KR20070103775A - 단축 진공 정변위 펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펌프 회전자(13, 15) 및 구동 모터(16)가 각각 제공되는 두 개의 펌프 단(12, 14)을 포함한다. 상기 구동 모터(16)는 상기 두 개의 펌프 단들(12, 14) 사이에 배치되고 축(22)은 펌프 회전자(13, 15) 및 모터 회전자(17)를 지지한다.
Description
본 발명은 나란히 배열되는 두 개 또는 그 이상의 단(stage) 및 구동 모터를 포함하는 단축 진공 정변위 펌프에 관한 것이다.
두 개의 펌프 단을 포함하는 종래의 단축 진공 정변위 펌프는 예를 들면 2-단 로터리 피스톤 펌프 또는 로터리 베인 펌프로서 구성된다. 보통, 두 개의 펌프 단은 나란히 축방향으로 배열되며, 구동 모터가 두 개의 펌프 단들 중 하나의 종방향 단부에 배치되어 두 개의 펌프 단의 공통 축을 구동한다. 구동 모터 및 두 개의 펌프 단 둘다 자체 하우징에 배열되어 축이 다수의 하우징 개구를 통과한다. 축 지지 목적을 위해 적어도 두 개의 축 베어링이 구동 모터에 제공되고, 펌프 단의 영역 내에 3 개의 축 베어링이 통상적으로 배치된다.
본 발명의 목적은 단순화된 단축 진공 정변위 펌프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 정변위 펌프에서, 구동 모터는 두 개의 펌프 단 사이에 축방향으로 배치되며, 단일 공통 축은 두 개의 펌프 회전자 및 모터 회전자를 지지한다. 그리고-진공 정변위 펌프는 다수의 구조적 장점을 제공하는 단일의 일체형 축을 포함한다. 특히 두 개의 공통 축 베어링은 구동 모터 회전자 및 두 개의 축방향으로 인접한 펌프 회전자를 지지하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 다수의 축 베어링은 단지 몇 개(a few)의 베어링으로 감소될 수 있다. 두 개의 펌프 회전자가 외팔보 위치에서 지지될 때, 전체 정변위 펌프는 두 개보다 많은 축 베어링을 요구하지 않는다. 단일-축 구성에 의해 커플링이 요구되지 않아서 설계가 더 단순화한다. 따라서 제조하기에 비용이 많이 들지 않는, 2단 정변위 펌프의 컴팩트한 설계가 제공된다. 구동 모터에 인접하게 배치된 두 개의 펌프 단에 대해, 상기 구동 모터 반대쪽의 추가의 펌프 단이 축방향으로 부착될 수 있다.
바람직하게는, 두 개의 펌프 단 사이의 가스 연결이 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 갭에 의해 형성된다. 모터 회전자와 모터 사이의 갭의 형성이 불가피하다. 이러한 갭은 두 개의 펌프 단 사이의 연결 도관으로서 기능한다. 개별 연결 도관은 두 개의 펌프 단 사이에 있어서 제공할 필요가 없다. 이에 의해 구성이 간단하게 되고 제조 비용이 저렴하게 된다. 단지 대형 펌핑 용량의 경우 부가의 개별 연결 도관이 제공된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 갭은 원통형이다, 즉 모터 회전자는 외부가 원통 형상이고, 모터 고정자는 내부가 원통 형상이다.
바람직한 일 실시예에 따라, 모터 회전자는 나선형 펌프 그루브를 포함한다. 나선형 펌프 그루브는 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 갭을 통하여 고-진공 단으로부터 사전-진공 단(pre-vacuum stage)으로의 축방향 가스 운반을 개선한다.
바람직한 일 실시예에 따라, 모터 회전자는 상류부로부터 하류부 펌프 단으로 윤활유를 펌핑하는 윤활유 펌프로서 작용한다. 습식 진공 정변위 펌프에서, 즉 유동하는 윤활유로 윤활되는 정변위 펌프에서, 펌프 그루브(groove)는 고-진공 단으로부터 사전-진공 단으로의 액체 윤활유 조차 운반하기에 적절하다. 따라서 개별 윤활유 펌프가 요구되지 않는다.
윤활유는 구동 모터 및 특히 모터 회전자를 추가로 냉각하여 개별 모터 냉각 장치가 가능하게는 생략될 수 있다.
바람직하게는, 단일 고정자 하우징은 축을 둘러싸며, 고정자 하우징은 어떠한 축 밀봉부도 포함하지 않는다. 따라서 고정자 하우징은 두 개의 펌프 단 및 모터 회전자를 둘러싸며, 가능하게는 구동 모터 및 펌프 단들의 고정자들을 한정할 수 있다. 축 밀봉이 제공되지 않기 때문에, 이와 관련된 모든 문제점 및 비용이 회피된다. 특히 어떠한 원하지 않는 오일 및 가스 누출이 상당히 방지될 수 있다.
바람직하게는, 고정자 하우징이 윤활유 하우징에 의해 둘러싸인다. 고정자 하우징은 윤활유 하우징과 이격되는 관계로 배치되어 윤활유가 고정자 하우징과 윤활유 하우징 사이에 배치되어, 출구로부터 윤활유 펌프로의 유동을 허용한다.
바람직하게는, 두 개의 펌프 단이 로터리 피스톤 또는 로터리 베인 펌프 단으로서 구성된다. 다중 회전자 단 또는 클로-타입(claw-type) 펌프 단 또는 다른 타입의 펌프 단이 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예가 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 두 개의 로터리 베인 펌프 단을 포함하는 본 발명에 따른 단축 정변위 펌프의 종방향 단면도이다.
도 1은 각각 로터리 베인 펌프 단으로서 구성된 두 개의 펌프 단(12, 14), 및 두 개의 펌프 단(12, 14) 사이에서 축방향으로 고정되는 구동 모터((16)를 포함한다. 입구 측 펌프 단(14)은 가스 입구(18)로 연결되어 고-진공 단을 형성한다. 가스 유동의 방향으로 볼 때 하류부에 배치되는 펌프 단(12)은 가스 출구(20)로부터의 대기 압력에 대해 가스를 펌핑하는 사전-진공 단이다. 두 개의 펌프 단(12, 14)은 각각 펌프 회전자(13, 15)를 포함하고, 구동 모터(16)는 모터 회전자(17)를 포함한다. 펌프 회전자(13, 15) 및 모터 회전자(17)는 공통의 일체형 축(22)에 영구적으로 고정된다. 모터 회전자(17)는 영구적으로 여자(勵磁)된다(excited).
두 개의 펌프 단(12, 14) 사이의 가스는 모터 회전자(17)에 의해 내부 그리고 모터 고정자(28)에 의해 외부에 형성되는 원통형 갭(24)에 의해 연결된다. 모터 회전자(17)는 모터 회전자(17)의 원통형 외부에 제공되는 나선형 그루브(30)를 포함한다. 가스는 대형 펌핑 성능의 경우, 예를 들면 외부 채널에 의해 추가로 연결된다.
축(22)은 롤러 베어링으로서 구성되는 두 개의 축 베어링(32, 34)에 의해 지지된다. 슬라이드 베어링 또는 가스 베어링이 또한 이용될 수 있다. 펌프 회전자(13, 15)는 외팔보 위치에 지지되어, 축(2)이 두 개의 축 베어링(32, 34)에 의해서만 지지된다.
두 개의 펌프 단(12, 14) 및 구동 모터(16) 뿐만 아니라 축(22)이 지지되어 고정자 하우징(40)에 의해 완전히 둘러싸인다. 고정자 하우징(40)은 어떠한 축 밀봉도 포함하지 않는다. 다음으로, 고정자 하우징(40)은 윤활유를 수용하여 사전-진공 측으로부터 고-진공 측으로 전달하는 기능을 하는 윤활유 하우징(41) 내에 배치된다.
축(22)의 고-진공 단부에서 기어 펌프(44)가 배치되어 액체 윤활유(46)를 채널(48)을 경유하여 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 갭(24) 내로 펌핑한다. 대응하는 입구를 통하여 기어 펌프(44)에 의해 전달되는 작은 부분의 윤활유가 고-진공 펌프 단(14)의 작업 챔버 내로 직접 전달된다. 고-진공 펌프 단(14)으로부터 나오는 윤활유 및 가스의 혼합물이 나선형 펌프 그루브(30)를 경유하여 사전-진공 펌프 단(12)으로 펌핑되어, 모터 회전자(17) 및 모터 고정자(28)가 윤활 및 냉각된다.
사전-진공 펌프 단(12)의 펌프 챔버 출구에 인접하여 오일 분리기(50)가 배치되어 대기에 대해 펌핑 오프되는 가스와 하방으로 떨어지는 윤활유를 분리한다. 윤활유는 윤활유 하우징(41)과 고정자 하우징(40) 사이에서 기어 펌프(44)로 역 유동한다.
Claims (9)
- 두 개의 펌프 단(12, 14) 및 구동 모터(16)를 포함하는 단축 진공 정변위 펌프(10)에 있어서,상기 구동 모터(16)는 상기 두 개의 펌프 단(12, 14) 사이에 축방향으로 배치되고, 상기 축(22)은 상기 펌프 단(12, 14)의 두 개의 펌프 회전자(13, 15) 및 상기 모터 회전자(17)를 지지하는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 1 항에 있어서,상기 두 개의 펌프 단(12, 14) 사이의 가스 연결이 상기 모터 회전자와 모터 고정자 사이의 갭(24)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 2 항에 있어서,상기 모터 회전자와 상기 모터 고정자 사이의 갭(24)이 원통형인 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 모터 회전자(17)는 나선형 펌프 그루브(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 축(22)을 고정자 하우징이 둘러싸며, 상기 고정자 하우징은 어떠한 밀봉도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 모터 회전자(17)와 상기 펌프 회전자(13, 15) 사이에 정확히 두 개의 롤러 베어링(32, 34)이 제공되는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고정자 하우징(40)은 윤활유 하우징(41)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 모터 회전자(17)가 윤활유를 고-진공 펌프 단(14)으로부터 하류부의 사전-진공 펌프 단(12)으로 펌핑하는 윤활유 펌프로서 작용하는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 두 개의 펌프 단(12, 14)은 로터리 피스톤 또는 로터리 베인 펌프 단으로서 구성되는 것을 특징으로 하는,단축 진공 정변위 펌프.
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