密封装置的制造方法
【技术领域】
[〇〇〇1]本发明涉及一种密封装置，其用于例如将旋转轴与围绕所述旋转轴的壳体之间的环形空间分割为大气压空间和真空空间。
【背景技术】
[0002]迄今为止，为了在其内部空间为真空的真空容器中向装置提供旋转力，可以设置用于传送旋转力的旋转轴，使得从真空容器的内部向真空容器的外部突起。
[0003]这种情况下，为了在真空容器中维持真空状态，必须防止空气从旋转轴和通孔之间的环形空间向真空容器中泄漏以维持真空状态，所述通孔设于真空容器内并用于通过其插入旋转轴。因此，在环形空间安装密封装置(例如，参见专利文献1)。
[0004]引用列表
[0005]【专利文献】
[0006]专利文献1:日本专利特许公开公告第2001-99328号
【发明内容】
[0007]【技术问题】
[0008]例如，根据JIS (日本工业标准)H0211，关于压力区域，等于或高于102Pa的区域归为低真空区，102Pa_10的区域归为中间真空区，10 ^a-lO 5Pa的区域归为高真空区，以及等于或低于10 5Pa的区域归为超高真空区。
[0009]上述传统的密封装置能够在低真空区至高真空区稳定密封。
[0010]但是，当传统的密封装置在超高真空区使用时，其可以在旋转轴停止的状态下维持预定的真空度。而当旋转轴从其停止的状态开始旋转时，在旋转轴旋转状态的某些情况下真空度瞬间降低。下文中，这种真空度的改变称为“真空改变”。
[0011]在上述传统的密封装置中，密封装置的密封唇口相对于旋转轴的扣紧力随真空度的升高趋向增大。从而当建立了超高真空状态时，扣紧力进一步变大。于是当旋转轴开始转动时，很可能发生在旋转轴和密封唇口之间出现的摩擦振动(所谓的粘着滑动)。由于粘着滑动，密封唇口瞬间与旋转轴的外周表面分开使得大气压向真空容器侧泄漏，这被认为是真空改变的原因之一。
[0012]当发生了真空改变的时候，真空改变有可能会严重影响到真空容器中的装置、产品等。因而必须尽可能的抑制真空改变的发生以维持稳定的真空环境。
[0013]鉴于这种情况提出了本发明，本发明的目的是提供一种能够抑制真空改变以维持稳定的真空环境的密封装置。
[0014]【技术方案】
[0015]为达到上述目的，本发明的密封装置将在旋转轴和围绕所述旋转轴的壳体之间形成的环形空间轴向分割为低压空间和高压空间，所述高压空间的压力高于所述低压空间的压力，所述密封装置包括环形密封部，其由弹性材料形成并与所述旋转轴的外周表面为可滑动接触，其中，在所述密封部的内周表面上形成有主唇口使得与所述旋转轴的外周表面为可滑动接触，并形成有倾斜面使得从所述主唇口向低压空间侧延伸且直径朝向所述低压空间侧逐渐增大；以及在所述倾斜面上沿轴向形成多个环形突起使得在主唇口与所述旋转轴的外周表面可滑动接触的状态下可与所述旋转轴的外周表面滑动接触。
[0016]根据上述配置的密封装置，除所述主唇口之外，所述多个环形突起也与所述旋转轴的外周表面为可滑动接触。因此，与例如只有主唇口与所述外周表面为可滑动接触的情况相比，当所述主唇口与所述外周表面可滑动接触时，其可以降低每单位面积上的表面压力。这使得当旋转轴从其停止的状态开始旋转时，即使当主唇口相对于旋转轴的扣紧力由于低压空间造成的负压而增大时，发生在主唇口处的粘着滑动也可以被抑制。从而粘着滑动引起的主唇口瞬间与旋转轴外周表面的分开可被抑制。因此，当旋转轴初始转动时真空改变的发生可得到抑制。
[0017]由于在倾斜面上形成有多个环形突起使得在主唇口与旋转轴的外周表面可滑动接触的状态下可与外周表面滑动接触，使用所述多个环形突起以及主唇口可以将低压空间和高压空间之间的空间进行多级分割。这样可以使施加到主唇口的负压被形成在低压空间侧的多个环形突起以分段的方式降低，故可以抑制压力从高压空间向低压空间泄漏。因此也可以抑制由于粘着滑动之外的因素所引起的压力泄漏。
[0018]根据本发明，由于可以抑制真空改变并如上述也可以抑制压力泄漏，故可以维持稳定的真空环境。
[0019]在所述密封装置中，优选的，所述多个环形突起包括设于主唇口侧的第一环形突起以及设于相对于第一环形突起的低压空间侧的第二环形突起，并且，所述第二环形突起的突起尺寸大于第一环形突起的突起尺寸，使得所述第一和第二环形突起相对于所述旋转轴的外周表面的接触压力变得均匀。
[0020]在这种情况下，由于所述第二环形突起，可使所述第一和第二环形突起相对于所述旋转轴的外周表面的接触压力保持均匀。故而在各环形突起中发生的相对于旋转轴的外周表面的干扰和扣紧力的变化可得到抑制。据此可更加确定地对低压空间和高压空间之间的空间进行多级分割。因此可以更加有效地抑制压力泄露。
[0021]在所述密封装置中，优选设有多个第一环形突起。在这种情况下，由于可以对低压空间和高压空间之间进行更多级分割，因此可以更有效地抑制压力泄漏。
[0022]在所述密封装置中，沿切线可形成第一环形突起的远端和第二环形突起的远端，所述切线通过主唇口的远端和所述第二环形突起的远端。
[0023]在这种情况下，可使所述第一和第二环形突起相对于旋转轴的外周表面的接触压力保持更加均匀。
[0024]在所述密封装置中，优选将所述倾斜面相对于轴向的倾斜角设置为10-20度。这种情况下，可以使得主唇口和每个环形突起与所述旋转轴的外周表面之间为适当的可滑动接触。
[0025]在所述密封装置中，所述多个环形突起的每一个可形成为使其远端具有圆弧截面的形状。这种情况下，当每个环形突起与所述旋转轴的外周表面为可滑动接触时，可以抑制过多的增加接触面积，并因此可以降低环形突起与旋转轴之间的摩擦力。而且，可以确定地使得每个环形突起与所述外周表面为可滑动接触，并因此可以确保密封性能。
[0026]【发明的有益效果】
[0027]根据本发明的密封装置，可以抑制真空改变以维持稳定的真空环境。
【附图说明】
[0028]图1为根据本发明实施方式的密封装置的剖视图。
[0029]图2为图1中的主唇口主要部分的放大剖视图。
[0030]图3为当旋转轴插入密封装置内周侧时的主唇口的剖视图。
[0031]图4(a)为根据一改进的主唇口主要部分的放大剖视图，以及(b)为根据另一改进的主唇口主要部分的放大剖视图。
【具体实施方式】
[0032]以下将根据附图描述本发明的实施方式。
[0033]图1为根据本发明实施方式的密封装置的剖视图。密封装置1安装于其内部被形成为真空环境的真空容器(未示出)。密封装置I用于在密封状态下将在旋转轴S和围绕所述旋转轴S的壳体Η之间形成的环形空间T分割为轴向大气压空间A (高压空间，图1中片状表面的右侧)和真空空间V(低压空间，图1中片状表面的左侧)。
[0034]在本实施方式中，使真空空间V维持在所谓的超高真空(10 5Pa (绝对压力)或更低)作为压力区域范围。
[0035]旋转轴S为用于向设于所述真空容器内的装置提供旋转力的旋转传送轴。旋转轴S插入设于真空容器的管状壳体Η并且提供真空容器内侧和外侧之间的连通。从而，旋转轴S被设为从真空空间V(即真空容器内侧)朝向大气压空间Α(即真空容器外侧)突出。
[0036]密封装置1轴向分割环形空间T使得旋转轴S可旋转，其包括由金属制成的金属芯2和由弹性材料如氟碳橡胶形成并通过硫化作用与所述金属芯接合的密封构件3。
[0037]金属芯2通过压制钢板如SPCC(冷乳板)以环状形成。金属芯2包括具有圆柱体形状的圆柱形部2a和通过使圆柱形部2a轴向一侧的端部向径向内侧弯曲而形成的环形部2b。这样，金属芯2形成为具有L的截面形状。
[0038]密封构件3包括本体部4、从环形部2b内周末端延伸的密封部5、以及同样从环形部2b内周末端延伸的辅助唇口 7。本体部4形成为从圆柱形部2a外周表面围绕圆柱形部2a在大气压空间A侧的端面延伸且沿着圆柱形部2a的内周表面延伸。此外，本体部4沿着环形部2b在大气压空间A侧的侧表面形成并与其接合。
[0039]金属芯2经本体部4压合于壳体Η内，使得密封装置1固定于壳体H。
[0040]辅助唇口 7从作为底端的环形部2b的内周末端朝向真空空间V侧延伸。此外，将辅助唇口 7设为于径向内侧处突出以与旋转轴S的外周表面S1可滑动接触。
[0041]密封部5为从作为底端的环形部2b的内周末端朝向大气压空间A侧延伸的环形构件。
[0042]在密封部5外周表面侧安装有夹紧盘簧(garter spring) 8,其用于通过朝径向内侧扣紧并挤压密封部5而增强密封性能。
[0043]密封部5与旋转轴S的外周表面S1为可滑动接触。由此，密封部5密封环形空间T以防止大气压空间A的压力通过旋转轴S和壳体Η之间向真空空间V泄漏。
[0044]在密封部5的内周表面上，形成有主唇口 10使得可与旋转轴S的外周表面SI滑动接触，形成有真空空间侧倾斜面11使得从主唇口 10朝向真空空间V侧延伸且直径朝向真空空间V侧逐渐变大，以及形成有大气压空间侧倾斜面12使得从主唇口 10朝向大气压空间A侧延伸且直径朝向大气压空间A侧逐渐变大。这样，主唇口 10由真空空间侧倾斜面11和大气压空间侧倾斜面12形成的隆起线组成，并形成为具有类似山岭的截面形状。
[0045]如上所述，密封部5从作为底端的环形部2b的内周末端朝向大气压空间A侧延伸。因此，密封部5被配置为使其处于大气压空间A侧的末端部分能够围绕其处于真空空间V侧的末端部分径向振动。图1示出处于自由状态的密封部5。
[0046]当旋转轴S插入密封部5的内周表面侧时，密封部5的处于大气压空间A侧的末端部分朝向径向外侧振动，并且密封部5的所述处于大气压空间A侧的末端部分以及主唇口 10发生弹性变形使得直径略微增大。在主唇口 10弹性变形使得直径略微增大的状态下，主唇口 10与旋转轴S的外周表面SI可滑动接触。
[0047]图2为图1中的密封部5的主要部分的放大剖视图。图2示出处于自由状态的密封部5。
[0048]密封部5的真空空间侧倾斜面11形成为圆锥形内周表面，其相对于轴向的倾斜角被设为在例如10-20度的范围内。
[0049]在真空空间侧倾斜面11上，形成有多个(示例中为3个)环形突起20，其从真空空间侧倾斜面11朝向径向内侧突出并沿轴向以预定间隔设置。
[0050]每个环形突起20形成为使其远端具有圆弧的截面形状。环形突起20各自包括设于主唇口 10侧的多个第一环形突起21以及相对于第一环形突起21设于真空空间V侧的第二环形突起22。
[0051]第二环