TWI269847B - Mechanical seal - Google Patents

Description

1269847 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 t發明係關於-種機械密封件，該機_ 紋轉岔封環，係固定於旋轉軸側； ，、備 過〇型璟以食匕銘翻认A A 月止在封核’係透 尘衣以此移動於軸線方向之方式 金屬製密封盒；藉由將該〇 平、持二軸貫穿的 面部且緊壓接觸於密封盒周二 φ之間能容許該密封環之轴線方向移動吏而山：:次^密封環 【先前技術】 作為習知之機械密封件， 觸氣封，直呈備· I種周知之靜壓型非接 ^ 轉密封環，係固定於旋轉軸側·轉， 松封環，係透過-對〇型環 ，静止 轉軸貫穿的密封盒;以及彈簧，、:= 二密封盒之間’用《將靜止密封環彈二” ?'封盒與靜止密封環之間形成被該-對〇上 通空間，且於密封盒及靜 i衣L封之連 連通之-連串通路、於兩密封 ;^間而 開口的密封氣體噴出通 4 ' 勺在封端面間 既定壓之密封氣體導入密封:由從該密封氣體喷出通路將 於非接觸狀態(例如，二而面間’來將密封端面間保持 > “、、寻利文獻1)。 惟，上述靜壓型非技έ 有最好預先將該〇型琴卡人乳封’在密封條件或構造上， 不得不如此之情形。保持於靜止密封環之情形，或 •1269847 專利文獻 ··〜〇99/27281(圖 8) 【發明内容】 著靜=封=環卡合保持於靜止密封環時，由於會隨 密封盒周面部之狀、!：向的移動’使0型環在緊壓接觸於 亦即I之狀恶下滑動，因此會發生如下問題。 M 狁封盒在其功能上，由於#s ^ κ ，:因此與。型環之接觸…，、：==， -止达、封環圓滑地滑 < ’隧者 向移動無^好地使μ密封環之軸線方 法發揮良好之穷 =^'月r止搶封環之隨動性降低，無 當停止密封氣：之二：:特別是亡述靜麼型非接觸氣封， 動於旋轉*封r方：ά，靜止密封環可能*會圓滑地移 密封端：;=:而:娜擊於旋轉 應，靜止密封❹’即使停止密封氣體之供 若再度進行密在密封端面間產生間隙，此時 生密封氣^岗&之ι'應的活’即有在密封端面間不產 “之適當靜壓、使密封功能喪失之虞。 上述問題’亦有可能在動塵型非接觸機械 忒動壓型非接觸機械密 封件（藉由兩密封環相餅Λ、、 在_接觸型機械密 ^ ^ ，疋轉滑接來產生密封功能）或密封 而面間產生動壓來保持成非接觸狀態。 封 本七月之目的，係提供-種在不產生上述問題之狀能 下、具優異靜止密封環之隨動性且能發揮良好 機械密封件。 平良野在封功能的 7 1269847 r棘2 =為達上述目的’係提供—種機械密封件，且備： 疋轉=環’係固定於旋轉軸側；以及靜止: 面部二二觸：？Γ〇型環卡合保持於靜止密封環周 之門二二於讀盒周面部’使密封盒與靜止密封環 徵在於：於密封盒周面部 人-封，其特 壤之軸線方向移動而相對移位 Y止山封 膜。 m^ 形成有樹脂塗層 此種機械密封件之較佳實施形能， 非接觸氣封，該靜廯刑Μ 心例如係一種靜壓型 -對該〇型产方： 觸氣封，係相距既定間隔設置 對》亥〇型％ ’於密封盒與靜止 型環密封之連通⑼，且於密封盒及靜二 氣體喷出通路，該密封氣體喷出通路二 =成密封 而連通之—連串通路，且在作為兩 =相空間 封端面間開口，_由 衣之對向鳊面的密 封气r導入〜封氣體喷出通路將既定壓之爽 封乳體導入密封端面間， 疋&之在 態。 、、而面間保持於非接觸狀 該靜止型非接觸氣封，係在使 (半導體晶圓、電子元件之 _ 4進仃基板 板等)之洗淨處理等的處“ ““反、光罩、破璃基 域須有高度污染防止對策^\中、配置f轉載台之處理區 密封機構，例如，該，：月/ 了’被採用作為-種有效

^ ^ Μ # Χ ^尘非接觸氣封，在以筒狀塑膊I 復盍杈轉載台之驅動π狀塑骖軍 的處縣置中，被使用作為用以遮 8 * 1269847 蔽配置旋轉載台之處理區域心膠^ 此種使用狀態下，旋轉密封琿， &或間而設置。 轉軸線同心；密封盒，係—配^於旋轉載台固定成與旋 ’、配置在塑膠罩內、泣# + 4之支撐用機殼的圓筒狀構半· 農於動 m 卞’靜止密封環，係盥# 土太 封壤成同心且在正對該旋轉密封广方疋轉密 轴線方向之方式被保持於密封 ' 怨下，以能移動於 “，於該塑膠罩内周部形成 ::方式較 罩段部；於塑膠罩形成有將密 ^ 之環狀 通路之密封氣體供應通路…封：：…封氣體嘖出 —,丄人 在封氣體供應通路盥形忐於 岔封盒之密封氣體噴出通路部分 /、形成方； 部之對接部分連接成連通狀態」 ^與密封盒端 又，上述靜壓型非接觸氣封，亦可於一密 =形成動厂堅產生：，藉由使密封氣體之靜壓加上動麗產 接觸狀態。 末將雄、封端面間保持成非 t，在被密封流體為須避免金屬成分（金屬料等）混 丨有可此產生金屬腐蝕時，為防止被密封流體直 =觸金屬製密封盒，最好是於密封盒周面部、被密封流 觸之部分預先形成樹脂塗層膜，該部分包含該〇型環 相對移：之部分。特別是，上_型非接觸氣封，為了 2 j被密封流體與密封氣體接觸密封盒而導致產生金屬成 :，最好方、达封盒之岔封氣體及/或被密封流體接觸之 \刀預先形成樹脂塗層膜（包含此部分有可能接觸之部 分）’該部分包含供該0型環滑動之部分。 9 -1269847 作為樹脂塗層膜之構成材料，最好使用與該〇型環之 接觸阻力較低的低摩擦製塑膠，再者，最好根據被密二流 體之性狀或密封條件來使用具優異财#性、耐藥品性 性㈣料…般而t，最好是使用具優異低摩擦性與心 等之♦四氟乙烯(PTEF)等氟樹脂。又，樹脂塗層膜之膜 =5〜”圭’而2〇〜，爪則又更佳。樹脂塗層 至少…型環滑動之部分)，最好是機械加工成 根據本發明，能提供—種隨靜止密封環移動之 产 相對密封盒的移位能圓滑地衣 66 A . %仃赇止在封％之隨動性佳 _ ^、件。因A，靜壓型非接觸氣封等機械密封件， 止㈣環之追隨不良而使密封功能受損，可隨時 =良好之密封功能。x，密封Μ，藉由以樹脂塗層膜 預先被覆在與〇型環技自 接觸之‘刀以及被密封流體接觸之部 77 (為靜壓型非接觸_ 4 之邱八、十封之情形時’還包含密封氣體所接觸 製密封盒而產生金屬離/=〜封氣體接觸於金屬 Μ離子，即使在必須避免金屬離子產生 之…，仍能發揮良好的密封功能。又，由於 里 耐I虫性與耐藥品性之料匕 + ^ ^ ^ y ①θ i㈢膜來被覆於與被密封流體接 2㈣=分，因此即使被密封流體為具有腐㈣之流 密=功在金屬製㈣盒不被腐#之狀態下發揮良好的 此夕卜使用疑轉載台來對半導體晶圓 處理時，須預先使配置旋轉…反進订洗/r 褥載σ之處理區域保持乾淨，並 -1269847 須預先確實阻止微粒從旋轉載台之驅動側侵入至 2。因此，此種須高度污染防止對策之處理裝置，以往: D提出-種預先在旋轉載台與用以覆蓋其驅動部之塑膠 罩間，預先設置為遮蔽配置旋轉載台之處理區域與塑膠罩 瓜而s ，該密封裝置係採用曲徑 封或磁性流體密封（例如參照特開平η — %號公 報）。如此，藉由預先設置此 罩内巴竹俨入石走田 楂山封機構，即能阻止微粒從 =域知入至處理區域，使基板等不會被污損，且亦不 运產生下述問題，亦即在處 或有害物質等）侵入罩内之處理殘造（洗淨液 巧— 域而使旋轉軸之驅動系統產生故 :早。：而實情為，藉由習知處理裝置所採用之曲徑轴封等 饴封枝構，並無法充分遮 使基板洗淨裝置等處理=理：域及罩内區域，而無法 即，曲徑軸封中，構成==止對策達到完美。亦 機器精度而變得不均—因'隙谷易因旋轉精度或 文什不均，因此種曲徑間隙不均一造成的岭 吸作用，會導致兩區域 ' -性流體密封，亦因品質功：：曲'充分發揮。又， 以發揮充分之密封功能。、 與曲韩封同樣地難 J而，上述以筒狀塑芸 處理裝置，當採用^ ^ 载台之驅動部的 之旋轉密封環接觸氣封(從旋轉載台側 至處理區域及罩内區姆、η -封衣間將在、封氣體喷出 機構Γ逾H 發明的機槭密封件來作為密封 士 ι己旋轉载台之處理區域與塑膠罩内之，找門） 時，與使用上述曲徑轴封等 罩内之錢間） 寺之h形相較，處更確實地遮蔽 * 1269847 配置旋轉載台之處理區域與配置旋轉軸之驅動機構等的罩 内區域間。因此’藉由使用本發明之機械密封件(靜壓型非 接觸氣封），可將處理區域之處理保持在已完全防止微粒從 罩内區域知入的乾甲氣氛，良好地進行基板洗淨等處理， 而實現高度污染防止對策。χ，亦可排除在處理區域產生 之洗淨液殘渣或在處理區域使用、產生之有害物質茂漏至 罩内區域而對旋轉軸之驅動系統造成不良影響的問題。再 籲者將在封氣體供應通路（用以將密封氣體供應至密封氣體 喷出通路）形成㈣膠罩時，當從密封氣體供應通路往密封 乳體喷出通路（形成於密封盒之密封氣體噴出通路部分）之 氣體流動係在塑膠罩之直徑方向進行時，即會因作用於密 封氧體供應通路與密封氣體噴出通路之連接處的氣遂使塑 f軍變形’而可能產生密封氣體之供應無法良好進行等問 ，’但本發明之機械密封件（靜屢型機械密封件），由於從 =-f礼耻t、應通路往密#氣體t出通路之氣體流動係在塑 • :軸線方向進行，因此無論塑膠草之材質、壁厚（直徑 方向^度）’塑膠罩均不會變形，即不會產生上述問題。因 月匕在不考里對上述氣塵自度之狀態下，根據處理裝置 之使用條件自由設定塑膝罩之材質、形狀（壁厚）。 y 冑成為靜I型非接觸氣封之本發明的機械密封件， :、能構成為藉由使密封氣體之靜塵加上_生槽之㈣ ά μ 、 間，來將密封端面間保持成非接觸狀態藉 ^ ^構成，即使在一般的靜壓型非接觸氣封（僅由靜壓將 、而面間保持成非接觸狀態的靜塵型非接觸氣封）無法充 12 •1269847 分發揮密封功能之條件下 污染功能。 仍能良好地發揮密封功能及無 【實施方式】 置-二 1縱本發明之機械密封件4的㈣ 該處理裳置，传：=，…其主要部位之放大圖。 ，…姑 “狀塑膠罩3覆蓋旋轉载台i之驅動 部2 ’在使用旋韓.

裁。1來對被處理物之基板（半導體晶圓、 電子7L件之基板、、為曰 板液晶基板、光罩、玻璃基板等）施以適當 處里(二先處理、藥劑處理等)時，藉由機械密封件工具4, ,遮蔽並密封配置有旋轉載纟1之被密封流體區域的處理 區域二、以及非密封流體區域之塑膠罩3内的區域（本例中 為大氣區域，以下縣1「

卜％為罩内區域」）B，以將處理區域A 保持於乾淨狀態。 此外，驅動部2，具備連結於旋轉載台2且延伸於上 下方向之旋轉軸2a、將旋轉軸2a軸支成能旋轉自如之軸 承、力疋轉軸2a之驅動機構、以及將此等構件支撐於罩内區 域B之支撐用機殼2b，並構成為旋轉驅動旋轉載台1。旋 轉載台1係碳化矽製，構成水平配置於處理區域A之圓板 等旋轉體形狀。又，如圖1所示，塑膠罩3，係構成以耐 樂品性塑膠（本例中使用PTFE)一體成形之上端開口的圓筒 形狀’其覆蓋配置於旋轉載台1下面側之驅動部2。如圖 1所示，在旋轉載台丨與塑膠罩3之間，可視需要預先設 置適當之曲徑軸封1 a。藉由預先設置此種曲徑軸封1 &，而 13 1269847 叮/、後述岔封氣體丨〇之 你爾献人 k轴封1 a往處理區域Α的噴出 作用配3，有效地防止藥… 域B。 y、夜寺坆處理區域A侵入至罩内區 如圖1及圖2所示，機奸κ ¢1 , 铖械选封件4係一靜壓型非接觸 孔封（靜壓型非接觸機械 係於旋轉載台！固定成與旋其具備：旋轉密封環5, 係配置於塑膠罩3内並安=線同心;圓筒狀密封盒6’ 靜止密封環7,係與旋轉密封，動部2之支撐用機殼2b; 封環5之&& τ ％ 5成同心且在正對旋轉密 方向之方式俾牲认^ 〇型環12，12以能移動於軸線. 内周部）6 a /彈簧構IT ^部（後述之密封環保持部61 7之間1以將靜止密封於密封盒6與靜止密封環 罩段部3a，係$ & ^ ' 5早壓往旋轉密封環5 ;環狀 你开> 成於塑膠1 1 部（後述之密封g ^ 内周部且對接於密封盒ό端 山封％保持部61下 氣體通路9,係貫穿塑膠罩3、资)以及一連串之密封 在兩密封環5 7 在封盒6及靜止密封環7， 由將密封氣體1〇從密封…在封知® 5a，7a間開口；藉 間’來將其保持 、*紐、路9喷出至密封端面5a,7a 間。 料成非接觸«'，且遮㈣封該兩區域Α，β 如圖1及圖2所-^ 持部61與從其下端部往内;；出==由圓筒狀密封環保 成的金屬製（例如， ®衣狀彈黃保持部62構 係在其下端部(密封環保：部等6爛，。密封盒… 段部3a且其外周部（密封 下W)6b對接於環狀罩 、衣’、、部61外周部)透過氟橡膠 14 •1269847 製〇型環11密接於塑膠罩3上端側内周部（環狀罩段部3a 之上方側部分之内周部）的狀態下，透過彈簧保持部62安 裝於支撐用機殼2b。 旋轉密封環5，係以較靜止密封環7之構成材料（例如 碳）材質更硬的材料（例如碳化石夕）成形的圓環狀體，如圖1 所示，固定於旋轉载台1之下面部。旋轉密封環5下端面， 為平滑環狀面之密封端面（以下亦稱為「旋轉側密封端 面」）5a 〇 如圖1所示，靜止密封環7，係上端面為平滑環狀面 之密封端面（以下亦稱為「靜止側密封端面」）7a的圓環狀 體，透過上下方向並排之一對氟橡膠製Ο型環12，12，而 以能移動於軸線方向（能上下移動）之方式欲合保持於密封 盒6之密封環保持部61的内周部6a。靜止側密封端面7a 之外徑，係設定成稍微小於旋轉側密封端面5a之外徑，靜 止側密封端面7a之内徑則設定成稍微大於旋轉側密封端面 5a之内徑。各0型環12，係在壓接於密封盒6内周部6a 之狀態下，卡合保持於形成在靜止密封環7外周部之環狀 0型環槽7b，其能容許靜止密封環7之軸線方向移動（上 下移動）而二次密封靜止密封環7與密封盒6之間。又，於 靜止密封環7下端部形成有延伸於軸線方向之圓形孔7c， 藉由將插設於密封盒6之彈簧保持部62的金屬製（例如 SUS316等不銹鋼製）傳動銷13卡合於該圓形孔7c，而能 在既定範圍内容許靜止密封環7之軸線方向移動，且使靜 止密封環7無法相對密封盒6旋轉。此外，圓形孔7c及卡 15 1269847 t於圓形孔〜之傳動銷13之數目為任意，可視需要設置 複數個。 如圖1所示，彈簧構件8，係以安裝於靜止密封環7 及其下方之彈簧保持部62間的禮數個（楛岡-隻 钹數個（僅圖不1個）螺旋彈 κ所構成，係一用以將靜止密封 並產生使宓封沪π 土向凝轉欲封環5、 屋生使4封為面5a，7a關閉之閉力的構件。 如圖！及圖2所示，密封氣體通路 膠罩3之密封氣體供應通路 …▲塑 1止密封璟7 一以及形成於密封盒6及靜 " 連串欲封氣體喷出通路91 氣體喷出通路91，係由形# % _ 冓成。忒猃封 係由形成於密封盒6之盒 形成於靜止側密封端面7a 、 密封環7與㈣盒6之料 Μ 93、形成於靜止 封的環狀連通空間94、以及貫穿〇型環12，12密 94繼產生槽％的密封環側通 如圖1所示，密封氣體供應 膠罩3之軸線方向）貫穿塑料 G係攸上下方向（塑 罩段部3a開口、其上 ’其上端部(下游端)於 體供應線（未圖示）。 游^)則連接於適當之密封氣 如圖1所示，盒側通路92 持部61從其下端部貫通至内周/將密封盒6之密封環保 體供應通路90與連通空間94 13八P 6a，連接並連通密封氣 封氣體供應通路90之:二^4。盒側通路92之下游端與密 與密封盒端部⑼間之說橡膠製〇 ·„安裝於罩段部％ 接成連通狀態。 型環1 6密封之狀態下連 16 1269847 靜壓產生槽93,係邀 狀，且係連續或斷續 "側岔封端面7a成同心之環 凹槽）。亦即，如圖3戶_ θ，本例中係採用後者（斷續之 密封端面7a成同心之：不’靜壓產生槽93，係與靜止側 93a〜所構成。連通空間94 並排之複數個圓弧狀凹槽 間之間隔)，係根據：了二之上下方向寬度(〇型環丨2，12 軸線方向移動量（上 保#止密封環7之隨動性所需的

止密封環7移動，各側@移％量）來加以設定’俾即使靜 皿側通路92盥連诵处q4夕、击&士 γ 會解除。又，密封環 。連通工間94之連接亦不 環槽心間，於靜止密封：57—端部(上游端)，係在。型 開口）， 山、衣7外周面開口（於連通空間94 如圈3所、，一 _游端)則分歧成複數個分歧部95a， 如圖3所不，使各分 弧狀凹槽93a開口。在構成靜墨產生槽93之各圓 係密封氣體通路9之適當處（例如 邻分# 、田處且較分歧部分9Sa更上游側之 等具有流器9 6 (光鬧、毛細管、多孔質構件 即机功月b之裝置）’即使在密封端面5a，7a之間隙變 力T ’该間隙亦會自重六含岡敕 1而保持於適當狀態。亦即，當 因旋轉機器（旋轉載台^ ^ + 妈 振動寺使密封端面5a，7a之間隙 a雕J «骄壓產生槽93流出至密封端面5a，7a間之密封 2里、與通過節流器96供應至靜壓產生槽93的密封氣 體量會不均衡，使靜壓產生槽93内之壓力降低，密封氣 體=產生之開力變得較彈簧構件8所產生之閉力小， 合匕使在封令而® 5a，7a間之間隙變小，將該間隙調整至適 田之度。相反地’當密封端面間之間隙變小時， 17 1269847 稭由與上述同 内之塵力上昇，開力變得較閉力大刀：，使靜厂堅產生槽93 之間隙變大，將該間隙調整至適當之:度密封端…間 較兩區域A，B高壓且不含料私 rA ^ ^ ^ Λ /、之乾淨密封氣體1 〇，係 =氣體通路9(密封氣體供應…〇、盒側通路92、 連通空間94、以及密封環側通路 作為密封氣體!〇,可根據密二供，^

二A :: 任何不良影響之性狀的氣體。本例 此外，密封氣體^。，一般而言無害之乾淨氣氣。 轉轴k驅動中）供應，在運轉/台1之運轉中（旋 載A丨夕、w ^ T止後即停止供應。旋轉 口 運轉，係在密封氣體10之供庫門私$ 如 封端面5a，7a間保持於適當 了應開始後、且在密 封氣體10之供應停 骞狀態後開始進行；密 旋轉軸2a完全停:後進行::旋::台之運轉停止後且在 1是否正在運轉，隨時 雨要亦可不拘旋轉載台 當將… ，進仃密封氣體10之供應。 、山、氧體10供應至靜壓產 ^ 靜壓產生槽93之玄^ γ 生钇93吟，糟由導入 用於打開間 面5a，7a間之密封氣體二：。禮開力係藉由導入密封端 端面5a,7a係 =生之靜壓而產生。因此，密封 面5a，7a間關閉之方Μ ## 8(作用於將密封端 狀態。亦即，導°之閉力（彈簣載重）為平衡的非接觸 端面5a，h間形成^ 曰93之讀氣體10係於密封 成4之流體膜，藉由該流體膜之存在， 18 1269847 =密封端面5a，7a之外關區域（處理區域）八與 (罩内區卵之間被遮蔽密封。密封氣體1()之j = 構件8之彈箬力（强望#舌、〆 及渾肓 ^ 〃 K載重），係根據密封條件適當設定士 逸封端面5a，7a間之μ隙么、翁a pq 成 η之間隙為適當間隙(一般來說為 m) 〇 1) “ 此外’靜止密封環7，係、 丨t志浐、、古突以 」礼餸10之供應、佟 止次即…6之間隙調整等移動於軸線方 由τ 且圓料進行該㈣而發揮適#的密封 日f子 靜止密封環7之隨動性， 雖此種 之。型…在密封盒6之内周 饭崔保，但由於密封盒6為 由 6a與以氟橡膠等構成之 參…、内周面

、，72仏 I 1 1 2間的摩捧#餐ΐ六I 以及為使〇型環12，12發揮二次 數車乂大， 填於密封盒6與靜止密封環 -而以塵縮狀態裝 於密封盒6之内月& < S，使0型環12，12壓接 j皿0 <内周面6a耸，ra 〇_丄 欠 移動而進行之〇型環1212 J此有可能使隨靜止密封環7 造成靜止密封# 7之… （滑動)難以圓滑地進行， 山玎％ 7之隨動性降低。 因此，本發明之機械密封 環保持部61(為供〇型環12，12 ”如=2所示’於密封 6a形成低摩捧性樹 ，^之始、封盒部分）内周面 手^注树脂塗層膜63 滑動，謀求提高靜止 1 & i2，U能圓滑地 _ ^ 硭止么封^ 7之隨動性。 者’本例中，樹脂塗層膜 12，12接觸、滑動的密封盒部分 形成於供0型環 所接觸之(或被密封流體有 ’亦形成於被密封流體 此接觸之）密封盒部分。亦即， 19 1269847 如圖^所示，於密封盒6之密封環保持部6ι表面部分形 =績的樹脂塗層膜63 ’而使被密封流體不直接接觸於密 二二之金屬部分。如此一來，即能防止被密封流體接觸 =製密封盒6而產生金屬離子，並防止因金屬離子導 在處理區域A進行之處理變得不良。此外，處理裝置及 安裝於此裝置之機械密封件4 夕ΜI ^ 7 ^ 稱仵中接觸於被密封流體 ，示後、封盒7以外之所有構件皆係由不會產±金 屬離子之非金屬好杻拔Λ、-V A 、 …封 塗佈有非金屬材料。亦即，使 奴軺达、封每5為碳化石夕製構件 件，並使各〇型環u 1216…為7為碳製構 尘衣U，12，16為氟橡膠製構件。再 而等非金屬材料來構成旋轉載台 ，戈、 而等樹脂塗佈於面向該等之被處：：或以 觸的部分。g十工 LAA之部分所接 ’ 1 面’亦將以金屬構成之彈簧構件8、值 動r 13等皆配置於罩内區域B 赫 避免丰導體晶圓等之金屬離物為而 物之處理。 于” ^良好地進行被處理 此外，作為樹脂塗層膜63之構 0塑環12之摩揪筏私&， 十敢好疋使用與 / 土 *係數較小的氟樹脂等低摩擦性塑豚, 中係使用PTFE。 i I ’本例 又’樹脂塗層膜63之膜厚最好是5 則又更佳。藉由做成Α 心’2〇〜4〇 而獲得均-膜厚，避备斑η 除膜厚之不均 “3择斗t f 12，12之接觸阻力之u 大爾#止密封環7之隨動性 不均’ 層膜63表面、特別 將樹脂塗 ’所接觸之膜部分63a表 20 -1269847 面機械加工成高精度之平滑面。 此外，密封氣體通路9，也丨上认 你兹料> 9例如雖能如圖1之#綠& _ 使山封軋體供應通路90 鏈線所示， 下游立而9〇a於趟朦罢q ‘ 口且使密封氣體噴出通路 、，罩3内周面開 ^ Ρβ 之上游端9 1 a於穷扭人乙， 面開口，而使兩開口端9〇μ1ά 6外周 於高壓密封氣體10之壓 、，但如此一來，由 诵邻八门 曰作用於兩開口端90a，9la之、鱼 通口P刀，因此塑膠罩3合 丨a之連

能產生兩開…〇a，9丨：之連二向變形。其結果，有可 失使密封氣體供應…好進七分的密封功能降低或喪 …、/5:艮好進行的問題。 不過，由於上述機械密封 在# ^ ^ 3之密封氣體供應通路9()_ 中，錢㈣於塑膠罩 山、〇與形成於密封盒6之密封氣妒喰 出通路部分（盒側通路9 丁孔體貧 之對接#八、4 Λ 在罩奴部與密封盒端部6b 成連通狀態，並使從密封氣體供應通路9。 ^ :噴出通路91之氣體流動在塑膠罩3的軸線方 向進订’因此益論勉贩翌 介^ ，、，、，塑♦罩3之材質、壁厚（直徑方向厚度）， 亦不會因密封氣體1 0夕段； ’ i力而使塑膠罩在直徑方向變形。 因此，能在不考晋斛μ、+、+上 子上述欲封軋體1〇之壓力強度的狀態 下根據處理裝置之使用條件自由設定塑膠罩3之材質、 开，狀（壁厚）。又，由於即传 丨便在该塑膠罩3與旋轉載台1間 設置前述般之曲徑軸封la時，塑膠罩3亦不會變形，因此 不會損壞該曲徑軸封la之功能。 此外，本發明之★甚# 乃疋構成，並不限定於上述實施形態，亦 可在不超出本發明基本原理之範圍内適當地進行改良、變 更。 21 1269847 塗層膜63形成於供〇型環12 “4 4中，雖將樹脂 “被密封流體所接觸之密;;2二觸^ 能會接觸之密封盒部分)，但除封流體可 觸之）密封盒部分。亦即，如封可能會接 環保持部61表面部分及密封環側通路$二：:6'之㈣

::==“3,使被密封流體及密封氣體 接觸於密封盒6之金屬部分。如 不直接 流體及密封氣…妾觸於金屬製；來」即能防止被密封 子，防止因金屬離子導致在處理區二：：：而；生金屬離 良。 次Α進仃之處理變得不 6作成-體構造物，但亦可將該 ：將猃封盒 造物。例如，如。及 =成為由圓筒狀上部…下部體 ;::Γ，係由圓筒狀密封環保持…從其= H6 1囫％狀_呆持部66構成。上部體6“下 ^ 66係藉由適當之連結具而連結。密封盒、 了封環保持部65下端部)6a對接於環狀罩= 使”外周部（上部體64外周部）透過氟橡踢製〇型产 松接於塑膠罩3上端側内周部（較環狀罩段部^ 二 :部分之内周部)的狀態下，透過彈簧保持部Μ安裝 岸用機殼2卜〇型環12，12,係裝填於形成在環狀突部⑽ 22 ^ 1269847 成於靜止密封環7内 而形成於上部體64虚密：广環狀突部“a，65a(上下對向 於靜止密封環7 衣保持部¢5)間之環狀空間。又， ap -jt- _ A，藉由將插設於密封各6 〃伸於軸線方向之圓形孔 rus316 #不物二動的金屬製（例 月b在既定範圍内容許靜止密 D…亥圓形孔7c，而 靜止密封環7無法相對 ^之軸線方向移動，且使 於軸線方向貫通密紅轉。盒側通路92,係由 部體64從J：下端部Υ、部65之第1氣體路92a與將上 -、卜立而部彺内周部貫 第1氣體路92a上端㈣第、 1 _路92b構成。 氣橡膠製〇型環t端部，係在被 之對接部分)穷封之狀.二彳體“與密封環保持部65 上端…下^ 恶下連接成連通狀態。第2氣體路似 (下游螭）係連通於連通空間94。第ι _ 下端部U游端)，則正對密封氣體供應通路9。：:： 二下::"一)並在密封盒端部63開口。又，兩者： 3aik部間，係在被氟橡膠製0型環16(安裝於罩段部 a與密封盒端部6a之間）密封之狀態下連接成連通狀態。 戶如此，將密封盒6做成分離構造物時，如圖5及圖6 所不，係將樹脂塗層膜63形成於供〇型環12，12接、尽 在封盒部分6a及被密封流體所接觸之密封盒部分，亦 即形成於上部體64表面部分。亦可如圖7所示，視需要 事先於密封氣體1 〇所接觸之密封盒部分、亦即於盒側通 路92内周面及密封環保持部65表面部分亦形成樹脂塗層 膜 63 。 ^ θ 23 1269847 本發明亦可適用於兩密封環相對旋轉滑接之端面 =機械密封件。不過’本發明能更合適地適#重視靜止 密封環之隨動性的非接觸型機械密封件(即 接; 械密封件，係於上述靜壓型非接觸氣封或於封萄義 成動壓產生槽，藉由在密封端面間以密封端面…y 壓來保持於非接觸狀態）。 座玍之動 構成圖^圖Ο圖5或圖7所示之機械密封件，雖係 構成為僅以密封氣體10之靜壓來將密封 於非接觸狀態的靜屋型非接觸氣 /，a ~保持 ”斤示，將本發明之機械密封件構成為=；；圖8或圖 產峰启玄私# 再攻馮糟由使靜壓及動壓 在w封知面5a，7a間來將密封端面5a7姓 狀態的複合型非接觸氣封104。此種複人型拉自接觸 在密封功能上，靜止密封環7之隨:性：叫 素。 I丨通動性好壞係更重要之要 亦即，圖8或圖9所示之複合型 於—密封端面之旋轉穷隹 ' 虱封104，係 叩叫心灰锝么封核5的密封端 面）5a形成動壓產_19 ^ f而面（方疋轉側密封端 產生於密封端面5a7:門 該動壓產生槽19來倮動屢 密封條件等來適當設二:：繼生槽19之形狀可根據 係將動壓產生槽19構成二例中’如圖U或圖12所示， 9構成為禝數個溝 周方向並排而成的形狀，該溝神^…在山封…a之 第2溝槽部分20b構成，曰 溝槽部分2〇a與 側密封端面5a之盥，:/曰部分2〇a，係往旋轉 向、且往旋轉密…旋轉二對：;㈣ 疋轉方向（A方向）之相反方向延伸 24 1269847 成傾斜狀，該第2、、甚她μ 密封環5 r缠古/ 9 σ分2〇b則是往内徑方向且往旋轉 ^ 1疋 向（A方向）之相反方向延伸成傾斜狀。各 溝才曰20為1〜1〇 十 之一疋深度的淺溝槽，其最外泸相“山 部（第1溝槽部八9Π 八取工側i而 刀a之外徑側端部）及最内徑側端部（第2

溝才曰。P为20b之内；^相“山A 乂田 円铋側鳊部），係位於兩密封端面5a，7a之 重豐區域内。亦即，如图 圖1 〇所示，動壓產生槽丨9之内外 徑E，F，係在相對靜 之内外 山封％ 7之密封端面（靜止側密封端 面）7 a外從（g旋轉側穷 j…封立而面5a外徑）A及其内徑（^旋轉 側岔封端面5a内和my Γ» 仏）D和#壓產生槽93(圓弧狀凹槽93 ) 之外徑B及其内护c而目士 } ^ c而具有b<f<a、d<e<C之關係 的祀圍内適當設定。本例中 — ' 係σ又疋成月b滿足〇 · 5 g (F 一 b ) /(A-邮0.9 或 〇 5叩—e)/(c—BDg〇 9 之條件。各 溝槽20,係做成如圖u所示之第i溝槽部分心及第2 溝槽部分20b在基端部一致的大致〈字狀，或如圖η所 不，做成第1溝槽部分2〇a與第2溝槽部&鳥之基端部 於周方向錯開的交錯形狀。此外，該複合型非接觸氣封1〇°4 之上述以外的構成，係與圖丨、圖4、圖5或圖7所示之 靜壓型非接觸氣封4相同。 ’ 根據此種複合型非接觸氣封1〇4，使密封氣體ι〇之靜 壓加上動壓產生槽19之動壓產生於密封端面5aJa間，藉 由此等靜壓及動壓來將㈣端面5a，7a間保持於非接觸^ 態。藉此，即使產生無法以密封氣體1〇之靜壓來將密封 端面5a，7a保持於適當非接觸狀態的事態時，亦能以動壓 來維持於適當的非接觸狀態。又，與僅以靜壓來保持於非 25 1269847 接觸狀態的靜壓型非接觸氣封相較 a 靜壓來減少密封氣體1() b在’十軋體10之 耻ιυ的所需供應 壓產生槽19開放至密封ώ 由衣未將動 溝…最内徑側端:及？ 入密封端™ 於密封端面…之漏=1°的堤防，且有縮小形成 ^ ς , 属隙的作用。其結果，導入宓封立山 面5a，7a間之密封氣體1〇往 山封碥

側之岣，爲旦gp妯如幻 £域（被密封氣體區域）A 惻之洩漏里即被抑制，使 幻八 捕捉特性極為良好。藉此，19之密封氣體Μ的 微粒之侵入。此外，視安Λ\❹時’亦能極力抑制 衣置的構成、使用條件等不同 之處理 轉軸2a雙向旋轉而非單向旋轉之 疋1與旋 要預先將上述動屡產生样 月/ ’但此種情形下，只 轉方向及逆轉方向之任二方旋轉密封環5往正 可。此種動厂堅產生样19L疋轉均能產生動麼的形狀即 音-定r. ,. θ 之形狀，能根據密封條件等來任 思叹疋，以往亦有提出各 ^ +仕 面5a，將動舞妄斗摄。σ y 例如，於旋轉側密封端 線呈對稱形妝夕笼，*广、 况幻且相對直控 周方向相距既〜門Μ產生槽與第2動壓產生槽構成）於 :白相距既疋間隔形成為複數組並排 5往正轉方向旋轉 你疋得在封％ 在旋轉密封環5往逆雜:弟1動屢彦生槽產生動愿，且 4逆轉方向旋轉時，藉由篦 產生動壓。作為久笛… ^ τ猎由第2動壓產生槽 乍為各弟1及弟2動壓產生槽 深及槽寬—定例如了知用槽 26 -1269847 又，在不須抑制金屬離子產生之密封條件下，樹脂塗 亦可預，形成於密封盒…型環12洲 動)的二：型壌12隨靜止密封環7之移動而相對移位(滑 力）的口p刀6a。又，樹脂塗層膜63之材質， :大型二之接觸阻力的材質為條件’根據被密封::體之性 密封：6:件^當選定。例如’在被密封流體可能腐餘 形成：有二Γ 封盒6之與被密封流體的接觸部分 二盒有卿、耐藥品性材質的樹脂塗層膜63。此時， 以外之機械密封件構件或其部分且為ώ 1 + 4 體接觸之構件或部分 ρ刀且為與被密封流 =成或預先施以此種材質之塗層.如此質 封流體具右廚4 u 木即使破密 /、、 ，亦能發揮良好的密封功能。 2a 視密二 密封盒6，並蔣#絲— 奸I在封％ 7固定於 相對旋_ t、疋在封％ 5以能在軸線方向移動且盔1 相對疑轉之方式保持於旋轉側構件。 ㈣且無法 【圖式間單說明】 圖1’係顯示本發明之機 視圖。 Λ T什例的縱向剖面前 二2’係放大顯示圖〗之主要部位的詳細圖。 θ ’係該機械密封件之如^； m '' 圖.4，係顯-士 & ^挽封環的俯視圖。 ” 15明之機械密封件之第〗變形例之與 27 1269847 圖2相當的縱向剖面前視圖。 圖5，係顯示本發明之機械密 一 圖1相當的縱向剖面前視圖。 之第2變形例之與 :6,係放大顯示圖5之主要部位的詳細圖。 圖7，係顯示本發明之機械密封 圖6如本W< 弟3變形例之盥 q δ相當的縱向剖面前視圖。 j 圖8，係顯示本發明之機械密封件之 圖2相者沾…&立丨&艾无例之與 不目田的縱向剖面丽視圖0 圖9，係顯示本發明之機械密封件之 HI c 支形例之盥 ㈢6相當的縱向剖面前視圖。 一、 圖10，係放大顯示圖8或圖9之主要部位的詳細圖 圖11，係顯示圖8或圖9所示之機械密封件（複合型 卜接觸氣封）之動壓產生槽一例的旋轉密封環主 圖。 衣牛剖面俯視 圖12 ’係顯不圖8或圖9所不之機械密封件（、> 人，

非接觸氣封）之動壓產生槽之變形例的旋轉密封環车 仅千剖面俯 視圖。 【主要元件符號說明】 1 旋轉載台 2 驅動部 2a 旋轉軸 2b 支撐用機殼 3 塑膠罩 28 •1269847 4 機械密封件（靜壓型非接觸氣封） 5 旋轉密封環 5a 旋轉密封環之密封端面 6 密封盒 6a 密封盒内周面 7 靜止密封環 7a 靜止密封環之密封端面 7b 0型環槽 8 彈簧構件 9 密封氣體通路 10 密封氣體 12 0型環 61 岔封壞保持部 63 樹脂塗層膜 19 動壓產生槽 90 密封氣體供應通路 91 密封氣體喷出通路 92 盒側通路 93 靜壓產生槽 94 連通空間 95 密封環側通路 104 機械密封件（複合型非接觸氣封） A 處理區域 B 塑膠罩内之區域（罩内區域） 29

Claims (1)

1269847 十、申請專利範圍： 1 · 一種機械密封件，且借· ^ 備.旋轉密封環，係固定於旋 方向I ’ ：及静止密封環，係透過0型環以能移動於軸線 〇型ρΓΓ呆持於旋轉軸貫穿的金屬製密封盒；藉由將該 »评此在封％周面部且緊壓接觸於密封盒 =二吏密封盒與靜止密封環之間能容許該密封環之轴 、、方向私動而被二次密封，其特徵在於·· 轴線==重盒周面部’至少在該0型環隨著靜止密封環之 、·方向私動而相對移位的範圍内，形成有樹脂塗層膜。 厂_二=範圍…之機械密封件，其係-種靜 非接觸㈣，該靜壓型非接觸氣封，餘距既 Γο 一二：型環，於密封盒與靜止密封環間形成被該-“役封之連通空間’且於密封盒及靜 t過該連通空間而連通之-連串通路、於兩密封環之= :面的密封端面間開口的密封氣體喷出通路，藉 :::出通路將既定壓之密封氣體導入密封::π 將‘封埏面間保持於非接觸狀態。 束 3.如中請專利範圍第2項之機械密封件，其係如 二1非接觸㈣，係在以筒狀㈣罩覆蓋旋 ^ 部的處理裝置φ . ^ ^ 口之驅動 罩内之區I::設置為遮敝配置旋轉載台之處理區域與塑勝 = ㈣成與旋轉軸線同心； 用機殼的圓筒I構：置在塑膠罩内、安裝於駆動部之支樓 30 1269847 靜止密封譬 〆 密封環之u下^與*轉密封環成同心、且在正對該旋轉 封盒内周部‘Γ ’以能移動於轴線方向之方式被保持於密 塑膠4罩如:周圍*3項之機械密封件，其中，於該 有對接於密封盒端部之環狀罩柃邱· 衣塑膠罩形成有 罩奴。P , 之密封氣體供應^_供應至密封氣體噴出通路 通路部:封通路與形成於密封盒之密封氣體喷出 通狀態。’、部與密封盒端部之對接部分連接成連 5 ·如申晴專利範圍第 係於-穷封^ 4項之錢松封件，其中， 、* 、于衣之岔封端面形成動壓產生槽，藉由 體之籍厭4 L 9由使始封氣 土 π上動壓產生槽之動壓作用於 宓私#二即， 山可％面間，來將 山ί *面間保持成非接觸狀態。 6·如申請專利範圍帛"員之機械密封件，其中，係於 密封盒周面部、被密封流體所接觸之部分形成^樹脂塗層 膜，该部分包含該0型環相對移位之部分。 ^ 7·如申請專利範圍第2、3或4項之機械密封件，其中， 係於密封盒之密封氣體及/或被密封流體所接觸之部分形 成有樹脂塗層膜，該部分包含供該〇型環滑動之部分。 8·如申請專利範圍第6項之機械密封件，其中，樹脂 塗層膜之膜厚為5〜1〇〇/zm。 9·如申請專利範圍第6項之機械密封件，其中，樹脂 塗層膜之膜厚為20〜40//m。 31 -1269847 10.如申請專利範圍第6項之機械密封件，其中，樹脂 塗層膜表面之至少供0型環滑動之部分，係被機械加工成 平滑面。 十一、圖式： 如次頁

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