KR20230133379A - Vacuum pumps and pumping units of dry vacuum pump type - Google Patents

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Abstract

진공 펌프(1; 100)가 개시되며, 이 진공 펌프(1; 100)는 오일 섬프(6) 내로 퍼지 가스의 주입과 상기 오일 섬프(6) 밖으로 가스들의 펌핑을 동시에 행하기 위해, 오일 섬프(6) 내로 퍼지 가스를 주입하도록 구성되는 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 적어도 하나의 장치(12), 및 오일 섬프(6) 내의 가스들을 흡입하도록 구성되는 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 적어도 하나의 장치(13)를 포함한다.A vacuum pump (1; 100) is disclosed, which pumps an oil sump (6) to simultaneously inject purge gas into the oil sump (6) and pump gases out of the oil sump (6). 6) at least one device (12) for injecting purge gas into the oil sump, configured to inject the purge gas into the oil sump (6), and at least one device for pumping gases from the oil sump (6), configured to suck the gases in the oil sump (6). Includes (13).

Description

건식 진공 펌프 유형의 진공 펌프 및 펌핑 유닛Vacuum pumps and pumping units of dry vacuum pump type

본 발명은 건식 진공 펌프 유형의 진공 펌프 및 펌핑 유닛에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 진공 펌프의 펌핑 챔버와 오일 섬프(들) 간의 밀봉에 관한 것이다.The present invention relates to vacuum pumps and pumping units of the dry vacuum pump type. More specifically, the present invention relates to sealing between the oil sump(s) and the pumping chamber of a vacuum pump.

용적식 진공 펌프(positive-displacement vacuum pump)는, 흡입 입구(suction intake)와 급송 출구(delivery output) 사이에 펌핑 대상 가스가 순환하는 직렬로 배치되는 하나 이상의 펌핑 스테이지를 포함한다. 2개 이상의 로브(lobe)를 갖는 "루츠(Roots)" 펌프로도 알려진 회전 로브를 구비한 저진공 펌프(rough vacuum pump)와, "클로우(Claw)" 펌프 또는 스크루 펌프 간에 구별이 이루어진다. 또한, 고유량 상황에서 펌핑 용량을 증가시키기 위해, 저진공 펌프의 상류에 사용되는 루츠 압축기 또는 "루츠 블로워" 유형의 진공 펌프가 공지되어 있다. 이러한 진공 펌프는, 작동 시 로터들이 서로 간에 또는 스테이터와 기계적 접촉 없이 스테이터의 내부에서 회전하며, 이는 펌핑 스테이지 내에 오일을 사용하지 않는 것이 가능하다는 것을 의미하기 때문에, "건식(dry)" 펌프로서 지칭한다.A positive-displacement vacuum pump includes one or more pumping stages arranged in series through which the gas to be pumped circulates between a suction intake and a delivery output. A distinction is made between rough vacuum pumps with rotating lobes, also known as "Roots" pumps, which have two or more lobes, and "Claw" pumps or screw pumps. Additionally, to increase pumping capacity in high flow situations, vacuum pumps of the Roots compressor or "Roots blower" type are known, which are used upstream of low vacuum pumps. These vacuum pumps are referred to as "dry" pumps because, in operation, the rotors rotate inside the stator without mechanical contact with each other or with the stator, meaning that it is possible to use no oil within the pumping stage. do.

로터들의 회전은 기어를 사용하여 동기화된다. 로터들은 펌핑 챔버의 각 측면 상에 대체로 위치하는 볼 베어링에 의해 회전 안내된다. 이들 기어 및 베어링은 오일 섬프 내에 수용되는 오일 또는 그리스로 윤활되며, 그 오일 섬프는 샤프트가 여전히 회전할 수 있는 밀봉 수단에 의해 펌핑 챔버로부터 분리된다. 밀봉 수단은, 주로 마찰 립 시일(rubbing lip seal), 이젝터 디스크, 가스 퍼지, 또는 래버린스(labyrinths)와 배플(baffle) 등의 장애물과 같은, 윤활제에 대한 물리적 장벽을 포함한다.The rotation of the rotors is synchronized using gears. The rotors are guided in rotation by ball bearings located generally on each side of the pumping chamber. These gears and bearings are lubricated with oil or grease contained in an oil sump, which is separated from the pumping chamber by a sealing means through which the shaft can still rotate. Sealing means often include physical barriers to the lubricant, such as rubbing lip seals, ejector disks, gas purges, or obstacles such as labyrinths and baffles.

그러나, 작동 시, 진공 펌프에 사용되는 압력은, 특히 태양광 패널을 위한 펌핑 적용 분야에서와 같이 가스의 체적이 주기적으로 진공 하에 놓이는 용례에서 상당히 변동된다. 오일 섬프 내의 분위기는 진공 하에 놓이지 않고 대기압으로 남아있지만, 그러한 분위기도 마찬가지로 펌핑 부분에서 발생하는 압력의 변화를 어느 정도 겪는다. 이는, 윤활제에 대해 상대적으로 효과적인 밀봉 수단은 샤프트가 회전할 수 있게 할 필요가 있기 때문에 가스에 대해 완벽하게 밀봉되지 않기 때문이다. 그러면, 오일 섬프와 펌핑 챔버 간에 압력차가 발생할 수 있으며, 특히 펌핑된 가스가 오일 섬프를 향해 누출되게 한다. 그러면, 때때로 부식성이거나 예컨대 실리카를 기반으로 하는 연마 및 경질 입자와 같은 오염 입자를 갖고 있을 수 있는 그러한 가스가 오일 섬프에 들어간다. 이러한 기상 또는 고상 오염은, 윤활제의 특성의 조기 열화 또는 구름 베어링(rolling bearings)의 윤활 불량을 야기할 수 있으며, 이는 시간이 지남에 따라 볼 베어링의 조기 마모 또는 심지어 그 볼 베어링의 파손을 초래할 수 있고, 그에 따라 진공 펌프의 수명을 감소시킨다. 이러한 현상은, 오일 섬프의 연속적인 비움 및 충전이 그러한 가스의 전달을 촉진하고 그에 따라 윤활제의 오염을 촉진하는 주기적 펌핑 용례에 대해 가속화된다.However, during operation, the pressure used by the vacuum pump varies significantly, especially in applications where the volume of gas is periodically subjected to vacuum, such as in pumping applications for solar panels. Although the atmosphere in the oil sump is not placed under vacuum and remains at atmospheric pressure, such atmosphere also experiences some degree of pressure change occurring in the pumping section. This is because sealing means that are relatively effective against lubricants are not completely sealed against gases because of the need to allow the shaft to rotate. A pressure difference can then occur between the oil sump and the pumping chamber, causing the pumped gas to leak towards the oil sump. Then, those gases, which can sometimes be corrosive or contain contaminating particles such as abrasive and hard particles, for example based on silica, enter the oil sump. Such gaseous or solid-phase contamination can cause premature deterioration of the properties of the lubricant or poor lubrication of rolling bearings, which over time can lead to premature wear of ball bearings or even their failure. and thus reduces the lifespan of the vacuum pump. This phenomenon is accelerated for cyclical pumping applications where the continuous emptying and filling of the oil sump promotes the transfer of such gases and thus contamination of the lubricant.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들을 적어도 부분적으로 극복하는 건식 진공 펌프 유형의 진공 펌프를 제안하는 것이다.Accordingly, the object of the present invention is to propose a vacuum pump of the dry vacuum pump type which at least partially overcomes the shortcomings of the prior art.

이를 위해, 본 발명의 주제는 건식 진공 펌프 유형의 진공 펌프에 관한 것이며, 이 진공 펌프는:To this end, the subject matter of the invention concerns vacuum pumps of the dry vacuum pump type, which vacuum pumps:

- 적어도 하나의 오일 섬프;- At least one oil sump;

- 적어도 하나의 펌핑 스테이지;- at least one pumping stage;

- 진공 펌프의 입구와 출구 사이의 펌핑 스테이지에서 로터의 회전을 구동하도록 구성되는 2개의 회전 샤프트로서, 샤프트는 오일 섬프 내에 수용된 윤활제에 의해 윤활되는 베어링에서 회전 안내되는, 2개의 회전 샤프트; 및- two rotating shafts configured to drive the rotation of the rotor in the pumping stage between the inlet and outlet of the vacuum pump, the shafts being guided in rotation in bearings lubricated by a lubricant contained in the oil sump; and

- 각각의 샤프트 통로에서 오일 섬프와 펌핑 스테이지 사이에 개재되는 적어도 하나의 윤활제 밀봉 장치- at least one lubricant sealing device interposed between the oil sump and the pumping stage in each shaft passage.

를 포함하며, 진공 펌프는, 상기 오일 섬프 내로 퍼지 가스의 주입과 상기 오일 섬프 밖으로 가스들의 펌핑을 동시에 행하기 위해, 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하도록 구성되는 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 적어도 하나의 장치; 및 오일 섬프 내의 가스들을 흡입하도록 구성되는 오일 섬프로부터 그 가스들을 펌핑하는 적어도 하나의 장치를 더 포함한다.and a vacuum pump, at least one injecting purge gas into the oil sump configured to inject purge gas into the oil sump to simultaneously inject purge gas into the oil sump and pump gases out of the oil sump. device of; and at least one device for pumping gases from the oil sump configured to suck the gases in the oil sump.

퍼지 가스를 주입하는 것은, 한편으로는 오일 섬프 내에서 볼 수 있는 펌핑 가스를 희석하며, 이에 의해 활성 가스 종의 부분 압력을 감소시키는 것을 가능하게 하고, 다른 한편으로는 오일 섬프 내로 유입되는 누출을 야기하는 압력차를 제한하도록 오일 섬프 내의 압력을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 가스들을 섬프 밖으로 펌핑하는 것은, 한편으로는 펌핑 챔버를 향한 과도한 누출을 야기할 수 있었던 펌핑 챔버에 대한 너무 큰 과압을 방지할 수 있게 하며, 다른 한편으로는 오일 섬프 내에 수용된 가스들이 순환될 수 있게 한다. 가스들이 오일 섬프 내에 정체되는 것을 방지함으로써, 그 가스가 윤활제와 반응하고 그에 따라 윤활제를 열화시킬 가능성이 감소된다. 완전하게 유밀한 밀봉 수단을 생성할 가능성이 없음으로 인해, 본 발명은 펌핑 가스가 윤활제를 오염시킬 수 있기 전에, 펌핑 가스를 동시에 희석하고 제거하는 것을 제안한다. 오일 섬프 윤활제가 오염될 위험을 감소시키는 것을 가능하게 하는 것은, 오일 섬프의 희석 및 펌핑에 의한 제거의 조합이다.Injecting purge gas makes it possible, on the one hand, to dilute the pumping gas visible in the oil sump, thereby reducing the partial pressure of the active gas species, and, on the other hand, to prevent leaks entering the oil sump. It makes it possible to increase the pressure in the oil sump to limit the resulting pressure difference. Pumping the gases out of the sump makes it possible, on the one hand, to prevent too much overpressure on the pumping chamber, which could cause excessive leakage towards the pumping chamber, and on the other hand, to allow the gases contained in the oil sump to circulate. do. By preventing gases from stagnating in the oil sump, the likelihood of the gases reacting with the lubricant and thereby deteriorating the lubricant is reduced. Due to the impossibility of creating a completely oil-tight sealing means, the invention proposes to simultaneously dilute and remove the pumping gas before it can contaminate the lubricant. It is the combination of dilution of the oil sump and removal by pumping that makes it possible to reduce the risk of contamination of the oil sump lubricant.

진공 펌프는, 단독으로 또는 조합하여 고려되는 이하에서 설명하는 특징들 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.The vacuum pump may further include one or more of the features described below, considered alone or in combination.

오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치는, 예컨대 오일 섬프의 가스 체적 내로 통하는 주입 라인을 포함한다. 주입 라인은 오일 섬프 내에 수용된 윤활제가 액체인 경우, 액체 윤활제의 레벨 위에서 개방된다.The device for injecting purge gas into the oil sump comprises, for example, an injection line leading into the gas volume of the oil sump. The injection line opens above the level of the liquid lubricant if the lubricant contained in the oil sump is liquid.

주입되는 퍼지 가스는, 예컨대 질소이다.The purge gas to be injected is, for example, nitrogen.

오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치는, 주입 라인 내에 직렬로 장착되는 교축부(restriction) 및 역류방지 밸브를 포함할 수 있다. 역류방지 밸브는, 오일 섬프와 주입 라인 간의 압력차가 역류방지 밸브의 정격 압력 임계값 이상인 경우, 오일 섬프 내의 가스들이 주입 라인에 들어가는 것을 방지할 수 있게 한다. 교축부(교정 오리피스(calibrated orifice) 또는 노즐로서도 지칭함)는 최대 퍼지 가스 주입 유량을 고정할 수 있게 한다. 따라서, 교축부 및 역류방지 밸브는 주입 가스의 흐름에 대한 기계적 제어를 제공하며, 이는 구현하기에 간단하고 저렴하다.A device for injecting purge gas into an oil sump may include a restriction and a non-return valve mounted in series in the injection line. The non-return valve prevents gases in the oil sump from entering the injection line when the pressure difference between the oil sump and the injection line is greater than the rated pressure threshold of the non-return valve. A throttling portion (also referred to as a calibrated orifice or nozzle) allows fixing the maximum purge gas injection flow rate. Accordingly, the throttling and non-return valve provide mechanical control of the flow of injected gas, which is simple and inexpensive to implement.

최대 퍼지 가스 주입 유량은, 예컨대 2 slm(대략 3.6 Pa.m3/s)이다.The maximum purge gas injection flow rate is, for example, 2 slm (approximately 3.6 Pa.m 3 /s).

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는 오일 섬프의 가스 체적과 연통하는 펌핑 라인을 포함할 수 있다. 펌핑 라인의 입구는 오일 섬프 내에 수용된 윤활제가 액체인 경우, 액체 윤활제의 레벨 위에 위치한다.A device for pumping gases from an oil sump may include a pumping line communicating with the gas volume of the oil sump. The inlet of the pumping line is located above the level of the liquid lubricant if the lubricant contained in the oil sump is liquid.

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는, 펌핑 라인 내에 직렬로 장착되는 역류방지 밸브 및 교축부를 포함할 수 있다. 역류방지 밸브는, 펌핑 스테이지와 펌핑 라인 간의 압력차가 역류방지 밸브의 정격 압력 임계값 이상인 경우, 펌핑 가스가 펌핑 라인으로 들어가는 것을 방지할 수 있게 한다. 교축부(교정 오리피스 또는 노즐로도 지칭함)는 최대 펌핑 유량을 결정할 수 있게 한다. 따라서, 교축부 및 역류방지 밸브는 펌핑 가스의 흐름에 대한 기계적 제어를 제공하며, 이는 구현하기에 간단하고 저렴하다.An apparatus for pumping gases from an oil sump may include a non-return valve and a throttling unit mounted in series in a pumping line. The non-return valve makes it possible to prevent pumping gas from entering the pumping line when the pressure difference between the pumping stage and the pumping line is greater than the rated pressure threshold of the non-return valve. The throttling element (also called calibration orifice or nozzle) allows the maximum pumping flow rate to be determined. Accordingly, the throttling and non-return valve provide mechanical control of the flow of the pumping gas, which is simple and inexpensive to implement.

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는, 펌핑 라인 내로 윤활제의 진입을 제한하도록 펌핑 라인의 입구에서 오일 섬프 내에 배치되는 디플렉터(deflector)를 포함할 수 있다.An apparatus for pumping gases from an oil sump may include a deflector disposed within the oil sump at the inlet of the pumping line to limit entry of lubricant into the pumping line.

동일한 유형의 디플렉터가 주입 라인 내로 윤활제의 진입을 제한하기 위해 주입 라인의 출구에서 오일 섬프 내에 배치될 수 있다.A deflector of the same type may be placed in the oil sump at the outlet of the injection line to limit the entry of lubricant into the injection line.

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는, 펌핑 라인에서, 예컨대 역류방지 밸브 또는 교축부의 상류에 배치되는 오일 분리기를 포함할 수 있다. 오일 분리기는, 섬프로부터 오일이 흡입되지 않도록 가스로부터 오일을 분리할 수 있게 한다. 그 오일 분리기는, 예컨대 소결된 스테인리스 강 필터와 같은 필터를 포함한다.The device for pumping gases from the oil sump may comprise an oil separator arranged in the pumping line, for example upstream of a non-return valve or throttle. The oil separator allows the oil to be separated from the gas so that the oil is not sucked from the sump. The oil separator comprises a filter, for example a sintered stainless steel filter.

최대 펌핑 유량은, 예컨대 10 slm(대략 18 Pa.m3/s)이다.The maximum pumping flow rate is, for example, 10 slm (approximately 18 Pa.m 3 /s).

진공 펌프는 2개의 오일 섬프를 포함하며, 1개의 오일 섬프가 적어도 하나의 펌핑 스테이지의 각 측면 상에 배치된다. 진공 펌프는, 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치들 간의 유체 연통 없이 각각의 오일 섬프에 대해, 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치 및 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치를 포함할 수 있다.The vacuum pump includes two oil sumps, one oil sump disposed on each side of at least one pumping stage. The vacuum pump may include, for each oil sump, a device for injecting purge gas into the oil sump and a device for pumping gases from the oil sump without fluid communication between the devices for pumping gases from the oil sump.

펌핑 라인은, 오일 섬프의 가스 체적을, 마지막 펌핑 스테이지를 제외하고, 다중 스테이지 진공 펌프의 소정 펌핑 스테이지와 연통하게, 예컨대 그 펌핑 스테이지의 입구 및/또는 펌핑 스테이지의 출구와 연통하게, 예컨대 하나의 펌핑 스테이지의 출구를 후속 펌핑 스테이지의 입구와 연결하는 진공 펌프의 스테이지간 통로(inter-stage passage) 등과 연통하게 할 수 있다. 따라서, 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는 임의의 추가 펌핑 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서, 구현하기에 용이하고, 저렴하며, 자율적이고 컴팩트하다.The pumping line communicates the gas volume of the oil sump with any pumping stage of the multi-stage vacuum pump, excluding the last pumping stage, for example with the inlet and/or outlet of the pumping stage, for example with one The outlet of the pumping stage may be communicated with an inter-stage passage of a vacuum pump connecting the outlet of the subsequent pumping stage. Therefore, the device for pumping gases from the oil sump does not require any additional pumping device. Therefore, it is easy to implement, inexpensive, autonomous and compact.

오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치 및 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는, 예컨대 오일 섬프 내의 압력을 대기압 이하, 예컨대 50,000 Pa(500 mbar) 미만, 예컨대 5000 Pa(50 mbar)와 40,000 Pa(400 mbar) 사이에 포함되는 압력으로 제어하도록 구성된다.A device for injecting a purge gas into an oil sump and a device for pumping gases from the oil sump can, for example, keep the pressure in the oil sump below atmospheric pressure, for example less than 50,000 Pa (500 mbar), for example between 5000 Pa (50 mbar) and 40,000 Pa (400 mbar). It is configured to control the pressure contained between mbar).

본 발명의 다른 주제는 복수의 펌핑 스테이지를 포함하는 저진공 펌프를 포함하는 펌핑 유닛이며, 저진공 펌프와 직렬로 그리고 그 상류에 배치되는 전술한 바와 같은 진공 펌프를 포함하고, 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는, 진공 펌프의 오일 섬프의 가스 체적을, 마지막 펌핑 스테이지를 제외하고, 저진공 펌프의 펌핑 스테이지들 중 하나에 연통하게, 예컨대 상기 펌핑 스테이지의 입구 및/또는 펌핑 스테이지의 출구와 연통하게, 예컨대 하나의 펌핑 스테이지의 출구를 후속 펌핑 스테이지의 입구와 연결하는 저진공 펌프의 스테이지간 통로 등과 연통하게 하는 펌핑 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러면, 저진공 펌프의 상이한 펌핑 유량을 갖는 다수의 펌핑 스테이지들 간에 선택이 존재한다. 선택된 펌핑 스테이지는, 특히 진공 펌프의 성능에 대한 영향 및 펌핑 챔버를 향한 오일 누출의 위험을 제한하기 위해, 펌핑 챔버에 대해 오일 섬프에서 요구되는 과압의 레벨에 따라 가스들을 펌핑하는 위한 장치를 최적화할 수 있게 한다. 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치는 상기 선택된 펌핑 스테이지에 따라 "조정 가능"하다.Another subject of the present invention is a pumping unit comprising a low vacuum pump comprising a plurality of pumping stages, the vacuum pump as described above being arranged in series and upstream of the low vacuum pump, the pump being configured to pump gases from an oil sump. The device for pumping the gas volume of the oil sump of the vacuum pump in communication with one of the pumping stages of the low vacuum pump, excluding the last pumping stage, for example with the inlet of said pumping stage and/or with the outlet of said pumping stage. For example, it is characterized by including a pumping line that communicates with an inter-stage passage of a low vacuum pump that connects the outlet of one pumping stage with the inlet of a subsequent pumping stage. Then, there is a choice between a number of pumping stages with different pumping flow rates of the low vacuum pump. The selected pumping stage optimizes the device for pumping gases depending on the level of overpressure required in the oil sump relative to the pumping chamber, in particular to limit the impact on the performance of the vacuum pump and the risk of oil leakage towards the pumping chamber. make it possible The device for pumping gases from the oil sump is “tunable” depending on the pumping stage selected.

펌핑 라인은, 예컨대 오일 섬프의 가스 체적을 저진공 펌프의 제2 펌핑 스테이지의 출구와 연통하게 한다.The pumping line communicates, for example, the gas volume of the oil sump with the outlet of the second pumping stage of the low vacuum pump.

추가적인 이점 및 특징들은 본 발명의 설명을 읽고 첨부된 도면들을 연구하는 것으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 펌핑 유닛의 일 예의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 펌핑 유닛의 진공 펌프의 확대 상세도이다.
도 3은 가스의 체적을 주기적으로 펌핑하는 용례를 위해, 시간(단위: h)에 대한 압력(단위: mbar)의 곡선 그래프로서:
- 진공 펌프의 흡입 측 또는 상류에 대한 그래프(곡선 A),
-곡선 A에 따라 변하는 종래 기술의 제1 진공 펌프의 오일 섬프에서 입구 압력의 그래프(곡선 B),
- 곡선 A에 따라 변하는 종래 기술의 제2 진공 펌프의 오일 섬프에서 입구 압력의 그래프(곡선 C), 및
- 곡선 A에 따라 변하는 본 발명에 따른 진공 펌프의 오일 섬프의 입구 압력의 그래프(곡선 D)를 도시한다.
이들 도면에서, 동일한 요소는 동일한 도면 부호를 갖는다. 도면은 그 도면들을 이해하는 데에 보다 용이하도록 단순화되었다.Additional advantages and features will become apparent from reading the description of the invention and studying the accompanying drawings:
Figure 1 shows a schematic diagram of an example of a pumping unit.
Figure 2 is an enlarged detailed view of the vacuum pump of the pumping unit of Figure 1;
Figure 3 is a curve plot of pressure (unit: mbar) versus time (unit: h) for an application where a volume of gas is cyclically pumped:
- graph on the suction side or upstream of the vacuum pump (curve A),
- a graph of the inlet pressure in the oil sump of the first vacuum pump of the prior art varying according to curve A (curve B),
- a graph of the inlet pressure in the oil sump of the second vacuum pump of the prior art varying according to curve A (curve C), and
- shows a graph (curve D) of the inlet pressure of the oil sump of the vacuum pump according to the invention varying according to curve A.
In these drawings, like elements have like reference numerals. The drawings have been simplified to make them easier to understand.

이하의 실시예는 예이다. 상세한 설명에서 하나 이상의 실시예를 인용하지만, 이는 반드시 각각의 인용이 동일한 실시예를 인용하거나 특징이 하나의 단일 실시예에만 적용된다는 것을 의미하지는 않는다. 또한, 상이한 실시예들의 간단한 특징이 다른 실시예를 제공하기 위해 조합되거나 상호 교환될 수 있다.The following examples are examples. Although the detailed description cites more than one embodiment, this does not necessarily mean that each citation refers to the same embodiment or that a feature applies only to one single embodiment. Additionally, simple features of different embodiments may be combined or interchanged to provide other embodiments.

"상류"라 함은, 펌핑 대상 가스의 순환 방향에 대해 다른 요소의 앞에 위치하는 요소를 의미한다. 대조적으로, "하류"라 함은, 펌핑 대상 가스의 순환 방향에 대해 다른 요소의 뒤에 배치되는 요소를 의미한다.“Upstream” means an element located in front of another element in the direction of circulation of the gas to be pumped. In contrast, “downstream” refers to an element placed behind another element with respect to the direction of circulation of the gas to be pumped.

본 발명은 임의의 유형의 건식 진공 펌프, 즉 하나 또는 적어도 2개의 펌핑 스테이지를 포함하는 펌프, 예컨대 1개 내지 10개의 펌핑 스테이지를 포함하는 펌프에 적용된다. 이러한 진공 펌프는, 복수의 펌핑 스테이지를 포함하고 대기압의 펌핑 가스를 급송하도록 구성되는 저진공 펌프(100), 또는 루츠 펌프 또는 루츠 압축기로서 지칭하며 1개 내지 3개의 펌핑 스테이지를 갖고 사용 시 저진공 펌프에 직렬로 그리고 그 상류에 연결되어 그 급송 압력이 저진공 펌프에 의해 얻어지는 건식 진공 펌프(1)를 포함한다.The invention applies to any type of dry vacuum pump, ie a pump comprising one or at least two pumping stages, for example a pump comprising from 1 to 10 pumping stages. These vacuum pumps are referred to as low vacuum pumps 100, which include a plurality of pumping stages and are configured to deliver pumping gas at atmospheric pressure, or as Roots pumps or Roots compressors, and have one to three pumping stages and, when used, provide low vacuum. It comprises a dry vacuum pump (1) connected in series and upstream of the pump, the delivery pressure of which is achieved by a low vacuum pump.

도 1은 루츠 진공 펌프(1) 및 저진공 펌프(100)를 포함하는 펌핑 유닛(101)의 예를 도시하며, 루츠 진공 펌프(1)의 입구(2)는 격리 밸브를 통해 펌핑될 밀폐된 챔버에 연결되도록 의도된다. 루츠 진공 펌프(1)의 출구(3)는 저진공 펌프(100)의 입구(4)에 연결되며, 그 출구(5)는 대기압 이상으로 급송하도록 구성된다.1 shows an example of a pumping unit 101 comprising a Roots vacuum pump 1 and a low vacuum pump 100, wherein the inlet 2 of the Roots vacuum pump 1 is a sealed valve to be pumped through an isolation valve. It is intended to be connected to the chamber. The outlet 3 of the Roots vacuum pump 1 is connected to the inlet 4 of the low vacuum pump 100, and the outlet 5 is configured to deliver pressure above atmospheric pressure.

루츠 또는 저진공 펌프(1; 100)는, 적어도 하나의 오일 섬프(6), 적어도 하나의 펌핑 스테이지(T1-T5), 2개의 회전 샤프트(7)(도 1의 펌핑 유닛(101)의 2개의 진공 펌프 각각에 하나만 도시됨) 및 샤프트가 통과하는 각각의 통로에서 오일 섬프(6)와 펌핑 스테이지 사이에 개재되는 윤활제를 밀봉하기 위한 적어도 하나의 장치(8)를 포함한다.The roots or low vacuum pump (1; 100) has at least one oil sump (6), at least one pumping stage (T1-T5) and two rotating shafts (7) (2 of the pumping unit 101 in FIG. 1). (only one is shown in each of the vacuum pumps) and at least one device (8) for sealing the lubricant interposed between the oil sump (6) and the pumping stage in each passage through which the shaft passes.

도시한 예예서, 루츠 진공 펌프(1)는 단일 펌핑 스테이지(T1)를 포함한다.In the example shown, the Roots vacuum pump 1 comprises a single pumping stage T1.

저진공 펌프(100)는, 입구(4)와 출구(5) 사이에 직렬로 장착된, 5개 등의 다수의 펌핑 스테이지(T1-T5)를 포함한다. 이러한 경우, 밀봉 장치(8) 옆의 펌핑 스테이지(T1, T5)는 첫번째 및 마지막 펌핑 스테이지이다.The low vacuum pump 100 includes a number of pumping stages T1-T5, such as five, mounted in series between an inlet 4 and an outlet 5. In this case, the pumping stages T1, T5 next to the sealing device 8 are the first and last pumping stages.

각각의 펌핑 스테이지(T1-T5)가 각각의 입구 및 출구를 포함한다. 진공 펌프(1; 100)가 다수의 펌핑 스테이지를 포함하는 경우, 연속적인 펌핑 스테이지는, 앞선 펌핑 스테이지의 출구를 다음 스테이지의 입구에 연결하는 각각의 스테이지간 통로에 의해 차례로 직렬로 연결된다. 펌핑 스테이지(T1-T5)들의 펌핑 유량은, 진공 펌프의 입구와 출구 사이에서 그 스테이지들의 위치에 따라 감소하거나 동일하며, 최저 압력의 제1 펌핑 스테이지(T1)에 의해 생성된 펌핑 유량은 최고 펌핑 유량에 상응한다.Each pumping stage (T1-T5) includes a respective inlet and outlet. When the vacuum pump 1 (100) includes a plurality of pumping stages, the successive pumping stages are connected in series in turn by a passage between each stage connecting the outlet of the previous pumping stage to the inlet of the next stage. The pumping flow rate of the pumping stages (T1-T5) decreases or is the same depending on the position of the stages between the inlet and outlet of the vacuum pump, and the pumping flow rate generated by the first pumping stage (T1) at the lowest pressure is the highest pumping flow rate. Corresponds to flow rate.

샤프트(7)는, 진공 펌프(1; 100)의 입구로부터 출구로 펌핑 대상 가스를 운반하기 위해, 펌핑 스테이지(T1-T5) 내의 로터(9)의 회전을 구동한다. 저진공 펌프(100)의 로터(9)는 저진공 펌프(100)의 적어도 하나의 모터(M1)에 의해 회전 구동된다. 루츠 진공 펌프(1)의 로터(9)는 루츠 진공 펌프(1)의 적어도 하나의 모터(M2)에 의해 회전 구동된다.The shaft 7 drives the rotation of the rotor 9 in the pumping stages T1-T5 to transport the gas to be pumped from the inlet to the outlet of the vacuum pump 1 (100). The rotor 9 of the low vacuum pump 100 is driven to rotate by at least one motor M1 of the low vacuum pump 100. The rotor 9 of the Roots vacuum pump 1 is driven to rotate by at least one motor M2 of the Roots vacuum pump 1.

회전 중에, 입구로부터 흡입된 가스는, 로터(9) 및 스테이터에 의해 생성되는 체적에 갇히며, 이어서 로터(9)에 의해 다음 스테이지를 향해 운반된다. 저진공 펌프(100)의 로터(9)는, 예컨대 동일한 프로파일을 갖는 로브, 예컨대 "루츠" 유형(강낭콩 또는 8자 모양의 형상의 단면) 또는 "클로우" 유형의 로브를 갖거나, 또는 스크루 유형이거나 또는 일부 다른 유사한 용적식 진공 펌프 원리를 따른다.During rotation, the gas sucked from the inlet is trapped in the volume created by the rotor 9 and the stator, and is then transported by the rotor 9 towards the next stage. The rotor 9 of the low vacuum pump 100 has, for example, lobes with the same profile, such as lobes of the “Roots” type (cross-section shaped like a kidney bean or figure 8) or the “Claw” type, or of the screw type. This or some other similar positive displacement vacuum pump principle is followed.

로터(9)를 지지하는 샤프트(7)는 오일 섬프(6) 내에 수용된 윤활제에 의해 윤활된 베어링에서 회전 안내된다. 오일 또는 그리스와 같은 윤활제는, 특히 베어링의 볼 베어링(10) 및 샤프트를 동기화하는 역할을 하는 기어(11)를 윤활할 수 있게 한다.The shaft 7 supporting the rotor 9 is guided in rotation in bearings lubricated by a lubricant contained in the oil sump 6. Lubricants such as oil or grease make it possible to lubricate, in particular, the ball bearings 10 of the bearings and the gears 11 that serve to synchronize the shafts.

진공 펌프(1; 100)는, 예컨대 적어도 하나의 펌핑 스테이지의 각각의 측면 상에 1개씩 배열된 2개의 오일 섬프(6), 및 펌핑 스테이지의 각 측면 상에 샤프트가 통과하는 각각의 통로에서 오일 섬프(6)와 펌핑 스테이지 사이에 개재되는 윤활제를 밀봉하기 위한 장치(8)를 포함한다.The vacuum pump (1; 100) comprises, for example, two oil sumps (6) arranged one on each side of at least one pumping stage, and an oil pump in each passage through which a shaft passes on each side of the pumping stage. It includes a device (8) for sealing the lubricant interposed between the sump (6) and the pumping stage.

밀봉 장치(8)는, 예컨대 "동적" 시일과 같은 적어도 하나의 환형 시일, 즉 세그먼트형 시일, 래버린스 시일 또는 가스의 배플 또는 "커튼"과 같은 비마찰 시일, 또는 립 시일과 같은 마찰 환형 시일, 또는 이러한 실시예의 조합을 포함할 수 있다. 환형 시일은, 회전 샤프트(7) 주위에 매우 낮은 컨덕턴스(conductance)를 생성하고, 이에 의해, 샤프트(7)가 회전하는 것을 허용하는 동시에, 섬프(6)로부터 건식 펌핑 스테이지를 향한 윤활 유체의 통과를 크게 제한하고, 그 반대로도 마찬가지이다. 또한, 밀봉 장치(8)는 샤프트(7) 상에 장착되어 그와 함께 일체로 회전하는 전반적으로 디스크 형상의 디플렉터 디스크를 포함할 수 있다. 디플렉터 디스크의 고속 회전에 의해 생성되는 원심력은 환형 시일을 향한 오일의 진행을 제한한다. 스테이터의 하부에서 각각의 샤프트의 디플렉터 디스크를 향해 배치되는 오일 회수 통로가 사용되었던 윤활제를 오일 섬프(6)를 향해 복귀시키기 위해 스테이터 내에 형성될 수 있다.The sealing device 8 comprises at least one annular seal, for example a “dynamic” seal, i.e. a non-friction seal such as a segmented seal, a labyrinth seal or a baffle or “curtain” of gas, or a friction annular seal such as a lip seal. , or it may include a combination of these embodiments. The annular seal creates a very low conductance around the rotating shaft 7, thereby allowing the shaft 7 to rotate while at the same time allowing the passage of lubricating fluid from the sump 6 towards the dry pumping stage. greatly limits and vice versa. Additionally, the sealing device 8 may comprise a generally disk-shaped deflector disk mounted on the shaft 7 and rotating integrally therewith. The centrifugal force generated by the high-speed rotation of the deflector disk limits the progress of the oil towards the annular seal. An oil return passage disposed at the bottom of the stator toward the deflector disk of each shaft may be formed in the stator to return the used lubricant toward the oil sump (6).

진공 펌프(1; 100)는, 상기 오일 섬프(6) 내로 퍼지 가스의 주입과 상기 오일 섬프(6)로부터 가스들의 펌핑을 동시에 행하기 위해, 퍼지 가스를 오일 섬프 내로 주입하도록 구성되는 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 적어도 하나의 장치(12), 및 오일 섬프(6)로부터 가스들을 흡입하도록 구성되는 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 적어도 하나의 장치(13)를 더 포함한다.The vacuum pump (1; 100) is configured to inject purge gas into the oil sump (6), in order to simultaneously inject the purge gas into the oil sump (6) and pump gases from the oil sump (6). It further comprises at least one device (12) for injecting purge gas, and at least one device (13) for pumping gases from the oil sump (6), which is configured to suck gases from the oil sump (6).

퍼지 가스의 주입은, 한편으로는 오일 섬프(6)에서 발견될 수 있는 펌핑 가스를 희석할 수 있게 하며, 이에 의해 반응성 가스 종의 부분 압력을 감소시키고, 다른 한편으로는 오일 섬프(6) 내의 압력을 상승시켜, 오일 섬프(6) 내로 유입되는 누출을 야기하는 압력차를 제한한다. 섬프(6)로부터 가스들을 펌핑하는 것은, 한편으로는 펌핑 챔버를 향한 너무 큰 누출을 야기할 수 있었던 펌핑 챔버에 대한 너무 큰 과압을 방지할 수 있게 하며, 다른 한편으로는 오일 섬프(6) 내에 수용된 가스들이 순환될 수 있게 한다. 가스들이 오일 섬프(6) 내에 정체되는 것을 방지함으로써, 그 가스가 윤활제와 반응하고 그에 따라 윤활제를 열화시킬 수 있는 가능성이 감소된다. 완전하게 유밀한 밀봉 수단을 생성할 가능성이 없음으로 인해, 본 발명은 윤활제를 오염시킬 수 있기 전에 펌핑 가스를 동시에 희석하고 제거하는 것을 제안한다. 오일 섬프(6)의 윤활제의 오염 위험을 감소시키는 것을 가능하게 하는 것은, 오일 섬프(6)의 희석과 펌핑에 의한 제거의 조합이다.The injection of the purge gas makes it possible, on the one hand, to dilute the pumping gas that can be found in the oil sump (6), thereby reducing the partial pressure of the reactive gas species, and on the other hand, to reduce the partial pressure of the reactive gas species in the oil sump (6). By raising the pressure, it limits the pressure difference that would cause a leak into the oil sump (6). Pumping the gases from the sump (6) makes it possible, on the one hand, to prevent too large an overpressure on the pumping chamber, which could cause too large a leak towards the pumping chamber, and on the other hand, within the oil sump (6). Allows the contained gases to circulate. By preventing gases from stagnating in the oil sump 6, the likelihood that the gases can react with the lubricant and thereby degrade the lubricant is reduced. Due to the impossibility of creating a completely oil-tight sealing means, the invention proposes to simultaneously dilute and remove the pumping gas before it can contaminate the lubricant. It is the combination of dilution of the oil sump (6) and removal by pumping that makes it possible to reduce the risk of contamination of the lubricant in the oil sump (6).

오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12)는, 예컨대 오일 섬프(6)의 가스 체적(20) 내로 통하는 주입 라인(14)을 포함한다. 주입 라인(14)은 오일 섬프(6) 내에 수용된 윤활제가 액체인 경우, 액체 윤활제의 레벨(도 1에서 점선) 위에서 개방된다. 주입 라인(14)의 입구는, 예컨대 유량계(또는 "질량 유량 제어기")를 통해 퍼지 가스의 공급원에 연결된다. 주입되는 퍼지 가스는, 예컨대 질소이다.The device 12 for injecting purge gas into the oil sump comprises, for example, an injection line 14 leading into the gas volume 20 of the oil sump 6 . The injection line 14 opens above the level of the liquid lubricant (dotted line in Figure 1) if the lubricant contained in the oil sump 6 is liquid. The inlet of the injection line 14 is connected to a source of purge gas, for example via a flow meter (or “mass flow controller”). The purge gas to be injected is, for example, nitrogen.

오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하기 위한 장치(12)는, 주입 라인(14) 내에 직렬로 장착되는 교축부(15) 및 역류방지 밸브(16)를 포함할 수 있다.The device 12 for injecting purge gas into the oil sump may include a throttling portion 15 and a non-return valve 16 mounted in series in the injection line 14.

역류방지 밸브(16)는, 오일 섬프(6)와 주입 라인(14) 간의 압력차가 역류방지 밸브(16)의 정격 압력 임계값 이상인 경우 오일 섬프(6) 내의 가스들이 주입 라인(14)으로 진입하는 것을 방지할 수 있게 한다. 교축부(15)는 퍼지 가스에 대해 최대 주입 유량이 설정될 수 있게 한다. 따라서, 교축부(15) 및 역류방지 밸브(16)는 주입되는 가스의 흐름에 대한 기계적 제어를 가능하게 하며, 이는 구현하기에 간단하고 저렴하다.The non-return valve 16 allows gases in the oil sump 6 to enter the injection line 14 when the pressure difference between the oil sump 6 and the injection line 14 is greater than the rated pressure threshold of the non-return valve 16. to prevent it from happening. Throttle 15 allows the maximum injection flow rate to be set for the purge gas. Accordingly, the throttling portion 15 and the non-return valve 16 enable mechanical control of the flow of injected gas, which is simple and inexpensive to implement.

퍼지 가스에 대한 최대 주입 유량은, 예컨대 2 slm(대략 3.6 Pa.m3/s)이다.The maximum injection flow rate for purge gas is, for example, 2 slm (approximately 3.6 Pa.m 3 /s).

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 예컨대 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)과 연통하는 펌핑 라인(17)을 포함한다. 펌핑 라인(17)의 입구는, 오일 섬프(6) 내에 수용된 윤활제가 액체인 경우, 액체 윤활제의 레벨 위에 위치한다.The device 13 for pumping gases from the oil sump comprises, for example, a pumping line 17 communicating with the gas volume 20 of the oil sump 6 . The inlet of the pumping line 17 is located above the level of the liquid lubricant, if the lubricant contained in the oil sump 6 is liquid.

펌핑 라인(17)은, 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)을, 마지막 펌핑 스테이지를 제외하고, 다중 스테이지 진공 펌프의 소정 펌핑 스테이지와 연통하게, 예컨대 그 펌핑 스테이지의 입구 및/또는 펌핑 스테이지의 출구와 연통하게, 예컨대 다중 스테이지 진공 펌프의 스테이지간 통로와 연통하게 하며, 스테이지간 통로는 하나의 펌핑 스테이지의 출구를 후속 펌핑 스테이지의 입구와 연결한다. 이러한 방식으로, 오일 섬프로부터 가스를 펌핑하는 장치(13)는 임의의 추가 펌핑 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서, 구현하기에 간단하고, 저렴하며, 자율적이고 컴팩트하다.The pumping line 17 communicates the gas volume 20 of the oil sump 6 with any pumping stage of a multi-stage vacuum pump, excluding the last pumping stage, for example at the inlet and/or pumping stage of that pumping stage. In communication with the outlet of, for example, an inter-stage passage of a multi-stage vacuum pump, the inter-stage passage connecting the outlet of one pumping stage with the inlet of a subsequent pumping stage. In this way, the device 13 for pumping gas from the oil sump does not require any additional pumping device. Therefore, it is simple, inexpensive, autonomous and compact to implement.

루츠 진공 펌프(1)의 경우에, 펌핑 라인(17)은, 예컨대 루츠 진공 펌프(1)의 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)을, 마지막 펌핑 스테이지(T5)(도 1)를 제외하고, 루츠 진공 펌프(1)와 직렬로 그 하류에 위치하는 저진공 펌프(100)의 펌핑 스테이지(T1-T4)들 중 하나의 출구와 연통하게 한다. 그러면, 저진공 펌프의 상이한 펌핑 유량을 갖는 복수의 펌핑 스테이지들 간에 선택이 존재한다. 선택된 펌핑 스테이지는, 특히 진공 펌프의 성능에 대한 영향과 펌핑 챔버를 향한 오일 누출 위험을 제한하는 관점에서 인접한 펌핑 스테이지(1)에 대한 오일 섬프(6) 내의 원하는 과압 수준에 따라 가스를 펌핑하는 장치(13)를 최적화할 수 있게 한다. 따라서, 오일 섬프로부터 가스를 펌핑하는 장치(13)는 선택된 펌핑 스테이지에 따라 "조정 가능"하다. 펌핑 라인(17)은, 예컨대 오일 섬프(6)의 가스 체적을 저진공 펌프(100)의 제2 펌핑 스테이지(T2)의 출구와 연통하게 한다.In the case of the Roots vacuum pump 1, the pumping line 17 supplies, for example, the gas volume 20 of the oil sump 6 of the Roots vacuum pump 1, excluding the last pumping stage T5 (Figure 1). And, it communicates with the outlet of one of the pumping stages (T1-T4) of the low vacuum pump (100) located in series and downstream of the Roots vacuum pump (1). Then, there is a choice between a plurality of pumping stages with different pumping flow rates of the low vacuum pump. The selected pumping stage is a device for pumping gas according to the desired level of overpressure in the oil sump (6) with respect to the adjacent pumping stage (1), especially with a view to limiting the impact on the performance of the vacuum pump and the risk of oil leakage towards the pumping chamber. (13) can be optimized. Accordingly, the device 13 for pumping gas from the oil sump is “adjustable” depending on the pumping stage selected. The pumping line 17 communicates, for example, the gas volume of the oil sump 6 with the outlet of the second pumping stage T2 of the low vacuum pump 100 .

오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12) 및 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 예컨대 오일 섬프(6) 내의 압력을 대기압 이하, 예컨대 50,000 Pa(500 mbar) 미만, 예컨대 5000 Pa(50 mbar)와 40,000 Pa(400 mbar) 사이에 포함되는 압력으로 제어하도록 구성된다.The device 12 for injecting purge gas into the oil sump and the device 13 for pumping gases from the oil sump, for example, keep the pressure in the oil sump 6 below atmospheric pressure, for example below 50,000 Pa (500 mbar), for example 5000 Pa. It is configured to control pressures falling between (50 mbar) and 40,000 Pa (400 mbar).

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 펌핑 라인(17) 내에 직렬로 장착되는 역류방지 밸브(16) 및 교축부(15)를 포함할 수 있다.The device 13 for pumping gases from the oil sump may include a non-return valve 16 and a throttling portion 15 mounted in series in the pumping line 17.

역류방지 밸브(16)는, 펌핑 스테이지(T2)와 펌핑 라인(17) 간의 압력차가 역류방지 밸브(16)의 정격 압력 임계값 이상인 경우, 저진공 펌프(100)에 의해 펌핑 가스가 펌핑 라인(17)에 들어가는 것을 방지할 수 있게 한다. 교축부(15)(교정 오리피스 또는 노즐로도 알려짐)는 최대 펌핑 유량을 결정할 수 있게 한다. 따라서, 교축부(15) 및 역류방지 밸브(16)는 펌핑 가스의 흐름에 대한 기계적 제어를 제공하며, 이는 구현하기에 간단하고 저렴하다.The non-return valve 16 allows the pumping gas to be pumped by the low vacuum pump 100 into the pumping line ( 17) to prevent it from entering. Throttle 15 (also known as calibration orifice or nozzle) allows determining the maximum pumping flow rate. Accordingly, the throttle 15 and the non-return valve 16 provide mechanical control of the flow of the pumping gas, which is simple and inexpensive to implement.

최대 펌핑 유량은, 예컨대 10 slm(대략 18 Pa.m3/s)이다.The maximum pumping flow rate is, for example, 10 slm (approximately 18 Pa.m 3 /s).

또한, 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 펌핑 라인(17)에서, 예컨대 역류방지 밸브 또는 교축부(15)의 상류에 배치되는 오일 분리기(18)를 포함할 수 있다. 오일 분리기(18)는, 섬프(6)로부터 오일이 흡입되지 않고, 그에 따라 섬프의 오일이 비워지지 않도록 가스로부터 오일을 분리할 수 있게 한다. 그 오일 분리기는, 예컨대 소결된 스테인리스 강 필터와 같은 필터를 포함한다.Additionally, the device 13 for pumping gases from the oil sump may comprise an oil separator 18 arranged in the pumping line 17 , for example upstream of the non-return valve or throttle 15 . The oil separator 18 makes it possible to separate oil from the gas so that oil is not sucked from the sump 6 and thus the oil in the sump is not emptied. The oil separator comprises a filter, for example a sintered stainless steel filter.

이러한 식으로 생성되는 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)의 다른 이점은, 펌핑 유닛(1)에 의해 배기되는 밀폐된 챔버 내에서의 펌핑 사이클에 의해 야기되기 때문에 대체로 주기적으로 이루어지는 펌핑 스테이지(T2)의 과압의 결과로서의 역류방지 밸브(16)의 자동 폐쇄가, 필터를 통해 송풍(blowing)을 일으켜, 오일을 배출하고, 그에 따라 그 자가 세정을 가능하게 한다는 점이다. 그러면, 이는 필터의 주기적 및 자동 재생을 제공한다.Another advantage of the device 13 for pumping gases from the oil sump produced in this way is that the pumping stage ( The automatic closing of the non-return valve 16 as a result of the overpressure of T2) causes blowing through the filter, discharging the oil and thereby enabling its self-cleaning. This then provides for periodic and automatic regeneration of the filter.

오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 펌핑 라인(17) 내로의 윤활제의 진입을 제한하도록 펌핑 라인(17)에 대한 입구에서 오일 섬프(6)의 가스 체적(20) 내에 배치되는 디플렉터(19)를 더 포함할 수 있다.The device (13) for pumping gases from the oil sump comprises a deflector arranged in the gas volume (20) of the oil sump (6) at the inlet to the pumping line (17) to limit the entry of lubricant into the pumping line (17). (19) may be further included.

하나의 예시적인 실시예는 도 2의 오일 섬프 스테이터의 단면도에서 볼 수 있다. 이 도면은 소결된 스테인리스 강 필터에 의해 형성된 오일 분리기(18)가 펌핑 라인(17)에 배치되는 것을 도시한다. 디플렉터(19)는 그 동일한 라인(17)의 입구의 전방에 배치된다. 여기서, 디플렉터(19)는 실질적으로 L형 플레이트를 포함한다. 디플렉터(19)의 L자형의 수직한 제1 부분은, 대면하는 라인(17)에 윤활제가 들어가는 것을 방지하지만, 스크린과 오일 섬프(6)의 스테이터의 벽 사이를 통과함으로써 가스들이 그 라인에 진입하는 것을 허용하는 스크린을 형성하도록, 라인(17)의 입구에 대면하면서 라인(17)으로부터 소정 거리를 두고 떨어지게 배치된다. L자형의 제2 부분은, 포치(porch)와 같이 그 라인(17)의 입구에 대한 쉘터(shelter)를 형성하기 위해, 벽으로부터 돌출된다.One exemplary embodiment can be seen in the cross-sectional view of the oil sump stator in Figure 2. This figure shows an oil separator 18 formed by a sintered stainless steel filter arranged in the pumping line 17. A deflector 19 is placed in front of the entrance of the same line 17. Here, the deflector 19 substantially comprises an L-shaped plate. The L-shaped vertical first part of the deflector (19) prevents lubricants from entering the facing line (17), but prevents gases from entering that line by passing between the screen and the wall of the stator of the oil sump (6). It is placed at a certain distance from the line 17 while facing the entrance of the line 17 to form a screen that allows for The L-shaped second part protrudes from the wall to form a shelter for the entrance to the line 17, like a porch.

동일한 유형의 디플렉터는, 주입 라인(14) 내로 윤활제의 진입을 제한하기 위해, 주입 라인(14)의 출구에서 오일 섬프(6) 내에 배치될 수 있다.A deflector of the same type can be arranged in the oil sump 6 at the outlet of the injection line 14 to limit the entry of lubricant into the injection line 14 .

본 발명의 이점은, 태양광 패널에 요구되는 펌핑 용례 분야에서 대기압의 가스의 소정 체적을 주기적으로 펌핑하는 용례를 위한 상이한 진공 펌프들에 대한 오일 섬프 내의 압력 곡선을 도시하는 도 3의 그래프를 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다.The advantage of the present invention is that in the field of pumping applications required for solar panels, see the graph in Figure 3 which shows the pressure curves in the oil sump for different vacuum pumps for the application of periodically pumping a volume of gas at atmospheric pressure. This can be better understood.

곡선 A는, 펌핑 유닛의 루츠 진공 펌프(1)의 흡입측 또는 상류에서의 압력 변화의 예를 도시한다. 대기압의 1000 mbar(105 Pa)와 5 mbar(5.102 Pa) 사이에서 압력의 상당하고 주기적인 변동을 알 수 있다.Curve A shows an example of the pressure change on the suction side or upstream of the Roots vacuum pump 1 of the pumping unit. Significant and periodic fluctuations in pressure can be seen between 1000 mbar (10 5 Pa) and 5 mbar (5.10 2 Pa) of atmospheric pressure.

곡선 B는, 퍼지 가스의 주입이나 오일 섬프로부터 가스들의 펌핑이 없고 흡입부 또는 그 상류에서의 압력이 곡선 A에 따라 변하는, 종래 기술의 펌핑 유닛의 제1 루츠 진공 펌프의 오일 섬프 내의 압력 변화를 나타낸다. 펌핑 유닛의 상류의 격리 밸브가 개방될 때마다, 진공 펌프 내로 펌핑 가스의 갑작스런 진입이 오일 섬프 내의 압력의 상승을 야기한다는 것을 알 수 있다. 압력은 100 mbar(104 Pa)까지 빠르게 상승하며, 이어서 수십 분에 걸쳐 대략 5 mbar(500 Pa)까지 감소하고, 이러한 사이클은 40분마다 반복된다. 오일 섬프 내의 주기적인 압력 증가는, 펌핑 가스가 밀봉 장치를 통해 펌핑 챔버로부터 오일 섬프 내로 진입함으로써 야기된다. 그러면, 이는 오일 섬프 윤활제를 오염시킬 우려가 높게 한다.Curve B represents the pressure change in the oil sump of the first Roots vacuum pump of a prior art pumping unit, without injection of purge gas or pumping of gases from the oil sump and the pressure at the suction or upstream thereof varies according to curve A. indicates. It can be seen that whenever the isolation valve upstream of the pumping unit is opened, the sudden entry of the pumping gas into the vacuum pump causes a rise in pressure in the oil sump. The pressure rises quickly to 100 mbar (10 4 Pa) and then decreases over several tens of minutes to approximately 5 mbar (500 Pa), and this cycle is repeated every 40 minutes. The periodic pressure increase in the oil sump is caused by the pumping gas entering the oil sump from the pumping chamber through the sealing device. This then increases the risk of contaminating the oil sump lubricant.

곡선 C는, 흡입부 또는 그 상류에서의 압력이 곡선 A에 따라 변하고, 펌핑에 의한 제거가 동시에 이루어지지 않은 채 퍼지 가스가 대기압에 대한 과압의 오일 섬프 내로 주입되는 종래 기술의 펌핑 유닛의 제2 진공 펌프의 오일 섬프 내의 압력을 도시한다. 과압은 대략 2 bar(2.105 Pa)이다. 이 경우에, 진공 펌프는 오일 섬프의 "통기(breathing)"에 영향을 덜 받는다. 또한, 누출 가스는 오일 섬프에 의해 펌핑 챔버를 향해 보내지고, 이에 의해 펌핑 챔버로부터 나오는 펌핑 가스 또는 입자에 의한 윤활제의 오염의 우려를 제한한다. 그러나, 그러한 과압은 오일 섬프로부터 펌핑 챔버를 향한 퍼지 가스의 상당한 누출을 야기하고, 이는 윤활제가 펌핑 챔버 내로 혼입되어 베어링의 윤활에 영향을 미치고 펌핑 챔버를 오염시킬 우려가 있음을 의미한다.Curve C is a second diagram of a prior art pumping unit in which the pressure at the suction or upstream varies according to curve A and the purge gas is injected into the oil sump at overpressure relative to atmospheric pressure without simultaneous removal by pumping. Shows the pressure in the oil sump of the vacuum pump. The overpressure is approximately 2 bar (2.10 5 Pa). In this case, the vacuum pump is less affected by the “breathing” of the oil sump. Additionally, leaking gas is directed towards the pumping chamber by the oil sump, thereby limiting the risk of contamination of the lubricant by pumping gas or particles coming from the pumping chamber. However, such overpressure causes significant leakage of purge gas from the oil sump towards the pumping chamber, which means that there is a risk of lubricant being entrained into the pumping chamber, affecting the lubrication of the bearings and contaminating the pumping chamber.

곡선 D는, 흡입부 또는 그 상류에서의 압력이 곡선 A에 따라 변하는 본 발명에 따른 진공 펌프(1)의 오일 섬프(6) 내의 압력 변화를 도시한다. 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12) 및 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 오일 섬프(6) 내의 압력을 대기압 이하, 본 예의 경우에 5000 Pa(50 mbar) 내지 40,000 Pa(400 mbar)로 제어될 수 있게 한다. 오일 섬프(6) 내의 압력 변동이 크게 감쇠된다는 것을 알 수 있다. 이들은 대략 100 mbar(104 Pa)로 변하여, 오일 섬프(6)를 펌핑 챔버에 대해 약간의 과압으로 되게 한다. 그러면, 이는 펌핑 챔버를 향한 오일 누출의 우려를 제한하고 펌핑 성능에 대한 영향을 제한한다.Curve D shows the pressure change in the oil sump 6 of the vacuum pump 1 according to the invention, where the pressure at the suction or upstream thereof varies according to curve A. The device 12 for injecting purge gas into the oil sump and the device 13 for pumping gases from the oil sump keep the pressure in the oil sump 6 below atmospheric pressure, in the case of the present example between 5000 Pa (50 mbar) and 40,000 Pa. (400 mbar). It can be seen that the pressure fluctuations in the oil sump (6) are greatly attenuated. These vary to approximately 100 mbar (10 4 Pa), causing the oil sump 6 to be slightly overpressurized relative to the pumping chamber. This then limits the risk of oil leakage towards the pumping chamber and limits the impact on pumping performance.

도 1은 2개의 오일 섬프(6)들 중 단지 하나에 대해 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12) 및 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)를 도시하지만, 본 발명은 진공 펌프(1)의 2개의 오일 섬프(6)들 각각에 적용될 수 있다. 또한, 서로 오염될 위험을 피하기 위해, 진공 펌프(1)의 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 2개의 장치(13)들 간에 유체 연통이 없도록 하는 것이 제공될 수 있다.Figure 1 shows a device 12 for injecting purge gas into the oil sump for only one of the two oil sumps 6 and a device 13 for pumping gases from the oil sump, but the invention relates to a vacuum pump ( It can be applied to each of the two oil sumps (6) in 1). Additionally, it can be provided that there is no fluid communication between the two devices 13 pumping gases from the oil sump of the vacuum pump 1 in order to avoid the risk of contamination with each other.

마찬가지로, 본 발명은 저진공 펌프(100)가 루츠 진공 펌프의 하류에 연결되는지 여부에 관계없이, 저진공 펌프(100)의 오일 섬프(6)들 중 하나 또는 둘 모두에 대해 적용될 수 있다. 또한, 저진공 펌프(100)의 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 2개의 장치(13)들 간에 또는 루츠 진공 펌프(1)의 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하기 위한 장치(13)와 저진공 펌프(100)의 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13) 간에 유체 연통이 없도록 하는 것이 제공될 수 있다.Likewise, the present invention can be applied to one or both oil sumps 6 of the low vacuum pump 100, regardless of whether the low vacuum pump 100 is connected downstream of the Roots vacuum pump. In addition, between two devices 13 for pumping gases from the oil sump of the low vacuum pump 100 or between the device 13 for pumping gases from the oil sump of the Roots vacuum pump 1 and the low vacuum pump 100 It can be provided that there is no fluid communication between the device 13 for pumping gases from the oil sump of ).

Claims (10)

건식 진공 펌프 유형의 진공 펌프(1; 100)로서:
- 적어도 하나의 오일 섬프(6);
- 적어도 하나의 펌핑 스테이지(T1; T1-T5);
- 상기 진공 펌프(1; 100)의 입구(2; 4)와 출구(3; 5) 사이의 상기 펌핑 스테이지(T1; T1-T5)에서 로터의 회전을 구동하도록 구성되는 2개의 회전 샤프트(7)로서, 상기 샤프트(7)는 상기 오일 섬프(6) 내에 수용되는 윤활제에 의해 윤활되는 베어링에서 회전 안내되는 것인, 2개의 회전 샤프트(7); 및
- 각각의 샤프트 통로에서 상기 오일 섬프(6)와 상기 펌핑 스테이지(T1; T1-T5) 사이에 개재되는 적어도 하나의 윤활제 밀봉 장치(8)
를 포함하며, 상기 진공 펌프(1; 100)는, 상기 오일 섬프(6) 내로 퍼지 가스의 주입과 상기 오일 섬프(6) 밖으로 가스들의 펌핑을 동시에 행하기 위해, 상기 오일 섬프(6) 내로 퍼지 가스를 주입하도록 구성되는 상기 오일 섬프 내에 퍼지 가스를 주입하는 적어도 하나의 장치(12); 및 상기 오일 섬프(6) 내의 가스들을 흡입하도록 구성되는 상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 적어도 하나의 장치(13)를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는, 진공 펌프.As a vacuum pump (1; 100) of dry vacuum pump type:
- at least one oil sump (6);
- at least one pumping stage (T1; T1-T5);
- two rotating shafts (7) configured to drive the rotation of the rotor in the pumping stage (T1; T1-T5) between the inlet (2; 4) and outlet (3; 5) of the vacuum pump (1; 100) ), wherein the shafts 7 are guided for rotation in bearings lubricated by a lubricant received in the oil sump 6; and
- at least one lubricant sealing device (8) interposed between the oil sump (6) and the pumping stage (T1; T1-T5) in each shaft passage.
It includes, wherein the vacuum pump (1; 100) purges the oil sump (6) to simultaneously inject the purge gas into the oil sump (6) and pump the gases out of the oil sump (6). at least one device (12) for injecting purge gas into the oil sump, configured to inject gas; and at least one device (13) for pumping gases from the oil sump, configured to suck gases in the oil sump (6).
Characterized by a vacuum pump. 제1항에 있어서,
상기 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12)는, 상기 오일 섬프(6)의 가스 체적(20) 내로 통하는 주입 라인(14), 교축부(15) 및 역류방지 밸브(16)를 포함하며, 상기 교축부(15) 및 상기 역류방지 밸브(16)는 상기 주입 라인(14) 내에 직렬로 장착되는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to paragraph 1,
The device (12) for injecting purge gas into the oil sump includes an injection line (14) leading into the gas volume (20) of the oil sump (6), a throttling portion (15), and a non-return valve (16). , The throttling portion (15) and the non-return valve (16) are mounted in series in the injection line (14). 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 상기 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)과 연통하는 펌핑 라인(17), 역류방지 밸브(16) 및 교축부(15)를 포함하며, 상기 역류방지 밸브(16) 및 상기 교축부(15)는 상기 펌핑 라인(17) 내에 직렬로 장착되는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to claim 1 or 2,
The device (13) for pumping gases from the oil sump includes a pumping line (17) communicating with the gas volume (20) of the oil sump (6), a non-return valve (16) and a throttling unit (15). , The non-return valve (16) and the throttling unit (15) are mounted in series in the pumping line (17). 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 상기 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)과 연통하는 펌핑 라인(17); 및 상기 펌핑 라인(17) 내로 윤활제의 진입을 제한하도록 상기 펌핑 라인(17)의 입구에서 상기 오일 섬프(6) 내에 배치되는 디플렉터(deflector)(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to any one of claims 1 to 3,
The device (13) for pumping gases from the oil sump comprises: a pumping line (17) communicating with the gas volume (20) of the oil sump (6); and a deflector (19) disposed in the oil sump (6) at the inlet of the pumping line (17) to limit the entry of lubricant into the pumping line (17). 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 상기 펌핑 라인(17)에 배치되는 오일 분리기(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to clause 3 or 4,
Vacuum pump, characterized in that the device (13) for pumping gases from the oil sump comprises an oil separator (18) arranged in the pumping line (17). 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 펌프(1; 100)는, 2개의 오일 섬프(6)를 포함하며, 1개의 오일 섬프(6)가 상기 적어도 하나의 펌핑 스테이지(T1; T1-T5)의 각 측면 상에 배치되고, 상기 진공 펌프(1; 100)는, 상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)들 간에 유체 연통 없이 각각의 오일 섬프(6)에 대해 상기 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12); 및 상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to any one of claims 1 to 5,
The vacuum pump (1; 100) comprises two oil sumps (6), one oil sump (6) disposed on each side of the at least one pumping stage (T1; T1-T5), The vacuum pump (1; 100) includes a device (12) for injecting a purge gas into the oil sump for each oil sump (6) without fluid communication between the devices (13) for pumping gases from the oil sump; and a device (13) for pumping gases from the oil sump. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 상기 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)을 다중 스테이지 진공 펌프의 펌핑 스테이지와 연통하게 하는 펌핑 라인(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to any one of claims 1 to 6,
The device (13) for pumping gases from the oil sump is characterized in that it comprises a pumping line (17) which brings the gas volume (20) of the oil sump (6) into communication with the pumping stages of a multi-stage vacuum pump. , vacuum pump. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오일 섬프 내로 퍼지 가스를 주입하는 장치(12), 및 상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 상기 오일 섬프(6) 내의 압력을 대기압 이하, 예컨대 50,000 Pa 미만의 압력으로 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 펌프.According to any one of claims 1 to 7,
The device 12 for injecting purge gas into the oil sump and the device 13 for pumping gases from the oil sump are configured to control the pressure in the oil sump 6 to below atmospheric pressure, for example, below 50,000 Pa. A vacuum pump, characterized in that it is configured. 복수의 펌핑 스테이지(T1-T5)를 포함하는 저진공 펌프(rough vacuum pump)(100)를 포함하는 펌핑 유닛(101)으로서,
상기 저진공 펌프(100)에 직렬로 그 상류에 배치되는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 진공 펌프(1)를 포함하고,
상기 오일 섬프로부터 가스들을 펌핑하는 장치(13)는, 상기 진공 펌프(1)의 상기 오일 섬프(6)의 가스 체적(20)을 상기 저진공 펌프(100)의 펌핑 스테이지(T1-T5)들 중 어느 하나와 연통하게 배치하는 펌핑 라인(17)을 포함하는 것
을 특징으로 하는, 펌핑 유닛.A pumping unit (101) comprising a rough vacuum pump (100) including a plurality of pumping stages (T1-T5),
It includes the vacuum pump (1) according to any one of claims 1 to 8, which is disposed in series upstream of the low vacuum pump (100),
The device (13) for pumping gases from the oil sump pumps the gas volume (20) of the oil sump (6) of the vacuum pump (1) into the pumping stages (T1-T5) of the low vacuum pump (100). Including a pumping line (17) arranged in communication with any one of
Characterized by a pumping unit. 제9항에 있어서,
상기 펌핑 라인(17)은, 상기 오일 섬프(6)의 가스 체적을 상기 저진공 펌프(100)의 제2 펌핑 스테이지(T2)의 출구와 연통하게 배치하는 것을 특징으로 하는, 펌핑 유닛.According to clause 9,
Characterized in that the pumping line (17) arranges the gas volume of the oil sump (6) in communication with the outlet of the second pumping stage (T2) of the low vacuum pump (100).
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