KR101603140B1 - 스크류 로터가 구비되는 진공펌프 - Google Patents

스크류 로터가 구비되는 진공펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스크류 로터가 구비되는 진공펌프에 관한 것으로 주동축 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2주동 스크류와 상기의 제 1, 2주동 스크류 보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5주동 스크류가 구비되며 각 주동 스크류 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부에서 유체 토출부 방향으로 갈수록 작아지게 구성되는 주동 스크류 로터와 종동축 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2종동 스크류와 상기의 제 1, 2종동 스크류 보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5종동 스크류가 구비되며 각 종동 스크류 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부에서 유체 토출부 방향으로 갈수록 작아지게 구성되는 종동 스크류 로터가 구비되어 상기의 주동 스크류 로터와 종동 스크류 로터에 각각 구성되는 주, 종동 플랭크 면이 끼워맞춤하는 것을 특징으로 하며 상기의 제 1, 2주동 스크류에 형성되는 주동 플랭크 면과 제 1, 2주동 스크류에 형성되는 종동 플랭크 면에 각각 복수 개의 주동 플랭크 홀과 종동 플랭크 홀이 구비되어 고진공과 고효율을 제공하는 것은 물론 스크류 진공펌프는 고온의 유체가 배출되는데 토출구의 배출 유체의 온도가 가장 높고 배출구로 갈수로 온도가 떨어지는 형태의 온도차가 있으며 이로 인하여 발생하는 진공펌프의 전체 케이싱의 변형과 내부 구성 부품의 변형을 방지하는 것은 물론 주, 종동 스크류 로터의 형상으로 인하여 유체 흡입부와 유체 토출부 간에 위치하는 스크류의 균형을 유지할 수 있으므로 주, 종동축을 지지하는 베어링 및 하우징의 파손을 방지하는 효과가 있다.

Description

스크류 로터가 구비되는 진공펌프{The Vacuum Pump having Screw Rotor}
본 발명은 진공펌프에 관한 것으로 보다 상세하게는 진공펌프에서 진공을 형성하는 스크류 로터의 날개의 형상 및 결합 구조를 최적화하여 고진공과 고효율을 갖는 것은 물론 스크류 로터에 생성되는 홀에 의하여 유체 흡입부와 유체 토출부 간에 스크류의 균형을 유지하며 제품의 내구성을 향상시키는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 진공펌프는 기밀용기 내의 기체분자를 제거하는 장치로 대기압 이하의 저압에서 기체를 흡입,압축해 대기 중에 방출하여 용기 속의 진공도를 높인다. 이러한 진공펌프는 크게 건식과 습식으로 각각 대변되는 기계적 진공펌프와 확산·이온펌프로 분류된다. 확산·이온펌프가 고진공을 실현하기 위해 기름 또는 수은을 사용하는 습식형인 것과 달리 기계적 진공펌프는 상대적으로 진공도가 낮기는 하지만 기름을 사용하지 않는 건식형이므로 상대적으로 구조가 간단하고 내구성이 좋고, 또한 안정된 진공도를 보여주므로 사용자가 손쉽게 운전할 수 있고 유지하는데 드는 비용이 적게 들어가는 장점이 있어 여러 산업분야에서 널리 쓰이고 있다. 이러한, 진공펌프의 경우 일반적으로 스크류 진공펌프는 고온의 유체가 배출되는데 토출구의 배출 유체의 온도가 가장 높고 배출구로 갈수로 온도가 떨어지는 형태의 온도차가 있으며 이로 인해 진공펌프의 전체 케이싱의 변형과 내부 구성 부품의 변형이 일어나며 이러한 변형은 펌프의 내구성 약화의 주요한 원인이라는 문제점이 있다. 이를 보완하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-1074633호에는 한쌍의 주동축 및 종동축 상에 1,2단 스크류가 각각 나사리드길이를 달리하여 가공되어 일체형으로 장착되는 주,종동 스크류 로터와; 냉각수 주입구와 유체의 누설방지를 위한 오일실과 싱글베어링과, 세이프티 축과 플랜지 이음으로 체결되는 타이밍기어를 포함하는 전단 커버체와; 토출구의 워터재킷과 유체의 누설방지를 위한 미캐니컬실과 더블베어링으로 구성되는 전단 프레임과; 몸체 상부에 흡입구와 냉각수배출구가 양측면에 냉각수순환공간이 각기 형성되고 좌측부에는 상기 주,종축의 동작시나 설치시에 흔들림을 방지하도록 가이드플레이트가 장착되고 상기 주,종축이 체결되는 우측 끝단에는 오일실과 립실과 롤러베어링이 장착되는 본체와; 상기 본체의 우측단에 장착되어 상기 본체의 내부밀폐를 위한 그리스 커버체를 포함하여 구성되는 2단 스크류를 구비한 수냉식 건식진공펌프를 개시하고 있다. 그러나, 주, 종동 스크류 로터의 형상으로 인하여 유체 흡입부와 유체 토출부 간에 스크류 로터의 무게가 차이가 나며 이로 인하여 장시간 로터 회전 시 주, 종동축을 고정하는 하우징 본체 및 베어링에 파손이 발생하는 문제점이 발생한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1074633호(2011.10.12) 대한민국 등록특허공보 제10-1320053호(2013.10.21)
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 스크류 진공펌프는 고온의 유체가 배출되는데 토출구의 배출 유체의 온도가 가장 높고 배출구로 갈수로 온도가 떨어지는 형태의 온도차가 있으며 이로 인하여 발생하는 진공펌프의 전체 케이싱의 변형과 내부 구성 부품의 변형을 방지하는 것은 물론 주, 종동 스크류 로터의 형상으로 인하여 각각의 스크류 로터의 무게가 차이에 의하여 발생하는 주, 종동축을 지지하는 베어링 및 하우징의 파손을 방지하는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
목적을 달성하기 위한 구성으로는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프에 있어서, 주동축 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2주동 스크류와 상기의 제 1, 2주동 스크류 보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5주동 스크류가 구비되며 각 주동 스크류 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부에서 유체 토출부 방향으로 갈수록 작아지게 구성되는 주동 스크류 로터와 종동축 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2종동 스크류와 상기의 제 1, 2종동 스크류 보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5종동 스크류가 구비되며 각 종동 스크류 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부에서 유체 토출부 방향으로 갈수록 작아지게 구성되는 종동 스크류 로터가 구비되어 상기의 주동 스크류 로터와 종동 스크류 로터에 각각 구성되는 주, 종동 플랭크 면이 끼워맞춤하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징으로는 상기의 제 1, 2주동 스크류에 형성되는 주동 플랭크 면과 제 1, 2주동 스크류에 형성되는 종동 플랭크 면에 각각 복수 개의 주동 플랭크 홀과 종동 플랭크 홀이 구비되며 상기의 주동 플랭크 홀은 제 1, 2주동 스크류에 서로 어긋나게 구비되며 상기의 종동 플랭크 홀은 제 1, 2종동 스크류에 서로 어긋나게 구성될 수 있다. 또한, 상기의 주동 플랭크 홀 및 종동 플랭크 홀은 각각의 플랭크 면이 끼워맞춤될 경우 서로 어긋나게 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기의 주동 플랭크 홀 및 종동 플랭크 홀은 각각 유체 흡입부에서 유체 토출부 방향을 기준으로 주동축과 종동축 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프는 스크류 로터의 날개의 형상 및 결합 구조를 최적화하여 고진공과 고효율을 제공하는 것은 물론 스크류 진공펌프는 고온의 유체가 배출되는데 토출구의 배출 유체의 온도가 가장 높고 배출구로 갈수로 온도가 떨어지는 형태의 온도차가 있으며 이로 인하여 발생하는 진공펌프의 전체 케이싱의 변형과 내부 구성 부품의 변형을 방지하는 것은 물론 주, 종동 스크류 로터의 형상으로 인하여 유체 흡입부와 유체 토출부 간에 위치하는 스크류의 균형을 유지할 수 있으므로 주, 종동축을 지지하는 베어링 및 하우징의 파손을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 기존의 2단 스크류를 구비한 수냉식 건식진공펌프의 종단면도.
도 2는 기존의 스크류건식진공펌프의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프의 횡단면도.
도 4의 a, b는 각각 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프의 주동 스크류 로터와 종동 스크류 로터의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프의 주동 스크류 로터와 종동 스크류 로터의 결합 상면도.
도 3은 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프의 횡단면도이고 도 4의 a, b는 각각 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프의 주동 스크류 로터와 종동 스크류 로터의 측면도로서 이를 참조하여 본원 발명의 구성요소를 설명하면 하기와 같다. 스크류 로터가 구비되는 진공펌프에 있어서, 주동축(11) 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2주동 스크류(12, 13)와 상기의 제 1, 2주동 스크류(12, 13)보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5주동 스크류(14, 15 ,16)가 구비되며 각 주동 스크류(12, 13, 14, 15, 16) 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부(A)에서 유체 토출부(B) 방향으로 갈수록 작아지게 구성되는 주동 스크류 로터(10);와 종동축(21) 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2종동 스크류(22, 23)와 상기의 제 1, 2종동 스크류(22, 23)보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5종동 스크류(24, 25 ,26)가 구비되며 각 종동 스크류(22, 23, 24, 25, 26) 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부(A)에서 유체 토출부(B) 방향으로 갈수록 작아지게 구성되는 종동 스크류 로터(20);가 구비되어 상기의 주동 스크류 로터(10)와 종동 스크류 로터(20)에 각각 구성되는 주, 종동 플랭크(17, 27) 면이 끼워맞춤하는 것을 특징으로 하는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프이다. 냉각을 위한 구조는 대한민국 등록특허공보 제10-1074633호(2011.10.12)에 개시되어 있는 2단 스크류를 구비한 수냉식 건식진공펌프를 적용할 수 있다.
그리고, 상기의 제 1, 2주동 스크류(12, 13)에 형성되는 주동 플랭크(17) 면과 제 1, 2종동 스크류(22, 23)에 형성되는 종동 플랭크(27) 면에 각각 복수 개의 주동 플랭크 홀(18)과 종동 플랭크 홀(28)이 구비하여 주, 종동 스크류 로터(10, 20)의 형상으로 인하여 발생하는 유체 흡입부와 유체 토출부 간에 스크류 하중 불균형을 해소할 수 있다. 또한, 상기의 주동 플랭크 홀(18) 및 종동 플랭크 홀(28)은 각각 유체 흡입부(A)에서 유체 토출부(B) 방향을 기준으로 주동축(11)과 종동축(21) 방향으로 경사지게 형성하여 가공의 용이성을 현저하게 높일 수 있다. 그리고, 대한민국 등록특허공보 제10-1320053호에 개시되어 있는 스크류 로터 및 그 스크류 로터가 적용된 진공펌프의 경우 밸런싱홀이 스크류의 나사산에 형성되어 상기 밸런싱홀과 외부 하우징의 간격이 좁음으로 스크류 로터가 가열되었을 경우 방열이 원활하지 않으며 밸런싱홀 가공 시 발생하는 미세한 버 등에 의하여 외부 하우징의 파손이 일어날 수 있으나, 본원발명의 주동 플랭크 홀(18) 및 종동 플랭크 홀(28)은 주 종동 플랭크(17, 27) 면에 생성됨으로써 주, 종동 스크류 로터(10, 20)의 열을 더욱 효과적으로 방출할 수 있을 뿐만 아니라, 주, 종동 스크류 로터(10, 20)가 결합된 상태로 회전할 경우 주동 플랭크 홀(18) 및 종동 플랭크 홀(28)은 외부 하우징과 접촉이 이루어지지 않음으로 하우징의 파손을 차단할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 스크류 로터가 구비되는 진공펌프의 주동 스크류 로터와 종동 스크류 로터의 결합 상면도로서 이를 참조하여 본원발명의 세부 특징으로 설명하면 하기와 같다. 상기의 주동 플랭크 홀(18) 및 종동 플랭크 홀(28)은 각각의 플랭크(17, 27) 면이 끼워맞춤될 경우 서로 어긋나게 구성되는 것을 특징으로 한다. 이로 인하여 로터의 플랭크 면에 생성된 홀에 의하여 발생할 수 있는 유체 흐름의 방해를 최소화할 수 있다.
본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
A : 유체 흡입부 B : 유체 토출부
10. 주동 스크류 로터 11. 주동축
12. 제 1주동 스크류 13. 제 2주동 스크류
14. 제 3주동 스크류 15. 제 4주동 스크류
16. 제 5주동 스크류 17. 주동 플랭크
18. 주동 플랭크 홀 20. 종동 스크류 로터
21. 종동축 22. 제 1종동 스크류
23. 제 2종동 스크류 24. 제 3종동 스크류
25. 제 4종동 스크류 26. 제 5종동 스크류
27. 종동 플랭크 28. 종동 플랭크 홀

Claims (5)

  1. 스크류 로터가 구비되는 진공펌프에 있어서,
    주동축(11) 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2주동 스크류(12, 13)와 상기의 제 1, 2주동 스크류(12, 13) 보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5주동 스크류(14, 15 ,16)가 구비되며 각 주동 스크류(12, 13, 14, 15, 16) 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부(A)에서 유체 토출부(B) 방향으로 갈수록 작아지게 구성되며 상기의 주동 스크류(12, 13, 14, 15, 16)에 구비되는 주동 플랭크(17)로 구성되는 주동 스크류 로터(10);와
    종동축(21) 상에 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 1, 2종동 스크류(22, 23)와 상기의 제 1, 2종동 스크류(22, 23) 보다는 짧고 각각 나사리드 길이가 동일한 날개를 갖는 제 3, 4, 5종동 스크류(24, 25 ,26)가 구비되며 각 종동 스크류(22, 23, 24, 25, 26) 간의 나사리드 길이는 유체 흡입부(A)에서 유체 토출부(B) 방향으로 갈수록 작아지게 구성되며 상기의 종동 스크류(22, 23, 24, 25, 26)에 구비되는 종동 플랭크(27)로 구성되는 종동 스크류 로터(20);가 구비되며,
    상기의 제 1, 2주동 스크류(12, 13)에 형성되는 주동 플랭크(17) 면과 제 1, 2종동 스크류(22, 23)에 형성되는 종동 플랭크(27) 면에 각각 복수 개의 주동 플랭크 홀(18)과 종동 플랭크 홀(28)이 구비되고,
    상기의 주동 플랭크(17) 면과 종동 플랭크(27) 면이 끼워 맞춤하는 것을 특징으로 하는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기의 주동 플랭크 홀(18)은 제 1, 2주동 스크류(12, 13)에 서로 어긋나게 구비되며 상기의 종동 플랭크 홀(28)은 제 1, 2종동 스크류(22, 23)에 서로 어긋나게 구성되는 것을 특징으로 하는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기의 주동 플랭크 홀(18) 및 종동 플랭크 홀(28)은 각각의 플랭크(17, 27) 면이 끼워맞춤될 경우 서로 어긋나게 구성되는 것을 특징으로 하는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기의 주동 플랭크 홀(18) 및 종동 플랭크 홀(28)은 각각 유체 흡입부(A)에서 유체 토출부(B) 방향을 기준으로 주동축(11)과 종동축(21) 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스크류 로터가 구비되는 진공펌프.

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000003642A (ko) * 1998-06-29 2000-01-25 이종대 스크류 진공펌프의 배기장치
KR101074633B1 (ko) 2011-07-11 2011-10-18 주식회사 뉴스코 베큠 2단 스크류를 구비한 수냉식 건식진공펌프
KR101320053B1 (ko) 2013-07-03 2013-10-21 류재경 스크류 로터 및 그 스크류 로터가 적용된 진공펌프

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