JPH0953561A - Piston seal mechanism - Google Patents

Piston seal mechanism

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JPH0953561A
JPH0953561A JP23756395A JP23756395A JPH0953561A JP H0953561 A JPH0953561 A JP H0953561A JP 23756395 A JP23756395 A JP 23756395A JP 23756395 A JP23756395 A JP 23756395A JP H0953561 A JPH0953561 A JP H0953561A
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JP
Japan
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piston
gap
ring
piston ring
leakage
Prior art date
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JP23756395A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Takahashi
宏一 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the occurrence of leakage, to suppress consumption of a piston ring, and to attain a high vacuum by arranging a seal in a piston ring groove. SOLUTION: A seal groove is formed in the surface, extending at right angles with the central line of the cylinder 1, of a piston ring groove and sealants 4 and 8, such as an O-ring, is inserted therein. When a piston 2 is moved downward, a piston ring 6 is pressed against the cylinder 1 side and the piston 2 is moved in such a state that a resistance force is exerted thereon, As a result, an O-ring 4 is compressed, and leakage through a gap between the piston ring 6 and the piston 2 is prevented from occurring by means of a seal 4. Reversely, when the piston 2 is moved upward, the piston ring 6 is pressed against a gap 7 and leakage is prevented from occurring by means of the O-ring 8. As a result, leakage from an upper vacuum chamber 13 to a lower vacuum chamber 9 amounts to a total of a gap 3 → a gap 12 → a gap 3 and a gap 3 → a gap 10 → a gap 3, and leakage through the inner surface of the piston ring does not occur and a high vacuum is generated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、油を使わないクリーン
で、油回転真空ポンプ並みの高真空を得る事を目的とし
た、半導体製造装置、理化学装置や家庭用機器の真空排
気用のためのドライ真空ポンプ用シール機構である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is for vacuum evacuation of semiconductor manufacturing equipment, physics and chemistry equipment, and household equipment for the purpose of obtaining a high vacuum comparable to an oil rotary vacuum pump without using oil. This is a seal mechanism for the dry vacuum pump of.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、真空装置を排気する為の真空ポンプ
として、ピストン型真空ポンプがあり、シリンダ内を往
復運動するピストンとシリンダ間のシールは、図2に示
すように、通常、ピストンリング6で行われているが、
このシールより洩れを生じ、この洩れがポンプの到達圧
力に大きく影響する。この上部神経室13より下部真空
室9への洩れは、3つのルートがある。即ち、(1)す
き間3→すき間12→すき間3、(2)すき間3→合い
口すき間10→すき間3、及び、(3)すき間3→すき
間5→すき間11→すき間7→すき間3であり、気体の
洩れはこの合計値となる。一般に(1)はピストンリン
グ6が、シリンダ1に接触しているために小さく、
(2)の合い口すき間は図に示すように、L字型の合い
口すき間10を作ることで、小さく出来るが、(3)は
ピストンリング6が、ピストンリングの熱膨張や、ピス
トン2の芯振れを吸収する必要から、すき間11を大き
く取らねばならず洩れ量が大きくなる。結果として洩れ
量は、(1)<(2<(3)の順で大きくなる。この
(3)の洩れ量を小さく押さえる方法として、図2に示
すように、ピストンリング6の内面に、シール8を入れ
る方法がある。この方法は、シール8を少なくとも5〜
15%圧縮せねばならず、これがピストンリング6をシ
リンダ1に押しつける力となり、この力が大きいので、
ピストンリング6がすぐ消耗し、結果として(1)の洩
れ量が多くなり、到達圧力が悪くなる。これが潤滑油を
使用していれば、大きな力で押しつけても、ピストンリ
ング6の消耗を防げるが、ドライ真空ポンプとしてピス
トンリング6を固体潤滑材とし、真空内で潤滑油無しで
使用すると、ピストンリング6はすぐ擦り減り、短時間
で洩れが大きくなって到達圧力が悪くなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a piston type vacuum pump as a vacuum pump for exhausting a vacuum device, and a seal between a piston and a cylinder which reciprocates in a cylinder is usually a piston ring 6 as shown in FIG. Is done in
Leakage occurs from this seal, and this leakage greatly affects the ultimate pressure of the pump. The leakage from the upper nerve chamber 13 to the lower vacuum chamber 9 has three routes. That is, (1) gap 3 → gap 12 → gap 3, (2) gap 3 → head gap 10 → gap 3, and (3) gap 3 → gap 5 → gap 11 → gap 7 → gap 3, Gas leakage is this total value. Generally, (1) is small because the piston ring 6 is in contact with the cylinder 1,
As shown in the figure, the gap in (2) can be made smaller by making an L-shaped gap 10, but in (3), the piston ring 6 has thermal expansion of the piston ring and the piston 2 has Since it is necessary to absorb the runout, the gap 11 must be made large and the amount of leakage becomes large. As a result, the amount of leakage increases in the order of (1) <(2 <(3). As a method of keeping the amount of leakage of (3) small, as shown in FIG. There is a method of inserting the seal 8. In this method, the seal 8 is at least 5 to 5.
It must be compressed by 15%, and this becomes the force that pushes the piston ring 6 against the cylinder 1, and since this force is large,
The piston ring 6 wears out immediately, and as a result, the amount of leakage in (1) increases and the ultimate pressure deteriorates. If this uses lubricating oil, even if it is pressed with a large force, the piston ring 6 can be prevented from being consumed, but if the piston ring 6 is used as a dry vacuum pump with solid lubricating material and it is used in a vacuum without lubricating oil, The ring 6 is worn out immediately, and in a short time, the leakage becomes large and the ultimate pressure becomes poor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
シールの洩れ量が最も大きい、(3)のピストンリング
6の内面がらの洩れを押さえるために行ったもので、洩
れが少なく、かつピストンリングの消耗を押さえ、高真
空を達成することを課題とした。
The present invention was carried out in order to suppress the leakage of the inner surface of the piston ring 6 of (3), which has the largest amount of leakage of the seal, and the leakage is small. The challenge was to reduce the wear of the piston ring and achieve a high vacuum.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】図1で本発明の構成を説
明すると、ピストンリング6を挿入する溝で、シリンダ
1の中心線に直角な両面、もしくは片面にシール溝を設
け、Oリング等のシール材4及び8を挿入する。ここ
で、ピストンリング6とピストン2とのすき間5及び7
は、ピストンリング6が張力によって、自由に拡がるこ
とのできるすき間を確保する。このような構成下で、ピ
ストン2の動作時の状態を、図で説明すると、図1aは
ピストン2が下方に動いている時のOリングの状熊を示
し、図1bは逆にピストン2が、上方に動いている時の
Oリングの状態を示す。ピストンリング6は自身が持つ
張力と、ピストン2の微小な芯振れによって、シリンダ
1に押しつけられている。ここでピストン2が下方に動
く時、図1aに示すように、ピストンリング6は上記の
力、即ち、ピストンリング6の張力とピストン2の芯振
れにより、シリンダ1側に押しつけられ、ピストン2は
この抵抗力を受けながら移動する。この結果、Oリング
4はこの抵抗力に相当する力により圧縮される。結果と
して、ピストンリング6とピストン2との間は、シール
4によってシールされ洩れが防止される。逆にピストン
2が上方に移動する時は、図1bに示すように、すき間
7にピストンリング6が押しつけられ、Oリング8によ
って洩れを生じない。結果として、上部真空室13よ
り、下部真空室9への洩れは、(1)すき間3→すき間
12→すき間3、及び(2)すき間3→すき間10→す
き間3の合計となり、最も大きいピストンリング内面を
通じる洩れ(3)が撫くなって、高真空が得られるよう
になった ここで、Oリングを両面に装着しないで、片
面だけでシールする方法もあるがこの場合はピストン2
の動作時の、一方向のみシールされるので、結果として
到達真空度が悪くなる。
To explain the structure of the present invention with reference to FIG. 1, a groove for inserting the piston ring 6 is provided with a seal groove on both sides or one side perpendicular to the center line of the cylinder 1, such as an O-ring. Then, the sealing materials 4 and 8 are inserted. Here, the clearances 5 and 7 between the piston ring 6 and the piston 2
Secures a gap in which the piston ring 6 can freely expand due to the tension. With such a configuration, the operating state of the piston 2 will be described with reference to the drawing. FIG. 1a shows an O-ring shaped bear when the piston 2 is moving downward, and FIG. , Shows the state of the O-ring when moving upward. The piston ring 6 is pressed against the cylinder 1 by the tension that the piston ring 6 has and the minute runout of the piston 2. Here, when the piston 2 moves downward, as shown in FIG. 1a, the piston ring 6 is pressed against the cylinder 1 side by the above-mentioned force, that is, the tension of the piston ring 6 and the center runout of the piston 2, and the piston 2 is It moves while receiving this resistance. As a result, the O-ring 4 is compressed by the force corresponding to this resistance force. As a result, the gap between the piston ring 6 and the piston 2 is sealed by the seal 4 to prevent leakage. On the contrary, when the piston 2 moves upward, as shown in FIG. 1b, the piston ring 6 is pressed into the gap 7 and the O-ring 8 prevents leakage. As a result, the leakage from the upper vacuum chamber 13 to the lower vacuum chamber 9 is the sum of (1) gap 3 → gap 12 → gap 3 and (2) gap 3 → gap 10 → gap 3, which is the largest piston ring. The leak (3) through the inner surface has been smeared and a high vacuum can be obtained. Here, there is a method of sealing only one side without attaching the O-rings on both sides, but in this case the piston 2
Since the seal is sealed only in one direction during the operation, the ultimate vacuum is deteriorated as a result.

【0005】[0005]

【作用】ピストンリング6とピストン2とのすき間5及
び7は、ピストンリング6が張力によって自由に動ける
だけのすき間があるので、ピストンリング6の張力によ
る、シリンダ1へのシール作用にはなんら影響を与え
ず、かつ動作中はどちらかのOリング、即ち、4又は8
によってシールされるので、真空室13より9への洩れ
が大幅に小さくなり、高真空を達成する事が可能となっ
た。
The clearances 5 and 7 between the piston ring 6 and the piston 2 have a clearance that allows the piston ring 6 to freely move under tension, and therefore the tension of the piston ring 6 has no effect on the sealing action on the cylinder 1. , And either O-ring during operation, ie 4 or 8
Since it is sealed by, the leakage from the vacuum chamber 13 to 9 is significantly reduced, and a high vacuum can be achieved.

【0006】[0006]

【実施例】ピストン2の径をΦ40とした場合、回転数
1500rpmで、排気速度は20l/分が得られ、得
られた到達真空度は、油を使わない完全ドライ式で、本
発明シールを使用することにより、到達圧力は≦10
−2Torrとなった。
EXAMPLE When the diameter of the piston 2 is Φ40, the pumping speed is 1500 rpm, the evacuation speed is 20 l / min, and the ultimate vacuum obtained is a completely dry type without using oil and the seal of the present invention is used. The ultimate pressure is ≤10 by using
-2 Torr.

【0007】[0007]

【発明の効果】多段式ドライ真空ポンプに、本発明によ
るピストンシール機構を使用した結果ピストンで仕切ら
れる真空時間の洩れが小さくなり、得られる到達真空度
は、従来法によるポンプの50Torrから、≦10
−2Torrと大幅に改善できた。このため、現在、油
汚染で問題になっている油回転ポンプにとって代わって
利用することが可能となり、工業的利用は図り知れない
ものとなる。
As a result of using the piston seal mechanism according to the present invention in the multi-stage dry vacuum pump, leakage of the vacuum time partitioned by the piston is reduced, and the ultimate vacuum obtained is 50 Torr of the conventional pump or less. 10
It was possible to improve significantly by -2 Torr. Therefore, it can be used in place of the oil rotary pump that is currently a problem due to oil pollution, and industrial use becomes immeasurable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1a】発明ピストンシール機構断面図でピストンが
下に動作している状態
FIG. 1a is a sectional view of the invention piston seal mechanism, showing a state in which the piston is operating downward.

【図1b】発明ピストンシール機構断面図でピストンが
上に動作している状態 1 シリンダ 2 ピストン 3 ピストンとシリンダすき間 4 Oリング 5 ピストンリング溝上面すき間 6 ピストンリング 7 ピストンリング溝下面すき間 8 Oリング 9 下部真空室 10 ピストンリング合い口すき間 11 ピストンリングと同溝内径すき間 12 ピストンリングとシリンダすき間 13 上部真空室
[Fig. 1b] Invention Piston seal mechanism state where piston is operating upward 1 cylinder 2 piston 3 piston-cylinder clearance 4 O-ring 5 piston ring groove upper surface clearance 6 piston ring 7 piston ring groove lower surface clearance 8 O-ring 9 Lower vacuum chamber 10 Piston ring clearance gap 11 Piston ring and same groove inner diameter gap 12 Piston ring and cylinder gap 13 Upper vacuum chamber

【図2】従来型ピストンシール機構断面図 1 シリンダ 2 ピストン 3 ピストンとシリンダ間すき間 5 ピストンリング上面すき間 6 ピストン 7 ピストンリング下面すき間 8 Oリング 9 下部真空室 10 ピストンリング合い口すき間 12 ピストンリングとシリンダすき間 13 上部真空室[Fig. 2] Cross-sectional view of conventional piston seal mechanism 1 Cylinder 2 Piston 3 Gap between piston and cylinder 5 Gap on top of piston ring 6 Piston 7 Gap on bottom of piston ring 8 O-ring 9 Lower vacuum chamber 10 Piston ring Abutment gap 12 Piston ring Cylinder clearance 13 Upper vacuum chamber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】仕切板を境界にし、シリンダを前段(高真
空側)と後段(低真空側)のシリンダに分け、各シリン
ダ内のピストンを、1本のピストン軸で共用し、かつ、
各シリンダは、ピストンで更に高真空室と低真空室とに
分け、排気される気体は、前段シリンダの高真空室から
低真空室を通って、後段シリンダに流れる構成とする多
段式往復動ドライ真空ポンプにおいて、ピストンリング
溝の、シリンダ中心線に直角な両面もしくは片面に、シ
ールを設けたピストンシール機構
A cylinder is divided into a front stage (high vacuum side) and a rear stage (low vacuum side) with a partition plate as a boundary, and the piston in each cylinder is shared by one piston shaft, and
Each cylinder is further divided into a high vacuum chamber and a low vacuum chamber by a piston, and the exhausted gas flows from the high vacuum chamber of the preceding cylinder to the low vacuum chamber and then to the latter cylinder. In a vacuum pump, a piston seal mechanism in which a seal is provided on both or one side of the piston ring groove that is perpendicular to the cylinder center line.
JP23756395A 1995-08-11 1995-08-11 Piston seal mechanism Pending JPH0953561A (en)

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JP (1) JPH0953561A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09264252A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Sanyo Electric Co Ltd Compression device
WO2024234624A1 (en) * 2023-05-12 2024-11-21 武汉恩达通科技有限公司 Fiber optic termination box having high sealing performance

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JPH09264252A (en) * 1996-03-29 1997-10-07 Sanyo Electric Co Ltd Compression device
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