WO2018139070A1 - 液封式真空ポンプ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a two-stage liquid ring vacuum pump in which a two-stage impeller (impeller) is attached to a shaft end of a main shaft (rotating shaft) of a motor. Further, the present invention provides a liquid seal comprising a circular casing, an impeller mounted eccentrically with respect to the center of the circular casing, and a shaft seal portion installed at a portion where the main shaft supporting the impeller penetrates the casing.
- the present invention relates to a vacuum pump.
- a circular casing and an impeller (impeller) mounted eccentrically with respect to the center of the circular casing are provided, water and other liquids are enclosed in the casing, and a liquid film (liquid) is formed along the inner wall of the casing by centrifugal force generated by the rotation of the impeller.
- a liquid ring vacuum pump that performs a pumping action by utilizing a volume change of a blade chamber formed by a liquid film and two blades adjacent to each other.
- a two-stage type or ejector is used, both of which increase in size and mass.
- a rotating shaft to which two impellers are fixed is supported at both ends by a bearing, and the overall length becomes long.
- the conventional pump structure that supports both ends of the rotating shaft becomes large, so a structure in which two stages of impellers are provided at the shaft end of the rotating shaft of the direct acting motor, The vacuum pump may be reduced in size and weight.
- the width of the first-stage impeller on the vacuum side is usually larger than the second-stage impeller on the atmospheric pressure side, and the exhaust speed is increased.
- Patent Document 1 (utility model registration gazette No. 2508668) discloses a vacuum pump in which two stages of impellers are provided at the shaft end of the rotary shaft of the linear motion motor described above, The first stage impeller 106 provided in the second stage and the second stage impeller 108 provided in the second stage pump chamber 107 are fixed to the same rotation shaft, and the exhaust port of the first stage pump chamber 105 and the second stage pump chamber 107 A two-stage water-sealed vacuum pump communicating with an intake port is described.
- liquid ring vacuum pump is driven by being connected to the main shaft of a separate motor, or is driven by attaching the impeller to the main shaft of a direct acting motor.
- a shaft seal component such as a mechanical seal for shaft sealing is installed in a portion where the main shaft supporting the impeller penetrates the casing on the exhaust side.
- the vacuum pump can reduce the impeller diameter by increasing the speed, and can be reduced in size and weight. For example, if the electric motor that drives the vacuum pump is changed from a four-pole motor to a two-pole motor, the rotation speed of the two-pole motor increases with respect to the four-pole motor, so that the shaft power does not become excessive. Design the impeller diameter smaller than the pole. While the impeller diameter is reduced, the boss diameter of the impeller is also reduced in order to ensure the capacity of the impeller chamber formed by two adjacent blades as large as possible. Since the liquid ring vacuum pump sucks and exhausts the gas in the space formed by the impeller, the casing, and the liquid film, it is necessary to narrow the side clearance between the impeller and the casing to form a liquid film.
- Patent Document 1 describes as follows. “By the way, in the two-stage water-sealed vacuum pump as described above, the sucked air is compressed in the first-stage pump chamber 105 and flows into the second-stage pump chamber 107 in a reduced volume.
- the air flow rate in the second-stage pump chamber 107 needs to be set smaller depending on the degree of compression than the air flow rate in the first-stage pump chamber 105. Therefore, normally, the width dimension of both the impellers 106 and 108 is required. The only change is to accommodate this change in airflow.
- the width of the two-stage impeller is increased by increasing the exhaust speed and increasing the ultimate vacuum. Both dimensions need to be increased, and the axial length of the rotating body including the rotating shaft of the cantilever structure is further increased.
- FIG. 11 is a schematic diagram showing the main configuration of a conventional liquid ring vacuum pump.
- a shaft seal is provided at a portion where the main shaft (rotating shaft) 7 supporting the first-stage impeller 4 on the intake side and the second-stage impeller 5 on the exhaust side passes through the exhaust casing 9.
- a shaft seal component 10B such as a mechanical seal for performing is installed.
- the main shaft 7 is made as thick as possible with a margin in the main shaft diameter.
- the inner diameter D3 of the housing space of the shaft seal component 10B in the exhaust casing 9 exceeds the boss diameter D4 of the second-stage impeller 5 on the exhaust side, passes through the housing space of the shaft seal component 10B, the both side walls of the casing, the liquid film, Since each blade chamber formed by two adjacent blades communicates with each other, each blade chamber as a sealed space cannot be formed.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances.
- a cantilevered two-stage water-sealed vacuum pump in which a two-stage impeller (impeller) is attached to the shaft end of a motor rotation shaft
- a two-stage liquid-sealed vacuum pump capable of shortening the shaft length, preventing the vibration of the rotating shaft from swinging and setting the natural frequency of the rotating body including the rotating shaft high.
- the blade chambers communicate with each other through the shaft seal component accommodating space without designing the exhaust casing to be divided, the main shaft to be thin, and the impeller boss diameter to be thick. It is an object of the present invention to provide a liquid ring vacuum pump capable of preventing the above-described problem and forming a blade chamber as a space sealed by an impeller.
- the first aspect of the liquid ring vacuum pump according to the present invention includes a first stage impeller provided in the first stage pump chamber and a second stage blade provided in the second stage pump chamber.
- the outer diameter of the first-stage impeller is A two-stage liquid ring vacuum pump characterized in that it is larger than the outer diameter of the second stage impeller.
- Liquid-sealed vacuum pumps enclose approximately half of water and other liquids in a circular casing that is mounted eccentrically with the shaft center of the impeller, and the inner surface of the casing by centrifugal force as the impeller rotates during operation. A liquid film is formed along with the liquid film, and a pump action is performed by changing the volume of each blade chamber sealed at the periphery by the liquid film.
- the main specifications of the impeller used in the liquid ring vacuum pump are mainly the impeller outer diameter, the number of impellers, the impeller thickness, impeller width (axial dimension), shaft diameter, key part, rotational speed, eccentricity.
- the exhaust speed and output are determined by this.
- the exhaust speed is mainly determined by the volume of the blade chamber of the booster pump (intake side impeller: first stage), and the above specifications are determined in order to achieve the target exhaust speed.
- the volume of the blade chamber is made smaller than that of the first stage.
- the width of the booster pump intake side impeller: 1st stage
- the present inventors do not necessarily have the same impeller specifications except for the width of the booster pump (intake-side impeller: first stage) and the main pump (exhaust-side impeller: second stage).
- the outer diameters of the booster pump (intake-side impeller: first stage) and the main pump (exhaust-side impeller: second stage) may be different. It should be noted that various specifications other than the outer diameter, such as the amount of eccentricity, the number of blades, and the blade thickness, may be designed differently for each impeller.
- the exhaust speed is improved by making the outer diameter of the first stage impeller on the intake side larger than the outer diameter of the second stage impeller on the exhaust side.
- the width of the first stage impeller may be the same as or larger than the width of the second stage impeller.
- the axial width of the first stage impeller is equal to or larger than the axial width of the second stage impeller.
- the outer diameter of the housing portion of the casing that houses the first stage impeller is larger than the outer diameter of the housing portion of the casing that houses the second stage impeller.
- the outer diameter of the boss part of the first stage impeller is equal to or larger than the outer diameter of the boss part of the second stage impeller.
- the second stage impeller uses a common impeller.
- the liquid ring vacuum pump including a casing that stores the liquid seal and at least one impeller that is housed in the casing
- a shaft sealing component is provided in a portion where the main shaft to support penetrates the casing
- the impeller includes a cylindrical boss portion having a hole through which the main shaft is inserted, and a plurality of radially extending outwards from the boss portion.
- a blade and an annular side plate extending radially outward from the outer periphery of the boss portion on the side facing the shaft seal component, and the outer diameter of the side plate is a shaft seal component accommodation space formed in the casing It is a liquid ring vacuum pump characterized by being larger than the inner diameter of
- At least one of the end surfaces of the side plate is parallel to a surface orthogonal to the axial direction of the main shaft.
- the side plate is connected to an end face in the width direction and an inner end in the radial direction of each blade.
- the impeller having the boss portion, the plurality of blades, and the side plate is integrally formed by casting.
- a preferable aspect of the present invention includes an annular connection ring that connects the plurality of blades to each other between adjacent blades, and the connection ring is located at an end in the width direction of each blade and the outer periphery of the side plate. It is located on the side.
- the connecting ring has a cross-sectional shape that tapers inward in the width direction from the width direction end portion side of each blade.
- the liquid ring vacuum pump includes a two-stage liquid ring vacuum pump including a first stage impeller on the intake side and a second stage impeller on the exhaust side, and the side plate includes the side plate It is provided in the second stage impeller.
- the first stage impeller can be reduced in size by increasing the diameter of the first stage impeller on the intake side.
- the axial length of the rotating shaft of the cantilever structure can be shortened. Therefore, the vibration of the rotating shaft can be prevented and vibration of the vacuum pump can be prevented from being deteriorated.
- the natural frequency of the rotating body including the rotating shaft can be set high, and even if the rotating shaft rotates at a high speed, there is no risk of approaching the dangerous speed, and resonance does not occur. Therefore, it becomes easy to realize a stable rotating state of the rotating body including the rotating shaft.
- each blade chamber can be connected via the shaft-sealed component housing space without designing such as dividing the exhaust casing, narrowing the main shaft, and increasing the impeller boss diameter. Communication with each other can be prevented, and each blade chamber can be formed as a space sealed by the impeller.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a two-stage liquid ring vacuum pump according to the first aspect of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing details of the first stage pump chamber and the first stage impeller disposed in the first stage pump chamber, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment in which the outer diameter of the boss part of the first stage impeller is larger than the outer diameter of the boss part of the second stage impeller.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment in which the outer diameter of the boss part of the first stage impeller is larger than the outer diameter of the boss part of the second stage impeller.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a two-stage liquid ring vacuum pump according to the first aspect of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing details of the first stage pump chamber and the first stage impeller disposed in the first stage pump
- FIG. 5A is a schematic diagram showing a conventional two-stage liquid ring vacuum pump in which the outer diameters of both impellers are the same and only the width of both impellers are changed.
- FIG. 5B shows the two-stage liquid ring vacuum pump of the present invention in which the outer diameter of the first stage impeller on the vacuum side (intake side) is larger than the outer diameter of the second stage impeller on the atmospheric pressure side (exhaust side). It is a schematic diagram which shows.
- FIG. 6A is a diagram showing a two-stage liquid ring vacuum pump when the exhaust speed is higher than that of the vacuum pumps shown in FIGS. 5A and 5B, and a conventional two-stage liquid ring in which only the width dimension of both impellers is changed.
- FIG. 6B shows the two-stage liquid ring vacuum pump of the present invention in which the outer diameter of the first stage impeller on the vacuum side (intake side) is larger than the outer diameter of the second stage impeller on the atmospheric pressure side (exhaust side).
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a liquid ring vacuum pump according to the second aspect of the present invention.
- FIG. 8 is a diagram showing details of the second stage pump chamber and the second stage impeller disposed in the second stage pump chamber, and is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
- FIG. 9A is a perspective view illustrating the second stage impeller of the present invention illustrated in FIGS.
- FIG. 9B is a perspective view illustrating the conventional second stage impeller illustrated in FIG. 11.
- FIG. 10A is a perspective view showing another embodiment of the second stage impeller of the present invention.
- FIG. 10B is a schematic diagram illustrating a cross-sectional shape of a portion A in FIG. 10A.
- FIG. 10C is a schematic diagram illustrating a cross-sectional shape of a portion B in FIG. 10A.
- FIG. 11 is a schematic diagram showing the main configuration of a conventional liquid ring vacuum pump.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a two-stage liquid ring vacuum pump according to the present invention.
- the two-stage liquid ring vacuum pump includes a casing 3 in which a first-stage pump chamber 1 and a second-stage pump chamber 2 are formed.
- a first stage impeller 4 is provided in the first stage pump chamber 1
- a second stage impeller 5 is provided in the second stage pump chamber 2.
- the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 are fixed to the same rotating shaft 7 of the direct acting motor 6.
- a partition wall 3p extending inward in the radial direction is formed at the center of the casing 3, and the first-stage pump chamber 1 and the second-stage pump chamber 2 are partitioned by the partition wall 3p.
- An exhaust port Pd of the first-stage pump chamber 1 and an intake port Ps of the second-stage pump chamber 2 are formed in the partition wall 3p, and the first-stage pump chamber 1 and the intake port Ps are formed by the exhaust port Pd and the intake port Ps.
- the second stage pump chamber 2 is in communication.
- the opening on the front end side of the casing 3 is closed by an intake side cover 8 and forms a first stage pump chamber 1 as a space sealed by the intake side cover 8.
- An opening on the rear end side of the casing 3 is closed by an exhaust casing 9, and a second-stage pump chamber 2 is formed as a space sealed by the exhaust casing 9.
- An intake port 8 s is formed in the intake side cover 8, and gas (for example, air) is sucked into the first stage pump chamber 1 from the intake port 8 s.
- An exhaust port Pd for the second-stage pump chamber 2 is formed in the exhaust casing 9.
- An exhaust port 9d is formed in the exhaust casing 9, and the gas discharged from the second stage pump chamber 2 through the exhaust port Pd is discharged from the exhaust port 9d to the outside.
- a mechanical seal 10 ⁇ / b> A as a shaft seal device is attached to a portion where the rotary shaft 7 penetrates the exhaust casing 9.
- the opening of the exhaust casing 9 is closed by a motor flange 12.
- the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 are attached to the shaft end of the rotating shaft 7 of the motor 6.
- the rotating shaft 7 that supports the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 is supported in a cantilever structure (overhang structure) by a bearing 14 provided in the motor casing 13 of the motor 6.
- the outer diameter D1 of the first stage impeller 4 on the vacuum side (intake side) is set larger than the outer diameter D2 of the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side (exhaust side).
- a casing that accommodates the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 is illustrated as a single casing 3, and the casing 3 has an outer portion that accommodates the first stage impeller 4.
- the diameter is set to be larger than the outer diameter of the housing portion that houses the second stage impeller 5.
- the outer diameter of the casing that houses the first stage impeller 4 accommodates the second stage impeller 5. It is set larger than the outer diameter of the casing.
- FIG. 2 is a diagram showing details of the first stage pump chamber 1 and the first stage impeller 4 disposed in the first stage pump chamber 1, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
- the casing 3 has a circular internal space inside, and this internal space is the first stage pump chamber 1.
- a first stage impeller 4 is fixed to the rotary shaft 7, and the first stage impeller 4 is eccentric with respect to the circular inner space (first stage pump chamber 1) of the casing 3.
- the first stage impeller 4 includes a thick cylindrical boss portion 41 and a plurality of blades 42 extending radially from the boss portion 41 at equal intervals. In FIG. 2, the first stage impeller 4 rotates counterclockwise.
- the plurality of blades 42 have a shape in which the outer portion is curved toward the rotation direction.
- the interior space of the casing 3 is supplied with an amount of liquid (for example, water) that fills about half of the volume.
- liquid for example, water
- the plurality of blades 42 scrape liquid out in the outer circumferential direction of the first stage impeller 4, and the liquid circulates along the inner surface of the casing 3 by centrifugal force to form an annular liquid film ( Liquid ring) LF is formed.
- the gas is compressed by using the volume change of each blade chamber formed by the liquid film LF and the two adjacent blades 42 to perform a pumping action.
- FIG. 2 the first-stage pump chamber 1 and the first-stage impeller 4 are illustrated, but the second-stage pump chamber 2 and the second-stage impeller 5 are also different in size (pump interior diameter, impeller outer diameter). The configuration is the same.
- the outer diameter of the boss 41 of the first stage impeller 4 is equal to or larger than the outer diameter of the boss of the second stage impeller 5. 1 and 2, the embodiment in which the outer diameter of the boss 41 of the first stage impeller 4 is equal to the outer diameter of the boss 41 of the second stage impeller 5 is illustrated. 4 and FIG. 4 are schematic cross-sectional views showing an embodiment in which the outer diameter of the boss 41 of the first stage impeller 4 is larger than the outer diameter of the boss 41 of the second stage impeller 5. In the embodiment shown in FIG. 3, the outer diameter of the boss 41 of the first stage impeller 4 is larger than the outer diameter of the boss 41 of the second stage impeller 5, and the exhaust formed in the partition wall 3p.
- the port Pd and the intake port Ps communicate obliquely.
- the outer diameter of the boss 41 of the first stage impeller 4 is larger than the outer diameter of the boss 41 of the second stage impeller 5, and the exhaust formed in the partition wall 3p.
- the port Pd and the intake port Ps communicate with each other with the center axis shifted.
- FIG. 5A and 5B show a conventional two-stage liquid-sealed vacuum pump (FIG. 5A) in which the outer diameters of both impellers are the same and only the width of both impellers are changed, and the vacuum side (intake side) first
- FIG. 5 is a schematic diagram showing a two-stage liquid ring vacuum pump (FIG. 5B) of the present invention in which the outer diameter of the first stage impeller 4 is larger than the outer diameter of the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side (exhaust side). is there.
- both vacuum pumps schematically show two impellers on the condition of the same exhaust speed.
- the first stage impeller is made the same as the outer diameter D of the first stage impeller 4 on the vacuum side and the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side. 4 is made larger than the width dimension W2 of the second stage impeller 5.
- the width dimension of the two impellers 4 and 5 is changed to cope with the change in the air flow rate. .
- the outer diameter D1 of the first stage impeller 4 on the vacuum side is set to the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side (exhaust side). It is larger than the outer diameter D2.
- the outer diameter dimension of the first stage impeller 4 is made larger than the outer dimension of the second stage impeller 5 to cope with the change in the air flow rate.
- the width dimension W1 of the first stage impeller 4 can be made shorter than the width dimension W1 of the conventional first stage impeller 4 shown in FIG.
- the axial length L of the rotating shaft 7 can be shortened.
- FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a two-stage liquid ring vacuum pump when the exhaust speed is higher than that of the vacuum pump shown in FIGS. 5A and 5B.
- the outer diameter of the stage liquid ring vacuum pump (FIG. 6A) and the first stage impeller 4 on the vacuum side (intake side) is made larger than the outer diameter of the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side (exhaust side).
- FIG. 6B shows the two-stage liquid ring vacuum pump (FIG. 6B) of this invention. 6A and 6B, both vacuum pumps schematically illustrate two impellers on the condition of the same exhaust speed.
- the outer diameter dimension D of the first stage impeller 4 on the vacuum side (intake side) and the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side (exhaust side) are
- the width dimension W1 of the first stage impeller 4 is made larger than the width dimension W2 of the second stage impeller 5 in the same manner.
- the vacuum pump shown in FIG. 6A has a higher exhaust speed than the vacuum pump shown in FIG. 5A, and therefore, the width dimension W1 and second width of the first stage impeller 4 compared to the vacuum pump shown in FIG. 5A.
- the width dimension W2 of the step impeller 5 is increased.
- the outer diameter D1 of the first stage impeller 4 on the vacuum side (intake side) is set to the second stage impeller 5 on the atmospheric pressure side (exhaust side). It is larger than the outer diameter D2.
- the outside diameter of the first stage impeller 4 is made larger than the outside diameter of the second stage impeller 5 to cope with changes in the air flow rate.
- the width dimension W1 of the first stage impeller 4 can be made shorter than the width dimension W1 of the conventional first stage impeller 4 shown in FIG. 6A.
- the axial length L of the rotating shaft 7 can be shortened.
- the second stage impeller 5 uses the same second stage impeller 5 for both the vacuum pump shown in FIG. 5B and the vacuum pump shown in FIG. 6B.
- the width dimension W1 of the first stage impeller 4 can be reduced by increasing the diameter of the first stage impeller 4 on the vacuum side. Therefore, the axial length of the rotating shaft 7 of the cantilever structure can be shortened as compared with the conventional method in which the outer diameter dimensions of both the impellers are made the same and only the width dimension of the both impellers is changed. Therefore, the vibration of the rotating shaft 7 can be prevented and vibration of the vacuum pump can be prevented from being deteriorated. Further, the natural frequency of the rotating body including the rotating shaft 7 can be set high, and even if the rotating shaft 7 rotates at a high speed, there is no risk of approaching a dangerous speed and resonance does not occur. Therefore, it becomes easy to realize a stable rotating state of the rotating body including the rotating shaft 7.
- the second impeller 5 in the two vacuum pumps can use the same impeller.
- the second stage impeller 5 as the main pump exhaust-side impeller
- the second stage impeller 5 and parts such as a casing portion that accommodates the second stage impeller 5 can be shared.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a liquid ring vacuum pump according to the present invention.
- a two-stage liquid ring vacuum pump is illustrated as an example of the liquid ring vacuum pump.
- the two-stage liquid ring vacuum pump includes a casing 3 in which a first-stage pump chamber 1 and a second-stage pump chamber 2 are formed.
- the first stage pump chamber 1 is provided with a first stage impeller 4 on the intake side
- the second stage pump room 2 is provided with a second stage impeller 5 on the exhaust side.
- the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 are fixed to the same main shaft (rotary shaft) 7 of the direct acting motor 6.
- a partition wall 3p extending inward in the radial direction is formed at the center of the casing 3, and the first-stage pump chamber 1 and the second-stage pump chamber 2 are partitioned by the partition wall 3p.
- An exhaust port Pd of the first-stage pump chamber 1 and an intake port Ps of the second-stage pump chamber 2 are formed in the partition wall 3p, and the first-stage pump chamber 1 and the intake port Ps are formed by the exhaust port Pd and the intake port Ps.
- the second stage pump chamber 2 is in communication.
- the opening on the front end side of the casing 3 is closed by an intake side cover 8 and forms a first stage pump chamber 1 as a space sealed by the intake side cover 8.
- An opening on the rear end side of the casing 3 is closed by an exhaust casing 9, and a second-stage pump chamber 2 is formed as a space sealed by the exhaust casing 9.
- An intake port 8 s is formed in the intake side cover 8, and gas (for example, air) is sucked into the first stage pump chamber 1 from the intake port 8 s.
- An exhaust port Pd for the second-stage pump chamber 2 is formed in the exhaust casing 9.
- An exhaust port 9d is formed in the exhaust casing 9, and the gas discharged from the second stage pump chamber 2 through the exhaust port Pd is discharged from the exhaust port 9d of the exhaust casing 9 to the outside.
- a shaft seal component 10 ⁇ / b> B such as a mechanical seal for shaft sealing is attached to a portion where the main shaft 7 passes through the exhaust casing 9.
- the opening of the exhaust casing 9 is closed by a motor flange 12.
- each of the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 includes a cylindrical boss portion 41 and a plurality of blades 42 extending radially from the boss portion 41 at equal intervals.
- An annular side plate 43 extending radially outward from the outer periphery of the boss portion 41 is formed on the boss portion 41 of the second-stage impeller 5 on the exhaust side on the side facing the accommodation space of the shaft seal component 10B. Yes.
- the outer diameter D5 of the side plate 43 is set larger than the inner diameter D3 of the accommodation space of the shaft seal component 10B.
- the relationship between the inner diameter D3 of the housing space of the shaft seal component 10B in the second stage impeller 5, the boss diameter D4 of the second stage impeller 5, and the outer diameter D5 of the side plate 43 is set to D5> D3> D4. ing. Therefore, the side facing the accommodation space of the shaft seal component 10B and the boss side (base side) in each blade chamber formed by the two blades 42 adjacent to the liquid film are the inner diameter of the accommodation space of the shaft seal component 10B. It is closed by a side plate 43 having an outer diameter D5 larger than D3. Therefore, the blade chambers formed by the two blades 42 adjacent to the casing side walls and the liquid film do not communicate with each other through the housing space of the shaft seal component 10B, and each of the sealed spaces is a space. A vane chamber can be formed.
- the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 are attached to the shaft end portion of the main shaft 7 of the motor 6.
- the main shaft 7 that supports the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 is supported in a cantilever structure (overhang structure) by a bearing 14 provided in a motor casing 13 of the motor 6.
- the casing that accommodates the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 is illustrated as a single casing 3, but the first stage impeller 4 and the second stage impeller 5 are You may accommodate each in a separate casing.
- FIG. 8 is a diagram showing details of the second stage pump chamber 2 and the second stage impeller 5 arranged in the second stage pump chamber 2, and is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
- the casing 3 has a circular internal space inside, and this internal space is the second-stage pump chamber 2.
- a second stage impeller 5 is fixed to the main shaft 7, and the second stage impeller 5 is eccentric with respect to the circular internal space (second stage pump chamber 2) of the casing 3.
- the second stage impeller 5 includes a cylindrical boss portion 41 and a plurality of blades 42 extending radially from the boss portion 41 at equal intervals.
- an amount of liquid (for example, water) that satisfies about half of the volume is supplied to the internal space of the casing 3.
- the plurality of blades 42 scrapes liquid in the outer peripheral direction of the second stage impeller 5, and the liquid circulates along the inner surface of the casing 3 by centrifugal force, and an annular liquid film ( Liquid ring) LF is formed.
- gas is compressed by using the volume change of each blade chamber Rb formed by both side walls of the casing and the two blades 42 adjacent to the liquid film LF to perform a pumping action.
- the second stage impeller 5 of the present invention includes a cylindrical boss portion 41, a plurality of blades 42 extending radially from the boss portion 41 at equal intervals, and a radially outward direction from the boss portion 41. And an annular side plate 43 extending in the direction.
- wing 42, and the side plate 43 is integrally molded by casting.
- the side plate 43 is provided on the end of the boss portion 41 on the side facing the housing space of the shaft seal component 10B, and the side plate 43 is provided on the widthwise end surface 42a and the radial inner end 42b of each blade 42. Are connected (see FIG. 7).
- the boss portion 41 is formed with a through hole 41h for fitting the main shaft 7, a key groove 41k for inserting a key, and the like.
- the conventional second stage impeller 5 shown in FIG. 9B does not include the side plate 43 as shown in FIG. 11, but is formed in an annular shape for connecting two adjacent blades 42 to each other.
- a connecting ring 44 is provided.
- the connection ring 44 is provided at the center in the width direction at the tip of each blade 42.
- the conventional second stage impeller 5 is different from the second stage impeller 5 of the present invention shown in FIG. 9A in that the side plate 43 is not provided and the connection ring 44 is provided.
- the connecting ring 44 is provided to increase the rigidity of each blade 42.
- the rigidity of each blade 42 is achieved by the side plate 43. Therefore, the connecting ring 44 is omitted.
- FIG. 10A is a perspective view showing another embodiment of the second stage impeller 5 of the present invention
- FIG. 10B is a schematic view showing a cross-sectional shape of part A of FIG. 10A
- FIG. 10C is a view of B of FIG. It is a schematic diagram which shows the cross-sectional shape of a part.
- the 2nd stage impeller 5 of this embodiment is provided with the connection ring 44 formed in the annular
- connection ring 44 is located at the end in the width direction of each blade 42 at the tip of each blade 42 and is located on the outer peripheral side of the side plate 43.
- Other configurations of the second stage impeller 5 shown in FIG. 10A are the same as those of the second stage impeller 5 shown in FIG. 9A.
- FIG. 10B is a view showing a cross-sectional shape of the connection ring 44. As shown in FIG. 10B, the cross-sectional shape of the connecting ring 44 is a semicircle (left end), a triangle (second from the left), a trapezoid (third from the left), and a semi-ellipse with a major axis in the vertical direction (four from the left).
- FIG. 10C is a diagram showing a cross-sectional shape of the side plate 43.
- the cross-sectional shape of the side plate 43 is a rectangle (left side), a trapezoid (right side), or the like.
- the cross-sectional shape of the side plate 43 shown in the drawing on the right side is tapered from the boss portion 41 toward the outer peripheral side of the blade 42.
- the conventional second stage impeller 5 shown in FIG. 9B and the second stage impeller 5 of the present invention shown in FIG. 10A will be described from the viewpoint of casting.
- the conventional impeller has a connecting ring 44 arranged in the center in the width direction and parallel to the surface orthogonal to the axial direction of the main shaft 7, and the divided surface of the upper mold and the lower mold is connected to the ring portion. Casting was set to.
- the connection ring 44 and the side plate 43 are used in combination, if the connection ring is formed at the center in the width direction as in a conventional impeller, the mold dividing surface cannot be set and the manufacture becomes difficult. Therefore, as in the impeller of the present invention shown in FIG.
- the side plate 43 and the connection ring 44 are provided on the exhaust side of the second stage impeller 5, and the cross-sectional shape of the connection ring 44 is made semicircular. Can be divided.
- the cross-sectional shape of the connecting ring 44 can be arbitrarily set as long as it is a cross-sectional shape that enables division of the mold, such as a polygon such as a triangle or a trapezoid, or a semi-ellipse.
- the present invention can be used in a two-stage liquid ring vacuum pump in which a two-stage impeller (impeller) is attached to the shaft end of the main shaft (rotating shaft) of the motor. Further, the present invention provides a liquid seal comprising a circular casing, an impeller mounted eccentrically with respect to the center of the circular casing, and a shaft seal portion installed at a portion where the main shaft supporting the impeller penetrates the casing. It can be used for a vacuum pump.
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Abstract
本発明は、モータの主軸(回転軸)の軸端部に2段のインペラ(羽根車)を取り付けた2段液封式真空ポンプに関するものである。 第1段ポンプ室(1)内に設けた第1段羽根車(4)と第2段ポンプ室(2)内に設けた第2段羽根車(5)とを同一回転軸(7)に固定し、第1段ポンプ室(1)の排気ポート(Pd)と第2段ポンプ室(2)の吸気ポート(Ps)とを連通した2段液封式真空ポンプにおいて、第1段羽根車(4)の外径を第2段羽根車(5)の外径より大きくした。
Description
本発明は、モータの主軸(回転軸)の軸端部に2段のインペラ(羽根車)を取り付けた2段液封式真空ポンプに関するものである。また、本発明は、円形ケーシングと、円形ケーシングの中心に対し偏心して取り付けられた羽根車と、羽根車を支持する主軸がケーシングを貫通する部分に設置された軸封部とを備えた液封式真空ポンプに関するものである。
円形ケーシングと円形ケーシングの中心に対し偏心して取り付けられたインペラ(羽根車)とを備え、ケーシング内に水その他の液体を封入し、インペラの回転による遠心力によりケーシング内壁に沿って液膜(液環)を形成し、液膜と隣接する2枚の羽根とによって形成される羽根室の容積変化を利用してポンプ作用を行う液封式真空ポンプが知られている。
高真空の液封式真空ポンプを設計する場合、二段式もしくはエゼクタを使用するが、どちらも寸法、質量が大きくなる。特に二段式の場合、二枚の羽根車を固定した回転軸を軸受で両端支持とするケースが多く、全長が長くなる。
小型、高真空のポンプを設計する場合、従来の回転軸を両端支持するポンプ構造では大型となってしまうため、直動型モータの回転軸の軸端部に羽根車を2段設ける構造とし、真空ポンプの小型、軽量化を図る場合がある。
2段液封式真空ポンプを設計する場合、真空側の1段目羽根車の幅を大気圧側の2段目羽根車に対して大きくし、排気速度大きくするのが通例である。
小型、高真空のポンプを設計する場合、従来の回転軸を両端支持するポンプ構造では大型となってしまうため、直動型モータの回転軸の軸端部に羽根車を2段設ける構造とし、真空ポンプの小型、軽量化を図る場合がある。
2段液封式真空ポンプを設計する場合、真空側の1段目羽根車の幅を大気圧側の2段目羽根車に対して大きくし、排気速度大きくするのが通例である。
特許文献1(実用新案登録公報第2508668号公報)には、上述した直動型モータの回転軸の軸端部に羽根車を2段設けた真空ポンプであって、第1段ポンプ室105内に設けた第1段インペラ106と第2段ポンプ室107内に設けた第2段インペラ108とを同一回転軸に固定し、第1段ポンプ室105の排気ポートと第2段ポンプ室107の吸気ポートとを連通した2段水封式真空ポンプが記載されている。
また、液封式真空ポンプは、別置きの電動機の主軸と接続されて駆動されるか、直動型モータの主軸に前記羽根車を取りつけて駆動される。また、羽根車を支持する主軸が排気側のケーシングを貫通する部分には、軸シールを行うためのメカニカルシール等の軸封部品が設置されている。
真空ポンプは、高速化を図ることにより羽根車径を小さくでき、小型・軽量化が可能であることは知られている。例えば、真空ポンプを駆動する電動機を4極のものから2極のものに代えると、2極の電動機は4極の電動機に対して回転速度が増加するため、軸動力が過大とならないよう、4極に対し羽根車径を小さく設計する。羽根車径を小さくしながらも、隣接する2枚の羽根によって形成される羽根室の容積を極力大きく確保するため、羽根車のボス径も小さくする。液封式真空ポンプは、羽根車とケーシングと液膜とによって形成された空間の気体を吸排気するため、羽根車とケーシング間のサイドクリアランスを狭くして液膜を形成させる必要がある。
上記2段水封式真空ポンプに関して、特許文献1の段落〔0004〕には、以下のように記載されている。
「ところで、前記のような2段水封式真空ポンプでは、吸入された空気は、第1段ポンプ室105において圧縮され、体積が減少した状態で、第2段ポンプ室107に流入するため、第2段ポンプ室107における空気流量は、第1段ポンプ室105における空気流量に比べて前記圧縮の度合いに応じて少なく設定する必要がある。そのため、通常は、両インペラ106,108の幅寸法のみを変更して、この空気流量の変化に対応している。」
「ところで、前記のような2段水封式真空ポンプでは、吸入された空気は、第1段ポンプ室105において圧縮され、体積が減少した状態で、第2段ポンプ室107に流入するため、第2段ポンプ室107における空気流量は、第1段ポンプ室105における空気流量に比べて前記圧縮の度合いに応じて少なく設定する必要がある。そのため、通常は、両インペラ106,108の幅寸法のみを変更して、この空気流量の変化に対応している。」
すなわち、特許文献1に記載されているように、従来の2段水封式真空ポンプにおいては、両インペラの外径寸法を同一にして両インペラの幅寸法のみを変更して、圧縮により生ずる空気流量の変化に対応していた。
このように、従来の2段水封式真空ポンプにおいて両インペラの外径寸法を同一にして両インペラの幅寸法のみを変更することが行われていたのは、インペラの設計時、インペラの外径寸法を異ならせると回転軸に直交する断面の設計が複数必要になるが、幅寸法を変えれば、回転軸に直交する断面図は1枚で済み、より設計が容易になる、という理由によると考えられる。
このように、従来の2段水封式真空ポンプにおいて両インペラの外径寸法を同一にして両インペラの幅寸法のみを変更することが行われていたのは、インペラの設計時、インペラの外径寸法を異ならせると回転軸に直交する断面の設計が複数必要になるが、幅寸法を変えれば、回転軸に直交する断面図は1枚で済み、より設計が容易になる、という理由によると考えられる。
しかしながら、2段水封式真空ポンプにおいて両インペラの外径寸法を同一にして両インペラの幅寸法のみを変更する従来の手法では、モータの回転軸の軸端部に2段のインペラ(羽根車)を取り付ける片持ち構造の2段水封式真空ポンプの場合に、片持ち構造の回転軸の軸長が長くなるため、回転軸の振れ回わり振動を引き起こし、真空ポンプの性能低下を起こすという問題がある。
また、両インペラの外径寸法を同一にして両インペラの幅寸法のみを変更する従来の手法では、排気速度を上げて到達真空度を高めようとすると、2段のインペラ(羽根車)の幅寸法をいずれも増加させる必要があり、片持ち構造の回転軸を含む回転体の軸長が更に長くなる。この場合、片持ち構造の回転軸の軸長が長くなればなるほど、回転軸を含む回転体の固有振動数が低下することになり、回転軸が高速回転になるにつれて固有振動数(危険速度)に近づきやすくなり、共振を起こしやすいという問題がある。
また、両インペラの外径寸法を同一にして両インペラの幅寸法のみを変更する従来の手法では、排気速度を上げて到達真空度を高めようとすると、2段のインペラ(羽根車)の幅寸法をいずれも増加させる必要があり、片持ち構造の回転軸を含む回転体の軸長が更に長くなる。この場合、片持ち構造の回転軸の軸長が長くなればなるほど、回転軸を含む回転体の固有振動数が低下することになり、回転軸が高速回転になるにつれて固有振動数(危険速度)に近づきやすくなり、共振を起こしやすいという問題がある。
一方、上述したように真空ポンプの高速化を図る場合に、運転時の羽根室内の圧力変動や、回転体の自重による主軸のたわみによってケーシングと羽根車が接触することを防止するため、主軸径には余裕を持たせ極力太くする。軸封部品(メカニカルシール等)の寸法は主軸径によって決定される。よって、上述したように、主軸径を極力太くする設計を行うと、排気ケーシングの軸封部品収容空間の内径が排気側の羽根車のボス径を上回り、軸封部品収容空間を通り、各羽根室が連通してしまうため、密閉された空間としての羽根室を形成することができないという問題があった。
図11は、従来の液封式真空ポンプの主要構成を示す模式図である。図11に示すように、吸気側の第1段羽根車4と排気側の第2段羽根車5とを支持する主軸(回転軸)7が排気ケーシング9を貫通する部分には、軸シールを行うためのメカニカルシール等の軸封部品10Bが設置されている。主軸7は、運転時の羽根室内の圧力変動や、回転体の自重による主軸のたわみによってケーシングと羽根車が接触することを防止するため、主軸径には余裕を持たせ極力太くしている。そのため、排気ケーシング9における軸封部品10Bの収容空間の内径D3が排気側の第2段羽根車5のボス径D4を上回り、軸封部品10Bの収容空間を通り、ケーシング両側壁と液膜と隣接する2枚の羽根によって形成される各羽根室が互いに連通してしまうため、密閉された空間としての各羽根室を形成することができないという問題があった。
上記の問題を解決するため、従来は排気ケーシングの分割化、主軸径を細くする、羽根車ボス径を太くする、軸封部品収容空間に別部品を挿入するなどの設計を行う必要があった。しかし、部品点数やポンプ寸法の増加、強度不足による共振、排気速度の低下などの欠点があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、モータの回転軸の軸端部に2段のインペラ(羽根車)を取り付ける片持ち構造の2段水封式真空ポンプにおいて、回転軸の軸長を短くすることができ、回転軸の振れ回わり振動を防止することができるとともに回転軸を含む回転体の固有振動数を高く設定することができる2段液封式真空ポンプを提供することを目的とする。
また、本発明は、排気ケーシングの分割化、主軸を細くする、羽根車ボス径を太くする、といった設計を行うことなく、軸封部品収容空間を介して各羽根室が互いに連通してしまうことを防止することができ、羽根車に密閉された空間としての羽根室を形成することができる液封式真空ポンプを提供することを目的とする。
また、本発明は、排気ケーシングの分割化、主軸を細くする、羽根車ボス径を太くする、といった設計を行うことなく、軸封部品収容空間を介して各羽根室が互いに連通してしまうことを防止することができ、羽根車に密閉された空間としての羽根室を形成することができる液封式真空ポンプを提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明の液封式真空ポンプの第1の態様は、第1段ポンプ室内に設けた第1段羽根車と第2段ポンプ室内に設けた第2段羽根車とを同一回転軸に固定し、第1段ポンプ室の排気ポートと第2段ポンプ室の吸気ポートとを連通した2段液封式真空ポンプにおいて、前記第1段羽根車の外径を前記第2段羽根車の外径より大きくしたことを特徴とする2段液封式真空ポンプである。
まず、2段液封式真空ポンプにおける羽根車の異径化の考え方を説明する。
液封式真空ポンプは、羽根車の軸芯と偏心させて取付けられた円形のケーシング内に水その他の液体をほぼ半分位封入し、運転によって羽根車が回転するのに伴い遠心力によってケーシング内面に沿って液膜を形成させ、該液膜で周辺部を封じられた各羽根室の容積変化によってポンプ作用させるようにしたものである。
液封式真空ポンプに使用する羽根車の設計諸元として、主に、羽根車外径、羽根枚数、羽根厚さ、羽根車幅(軸方向寸法)、軸径、キー部、回転速度、偏芯量等が挙げられ、これにより排気速度と出力が決定する。排気速度は主に、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)の羽根室容積によって決定され、目標とする排気速度を実現するために、上記諸元を決定する。
液封式真空ポンプは、羽根車の軸芯と偏心させて取付けられた円形のケーシング内に水その他の液体をほぼ半分位封入し、運転によって羽根車が回転するのに伴い遠心力によってケーシング内面に沿って液膜を形成させ、該液膜で周辺部を封じられた各羽根室の容積変化によってポンプ作用させるようにしたものである。
液封式真空ポンプに使用する羽根車の設計諸元として、主に、羽根車外径、羽根枚数、羽根厚さ、羽根車幅(軸方向寸法)、軸径、キー部、回転速度、偏芯量等が挙げられ、これにより排気速度と出力が決定する。排気速度は主に、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)の羽根室容積によって決定され、目標とする排気速度を実現するために、上記諸元を決定する。
メインポンプ(排気側羽根車:2段目)は、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)にて圧縮された気体を吸排気するため、1段目より羽根室容積を小さくする。従来は設計の容易さから、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)の幅のみを変更し、これを採用していた。そのため、出力や周波数、排気速度などの仕様に合わせ、1段目、2段目の羽根車をそれぞれ用意する必要があった。
本発明者らは、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)とメインポンプ(排気側羽根車:2段目)の羽根車諸元が幅以外同一である必然性はなく、羽根室容積を変化させることができれば、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)とメインポンプ(排気側羽根車:2段目)の外径を異径としても良い、ということに着目したものである。なお、偏心量、羽根枚数、羽根厚さなど、外径以外の諸元についても、各々の羽根車で異なる設計をしても良い。
本発明者らは、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)とメインポンプ(排気側羽根車:2段目)の羽根車諸元が幅以外同一である必然性はなく、羽根室容積を変化させることができれば、ブースタポンプ(吸気側羽根車:1段目)とメインポンプ(排気側羽根車:2段目)の外径を異径としても良い、ということに着目したものである。なお、偏心量、羽根枚数、羽根厚さなど、外径以外の諸元についても、各々の羽根車で異なる設計をしても良い。
本発明によれば、吸気側の第1段羽根車の外径を排気側の第2段羽根車の外径より大きくすることで排気速度の向上を図る。この場合、第1段羽根車の幅は、第2段羽根車の幅と同一もしくはそれよりも大きくすれば良い。第1段羽根車の幅を大きくすることなく外径を大きくすることにより排気速度向上を得る手法の効果として、第1段羽根車の幅を大きくする場合に比べて回転軸の軸長を短くでき、回転軸を含む回転体の固有振動数を高く設定することができ、安定した回転状態を実現しやすくなる。
本発明の好ましい態様は、前記第1段羽根車の軸方向幅は、前記第2段羽根車の軸方向幅と同等もしくは大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第1段羽根車を収容するケーシングの収容部の外径は、前記第2段羽根車を収容するケーシングの収容部の外径よりも大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第1段羽根車のボス部外径は、前記第2段羽根車のボス部外径と同等もしくは大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、排気速度が異なる複数機種の真空ポンプにおいて、前記第2段羽根車は共通の羽根車を用いることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第1段羽根車を収容するケーシングの収容部の外径は、前記第2段羽根車を収容するケーシングの収容部の外径よりも大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第1段羽根車のボス部外径は、前記第2段羽根車のボス部外径と同等もしくは大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、排気速度が異なる複数機種の真空ポンプにおいて、前記第2段羽根車は共通の羽根車を用いることを特徴とする。
本発明の液封式真空ポンプの第2の態様は、封液を収容するケーシングと、前記ケーシング内に収容される少なくとも1つの羽根車とを備えた液封式真空ポンプにおいて、前記羽根車を支持する主軸がケーシングを貫通する部分に軸封部品を設け、前記羽根車は、前記主軸が挿通される孔を有した円筒状のボス部と、前記ボス部から半径方向外方に延びる複数の羽根と、前記軸封部品に面する側において前記ボス部の外周から半径方向外方に延びる円環状の側板とを備え、前記側板の外径は、前記ケーシングに形成された軸封部品収容空間の内径より大きいことを特徴とする液封式真空ポンプである。
本発明の好ましい態様は、前記側板は、端面の少なくとも一方が、前記主軸の軸方向と直交する面と平行になっていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記側板は、前記各羽根の幅方向端面および半径方向内端に接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ボス部と前記複数の羽根と前記側板とを有した前記羽根車は、鋳造により一体成形されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記側板は、前記各羽根の幅方向端面および半径方向内端に接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ボス部と前記複数の羽根と前記側板とを有した前記羽根車は、鋳造により一体成形されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の羽根を隣接する羽根間で互いに連結する円環状の連結リングを備え、前記連結リングは、前記各羽根の幅方向端部に位置し、かつ前記側板の外周側に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記連結リングは、前記各羽根の幅方向端部側から幅方向内方に向かって先細になった断面形状を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液封式真空ポンプは、吸気側の第1段羽根車と排気側の第2段羽根車とを備えた2段液封式真空ポンプからなり、前記側板は前記第2段羽根車に設けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記連結リングは、前記各羽根の幅方向端部側から幅方向内方に向かって先細になった断面形状を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液封式真空ポンプは、吸気側の第1段羽根車と排気側の第2段羽根車とを備えた2段液封式真空ポンプからなり、前記側板は前記第2段羽根車に設けられていることを特徴とする。
本発明の2段液封式真空ポンプによれば、吸気側の第1段羽根車を大径化することにより、第1段羽根車の幅寸法を縮小することができるため、両羽根車の外径寸法を同一にして両羽根車の幅寸法のみ変更する従来の方式と比較すると、片持ち構造の回転軸の軸長を短縮することができる。したがって、回転軸の振れ回わり振動を防止することができ、真空ポンプの性能低下の恐れがない。また、回転軸を含む回転体の固有振動数を高く設定することができ、回転軸が高速回転しても危険速度に近づく恐れはなく、共振を起こすことがない。したがって、回転軸を含む回転体の安定した回転状態を実現しやすくなる。
本発明の液封式真空ポンプによれば、排気ケーシングの分割化、主軸を細くする、羽根車ボス径を太くする、といった設計を行うことなく、軸封部品収容空間を介して各羽根室が互いに連通してしまうことを防止することができ、羽根車に密閉された空間としての各羽根室を形成することができる。
本発明の第1の態様に係る2段液封式真空ポンプの実施形態を図1乃至図6Bを参照して説明する。図1乃至図6Bにおいて、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、本発明に係る2段液封式真空ポンプの実施形態を示す模式的断面図である。図1に示すように、2段液封式真空ポンプは、第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを内部に形成するケーシング3を備えている。第1段ポンプ室1には第1段羽根車4が設けられ、第2段ポンプ室2には第2段羽根車5が設けられている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とは、直動型モータ6の同一の回転軸7に固定されている。ケーシング3の中央部には、半径方向内方に延びる仕切壁3pが形成されており、この仕切壁3pによって第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを仕切っている。仕切壁3pには、第1段ポンプ室1の排気ポートPdと第2段ポンプ室2の吸気ポートPsとが形成されており、排気ポートPdと吸気ポートPsとにより第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを連通させている。
図1は、本発明に係る2段液封式真空ポンプの実施形態を示す模式的断面図である。図1に示すように、2段液封式真空ポンプは、第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを内部に形成するケーシング3を備えている。第1段ポンプ室1には第1段羽根車4が設けられ、第2段ポンプ室2には第2段羽根車5が設けられている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とは、直動型モータ6の同一の回転軸7に固定されている。ケーシング3の中央部には、半径方向内方に延びる仕切壁3pが形成されており、この仕切壁3pによって第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを仕切っている。仕切壁3pには、第1段ポンプ室1の排気ポートPdと第2段ポンプ室2の吸気ポートPsとが形成されており、排気ポートPdと吸気ポートPsとにより第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを連通させている。
ケーシング3の前端側の開口部は吸気側カバー8によって閉塞されており、この吸気側カバー8により密閉された空間としての第1段ポンプ室1を形成している。ケーシング3の後端側の開口部は排気ケーシング9によって閉塞されており、この排気ケーシング9により密閉された空間としての第2段ポンプ室2を形成している。吸気側カバー8には吸気口8sが形成されており、吸気口8sから気体(たとえば、空気)を第1段ポンプ室1内に吸入するようになっている。排気ケーシング9には第2段ポンプ室2の排気ポートPdが形成されている。また、排気ケーシング9には排気口9dが形成されており、第2段ポンプ室2から排気ポートPdを介して排出された気体を排気口9dから外部に排出するようになっている。回転軸7が排気ケーシング9を貫通する部分には、軸封装置としてのメカニカルシール10Aが装着されている。排気ケーシング9の開口部はモータフランジ12によって閉塞されている。
図1に示すように、第1段羽根車4と第2段羽根車5はモータ6の回転軸7の軸端部に取り付けられている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とを支持する回転軸7は、モータ6のモータケーシング13に設けられた軸受14によって片持ち構造(オーバーハング構造)で支持されている。真空側(吸気側)の第1段羽根車4の外径D1は、大気圧側(排気側)の第2段羽根車5の外径D2より大きく設定されている。図1では、第1段羽根車4と第2段羽根車5とを収容するケーシングを単一のケーシング3として図示しており、ケーシング3において第1段羽根車4を収容する収容部の外径は、第2段羽根車5を収容する収容部の外径よりも大きく設定されている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とをそれぞれ個別のケーシングに収容する場合には、第1段羽根車4を収容するケーシングの外径は、第2段羽根車5を収容するケーシングの外径よりも大きく設定される。
図2は、第1段ポンプ室1および第1段ポンプ室1内に配置された第1段羽根車4の詳細を示す図であり、図1のII-II線断面図である。図2に示すように、ケーシング3は内部に円形の内部空間を有し、この内部空間が第1段ポンプ室1になっている。回転軸7には第1段羽根車4が固定されており、第1段羽根車4はケーシング3の円形の内部空間(第1段ポンプ室1)に対して偏心している。第1段羽根車4は、厚肉の円筒形のボス部41と、ボス部41から等間隔に放射状に延びる複数の羽根42とを備えている。図2において、第1段羽根車4は反時計回りに回転する。複数の羽根42は、外側部分が回転方向に向けて湾曲した形状を有している。ケーシング3の内部空間には、その約半分の容積を満たす量の液体(例えば、水)が供給される。第1段羽根車4が回転すると、複数の羽根42が第1段羽根車4の外周方向に液体を掻き出し、液体は、遠心力によってケーシング3の内面に沿って周回し、環状の液膜(液環)LFを形成する。第1段ポンプ室1では、液膜LFと隣接する2枚の羽根42とによって形成される各羽根室の容積変化を利用して気体を圧縮しポンプ作用を行う。図2では、第1段ポンプ室1および第1段羽根車4を図示したが、第2段ポンプ室2および第2段羽根車5も、サイズ(ポンプ室内径,羽根車外径)は異なるが、同様の構成になっている。
第1段羽根車4のボス部41の外径は、第2段羽根車5のボス部の外径と同等もしくは大きい。図1および図2においては、第1段羽根車4のボス部41の外径が第2段羽根車5のボス部41の外径と同等になっている実施形態を図示したが、図3および図4は、第1段羽根車4のボス部41の外径を第2段羽根車5のボス部41の外径より大きくした実施形態を示す模式的断面図である。
図3に示す実施形態においては、第1段羽根車4のボス部41の外径が第2段羽根車5のボス部41の外径より大きくなっており、仕切壁3pに形成された排気ポートPdと吸気ポートPsとが斜めに連通している。
図4に示す実施形態においては、第1段羽根車4のボス部41の外径が第2段羽根車5のボス部41の外径より大きくなっており、仕切壁3pに形成された排気ポートPdと吸気ポートPsとが、中心軸がずれて連通している。
図3に示す実施形態においては、第1段羽根車4のボス部41の外径が第2段羽根車5のボス部41の外径より大きくなっており、仕切壁3pに形成された排気ポートPdと吸気ポートPsとが斜めに連通している。
図4に示す実施形態においては、第1段羽根車4のボス部41の外径が第2段羽根車5のボス部41の外径より大きくなっており、仕切壁3pに形成された排気ポートPdと吸気ポートPsとが、中心軸がずれて連通している。
図5A,図5Bは、両羽根車の外径寸法を同一にして両羽根車の幅寸法のみ変更した従来の2段液封式真空ポンプ(図5A)と、真空側(吸気側)の第1段羽根車4の外径を大気圧側(排気側)の第2段羽根車5の外径よりも大きくした本発明の2段液封式真空ポンプ(図5B)とを示す模式図である。図5A,図5Bにおいては、両真空ポンプは、同一排気速度を条件として2つの羽根車を模式的に図示している。
図5Aに示す従来の2段液封式真空ポンプにおいては、真空側の第1段羽根車4と大気圧側の第2段羽根車5の外径寸法Dを同一にして第1段羽根車4の幅寸法W1を第2段羽根車5の幅寸法W2より大きくしている。このように、従来の2段液封式真空ポンプにおいては、特許文献1に記載されているように、両羽根車4,5の幅寸法のみを変更して空気流量の変化に対応している。
図5Bに示す本発明の2段液封式真空ポンプにおいては、真空側(吸気側)の第1段羽根車4の外径D1を大気圧側(排気側)の第2段羽根車5の外径D2より大きくしている。このように、本発明においては、第1段羽根車4の外径寸法を第2段羽根車5の外形寸法より大きくすることにより、空気流量の変化に対応している。これにより、図5Bに示すように、第1段羽根車4の幅寸法W1を図5Aに示す従来の第1段羽根車4の幅寸法W1に比べて短くすることができ、片持ち構造の回転軸7の軸長Lを短縮することができる。
図6A,図6Bは、図5A,図5Bに示す真空ポンプよりも排気速度を大きくした場合の2段液封式真空ポンプを示す図であり、両羽根車の幅寸法のみ変更した従来の2段液封式真空ポンプ(図6A)と、真空側(吸気側)の第1段羽根車4の外径を大気圧側(排気側)の第2段羽根車5の外径よりも大きくした本発明の2段液封式真空ポンプ(図6B)とを示す模式図である。図6A,図6Bにおいては、両真空ポンプは、同一排気速度を条件として2つの羽根車を模式的に図示している。
図6Aに示す従来の2段液封式真空ポンプにおいては、真空側(吸気側)の第1段羽根車4と大気圧側(排気側)の第2段羽根車5の外径寸法Dを同一にして第1段羽根車4の幅寸法W1を第2段羽根車5の幅寸法W2より大きくしている。このように、従来の2段液封式真空ポンプにおいては、両羽根車4,5の幅寸法のみを変更して空気流量の変化に対応している。
また、図6Aに示す真空ポンプは、図5Aに示す真空ポンプよりも排気速度を大きく設定しているため、図5Aに示す真空ポンプに比べて第1段羽根車4の幅寸法W1、第2段羽根車5の幅寸法W2を増加させている。
また、図6Aに示す真空ポンプは、図5Aに示す真空ポンプよりも排気速度を大きく設定しているため、図5Aに示す真空ポンプに比べて第1段羽根車4の幅寸法W1、第2段羽根車5の幅寸法W2を増加させている。
図6Bに示す本発明の2段液封式真空ポンプにおいては、真空側(吸気側)の第1段羽根車4の外径D1を大気圧側(排気側)の第2段羽根車5の外径D2より大きくしている。このように、本発明においては、第1段羽根車4の外径寸法を第2段羽根車5の外径寸法より大きくすることにより、空気流量の変化に対応している。これにより、図6Bに示すように、第1段羽根車4の幅寸法W1を図6Aに示す従来の第1段羽根車4の幅寸法W1に比べて短くすることができ、片持ち構造の回転軸7の軸長Lを短縮することができる。
また、図6Bに示す真空ポンプは、図5Bに示す真空ポンプよりも排気速度を大きく設定しているため、図5Bに示す真空ポンプに比べて第1段羽根車4の幅寸法W1を増加させている。しかしながら、本発明では、第2段羽根車5については、図5Bに示す真空ポンプおよび図6Bに示す真空ポンプ、ともに共通の第2段羽根車5を用いている。
また、図6Bに示す真空ポンプは、図5Bに示す真空ポンプよりも排気速度を大きく設定しているため、図5Bに示す真空ポンプに比べて第1段羽根車4の幅寸法W1を増加させている。しかしながら、本発明では、第2段羽根車5については、図5Bに示す真空ポンプおよび図6Bに示す真空ポンプ、ともに共通の第2段羽根車5を用いている。
図5A,図5Bおよび図6A,図6Bから明らかなように、真空側の第1段羽根車4を大径化することにより、第1段羽根車4の幅寸法W1を縮小することができるため、両羽根車の外径寸法を同一にして両羽根車の幅寸法のみ変更する従来の方式と比較すると、片持ち構造の回転軸7の軸長を短縮することができる。したがって、回転軸7の振れ回わり振動を防止することができ、真空ポンプの性能低下の恐れがない。また、回転軸7を含む回転体の固有振動数を高く設定することができ、回転軸7が高速回転しても危険速度に近づく恐れはなく、共振を起こすことがない。したがって、回転軸7を含む回転体の安定した回転状態を実現しやすくなる。
図5Bおよび図6Bに図示するように、本発明においては、真空ポンプの排気速度を変更した場合においても、2つの真空ポンプにおける第2段羽根車5は同一の羽根車を使用することができる。すなわち、メインポンプ(排気側羽根車)としての第2段羽根車5を排気速度が異なる複数機種において共用することができる。したがって、第2段羽根車5および第2段羽根車5を収容するケーシング部等の部品の共用化を図ることができる。
次に、本発明の第2の態様に係る液封式真空ポンプの実施形態を図7乃至図10Cを参照して説明する。図7乃至図10Cにおいて、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図7は、本発明に係る液封式真空ポンプの実施形態を示す模式的断面図である。図7においては、液封式真空ポンプの一例として、2段液封式真空ポンプを図示している。図7に示すように、2段液封式真空ポンプは、第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを内部に形成するケーシング3を備えている。第1段ポンプ室1には吸気側の第1段羽根車4が設けられ、第2段ポンプ室2には排気側の第2段羽根車5が設けられている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とは、直動型モータ6の同一の主軸(回転軸)7に固定されている。ケーシング3の中央部には、半径方向内方に延びる仕切壁3pが形成されており、この仕切壁3pによって第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを仕切っている。仕切壁3pには、第1段ポンプ室1の排気ポートPdと第2段ポンプ室2の吸気ポートPsとが形成されており、排気ポートPdと吸気ポートPsとにより第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを連通させている。
図7は、本発明に係る液封式真空ポンプの実施形態を示す模式的断面図である。図7においては、液封式真空ポンプの一例として、2段液封式真空ポンプを図示している。図7に示すように、2段液封式真空ポンプは、第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを内部に形成するケーシング3を備えている。第1段ポンプ室1には吸気側の第1段羽根車4が設けられ、第2段ポンプ室2には排気側の第2段羽根車5が設けられている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とは、直動型モータ6の同一の主軸(回転軸)7に固定されている。ケーシング3の中央部には、半径方向内方に延びる仕切壁3pが形成されており、この仕切壁3pによって第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを仕切っている。仕切壁3pには、第1段ポンプ室1の排気ポートPdと第2段ポンプ室2の吸気ポートPsとが形成されており、排気ポートPdと吸気ポートPsとにより第1段ポンプ室1と第2段ポンプ室2とを連通させている。
ケーシング3の前端側の開口部は吸気側カバー8によって閉塞されており、この吸気側カバー8により密閉された空間としての第1段ポンプ室1を形成している。ケーシング3の後端側の開口部は排気ケーシング9によって閉塞されており、この排気ケーシング9により密閉された空間としての第2段ポンプ室2を形成している。吸気側カバー8には吸気口8sが形成されており、吸気口8sから気体(たとえば、空気)を第1段ポンプ室1内に吸入するようになっている。排気ケーシング9には第2段ポンプ室2の排気ポートPdが形成されている。また、排気ケーシング9には排気口9dが形成されており、第2段ポンプ室2から排気ポートPdを介して排出された気体を排気ケーシング9の排気口9dから外部に排出するようになっている。主軸7が排気ケーシング9を貫通する部分には、軸シールを行うためのメカニカルシール等の軸封部品10Bが装着されている。排気ケーシング9の開口部はモータフランジ12によって閉塞されている。
図7に示すように、第1段羽根車4および第2段羽根車5は、それぞれ円筒形のボス部41と、ボス部41から等間隔に放射状に延びる複数の羽根42とを備えている。排気側の第2段羽根車5のボス部41には、軸封部品10Bの収容空間に面する側に、ボス部41の外周から半径方向外方に延びる円環状の側板43が形成されている。側板43の外径D5は、軸封部品10Bの収容空間の内径D3より大きく設定されている。すなわち、第2段羽根車5における軸封部品10Bの収容空間の内径D3と第2段羽根車5のボス径D4と側板43の外径D5との関係は、D5>D3>D4に設定されている。したがって、液膜と隣接する2枚の羽根42によって形成される各羽根室における軸封部品10Bの収容空間に面する側およびボス部側(基部側)は、軸封部品10Bの収容空間の内径D3より大きな外径D5を有する側板43によって閉塞されている。したがって、ケーシング両側壁と液膜と隣接する2枚の羽根42によって形成される各羽根室が軸封部品10Bの収容空間を介して互いに連通してしまうことはなく、密閉された空間としての各羽根室を形成することができる。
図7に示すように、第1段羽根車4と第2段羽根車5はモータ6の主軸7の軸端部に取り付けられている。第1段羽根車4と第2段羽根車5とを支持する主軸7は、モータ6のモータケーシング13に設けられた軸受14によって片持ち構造(オーバーハング構造)で支持されている。図7では、第1段羽根車4と第2段羽根車5とを収容するケーシングを単一のケーシング3として図示しているが、第1段羽根車4と第2段羽根車5とをそれぞれ個別のケーシングに収容してもよい。
図8は、第2段ポンプ室2および第2段ポンプ室2内に配置された第2段羽根車5の詳細を示す図であり、図7のVIII-VIII線断面図である。図8に示すように、ケーシング3は内部に円形の内部空間を有し、この内部空間が第2段ポンプ室2になっている。主軸7には第2段羽根車5が固定されており、第2段羽根車5はケーシング3の円形の内部空間(第2段ポンプ室2)に対して偏心している。第2段羽根車5は、円筒形のボス部41と、ボス部41から等間隔に放射状に延びる複数の羽根42とを備えている。図8において、ケーシング3の内部空間には、その約半分の容積を満たす量の液体(例えば、水)が供給される。第2段羽根車5が回転すると、複数の羽根42が第2段羽根車5の外周方向に液体を掻き出し、液体は、遠心力によってケーシング3の内面に沿って周回し、環状の液膜(液環)LFを形成する。第2段ポンプ室2では、ケーシング両側壁と液膜LFと隣接する2枚の羽根42とによって形成される各羽根室Rbの容積変化を利用して気体を圧縮しポンプ作用を行う。
図9A,図9Bは、図7および図8に図示された本発明の第2段羽根車5(図9A)と、図11に図示された従来の第2段羽根車5(図9B)とを示す斜視図である。
図9Aに示すように、本発明の第2段羽根車5は、円筒形のボス部41と、ボス部41から等間隔に放射状に延びる複数の羽根42と、ボス部41から半径方向外方に延びる円環状の側板43とを備えている。ボス部41、複数の羽根42および側板43を備えた第2段羽根車5は、鋳造によって一体成形される。側板43は、軸封部品10Bの収容空間に面する側であってボス部41の端部に設けられており、また側板43は、各羽根42の幅方向端面42aおよび半径方向内端42bに接続されている(図7参照)。また、ボス部41には、主軸7を嵌合するための貫通孔41hやキーを挿入するためのキー溝41k等が形成されている。
図9Aに示すように、本発明の第2段羽根車5は、円筒形のボス部41と、ボス部41から等間隔に放射状に延びる複数の羽根42と、ボス部41から半径方向外方に延びる円環状の側板43とを備えている。ボス部41、複数の羽根42および側板43を備えた第2段羽根車5は、鋳造によって一体成形される。側板43は、軸封部品10Bの収容空間に面する側であってボス部41の端部に設けられており、また側板43は、各羽根42の幅方向端面42aおよび半径方向内端42bに接続されている(図7参照)。また、ボス部41には、主軸7を嵌合するための貫通孔41hやキーを挿入するためのキー溝41k等が形成されている。
図9Bに示す従来の第2段羽根車5は、図11にも図示したように側板43を備えていないが、隣接する2枚の羽根42同士を連結するための円環形状に形成された連結リング44を備えている。連結リング44は、各羽根42の先端部で幅方向の中央部に設けられている。従来の第2段羽根車5は、側板43を備えていない点と連結リング44を備えている点が図9A示す本発明の第2段羽根車5と異なっている。
従来の第2段羽根車5においては、連結リング44は各羽根42の剛性を高めるために設けられているが、本発明の第2段羽根車5においては、側板43により各羽根42の剛性を高めることができるために連結リング44を省略したものである。
従来の第2段羽根車5においては、連結リング44は各羽根42の剛性を高めるために設けられているが、本発明の第2段羽根車5においては、側板43により各羽根42の剛性を高めることができるために連結リング44を省略したものである。
図10Aは、本発明の第2段羽根車5の他の実施形態を示す斜視図であり、図10Bは図10AのA部の断面形状を示す模式図であり、図10Cは図10AのB部の断面形状を示す模式図である。
図10Aに示すように、本実施形態の第2段羽根車5は、隣接する2枚の羽根42同士を連結するために円環状に形成された連結リング44を備えている。すなわち、本実施形態の第2段羽根車5は、連結リング44と側板43とを併用している。連結リング44は、各羽根42の先端部で各羽根42の幅方向端部に位置し、かつ側板43の外周側に位置している。図10Aに示す第2段羽根車5におけるその他の構成は、図9Aに示す第2段羽根車5と同様である。
図10Bは連結リング44の断面形状を示す図である。図10Bに示すように、連結リング44の断面形状は、半円(左端)、三角(左から2番目)、台形(左から3番目)、鉛直方向に長軸がある半楕円(左から4番目)、水平方向に長軸がある半楕円(右端)等である。連結リング44の断面形状は、いずれも、羽根42の幅方向端部側(図10Bにおいて左側)から幅方向内方(図10Bにおいて右側)に向かって先細になっている。
図10Cは側板43の断面形状を示す図である。図10Cに示すように、側板43の断面形状は、長方形(左側)、台形(右側)等である。右側の図で示す側板43の断面形状は、ボス部41から羽根42の外周側に向かって先細になっている。
図10Aに示すように、本実施形態の第2段羽根車5は、隣接する2枚の羽根42同士を連結するために円環状に形成された連結リング44を備えている。すなわち、本実施形態の第2段羽根車5は、連結リング44と側板43とを併用している。連結リング44は、各羽根42の先端部で各羽根42の幅方向端部に位置し、かつ側板43の外周側に位置している。図10Aに示す第2段羽根車5におけるその他の構成は、図9Aに示す第2段羽根車5と同様である。
図10Bは連結リング44の断面形状を示す図である。図10Bに示すように、連結リング44の断面形状は、半円(左端)、三角(左から2番目)、台形(左から3番目)、鉛直方向に長軸がある半楕円(左から4番目)、水平方向に長軸がある半楕円(右端)等である。連結リング44の断面形状は、いずれも、羽根42の幅方向端部側(図10Bにおいて左側)から幅方向内方(図10Bにおいて右側)に向かって先細になっている。
図10Cは側板43の断面形状を示す図である。図10Cに示すように、側板43の断面形状は、長方形(左側)、台形(右側)等である。右側の図で示す側板43の断面形状は、ボス部41から羽根42の外周側に向かって先細になっている。
次に、図9Bに示す従来の第2段羽根車5と、図10Aに示す本発明の第2段羽根車5とについて鋳造の観点から説明する。
従来の羽根車は、図9Bに示すように、主軸7の軸方向と直交する面と平行、かつ幅方向中心に連結リング44が配置されており、上型と下型の分割面をリング部に設定し鋳造を行っていた。
連結リング44と側板43を併用する場合、従来の羽根車のような幅方向中心に連結リングが形成されていると、型の分割面を設定できず製作が難しくなる。そこで、図10Aに示す本発明の羽根車のように、側板43と連結リング44を第2段羽根車5の排気側に設け、かつ連結リング44の断面形状を半円にすることで、型の分割を行うことができる。連結リング44の断面形状は、図10Bに示すように、三角,台形などの多角形、半楕円など、型の分割が可能となる断面形状であれば任意に設定可能である。
従来の羽根車は、図9Bに示すように、主軸7の軸方向と直交する面と平行、かつ幅方向中心に連結リング44が配置されており、上型と下型の分割面をリング部に設定し鋳造を行っていた。
連結リング44と側板43を併用する場合、従来の羽根車のような幅方向中心に連結リングが形成されていると、型の分割面を設定できず製作が難しくなる。そこで、図10Aに示す本発明の羽根車のように、側板43と連結リング44を第2段羽根車5の排気側に設け、かつ連結リング44の断面形状を半円にすることで、型の分割を行うことができる。連結リング44の断面形状は、図10Bに示すように、三角,台形などの多角形、半楕円など、型の分割が可能となる断面形状であれば任意に設定可能である。
実施形態においては、2段の羽根車を備えた2段液封式真空ポンプを説明したが、1段の羽根車を備えた液封式真空ポンプにも本発明が適用されることは勿論である。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
本発明は、モータの主軸(回転軸)の軸端部に2段のインペラ(羽根車)を取り付けた2段液封式真空ポンプに利用可能である。また、本発明は、円形ケーシングと、円形ケーシングの中心に対し偏心して取り付けられた羽根車と、羽根車を支持する主軸がケーシングを貫通する部分に設置された軸封部とを備えた液封式真空ポンプに利用可能である。
1 第1段ポンプ室
2 第2段ポンプ室
3 ケーシング
3p 仕切壁
4 第1段羽根車
5 第2段羽根車
6 モータ
7 回転軸(主軸)
8 吸気側カバー
8s 吸気口
9 排気ケーシング
9d 排気口
10A メカニカルシール
10B 軸封部品
12 モータフランジ
13 モータケーシング
14 軸受
41 ボス部
41h 貫通孔
41k キー溝
42 羽根
42a 幅方向端面
42b 半径方向内端
43 側板
44 連結リング
D1 第1段羽根車の外径
D2 第2段羽根車の外径
D3 軸封部品の収容空間の内径
D4 第2段羽根車のボス径
D5 側板の外径
LF 液膜(液環)
Pd 排気ポート
Ps 吸気ポート
Rb 羽根室
W1 第1段羽根車の幅寸法
W2 第2段羽根車の幅寸法
2 第2段ポンプ室
3 ケーシング
3p 仕切壁
4 第1段羽根車
5 第2段羽根車
6 モータ
7 回転軸(主軸)
8 吸気側カバー
8s 吸気口
9 排気ケーシング
9d 排気口
10A メカニカルシール
10B 軸封部品
12 モータフランジ
13 モータケーシング
14 軸受
41 ボス部
41h 貫通孔
41k キー溝
42 羽根
42a 幅方向端面
42b 半径方向内端
43 側板
44 連結リング
D1 第1段羽根車の外径
D2 第2段羽根車の外径
D3 軸封部品の収容空間の内径
D4 第2段羽根車のボス径
D5 側板の外径
LF 液膜(液環)
Pd 排気ポート
Ps 吸気ポート
Rb 羽根室
W1 第1段羽根車の幅寸法
W2 第2段羽根車の幅寸法
Claims (12)
- 第1段ポンプ室内に設けた第1段羽根車と第2段ポンプ室内に設けた第2段羽根車とを同一回転軸に固定し、第1段ポンプ室の排気ポートと第2段ポンプ室の吸気ポートとを連通した2段液封式真空ポンプにおいて、
前記第1段羽根車の外径を前記第2段羽根車の外径より大きくしたことを特徴とする2段液封式真空ポンプ。 - 前記第1段羽根車の軸方向幅は、前記第2段羽根車の軸方向幅と同等もしくは大きいことを特徴とする請求項1記載の2段液封式真空ポンプ。
- 前記第1段羽根車を収容するケーシングの収容部の外径は、前記第2段羽根車を収容するケーシングの収容部の外径よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の2段液封式真空ポンプ。
- 前記第1段羽根車のボス部外径は、前記第2段羽根車のボス部外径と同等もしくは大きいことを特徴とする請求項1記載の2段液封式真空ポンプ。
- 排気速度が異なる複数機種の真空ポンプにおいて、前記第2段羽根車は共通の羽根車を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の2段液封式真空ポンプ。
- 封液を収容するケーシングと、前記ケーシング内に収容される少なくとも1つの羽根車とを備えた液封式真空ポンプにおいて、
前記羽根車を支持する主軸がケーシングを貫通する部分に軸封部品を設け、
前記羽根車は、前記主軸が挿通される孔を有した円筒状のボス部と、前記ボス部から半径方向外方に延びる複数の羽根と、前記軸封部品に面する側において前記ボス部の外周から半径方向外方に延びる円環状の側板とを備え、
前記側板の外径は、前記ケーシングに形成された軸封部品収容空間の内径より大きいことを特徴とする液封式真空ポンプ。 - 前記側板は、端面の少なくとも一方が、前記主軸の軸方向と直交する面と平行になっていることを特徴とする請求項6記載の液封式真空ポンプ。
- 前記側板は、前記各羽根の幅方向端面および半径方向内端に接続されていることを特徴とする請求項6または7記載の液封式真空ポンプ。
- 前記ボス部と前記複数の羽根と前記側板とを有した前記羽根車は、鋳造により一体成形されることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の液封式真空ポンプ。
- 前記複数の羽根を隣接する羽根間で互いに連結する円環状の連結リングを備え、
前記連結リングは、前記各羽根の幅方向端部に位置し、かつ前記側板の外周側に位置していることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の液封式真空ポンプ。 - 前記連結リングは、前記各羽根の幅方向端部側から幅方向内方に向かって先細になった断面形状を有することを特徴とする請求項10記載の液封式真空ポンプ。
- 前記液封式真空ポンプは、吸気側の第1段羽根車と排気側の第2段羽根車とを備えた2段液封式真空ポンプからなり、
前記側板は前記第2段羽根車に設けられていることを特徴とする請求項6乃至11のいずれか一項に記載の液封式真空ポンプ。
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US5100300A (en) * | 1990-12-28 | 1992-03-31 | The Nash Engineering Company | Liquid ring pumps having rotating lobe liners with end walls |
JPH0596482U (ja) | 1991-04-24 | 1993-12-27 | 三浦工業株式会社 | 水封式真空ポンプ |
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-
2017
- 2017-12-08 WO PCT/JP2017/044180 patent/WO2018139070A1/ja active Application Filing
- 2017-12-08 US US16/473,915 patent/US11143186B2/en active Active
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- 2017-12-08 CN CN201780084217.7A patent/CN110199125B/zh active Active
- 2017-12-08 CN CN202110612932.1A patent/CN113202764B/zh active Active
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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