポンプのシール構造。
- 前記Ｏリングを係着するためのＯリング溝を外周部に有するフランジを前記ハウジングの静止部材に付設すると共に、前記ジャーナル軸部の前記ころがり軸受側に前記ジャーナル軸部よりも細い軸径の細軸部を連設して、該細軸部が前記フランジの内周部に僅少の間隙を有して挿通する構造に形成した請求項１に記載のターボ分子ポンプのシール構造。
- ころがり軸受を介して回転軸を支承しているターボ分子ポンプにおいて、該ターボ分子ポンプのハウジングの静止部材に径方向の揺動可能に且つ外周部で通気可能に嵌入された円筒状のブッシュと、該ブッシュの内周部に僅少の間隙を有して回動自在に挿通したジャーナル軸部とからなり、該ジャーナル軸部の外周部にヘリングボーン形の溝を回転方向に向かってへの字状に開いた形状に凹設して動圧式ねじシールを形成し、前記動圧式ねじシール部をターボ分子ポンプの回転軸のポンプロータと前記ころがり軸受との中間部に配置し、前記ハウジングの静止部材に係着したＯリングを前記ブッシュのポンプロータ側の内周部に当接したターボ分子ポンプのシール構造。
- 前記Ｏリングを係着するためのＯリング溝を外周部に有するフランジを前記ハウジングの静止部材から軸方向に突出した円筒状静止部材の先端部に付設すると共に、前記ジャーナル軸部の前記ポンプロータ側に前記ジャーナル軸部よりも細い軸径の細軸部を連設して、該細軸部が前記フランジの内周部に僅少の間隙を有して挿通する構造に形成した請求項３に記載のターボ分子ポンプのシール構造。
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2002
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