KR100221673B1 - 스크루 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형이면서 고진공도를 얻을 수 있는 스크류 진공펌프를 제공한다.

스크류 진공펌프는 두 개의 평행축 주위에서 서로 맞물린 상태로 회전하는 한 쌍의 암수로우터(7,7A)와, 흡입포트(8b)와 배출포트(9b)를 구비하고 두 개의 로우터(7,7A)를 수용하는 케이싱(1)을 구비하고, 흡입포트(8b)로부터 로우터(7,7A)들 사이에 형성된 공간으로 가스를 흡입하는 과정, 가스를 운반하는 과정, 가스를 압축하는 과정 및, 가스를 배출포트(9b)로부터 배출하는 과정을 더욱 포함하고, 상기 흡입포트(8b)는 일찍 닫혀짐으로써 흡입과정과 운반과정사이에 팽창과정을 제공한다.

Description

스크류 진공펌프

제1도는 한 쌍의 암수로우터가 서로 맞물리는 방법을 로우터의 원주방향으로 전개하여 나타내는 도.

제2도는 본 발명에 따른 스크류 진공펌프의 구조를 나타내는 측단면도.

본 발명은 스크류 진공펌프에 관한 것으로, 특히 최대 압력으로 올릴 수 있도록 설계된 스크류 진공펌프에 관한 것이다.

종래의 스크류 진공펌프의 한 형태는 각각 두개의 평행축 주위에서 서로 맞물려 회전하는 한 쌍의 암수로우터와, 흡입포트와 배출포트를 구비하고 두 개의 로우터를 수용하는 케이싱을 구비한다.

이러한 형태의 펌프는 : (A) 흡입포트에서 로우터들 사이에 형성된 공간으로 가스를 흡입하는 과정과, 로우터 내부에서 가스를 압축하는 과정을 가지는 스크류 진공펌프와, (B) 흡입과정과 압축과정 사이에서 흡입된 가스를 운반하는 과정을 가지는 스크루 진공펌프를 포함한다.

상술된 종래의 모든 스크류 진공펌프는 공간체적이 최대에 도달할 때 흡입포트가 닫히도록 구성되었다. (A)형의 스크류 진공펌프는 배출포트와 흡입포트 사이에 있는 홈공간(groove space)의 수가 작아서, 흡입측으로의 가스누출의 문제가 있으므로 고진공도를 얻기가 어렵고, (B)형의 스크류 진공펌프는 로우터의 내부에 운반구역을 제공하도록 로우터 랩(wrap)앵글이 증가되므로(즉, 로우터 길이가 증가되므로)배출포트 흡입포트 사이에 있는 홈공간의 수가 증가된다. 따라서, 이러한 형태의 스크류 진공펌프는 로우터의 길이가 증가되므로 고진공도가 얻어지더라도 펌프의 전체 크기가 증가하게 되는 결점을 갖는다.

상술된 내용의 관점에서, 본 발명의 목적은 상술된 문제를 제거하고, 소형이면서도 고진공도를 얻을 수 있는 스크류 진공펌프를 제공하는 것이다.

상술된 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 두 개의 평행축 주위에서 서로 맞물려 회전하는 한 쌍의 암수로우터와, 흡입포트와 배출포트를 가지고 두 개의 로우터를 수용하기 위한 케이싱을 구비하는 스크류 진공펌프를 제공하며, 이 스크류 진공펌프는 흡입포트로부터 로우터들 사이에 형성된 공간으로 가스를 흡입하는 과정, 가스를 운반하는 과정, 로우터 내부에서 가스를 압축하는 과정 및, 배출포트로부터 가스를 배출하는 과정을 가지고 있으며, 여기서 흡입포트는 일찍 닫힘으로써 흡입과정과 운반과정 사이에 흡입된 가스를 팽창시키는 과정을 삽입하고, 따라서 운반구역을 줄여 로우터의 길이를 단축시킨다.

더욱이, 본 발명은 상술된 배열을 가지는 복수의 스크류 진공펌프가 직렬 연결되어 다단의 스크류 진공펌프를 형성하도록 하는 특징을 나타낸다.

또한, 본 발명은 각 스크류 진공펌프와 펌핑속도가 앞단의 스크류 진공펌프의 펌핑속도와 대략 같거나 큰 것을 특징으로 하며 상술된 배열을 가지는 다단의 스크류 진공펌프를 제공한다.

상술된 스크류 진공펌프에서, 고진공도를 얻기 위해서는 배출포트와 흡입포트 사이에 가능한 많은 수의 홈공간을 제공하여 밀봉선의 수를 증가시켜 압축과정동안 흡입포트로의 가스누출을 줄이도록 하는 것이 중요하다. 본 발명에서, 홈공간의 수는 흡입포트를 일찍 닫음으로써 증가되어, 흡입과정과 운반과정 사이에 팽창과정을 제공한다. 따라서, 운반구역은 단축될 수 있다(다시 말해, 로우터 길이가 단축될 수 있다.) 더욱이, 흡입압력 보다 낮은 압력의 홈공간이 흡입포트와 운반 및 압축과정 중인 홈공간 사이에 제공된다. 따라서, 종래 기술의 경우보다 더욱 효과적으로 흡입포트로의 가스누출을 방지하는 것이 가능하다.

상술된 배열과 작동을 가지는 스크류 진공펌프가 다단 구조로 직렬 연결되면, 고진공도가 얻어질 수 있다. 더욱이, 각 진공펌프의 펌핑속도가 앞단의 진공 펌프의 펌핑속도와 대략 같거나 더 크게 설정되면, 예를 들어 대기압의 가스가 진공될 때 인접하는 한 쌍의 펌프와 연결된 통로에서 가스가 압축되지 않는다. 따라서, 구동기계가 과부하 되는 것을 방지할 수 있어 진공펌프의 신뢰성을 개선할 수 있다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 이하에 기술될 것이다.

제2도는 본 발명에 따른 스크류 진공펌프의 구조를 나타내는 측단면도이다. 스크류 진공펌프는 주케이싱(1)과, 배출케이싱(2)과, 주케이싱(1)과 배출케이싱(2) 사이에 형성된 공간에서 각각의 베어링(5a, 5b)에 의해 회전 가능하게 지지되는 한 쌍의 암수로우터(7A, 7)를 구비한다. 암수로우터(7A, 7)는 각각의 샤프트 시일(seal)(6a, 6b)에 의해 베어링(5a, 5b)에 사용된 윤활 오일로부터 밀폐된다.

한편, 예를 들어 수 로우터(7)는 전기모터(도시 안됨)에 의해 변속기어(도시 안됨)를 통해 회전되고, 반면에 암로우터(7A)는 수 로우터(7)와 암로우터 사이의 미세한 틈을 가지고 타이밍기어(10)를 통해 회전된다.

흡입구(8a)로 흡입된 가스는 흡입포트(8b)를 거쳐 주케이싱(1)과 두 개의 로우터(7,7A)에 의해 형성된 홈공간으로 도입된다. 즉, 이 가스는 흡입과 압축과정을 거친 후 배출포트(9b)를 거쳐 배출구(9a)로부터 배출된다. 특히 이 가스는, 흡입포트(8b)로부터 두로우터(7,7A)에 의해 형성된 홈공간으로 가스를 흡입하는 과정, 흡입된 가스를 팽창하는 과정, 가스를 운반하는 과정 및 두 로우터(7,7A)내부에서 가스를 압축하는 과정을 거친 후, 이 가스는 배출포트(9b)를 거쳐 배출구(9a)로부터 배출된다.

제1도는 한 쌍의 암수로우터(7A,7)가 서로 맞물리는 방법을 이들 로우터의 원주방향에서 본 것을 나타낸다. 제1도에서, 참조부호 A1내지 A9와 B1내지 B9는 로우터(7,7A)의 홈공간에 상응하는 쌍을 나타낸다. 홈공간(A1,B1)은 흡입포트(8b)로부터 가스를 흡입하는 과정을 거치고, 홈공간(A2,A3,B2 및 B3)은 흡입된 가스를 팽창시키는 과정을 거치고, 홈공간(A4,A5,A6,B4,B5 및 B6)은 가스를 운반하는 과정을 거치고, 홈공간(A7,A8,B7 및 B8)은 가스를 압축하는 과정을 거치고, 홈공간(A9, B9)은 배출포트(9b)로부터 가스를 배출하는 과정을 거친다.

제1도에 도시된 바와 같이, 상기 실시예의 스크류 진공펌프에서, 주케이싱(1)의 벽부분(30)의 크기가 증가되어 흡입포트(8b)가 일찍 닫힘으로써, 흡입포트와 배출포트 사이의 홈공간의 수를 증가시키고, 이에 따라서 팽창과정의 홈공간(A2,A3,B2 및 B3)과, 운반과정의 홈공간(A4,A5,A6,B4,B5 및 B6)과, 흡입과정의 홈공간(A1, B1) 및, 압축과정의 홈공간(A7,A8,B7, 및 B8)을 제공한다. 특히 본 실시예의 스크류 진공펌프에서 흡입포트가 일찍 닫혀짐으로써 홈공간의 수를 증가시킨다. 즉, 배출포트(9b)와 흡입포트(8b)사이의 로우터의 길이를 증가시키지 않고도 홈공간(A2,A3,B2 및 B3)을 제공한다. 따라서, 로우터의 길이가 단축되어 운반구역에서 홈공간의 수가 줄더라도, 배출포트(9b)와 흡입포트(8b) 사이에 종래 기술과 같은 수의 홈공간을 보장하는 것이 가능하다. 따라서, 스크류 진공펌프는 성능의 저하 없이도 소형으로 만들어질 수 있다.

더욱이, 흡입압력보다 압력이 낮은 홈공간(즉, 팽창과정의 홈공간(A2,A3,B2 및 B3)과 운반과정의 홈공간(A4,A5,A6,B4,B5 및 B6))이 흡입포트(8b)와 압축과 정중인 홈공간(즉, 홈공간(A7,A8,B7 및 B8)사이에 제공된다. 따라서, 종래 기술의 경우에서 보다 더욱 효과적으로 흡입포트(8b)로의 가스누출을 방지할 수 있다.

상술된 실시예가 단일 스크류 진공펌프의 배열과 작동을 나타내지만, 상술된 배열을 가지는 복수의 스크류 펌프는 각 펌프의 흡입구를 앞단의 펌프에 배출구에 연결시켜 다단의 스크류 진공펌프를 형성하도록 직렬 연결될 수도 있다는 것을 인지해야 한다. 이러한 배열로 인하여, 고진공도가 획득될 수 있다.

이러한 다단의 스크류 진공펌프의 경우에서는, 각 스크류 진공펌프의 펌핑속도는 앞단의 펌프의 펌핑속도와 대략 같거나 크게 설정된다. 이러한 배열로 인하여, 예를 들어, 대기압의 가스가 진공될 때 한 쌍의 인접하는 진공펌프 사이에서 가스가 압축되는 바람직하지 않은 현상이 일어나지 않는다. 따라서, 각 진공펌프가 과부하될 가능성이 없어진다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 흡입포트는 일찍 닫혀짐으로써, 홈공간의 수를 증가시키고, 따라서 흡입과정과 운반과정 사이에 팽창과정을 삽입한다. 따라서, 다음의 유리한 효과를 얻을 수 있다.

(1) 로우터의 길이가 짧아지고, 펌프가 소형화된다. 더욱이, 흡입포트와 압축과정중인 홈공간사이에 흡입 압력보다 압력이 낮은 홈공간을 제공할 수 있다. 따라서, 흡입포트로의 가스누출이 종래 기술의 경우보다 더욱 효과적으로 방지될 수 있고, 고진공도가 획득될 수 있다.

(2) 상술된 배열과 작동을 가지는 스크류 진공펌프가 다단구조로 직렬 연결되면, 고진공도가 획득될 수 있다.

(3) 각 진공 펌프의 펌핑속도가 앞단의 진공펌프의 펌핑속도와 대략 같거나 크게 설정되면, 각 진공펌프가 과부하될 가능성이 없어지고, 고진공도가 획득될 수 있다.

Claims (5)

1. 두 평행축 주위에서 서로 맞물려 각각 회전하는 암수 로우터 및 상기 두 로우터를 수용하는 케이싱을 포함하는 스크류 진공펌프에 있어서, 상기 케이싱은 흡입포트 및 배출포트를 갖고, 상기 스크류 진공펌프가 상기 흡입포트로부터 상기 로우터 사이에 형성된 공간으로 가스를 흡입하는 과정, 팽창, 압축 또는 배출없이 상기 가스를 운반하는 과정, 상기 로우터 내에서 상기 가스를 압축하는 과정 및 상기 배출포트로부터 상기 가스를 배출하는 과정을 수행하기 위하여 상기 로우터들은 맞물려서 동시에 회전할 때 상기 케이싱의 상기 흡입포트와 배출포트 사이의 홈공간내로 가스를 운반하는 나선형 홈공간을 상기 케이싱과 함께 형성하고, 상기 흡입포트는 상기 홈공간내로 가스가 팽창되도록 상기 홈공간과 통하고 상기 로우터가 회전하여 상기 한쪽 단부로부터 상기 다른쪽 단부로 가스를 운반할 때 상기 홈공간의 체적이 증가하도록 상기 한쪽 단부에 위치하고, 상기 흡입포트는 한개의 홈공간의 체적이 최대치에 도달하기 전에 상기 각각의 한 개의 홈공간과 통하는 것을 중단하게 상기 나사산에 의하여 일찍 닫혀지도록 크기 및 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크류 진공펌프.
2. 한쪽 단부에 흡입포트를 갖고 다른쪽 단부에 배출포트를 갖는 케이싱 및 상기 케이싱내에 회전 가능한 두 로우터를 포함하는 스크류 진공펌프에 있어서, 상기 로우터는 맞물려서 상기 로우터가 동시에 회전할 때 상기 케이싱의 상기 단부사이의 홈 공간내로 가스를 운반하는 나선형 홈공간을 각각 구비하고 : 상기 흡입포트는 홈공간과 통하고 상기 로우터가 회전하여 상기 한쪽 단부로부터 상기 다른쪽 단부로 가스를 운반할 때 상기 홈공간의 체적이 증가하도록 상기 한쪽 단부에 위치하고, 상기 흡입포트는 한개의 홈공간의 체적이 최대치에 도달하기 전에 상기 각각의 한 개의 홈공간과 통하는 것을 중단도록 크기 및 형상을 구비하여 상기 홈공간내의 가스가 팽창되고, 상기 로우터는 상기 홈공간내의 가스가 팽창, 압축 또는 배출되지 않고 그 안으로 운반되는 운반과정을 제공하도록 충분한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 스크류 진공펌프.
3. 제1항에 있어서, 상기 스크류 진공펌프를 복수개 포함하여 다단구조로 직렬연결된 것을 특징으로 하는 펌프장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 스크류 진공펌프의 각각의 펌핑속도는 앞단의 스크류 진공펌프의 펌핑속도와 대략 같거나 크고, 제2단계의 배출가스의 비율은 제1단계의 배출가스의 비율과 같거나 큰것을 특징으로 하는 펌프장치.
5. 직렬로 연결되어 다단 구조를 형성하는 복수의 스크류 진공펌프를 포함하는 펌프장치에 있어서, 상기 스크류 진공펌프의 최소한 하나는 한쪽 단부에 흡입포트를 갖고 다른쪽 단부에 배출포트를 갖는 케이싱 및 상기 케이싱내에 회전 가능한 두 로우터를 포함하고, 상기 로우터는 맞물려서 상기 로우터가 동시에 회전할 때 상기 케이싱의 상기 단부사이의 홈 공간내로 가스를 운반하는 나선형 홈공간을 각각 구비하고; 상기 흡입포트는 상기 홈공간과 통하고 상기 로우터가 회전하여 상기 한쪽 단부로부터 상기 다른쪽 단부로 가스를 운반할 때 상기 홈공간의 체적이 증가하도록 상기 한쪽 단부에 위치하고, 상기 흡입포트는 한개의 홈공간의 체적이 최대치에 도달하기 전에 상기 각각의 한 개의 홈공간과 통하는 것을 중단하도록 크기 및 형상을 구비하여 상기 홈공간내의 가스가 팽창되고, 상기 로우터는 상기 홈공간내의 가스가 팽창, 압축 또는 배출되지 않고 그 안으로 운반되는 운반과정을 제공하도록 충분한 길이를 갖고, 상기 스크류 진공펌프 각각의 펌핑속도는 앞단의 스크류 진공펌프의 펌핑속도와 대략 같거나 크고, 제2단계의 배출가스의 비율은 제1단계의 배출가스의 비율과 같거나 크도록 만들어진 것을 특징으로 하는 스크류 진공펌프.