[發明專利]用于真空泵的抗腐蝕軸密封

有效

• 申請號: 201080051166.6
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN102656368A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: P.J.斯蒂芬斯
• 申請（專利權）人: 愛德華茲有限公司
• 主分類號: F04C27/00
• 分類號: F04C27/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;傅永霄

技術領域

本發明涉及真空泵，且具體地涉及真空泵中的軸密封裝置的改進。

背景技術

真空泵廣泛地用于工業過程以給產品制造提供清潔和/或低壓力的環境，所述產品包括半導體裝置、平板顯示器和太陽能面板。在諸如化學汽相沉積或蝕刻的過程期間，過程氣體供應給處理室。任何未消耗的過程氣體隨后使用真空泵從處理室泵送。這些氣體可能是腐蝕性或以其他方式有害于泵的部件，從而引起腐蝕、增加的磨損或有限的工作壽命。

真空泵的殼體提供定子，在泵的使用期間，驅動軸和轉子在定子內旋轉。定子包括泵送室，具有氣體入口和氣體出口，在使用中，轉子或多個轉子旋轉以在入口處在相對低的壓力下捕獲氣體，在旋轉期間將其壓縮且在出口處在相對高的壓力下將其排出。在一些設置中，定子可提供串聯或并聯的多個泵送室。

在單級泵的情況下，驅動軸延伸通過橫向壁中的軸孔，橫向壁將馬達和齒輪組件從泵送室在泵送室的一個軸向側上分開。在多級泵的情況下，橫向壁還可以在泵送室之間延伸。靠近馬達和齒輪組件的橫向壁通常稱為頂板。設置軸密封裝置，用于在軸和橫向壁之間密封軸孔，以防止或阻止氣體穿過泵送室。這種泵可以是羅茨或爪形泵。

圖1圖示例如在羅茨泵中的軸密封裝置10的當前配置。真空泵的軸2穿過頂板6中的軸孔。轉子4由軸2在泵送室中在頂板6后面支撐，以便旋轉。在轉子4的后表面和頂板6的前表面之間存在窄的軸向間隙。優選使得軸向間隙盡可能小以減少從高壓區域3到低壓區域1的泄漏，但是在實踐中，軸向間隙尺寸的減小受到制造公差的限制且允許轉子和頂板在使用期間的熱膨脹。密封裝置設置在軸孔中且包括唇緣16，唇緣16從頂板延伸且由于內部偏壓適合于壓靠軸以密封軸2和頂板6之間的空隙。

當轉子4旋轉時，其從入口處的低壓區域1抽吸流體到出口或排出口處的高壓區域3。盡管轉子和頂板之間的軸向間隙小，但是氣體將從高壓側泄漏到低壓側。在這方面，如箭頭5所示通過軸向間隙的氣體泄漏進入軸孔。一些氣體將在軸周圍通過（如彎曲箭頭所示），且繼續通過軸向間隙，如箭頭7所示。進入軸孔的其他氣體可在離開軸孔之前與密封唇緣16接觸。如果氣體是腐蝕性的，其將腐蝕密封唇緣16。引入在唇緣16和軸之間通過的密封吹掃9提供過程氣體的一些稀釋，但是稀釋效果細微。在圖1中，箭頭5表示過程氣體向后泄漏，而箭頭7表示混合的向后泄漏和密封吹掃流。

試驗顯示，當通過已知真空泵送系統泵送空氣時，密封唇緣處的氧濃度幾乎不受典型氮氣吹掃的影響。甚至增加吹掃流超出通常遇到的程度也僅僅減半在頂板和軸之間的空間中測量的O2濃度。如果該結果應用于腐蝕性過程氣體，例如氟，可以推斷，增加氮氣吹掃將通過降低氟濃度而延長密封壽命。然而，將不能顯著水平地消除密封唇緣腐蝕。因而，還可以外推，減少不希望的腐蝕性氣體水平將需要顯著大體積的吹掃氣體。這增加泵的運行成本。

因而，密封裝置在泵送腐蝕性氣體時易受化學腐蝕且必須定期更換，從而引起泵停機時間且增加持有成本。

期望增加氮氣軸密封吹掃系統的有效性且因而在不需要顯著增加氮氣軸密封吹掃流率的情況下提供更好的密封唇緣保護。

發明內容

根據本發明，提供一種用于從處理室泵送氣體的真空泵，所述泵包括：轉子，所述轉子由驅動軸支撐以便在泵送室中旋轉，所述軸延伸穿過泵送室的橫向于驅動軸延伸的壁中的軸孔；和設置在軸和橫向壁之間的密封裝置，用于阻止氣體通過軸孔，其中，在轉子旋轉時，氣體從泵送室入口處的低壓區域泵送到泵送室出口處的高壓區域，且其中，所述轉子和橫向壁隔開一軸向間隙，氣體向后泄漏能夠從高壓區域沿所述軸向間隙流向低壓區域，且形成用于向后泄漏的附加泄漏路徑，所述附加泄漏路徑從密封裝置隔開，氣體能夠沿著所述附加泄漏路徑流動，而不與密封裝置接觸，從而減少在泵的使用期間與密封裝置接觸的氣體量。

通過提供從泵送室的高壓側到泵送室的低壓側的泄漏路徑，密封壽命可以延長，而不需要氮氣流的大的增加。也不需要附加部件。在微小的持有成本或制造成本增加的情況下增加產品壽命提供顯著的優勢。

進一步的優勢在于，本發明能夠改型許多現有泵。

附圖說明

為了更清楚地理解本發明，現在將參考附圖，附圖僅通過示例的方式給出，其中：

圖1是軸密封裝置的當前配置的示意圖；

圖2是真空泵的示意圖；和

圖3是改進軸密封裝置的配置的示意圖。

具體實施方式