JP6842148B2 - 多段ルーツ式真空ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は多段ルーツ式真空ポンプ装置に関する。

多段ルーツ式真空ポンプの一形式として、特開２０１０−２０３４２２号公報には、ケーシングに吸込口と吐出口及び複数の真空室を形成し、各真空室に一対の３葉式のルーツロータを回転可能に格納した多段ルーツ式真空ポンプが開示されている。
この多段ルーツ式真空ポンプでは、ケーシングの左右両側面に組み付けたハウジングに、真空室を貫通する３葉式のルーツロータの回転軸を支承するベアリングを内蔵している。そして、真空室とベアリングの間の空気の流れを遮断する軸封部をベアリングに近接して設けている。

ところで、多段ルーツ式真空ポンプが加工部品洗浄後の真空乾燥や脱水機の真空源に使用される場合、吸込口から空気とともに水分が真空室に吸引される。そのため、吸引された水分が一方のルーツロータの頂部と他方のルーツロータの谷部で囲まれた微小間隙に閉じ込められて異常な高圧になる「液ガミ」現象が発生し、この現象を原因とする異常音（液ガミ音）や異常振動が真空ポンプの稼働中に発生することがある。
液ガミ現象が発生すると、ハウジングの軸封部に水分が勢いよく侵入してベアリングの潤滑油を洗い流し、あるいは潤滑油と混和することでベアリングや、回転軸に固設されているタイミングギヤに潤滑不良を生じ、ポンプ寿命が低下する。

上記した従来の多段ルーツ式真空ポンプでは、ハウジングの内周面の真空室に近接する部位にオイルシールを嵌着し、ベアリングに近接する部位にカラーを嵌着し、カラーとベアリングの間に水分振り切り用リングを配置して回転軸に固定し、カラーとリングとの対向面に生じる隙間にラビリンスシールを形成している。
このように従来の多段ルーツ式真空ポンプでは、オイルシールとカラー及び水分振り切り用リングで軸封部を構成し、軸封部に溜まるハウジングドレンを真空室に戻す通路を形成している。

特開２０１０−２０３４２２号公報

上記した従来の真空ポンプによれば、軸封部に侵入したハウジングドレンが通路を通して真空室に戻されるが、通路とベアリングの間にシール機構がないため、ハウジングドレンの一部がベアリングに侵入して潤滑油に混入するおそれがある。
本発明はかかる問題点に鑑み、軸封部に侵入したハウジングドレンがベアリングに侵入するのを防止できる多段ルーツ式真空ポンプ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、吸込口と吐出口及び通路で順に連通された複数の真空室を形成したケーシングと、各真空室を貫通する回転軸に固設され、真空室に回転可能に格納された一対の３葉式のルーツロータと、ケーシングの左右側面に組み付けられ、回転軸を支承するベアリングを内蔵する左右一対のハウジング、及びベアリングに近接して設けられ真空室とベアリングの間の空気の流れを遮断する軸封部を備え、
吸込口と吐出口が連通することのないように真空室に格納された一対のルーツロータを回転させ、吸込口から吸引した空気を吐出口から吐出する多段ルーツ式真空ポンプ装置であって、
ハウジングの内周面の真空室に近接する部位に第１オイルシールを嵌着し、ベアリングに近接する部位にカラーを嵌着するとともに、カラーに第２オイルシールを係止し、
第１オイルシールと第２オイルシールで軸封部を区画形成し、
ハウジングに軸封部とハウジングの外部を連通する上下２本のハウジングドレン用連通穴を形成し、窒素又は圧縮空気を上側のハウジングドレン用連通穴を通して軸封部に導入し、若しくは軸封部を大気に開放することにより、軸封部に溜まったハウジングドレンを下側のハウジングドレン用連通穴を通して軸封部からハウジングの外部へ排出するようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多段ルーツ式真空ポンプ装置において、
下側のハウジングドレン用連通穴をドレンポットに接続するとともに、下側のハウジングドレン用連通穴にハウジングドレン排出弁を設け、
ドレンポットにレベル計を付設したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は請求項１に記載の多段ルーツ式真空ポンプ装置において、ケーシングに真空室とケーシングの外部を連通するケーシングドレン用連通穴を形成するとともに、ケーシングドレン用連通穴にケーシングドレン排出弁を設けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、上側のハウジングドレン用連通穴を通して軸封部に窒素や圧縮空気等の不活性ガスを導入し、若しくは軸封部を大気に開放することにより、軸封部に溜まったハウジングドレンを下側のハウジングドレン用連通穴を通して軸封部からハウジングの外部へ排出することができる。そのため、軸封部に溜まったハウジングドレンがベアリングに侵入するのを防止でき、ベアリングや回転軸に固設されているタイミングギヤに潤滑不良が生じて、ポンプ寿命が低下するのを防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、ポンプ運転中にドレンポットの液量をレベル計で確認してハウジングドレン排出弁を開き、ドレンポットにハウジングドレンを適時排出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ポンプ運転停止時にケーシングドレン排出弁を開き、ケーシングドレン排出用穴を通して真空室を大気開放し、真空室に溜まったドレンを真空室の外部に排出することができる。そのため、ポンプ運転停止時から運転開始時にかけて閉じ込み減少により軸封部へ侵入するドレン量を抑制できる。

本発明の実施例に係る多段ルーツ式真空ポンプ装置を示す側面図である。 同装置の多段ルーツ式真空ポンプを示す側面断面図である。 図２の３-３線から切断した断面図である。 図３の４-４線から切断した断面図である。 図２の５-５線から切断した断面図である。 同装置の軸封部を示す拡大断面図である。

以下に本発明を図面に基づき説明する。図１には本発明の一実施例に係る多段ルーツ式真空ポンプ装置１０が示されている。当該多段ルーツ式真空ポンプ装置１０は多段ルーツ式真空ポンプ１１と、駆動モータ１２及び２台のドレンポット１３を備え、ベース１４上にドレンポット１３、駆動モータ１２、多段ルーツ式真空ポンプ１１が下から順に積層されている。

図２〜図５に多段ルーツ式真空ポンプ１１の詳細な構造を示す。多段ルーツ式真空ポンプ１１はケーシング１５と、ケーシング１５の両側面に組み付けたハウジング１６、１７と、各ハウジング１６，１７に組み付けたオイルカバー１８，１９を備えている。

ケーシング１５には吸込口２０と吐出口２１が設けられている。ケーシング１５の内部には第１真空室２２、第２真空室２３、第３真空室２４、第４真空室２５が形成され、吸込口２０、第１真空室２２、第２真空室２３、第３真空室２４、第４真空室２５及び吐出口２１が通路２６で連通している。また、図４に示すように、ケーシング１５には各真空室２２，２３，２４，２５と外部を連通するケーシングドレン排出用穴１５ａ、１５ｂが形成され、ケーシングドレン排出用穴１５ａ、１５ｂにケーシングドレン排出弁５８（図１、図２参照）が配管接続されている。

第１真空室２２には一対の３葉式ルーツロータ２７が回転可能に格納されている。同様に第２真空室２３に一対の３葉式ルーツロータ２８、第３真空室２４に一対の３葉式ルーツロータ２９が、また第４真空室２５に一対の３葉式ルーツロータ３０が格納されている。

第１真空室２２の一方の３葉式ルーツロータ２７と第３真空室２４の一方の３葉式ルーツロータ２９は回転軸３１に固設されている。第１真空室２２の他方の３葉式ルーツロータ２７と第３真空室２４の他方の３葉式ルーツロータ２９は回転軸３２に固設されている。

第２真空室２３の一方の３葉式ルーツロータ２８と第４真空室２５の一方の３葉式ルーツロータ３０は回転軸３３に固設されている。第２真空室２３の他方の３葉式ルーツロータ２８と第４真空室２５の他方の３葉式ルーツロータ３０は回転軸３４に固設されている。

回転軸３１と回転軸３２は第１真空室２２と第３真空室２４を貫通して両端部がそれぞれハウジング１６，１７内に突出している。また、回転軸３３と回転軸３４は第２真空室２３と第４真空室２５を貫通して両端部がそれぞれハウジング１６，１７内に突出している。

回転軸３１の一方の突出端部はハウジング１６に内蔵したベアリング３５で支承され、他方の突出端部がハウジング１７に内蔵したベアリング３６で支承されている。同様に、回転軸３２の一方の突出端部はハウジング１６に内蔵したベアリング（図示略）で支承され、他方の突出端部がハウジング１７に内蔵したベアリング（図示略）で支承されている。

回転軸３３の一方の突出端部はハウジング１６に内蔵したベアリング３７で支承され、他方の突出端部がハウジング１７に内蔵したベアリング３８で支承されている。同様に、回転軸３４の一方の突出端部はハウジング１６に内蔵したベアリング３９で支承され、他方の突出端部がハウジング１７に内蔵したベアリング４０で支承されている。

回転軸３１の一方の突出端部にはタイミングギヤ４１が固定され、回転軸３２の一方の突出端部に固定したタイミングギヤ（図示略）に噛み合っている。
回転軸３３の一方の突出端部にはタイミングギヤ４２が固定され、回転軸３４の一方の突出端部に固定したタイミングギヤ４３に噛み合っている。

回転軸３１の他方の突出端部にはプーリ４４が固定され、回転軸３３の一方の突出端部にプーリ４５が固定されている。プーリ４４とプーリ４５はＶベルト４６で駆動モータ１２に連結されている。

図６に拡大して図示するように、ハウジング１６には上下２箇所にベアリング３７を格納するベアリング室１６ａとベアリング３９を格納するベアリング室１６ｂが形成されている。ベアリング室１６ａの内周面の第２真空室２３に近接する部位に第１オイルシール４７が嵌着されている。また、ベアリング３７に近接する部位にカラー４８を嵌着するとともに、カラー４８に第２オイルシール４９が係止されている。そして、第１オイルシール４７と第２オイルシール４９で、第２真空室２３とベアリング３７の間の空気の流れを遮断する軸封部５０が区画形成されている。同様に、第１オイルシール４７と第２オイルシール４９で、第２真空室２３とベアリング３９の間の空気の流れを遮断する軸封部５０が区画形成されている。

同様に、ハウジング１７には上下２箇所にベアリング３８を格納するベアリング室１６ｃとベアリング４０を格納するベアリング室１６ｄが形成されている。そして、第１オイルシール４７と第２オイルシール４９で、第４真空室２５とベアリング３８、４０の間の空気の流れを遮断する軸封部５０が区画形成されている。

このようにして、回転軸３１，３２，３３，３４を支承するベアング３５，３６、３７、３８、３９，４０に近接して軸封部５０が設けられている。ハウジング１６，１７には軸封部５０とハウジング１６，１７の外部を連通する上下２本のハウジングドレン用連通穴５１，５２が形成されている。上側のハウジングドレン用連通穴５１には不活性ガス導入ボール弁５３が設けられ、下側のハウジングドレン用連通穴５２にはハウジングドレン排出口５４が設けられている。

ハウジングドレン排出口５４は、図１に示すように、ドレンポット１３のドレン流入弁５５及びドレンポット均圧弁５６に配管接続されている。ドレンポット１３の正面にはレベル計５７とドレン排出弁５９が設けられている。
なお、ハウジング１６，１７に取り付けたオイルカバー１８，１９の内部には潤滑油６０が貯えられている。

本実施例に係る多段ルーツ式真空ポンプ装置１０の構造は以上の通りであって、運転に伴い、吸込口２０から吸引した洗浄液を含む流体６１の一部が閉じ込み減少により軸封部５０へ侵入し、ハウジングドレン６２として第１オイルシール４７と第２オイルシール４９の間に溜まる。そこで、不活性ガス導入ボール弁５３を操作し、窒素又は圧縮空気を上側のハウジングドレン用連通穴５１を通して軸封部５０に導入し、若しくは軸封部５０を大気に開放することにより、軸封部５０に溜まったハウジングドレン６２を下側のハウジングドレン用連通穴５２を通して軸封部５０からハウジング１６，１７の外部へ排出する。排出したハウジングドレン６２は、ドレン排出口５４からドレンポット１３に回収される。

ドレンポット１３にはレベル計５７を付設したので、ポンプ運転中にドレンポット１３の液量を確認してドレン排出弁５９を開き、ドレンポット１３からハウジングドレン６２を適時排出することができる。

また、ケーシング１６，１７に、各真空室２２，２３，２４，２５とケーシング１６，１７の外部を連通するケーシングドレン用連通穴１５ａ、１５ｂを形成し、ケーシングドレン用連通穴１５ａ、１５ｂにケーシングドレン排出弁５８を設けたので、ポンプ運転停止時にケーシングドレン排出弁５８を開いて真空室２２，２３，２４，２５を大気開放し、真空室２２，２３，２４，２５に溜まったケーシングドレン６３を真空室２２，２３，２４，２５の外部に排出することができる。そのため、ポンプ運転停止時から運転開始時にかけて閉じ込み減少により軸封部５０へ侵入するドレン量を抑制できる。

１０…多段ルーツ式真空ポンプ装置
１１…多段ルーツ式真空ポンプ
１２…駆動モータ
１３…ドレンポット
１４…ベース
１５…ケーシング
１５ａ、１５ｂ…ケーシングドレン排出用穴
１６，１７…ハウジング
１８，１９…オイルカバー
２０…吸込口
２１…吐出口
２２…第１真空室
２３…第２真空室
２４…第３真空室
２５…第４真空室
２６…通路
２７，２８，２９，３０…３葉式ルーツロータ
３１，３２，３３，３４…回転軸
３５，３６，３７，３８，３９，４０…ベアリング
４１，４２，４３…タイミングギヤ
４４，４５…プーリ
４６…Ｖベルト
４７…第１オイルシール
４８…カラー
４９…第２オイルシール
５０…軸封部
５１，５２…ハウジングドレン用連通穴
５３…不活性ガス導入ボール弁
５４…ハウジングドレン排出口
５５…ドレン流入弁
５６…ドレンポット均圧弁
５７…レベル計
５８…ケーシングドレン排出弁
５９…ドレン排出弁
６０…潤滑油
６１…流体
６２…ハウジングドレン
６３…ケーシングドレン

Claims (3)

1. 吸込口と吐出口及び通路で順に連通された複数の真空室を形成したケーシングと、各真空室を貫通する回転軸に固設され、真空室に回転可能に格納された一対の３葉式のルーツロータと、ケーシングの左右側面に組み付けられ、回転軸を支承するベアリングを内蔵する左右一対のハウジング、及びベアリングに近接して設けられ真空室とベアリングの間の空気の流れを遮断する軸封部を備え、
   吸込口と吐出口が連通することのないように真空室に格納された一対のルーツロータを回転させ、吸込口から吸引した空気を吐出口から吐出する多段ルーツ式真空ポンプ装置であって、
   ハウジングの内周面の真空室に近接する部位に第１オイルシールを嵌着し、ベアリングに近接する部位にカラーを嵌着するとともに、カラーに第２オイルシールを係止し、
   第１オイルシールと第２オイルシールで軸封部を区画形成し、
   ハウジングに軸封部とハウジングの外部を連通する上下２本のハウジングドレン用連通穴を形成し、窒素又は圧縮空気を上側のハウジングドレン用連通穴を通して軸封部に導入し、若しくは軸封部を大気に開放することにより、軸封部に溜まったハウジングドレンを下側のハウジングドレン用連通穴を通して軸封部からハウジングの外部へ排出するようにしたことを特徴とする多段ルーツ式真空ポンプ装置。
2. 下側のハウジングドレン用連通穴をドレンポットに接続するとともに、下側のハウジングドレン用連通穴にハウジングドレン排出弁を設け、
   ドレンポットにレベル計を付設したことを特徴とする請求項１に記載の多段ルーツ式真空ポンプ装置。
3. ケーシングに真空室とケーシングの外部を連通するケーシングドレン用連通穴を形成するとともに、ケーシングドレン用連通穴にケーシングドレン排出弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の多段ルーツ式真空ポンプ装置。

Images