JPH0299790A - 多段真空ポンプ - 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、駆動軸に軸封構造を有する多段真空ポンプに
関する。本発明による多段真空ポンプは吸込圧力が１０
−　”Ｔｏｒｒレベルまでの領域において、高圧力比状
態で運転され運転時のポンプ温度が比較的高温となる多
段乾式真空ポンプとして用いられることができる。

〔従来の技術、及び発明が解決しようとする課題〕一般
に、乾式真空ポンプにおいては、ポンプ内部への外気の
漏れ込みをできる限り少なくする事が、高性能なポンプ
を実現する上で重要となり、またその取り扱う気体が、
可燃性又は腐食性の気体である場合、外気に含まれる酸
素及び水分のポンプ内部への漏れ込みをできる限り少な
くする事が、安全性の向上、及び耐腐食性の向上の上で
特に重要となる。従来、特に高圧力比状態で運転され、
その圧縮熱により運転時の温度が比較的高温となる多段
乾式真空ポンプにおいては、ポンプの外部に設けられた
、モータ等によりポンプが駆動されるために、ポンプの
ハウジングを貫通し、ポンプの外部へ駆動軸を取り出す
必要があり、その駆動軸取り出し部に軸封構造が用いら
れている。

第８図及び第９図に示す３段式真空ポンプにおいては、
駆動軸１０１のポンプ外部への取り出し部には、潤滑油
槽１０６を設け、潤滑油槽１０６の内側に軸受の固定環
１０３を取りつけ、その内側に固定環１０３と摺動し駆
動軸１０１と共に回転する回転環１０４が設けられ、固
定環１０３と回転環１０４との摺動面には、駆動軸１０
１により、タイミングギヤセット１０９を介して駆動さ
れ、反対方向に回転する被動軸１０２に設けられたスプ
ラッシャ１０５により潤滑油槽１０６の底部に溜められ
た潤滑油がはねかけられ、給油される。また潤滑油槽１
０６−内の潤滑油は、潤滑油槽１０６の下部に設けられ
た冷却水路１０７を流れる冷却水により冷却される。

軸受の回転環１０４と固定環１０３との摺動面への給油
は被動軸１０２に設けられたスプラッシャ１０５により
摺動面の外周部へ潤滑油をはねかけることにより行われ
るが、スプラッシャによるはねかけでは充分な給油量を
確保することが困難であるため、メカニカルシールの摺
動面の潤滑不良を引き起こし、外気の漏れを生じる問題
がある。

駆動軸１０１は、ポンプ運転時に圧縮熱により高温とな
るポンプのロータ１０８と直結されているために、伝熱
により高温となり、また駆動軸１０１に取りつけられた
軸受の回転環１０４も比較的高温となる。このため回転
環１０４と固定環１０３との摺動面は圧縮熱による変形
を生じ、外気の漏れを生ずる原因となり問題がある。

駆動軸１０１はポンプのロータ１０８と直結されている
ため、ロータが気体の移送・圧縮を行う際に生じる振動
を直接受け、その振動は軸受の回転環１０４と固定環１
０３との摺動面における油膜の形成に障害を与え、外気
の漏れを生じる原因となり問題がある。

また、駆動軸１０１はロータ１０８に直結されているた
めに駆動軸１０１の回転数は、ポンプとしての性能を維
持するために必要なロータの回転数により決定され、駆
動軸１０１と共に回転する軸受の回転環１０４と軸受の
固定環１０３との摺動面における周速度を最適な速度と
することができず有利でない。

以上述べた理由により、ポンプ内部への外気の漏れ込み
のない高性能なポンプの実現と、且つその取り扱う気体
が可燃性又は腐食性を有する場合のポンプの安全性及び
耐腐食性の向上が強く望まれている。

本発明の目的は、前述の従来形における課題に鑑み、ポ
ンプ運転時に各ポンプ区分を構成するロータに生じる気
体の移送・圧縮作用に伴う圧縮熱と振動が、軸封構造に
伝わることを防止し、軸封構造に充分な量の潤滑油を供
給することにより、軸封構造の摺動面における潤滑を良
好な状態とし、軸封構造を適切に構成し、あわせて軸受
構造の冷却を行うことにある。また本発明の他の目的は
、ロータ支承軸と駆動軸を中間軸を介して結合し、軸封
構造の摺動面における周速度を最適な速度とし、軸封構
造を通してポンプ内部への外気の漏れ込みを防止するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段、及び作用〕本発明におい
ては、気体の移送・圧縮を行うポンプロータをもつポン
プ区分の複数個、該複数個のポンプ区分に共通なポンプ
ロータ支承用の２個の垂直なロータ支承軸、および該ロ
ータ支承軸の下端に設けられたタイミングギヤセットを
有するポンプ部、 該ポンプ部と外部の駆動軸の間に設けられ、駆動軸の回
転運動を該タイミングギヤセットの一方のギヤへ伝達す
る中間ギヤをもつ垂直な中間軸を有する中間軸部、 該中間軸部を駆動する駆動ギヤをもつ駆動軸および該駆
動軸上の軸封構造を有する駆動軸部、および、 該タイミングギヤセット、該中間ギヤ、および該駆動ギ
ヤが収容され底部に潤滑油が貯溜されるギヤボックス、
を具備し、 該駆動軸部における軸封構造における該駆動軸下端には
、該ギヤボックスに連通ずる溢油日をもつ油溜りへ潤滑
油を供給するための送油機構が設けられ、 該駆動軸の内部には潤滑油を核油溜りへ導入するための
潤滑油路が設けられている、 ことを特徴とする、多段真空ポンプ、が提供される。

本発明による装置における駆動装置及び軸封構造の作用
は、下記のとおりである。

ポンプ運転時に気体の移送・圧縮作用にともない気体の
圧縮熱により高温となり、振動を生じるロータを支承す
る２個の軸とは別に、ポンプ外部に設けられたモータ等
により駆動される駆動軸を設け、ロータを支承する２個
の軸の下端に設けられたタイミングギヤセットの一方の
ギヤを駆動軸に設けられた駆動ギヤにより、中間軸に設
けられた中間ギヤを介して駆動することにより、駆動軸
上に設けられた軸封構造にポンプ圧縮熱と振動が直接像
わることが防止されると共に、駆動ギヤとタイミングギ
ヤの歯数の比を適切にすることにより、駆動軸上に設け
られた軸封構造の摺動面における周速度を最適な速度と
なるように決め、そして駆動軸の回転数をポンプとして
の性能を維持するために必要なロータの回転数に変速す
る。またギヤボックスの底部に溜められた潤滑油は、ギ
ヤボックス内の冷却装置により冷却され、垂直に設けら
れた駆動軸の下端に設けられたポンプ機構により、駆動
軸内部の潤滑油路を通り、軸封構造の周囲に設けられた
油溜りへ、充分な量が送られ、軸封構造の摺動面を良好
な状態で潤滑すると共に、軸封構造の冷却を行い、油溜
りの上部に設けられた溢油日よりギヤボックスへ戻され
る。

また、ギヤボックスの底部に貯められた潤滑油は、ギヤ
ボックス内の冷却装置により冷却され、垂直に設けられ
た中間軸の下端に設けられた送油機構により、中間軸内
部の潤滑油路を通り、中間軸上部の外周方向に設けられ
た開放口へ送られ、中間軸の回転による遠心力により、
霧状となってギヤボックス内に放出され、噴霧潤滑とし
てギヤボックス内の全てのギヤと軸受構造の良好な潤滑
と冷却が行われる。

〔実施例］ 本発明の一実施例として、多段乾式真空ポンプの一種で
ある３段ルーツ形真空ポンプの構造図が第１図に示され
ている。第２図は第１図に示されるポンプの拡大図であ
り、第３図は第２図に示されるポンプ本体の■−■断面
図であり、第４図は第２図に示されるポンプのＩＶ−Ｉ
Ｖ断面図であり、第５図は第１図に示されているポンプ
の■−Ｖ矢視によるギヤの配置図であり、第６図及び第
７図はそれぞれ第１図に示される駆動軸部及び中間軸部
の部分拡大図である。

本ポンプ本体の構造は、以下の通りである。

第２図及び第３図において、隔壁４で第１ポンプ区分ｌ
と第２ポンプ区分２に区切られ、隔壁５で第２ポンプ区
分２と第３ポンプ区分３に区切られており、第３図にお
いてロータを支承する軸１０Ａ。

１０Ｂは垂直に設けられ、各ポンプ区分を貫通し下側の
軸受１２Ａ　、　１２Ｂ及び上側の軸受１３Ａ　、　１
３Ｂで支承され、タイミングギヤセットＩＩＡ　、　Ｉ
ＩＢで互いに反対方向に回転するように組み込まれてい
る。

各ポンプ区分の構造は、以下の通りである。第２図及び
第４図において、各ポンプ区分は吸込Ｉコ８と吐出口９
とを有するハウジング７と一対の軸１０Ａ　、　ＩＱＢ
に支承されるロータ６Ａ、６Ｂから成り、ハウジング７
の外周部には、吐出口９に連通し次段のポンプ区分へ向
かう外周気体流路１６を有する。

本ポンプの駆動軸部及び軸封構造の構造は以下の通りで
ある。第１図において、ポンプの外部に設けられたモー
タ６０により、カップリング６１を介して駆動される駆
動軸２０が垂直に設けられ、駆動軸２０とロータを支承
する軸１０Ａとの間には、中間軸３０が垂直に設けられ
、駆動軸２０には駆動ギヤ２１が設けられ、中間軸３０
には中間ギヤ３１が設けられ、ロータを支承する２個の
軸１０Ａ。

１０Ｂの下端にはそれぞれタイミングギヤＩＩＡ　。

１１Ｂが設けられる。第５図において、タイミングギヤ
セラ目ＩＡ　、ＩＩＢの一方のギヤＩＩＡは、駆動ギヤ
２１により中間ギヤ３１を介して駆動されるように配置
されている。

また第１図において、駆動ギヤ２１、中間ギヤ３１及び
タイミングギヤセットＩＩＡ　、　ＩＩＢを内蔵し、合
わせて駆動軸２０を支承する軸受２２Ａ。

２２Ｂと中間軸３０を支承する軸受３２Ａ、３２Ｂ及び
ロータを支承する２個の軸１０Ａ　、　ＩＯＢの下側を
支承する軸受１２Ａ　、　ｉ２Ｂを内蔵し、底部に潤滑
油４２を溜めることができ、その潤滑油４２を冷却する
ための冷却袋ｙ１４１を内蔵する密閉されたギヤボック
ス４０が設けられ、また第１図及び第６図において駆動
軸２０には外気のポンプ内部への漏れ込みを防止するた
めの軸封構造の回転環５２が取り付けられ、回転環５２
の周囲には上部がギヤボックス４０に連通する溢油口５
４を有し、油溜り５３の蓋５５には軸封構造の固定環５
１が取り付けられている。また、駆動軸２０の下端には
、油溜り５３へ潤滑油４２を送るための送油機構２３が
設けられ、駆動軸２０の内部には潤滑油４２を送油機構
２３より油溜り５３へ導く潤滑油路２４が設けられてい
る。第１図及び第７図において中間軸３０の下端には、
ギヤボックス４０の底部の潤滑油４２を中間軸の上部へ
送るための送油機構３３が設けられ、中間軸３０には、
潤滑油４２を中間軸３０の上部へ導き、中間軸３０の遠
心方向にあけられた開放口３５に到る潤滑油路３４が設
けられている。

本ポンプの駆動装置及びその駆動軸の軸封構造の作用は
、以下の通りである。第１図〜第３図において、ポンプ
運転時に気体は吸込口１４よりポンプ内部に吸い込まれ
、第１ポンプ区分ｌ、第２ポンプ区分２、及び第３ポン
プ区分３において順次、ケーシング７に内蔵される２個
のロータ６Ａ。

６Ｂにより移送・圧縮作用が行われ吐出口１５よリポン
プ外部へ吐出される。この際ロータ６Ａ６Ｂは高圧縮比
で気体を圧縮するために高温となり、また気体の移送・
圧縮作用に伴い、気体圧力の脈動を生じ、ロータ６Ａ、
６Ｂに振動を生じる。

本発明による装置においては、ロータを支承する２個の
軸１０Ａ　、　ＩＯＢとは別にポンプ外部に設けられた
モータ６０によりカップリング６１を介して駆動される
駆動軸２０を設け、ロータを支承する２個の軸１０Ａ　
、　ＩＯＢの下端に設けられたタイミングギヤＩＩＡ　
、　ＩＩＢの一方のギヤＩＩＡを駆動軸２０に設けられ
た駆動ギヤ２１により、中間軸３０に設けられた中間ギ
ヤ３１を介して駆動することにより、駆動軸２０に取り
付けられた軸封構造の固定環５２にポンプの圧縮熱と振
動が伝わることを防止することが可能となり、駆動ギヤ
とタイミングギヤの歯数の比を適当にすることにより、
駆動軸上に設けられた軸封構造の摺動面における周速度
を最適な速度となるように決め、そして駆動軸の回転数
をポンプとしての性能を維持するために必要なロータの
回転数に変速する。

また、第１図と第６図において、ギヤボックス４０の底
部に溜められた潤滑油４２は、冷却装置４１を流れる冷
却水Ｗ１により冷却され、垂直に設けられた駆動軸２０
の下端に設けられた送油機構２３により、駆動軸２０内
部の潤滑油路２４を通り、軸封構造の回転環５２の回り
に設けられた油溜り５３へ充分な油量が送られ軸封構造
の回転環５２と固定環５１との摺動面を良好な状態で潤
滑すると共に、軸封構造５１　、５２の冷却を行い、油
溜り５３の上部に設けられた溢油口５４よりギヤボック
ス４０へ戻される。

また第１図と第７図において、ギヤボックス４０の底部
に溜められた潤滑油４２は、冷却装置４１を流れる冷却
水Ｗ１により冷却され、垂直に設けられた中間軸３０の
下端に設けられた送油機構３３により、中間軸３０内部
の潤滑油路３４を通り、中間軸上部の外周方向に設けら
れた開放口３５へ送られ、中間軸３０の回転による遠心
力により霧状となってギヤボックス４０内に放出され、
噴霧潤滑としてギヤボックス４０内の全てのギヤと軸受
の良好な潤滑と冷却を行う。

このように、本実施例による多段乾式真空ポンプの１種
である３段ルーツ形真空ポンプにおいては軸封構造の回
りに油溜りに充分な量の冷却された潤滑油４２を送るた
めのポンプ機構を駆動軸の下端に設けることにより、軸
封構造の摺動面を良好な状態で潤滑すると共に、軸封構
造の冷却を行い、ポンプ運転時に気体の移送・圧縮作用
にともない気体の圧縮熱により高温となり、振動を生じ
るロータを支承する２個の軸とは別に、ポンプ外部に設
けられたモータ等により駆動される駆動軸を設け、ロー
タを支承する２個の軸の下端に設けられたタイミングギ
ヤセットの一方のギヤを、駆動軸に設けられた駆動ギヤ
により、中間軸に設けられた中間ギヤを介して駆動する
ことにより、駆動軸上に設けられた軸封構造にポンプの
圧縮熱と振動が直接伝わることを防止すると共に、また
駆動ギヤ２１とタイミングギヤＩＩＡの歯数の比を適当
にすることにより、駆動軸２０上に設けられた軸封構造
５１　、５２の摺動面における周速度を最適な速度とな
るように決め、そして駆動軸２０の回転数を、ポンプと
しての性能を維持するために必要なロータ６Ａ、６Ｂの
回転数に変速する。

そして中間軸下端に設けられた送油機構により、中間軸
上部の外周方向に設けられた開放口へ冷却された潤滑油
を送り、中間軸の回転による遠心力により霧状としてギ
ヤボックス内へ放出することにより、ギヤボックス内の
全てのギヤと軸受構造の良好な噴霧潤滑と冷却が行われ
る。

以上はポンプ区分３段の場合について記述したが、３段
に限らず、４段以上にすることができる。

また第１図に示される多段ルーツ形真空ポンプには逆流
冷却機構（例えば特開昭５９−１１５４８９号、特開昭
６３−１５４８８４号参照）を適用することも可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高圧縮比状態で運転され、運転時の温
度が比較的高温となる多段乾式真空ポンプにおいて、ポ
ンプ運転時に気体の移送・圧縮作用にともない気体の圧
縮熱により高温となり、振動を生じるロータを支承する
２個の軸とは別にポンプ外部に設けられたモータ等によ
り駆動される駆動軸を設け、ロータを支承する２個の軸
の下端に設けられたタイミングギヤセットの一方のギヤ
を駆動軸に設けられた駆動ギヤにより、中間軸に設けら
れた中間ギヤを介して駆動することにより駆動軸上に設
けられた軸封機構にポンプの圧縮熱と振動が直接伝わる
ことを防止することが可能となり、ギヤボックスの底部
に貯められた潤滑油は、ギヤボックス内の冷却装置によ
り冷却され、垂直に設けられた駆動軸の下端に設けられ
た送油機構により、駆動軸内部の潤滑油路を通り、軸封
機構の回りに設けられた油溜りへ充分な油量が送られ。

軸封機構の摺動面を良好な状態で潤滑し、軸封機構を適
切に構成することができ、また、駆動ギヤとタイミング
ギヤの歯数の比を適当にすることにより、ポンプとして
の性能を維持するためのロータの回転数を変えることな
く、駆動軸上に設けられた軸封構造の摺動面における周
速度を、最適な速度とし、摺動面において潤滑不良を引
き起こすことを防止し、軸封構造を通して外気のポンプ
内部への漏れ込みを防止し、外気の漏れ込みのない高性
能なポンプを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の＝実施例としての３段乾式真空ポンプ
の概略的構成を示す図、第２図は第１図に示されるポン
プ部を拡大的に示す図、第３図は第２図に示されるポン
プ部のｌｌｌ−ｌｉｔ断面図、第１１図は第２図に示さ
れるポンプ部の［Ｖ−ＩＶ断面図、第５図は第１図に示
されるポンプの■−Ｖ断面におけるギヤの配置を示す図
、第６図及び第７図はそれぞれ第１図のポンプにおける
駆動軸部及び中間軸部を部分的に拡大して示す図、第８
図は従来の３段乾式真空ポンプの例を示す図、第９図は
第８図の装置のＩＸ−ＩＸ断面図、である。 １・・・第１ポンプ区分、　２・・・第２ポンプ区分、
３・・・第３ポンプ区分、 ４・・・第１、第２ポンプ区分の隔壁、５・・・第２、
第３ポンプ区分の隔壁、６Ａ、６Ｂ・・・ロータ、　　
７・・・ケーシング、８・・・各ポンプ区分の吸込口、 ９・・・各ポンプ区分の吐出口、 １０Ａ　、　ＩＯＢ・・・ロータを支承する軸、１１Ａ
　、　ＩＩＢ・・・タイミングギヤセット、１２Ａ　、
　１２Ｂ・・・ロータを持った軸を支承する下側の軸受
、 １３Ａ　、　１３Ｂ・・・ロータを持った軸を支承する
上側の軸受、 １４・・・ポンプの吸込口、１５・・・ポンプの吐出口
、１６・・・外周気体流路、　２０・・・駆動軸、２１
・・・駆動ギヤ、 ２２Ａ、２２Ｂ・・・駆動軸を支承する軸受機構、２３
・・・駆動軸下端の潤滑油用送油機構、２４・・・駆動
軸内部の潤滑油路、 ３０・・・中間軸、　　　　　３１・・・中間ギヤ、３
２Ａ、３２Ｂ・・・中間軸を支承する軸受、３３・・・
中間軸下端の潤滑油用送油機構、３４・・・中間軸内部
の潤滑油路、 ３５・・・潤滑油路の開放口、 ４０・・・ギヤボックス、　４１・・・冷却装置、・・
・潤滑油、 ・・・軸封構造における固定環、 ・・・軸封構造における回転環、 ・・・油溜り、　　　　　５４・・・溢油日、・・・油
溜りの蓋、　　　６０・・・モータ、・・・カップリン
グ、　ｗｌ・・・冷却水、・・・駆動軸、　　　　１０
２・・・被動軸、・・・軸封構造における固定環、 ・・・軸封構造における回転環、 ・・・スプラッシャ、　１０６・・・潤滑油槽、・・・
冷却水路、　　　１０８・・・ロータ、・・・タイミン
グギヤセット、 第１図 ■ 第２図 第 図 第 図 ｂ 秦 は 第 図 帛 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気体の移送・圧縮を行うポンプロータをもつポンプ
   区分の複数個、該複数個のポンプ区分に共通なポンプロ
   ータ支承用の２個の垂直なロータ支承軸、および該ロー
   タ支承軸の下端に設けられたタイミングギヤセットを有
   するポンプ部、該ポンプ部と外部の駆動軸の間に設けら
   れ、駆動軸の回転運動を該タイミングギヤセットの一方
   のギヤへ伝達する中間ギヤをもつ垂直な中間軸を有する
   中間軸部、 該中間軸部を駆動する駆動ギヤをもつ駆動軸および該駆
   動軸上の軸封構造を有する駆動軸部、および、 該タイミングギヤセット、該中間ギヤ、および該駆動ギ
   ヤが収容され底部に潤滑油が貯溜されるギヤボックス、
   を具備し、 該駆動軸部における軸封構造における該駆動軸下端には
   、該ギヤボックスに連通する溢油口をもつ油溜りへ潤滑
   油を供給するための送油機構が設けられ、 該駆動軸の内部には潤滑油を該油溜りへ導入するための
   潤滑油路が設けられている、 ことを特徴とする多段真空ポンプ。