KR100335037B1 - 2단슬라이드베인진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고진공단(9, 22), 예비 진공단(8, 21), 원통형 회전자(3), 지지 섹션(11), 고정 섹션(21, 22), 및 대략 포트형의 하우징(2)을 포함하며, 상기 지지섹션(11)은 2개의 고정섹션(21, 22) 사이에 배치되고, 고정섹션(21, 22)은 베인 슬롯(25, 26)을 갖추고 있으며, 상기 하우징(2)은 펌프실(8, 9)을 둘러싸며, 상기 하우징의 바닥은 회전자 구동장치용 관통구(35)를 갖춘 지지부(13)로서 형성되도록 구성된, 2단 슬라이드 베인 진공 펌프(1)에 관한 것이다.

간단한 제조를 위해, 작동가능한 회전자(3)는 일체로 형성되고, 회전자(3)의 두 고정섹션(21, 22)은 앞면에 배치되며, 고정섹션(21, 22) 사이에 있는 지지섹션(11)은 단일 지지섹션이고 두 베인 슬롯(25, 26)은 그것의 앞면으로부터 개방된다.

Description

2단 슬라이드 베인 진공 펌프{TWO-STAGE SLIDE VANE VACUUM PUMP}

본 발명은 고진공단, 예비 진공단, 원통형 회전자, 지지 섹션, 고정 섹션, 및 거의 포트형의 하우징을 포함하며, 상기 지지 섹션은 2개의 고정 섹션 사이에 배치되고, 고정 섹션은 베인 슬롯을 갖추고 있으며, 상기 하우징은 펌프실을 둘러싸며, 상기 하우징의 바닥은 회전자 구동장치용 관통구를 갖춘 지지부로서 형성되도록 구성된, 2단 슬라이드 베인 진공 펌프에 관한 것이다.

고진공 펌프는 가스를 이송하는 개개의 부품이 매우 정밀하게 제조될 것이 요구된다. 예컨대, 2단 슬라이드 베인 진공 펌프에서는 베인과 관련 베인 슬롯 사이의 갭, 고정장치 영역에서의 갭 또는 - 2단 슬라이드 베인 진공 펌프에서는 - 고진공단과 예비 진공단 사이의 밀봉 영역 내의 갭이 너무 크면, 원하는 이송 방향과 반대방향의 흐름(역류)이 생긴다, 이러한 역류는 펌프 특성 - 흡입력, 압축, 최종 압력에 - 현저한 영향을 준다.

독일 특허 공개 제 2354039호(제 3도)에는 전술한 방식의 2단 슬라이드 베인 진공 펌프가 공지되어 있다. 고정 섹션 사이에 있는 지지 섹션과 더불어, 회전자는 그것의 두 전면 중 하나에 - 예비 진공단의 측면에 - 또다른 지지섹션을 갖는다. 따라서, 두 베인 슬롯은 다른 측면 - 고진공 측면 - 으로부터 회전자내로 밀링된다. 이것의 단점은 비교적 큰 직경, 즉 두 베인 길이와 지지 섹션 길이의 합 보다큰 직경을 가진 밀링 플레이트가 사용되어야 한다는 것이다. 또한, 베인 슬롯을 밀링한 후에 작동가능한 회전자를 만들기 위해 중간 지지섹션의 높이(level)에서 충전 부재를 다시 삽입하여, 진공 펌프의 두 단을 기밀하게 서로 분리하는 것이 보장되어야 한다. 이러한 방식의 회전자는 많은 제조 비용을 필요로 한다. 필수적으로 비교적 큰 직경을 가진 밀링 플레이트가 사용되어야 하기 때문에, 베인 슬롯의 밀링은 제한된 공차를 가질 수밖에 없다.

본 발명의 목적은 보다 간단하고 보다 정확하게 제조될 수 있는 전술한 방식의 2단 슬라이드 베인 진공 펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 특허청구의 범위의 특징에 의해 달성된다. 제 2 지지 섹션이 회전자의 두 전면중 하나에 제공될 필요가 없기 때문에, 베인 슬롯이 그것의 관련 전면으로부터 회전자 실린더 내로 밀링될 수 있다. 추후에 다시 채워져야하는 슬롯 섹션의 제조는 더 이상 필요없다. 훨씬 더 작은 직경을 가진 밀링 플레이트가 사용될 수 있고 그에따라 슬롯 치수의 보다 작은 공차가 얻어질 수 있다. 따라서, 펌프의 특성이 향상될 뿐만 아니라 두 슬롯이 그것의 전면으로부터 쉽게 접근될 수 있기 때문에 베인의 조립이 보다 간단해진다.

본 발명의 또 다른 장점 및 세부사항은 제 1도 내지 제 5도를 참고로 하기에 설명된다.

제 1도는 본 발명에 따른 슬라이드 베인 진공 펌프의 실시예를 나타낸 종단면도이고,

제 2도는 본 발명에 따른 회전자의 단면도이며,

제 3도는 돌출부를 갖춘 회전자의 고진공측 전면을 나타낸 단면도이고,

제 4도는 돌출부를 갖춘 회전자의 예비 진공측 전면의 단면도이며,

제 5도는 본 발명에 따른 펌프의 또 다른 실시예를 나타낸 종단면도이고,

제 6도는 본 발명에 따른 회전자의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 펌프 2, 61 : 하우징

3 : 하우징 4 : 구동 모터

5 : 외벽 6 :덮개

7 : 내벽 8, 9, 45 : 펌프실

11, 31, 35, 49, 51, 51', 51", 62, 72, 71 : 보어

12, 59 : 플레이트 13 : 지지부

15, 16, 32 : 축선 17 : 오일 챔버

18, 19 : 오일 아이 20 : 오일조

21, 22 : 고정 섹션 23 : 지지 섹션

25, 26 : 슬롯 27, 28 : 베인

30 : 흡입 연결부 33 : 배출 연결부

36 : 샤프트 37 : 커플링 부재

38, 42, 56, 58, 64 : 리세스 39, 43 : 돌출부

40, 53 : 캠 44 : 칼라

46 : 편심기 47 : 차단 베인

48 : 코일 스프링 50 : 압축 스프링

52 : 덮개 55 : 밀봉체

57 : 기저부 63 : 밀봉링

도시된 펌프(1)는 하우징(2), 회전자(3) 및 구동 모터(4)를 포함한다.

하우징(2)은 외벽(5), 덮개(6), 내벽(7), 플레이트(12) 및 지지부(13)를 갖춘 포트의 형태를 갖는다. 내벽(7)은 펌프실(8), (9) 및 보어(11)를 포함한다. 플레이트(12) 및 지지부(13)는 펌프실(8), (9)의 전면을 밀봉시킨다. 보어(11)의 축선(14)이 도시되어 있다. 이것에 대해 편심으로 펌프실(8), (9)의 축선(15) 및 (16)이 놓인다. 외벽(5)과 내벽(7) 사이에는 오일 챔버(17)가 배치된다. 오일 챔버(17)는 펌프의 작동 동안 부분적으로 오일로 채워진다. 오일 레벨을 제어하기 위해, 2개의 오일 아이(18), (19) (최대 오일레벨, 최소 오일레벨)가 덮개(6)에 제공된다. 오일 유입구 및 오일 배출구는 도시되어 있지 않다.

내벽(7)의 내부에는 제 2도 및 제 3도에 재차 도시된 회전자(3)가 배치된다. 회전자(3)는 일체로 형성되며 전면에 배치된 2개의 고정 섹션(21), (22), 및 상기 고정 섹션(21), (22) 사이에 배치된 지지 섹션(23)을 포함한다. 지지 섹션(23) 및 고정 섹션(21), (22)은 동일한 직경을 갖는다. 고정 섹션 (21), (22)은 베인(27), (28)용 슬롯(25), (26)을 갖추고 있다, 상기 슬롯(25),(26)은 회전자의 관련 전면으로부터 밀링되므로, 간단한 방식으로 정확한 슬롯 치수가 얻어질 수 있다. 지지 섹션(23)은 고정 섹션(21), (22) 사이에 놓인다. 지지 섹션(23) 및 보어(11)는 회전자의 단일 지지부를 형성한다. 상기 지지부는 충분한 축방향 길이를 가짐으로써, 회전자의 흔들거림이 피해져야 한다. 상기 지지부의 길이는 회전자(3)의 최대 경사 위치에서 보어(11)내의 지지 유격으로 인해 회전자가 항상 부동하도록, 즉 회전자가 동시에 그것의 두 전면에 부딪치지 않도록 선택되는 것이 바람직하다.

고정 섹션(22)과 관련 펌프실(9)은 고정 섹션(21)과 펌프실(8) 보다 길게 형성된다. 고정 섹션(22) 및 펌프실(9)은 고진공단을 형성한다. 작동 동안 고진공단의 유입구는 흡입 연결부(30)와 접속된다. 고진공단(9), (22)의 배출구 및 예비 진공단(8), (21)의 유입구는 하우징 보어(31)를 통해, 펌프실 (8), (9)의 축선(15), (16)에 대해 평행하게 뻗은 축선(32)으로 연결된다. 예비 진공단(8), (21)의 배출구는 오일조(20)를 포함하는 오일 챔버(17) 내로 뻗는다. 거기서, 오일을 함유한 가스가 가라앉아 배출 연결부(33)를 통해 펌프 (1)를 벗어난다. 편의상, 두 펌프단의 유입구 및 배출구는 제1도에 도시되어 있지 않다. 펌프의 하우징(2)은 가급적 적은 수의 부품으로 구성되는 것이 바람직하다, 적어도 두 펌프실(8), (9) 및 오일 챔버(17)를 포함하는 벽 섹션 (5), (7)은 일체로 형성되어야 한다.

지지부(13)는 보어(11)의 축선(14)과 동축선으로 회전자 구동장치용 보어(35)를 갖추고 있다. 지지부(13)는 구동모터(4)의 샤프트(35)일 수 있다. 제 1도에 도시된 실시예에서 커플링 부재(37)는 구동 샤프트(36)의 자유 전면과 회전자(3) 사이에 제공된다. 회전자(3)와 커플링 부재(37)의 커플링 및 커플링 부재(37)와 구동 샤프트(36)의 커플링은 돌출부 및 대응하는 리세스를 통해 단단하게 이루어진다. 도시된 실시예에서, 회전자(3)는 커플링 부재 (37)를 향한 그것의 전면에, 베인 슬롯(26)에 대해 수직으로 연장된(제 2도 참고), 긴 리세스(38)를 갖추고 있다. 커플링 부재(37)의 긴 돌출부(39)가 리세스(38) 내로 맞물린다. 커플링 부재(37)의 돌출부(39)는 베인(28)을 포함하는 리세스(41)를 갖추고 있다. 긴 리세스(42)를 갖춘 샤프트(36)와 대응하는 돌출부(43)를 갖춘 커플링 부재(37) 사이의 결합이 이루어진다

리세스(38), (42) 및 돌출부(39), (43)는 바뀔 수도 있다. 제 3도는 회전자(3)의 구동측 전면이 직경이 줄어든 칼라(44)를 갖추고 있는 또 다른 해결책을 나타낸다. 이로 인해, 베인이 차지하는 공간 옆에 슬롯이 생기고, 커플링 부재(37)에 있는 또는 샤프트(36)에 있는 긴 돌출부가 상기 슬롯 내로 맞물릴 수 있다.

많은 2단 진공 펌프에서, 고진공단(9), (22)은 예비 진공단 보다 큰 흡입력을 가져야 한다. 고정 섹션이 동일한 직경일 때 이것이 이루어지기 위해서는, 고진공단의 축방향 길이가 예비 진공단의 길이 보다 길어야 한다. 예컨대, 적어도 2배의 길이이어야 한다. 고진공단의 구동측 장치에 의해, 짧은 예비 진공단은 부동 지지되는 한편, 비교적 긴 고진공단은 커플링 부재 (37) 내에 또는 - 이것이 존재하지 않는다면 - 샤프트(36) 내에 지지된다는 장점이 얻어진다.

제 1도에 따른 펌프에는 오일 펌프가 설치된다. 오일 펌프는 모터측으로부터 지지부(13) 내로 형성된 펌프실(45) 및 그안에서 회전하는 편심기(46)로 이루어진다. 코일 스프링(48)의 압력하에 놓인 차단 베인(47)이 편심기에 접한다.

오일 펌프(45), (46)의 유입구는 보어(51)를 통해 오일조(20)에 연결된다.오일을 필요로 하는 모든 장소는 오일 펌프(45), (46)의 배출구에 연결된다. 예로서, 보어(51')가 도시되어 있는데, 이 보어(51')는 횡방향 보어 (51")를 통해 내벽(7)의 지지 섹션(23) 내로 뻗으며 거기에 있는 지지부에 윤활유를 공급한다.

제 1도에 따른 실시예에서 오일 펌프의 편심기(40)는 커플링 부재(37)의 구성 부분이다. 편심기(46)는 고정적으로 또는 단단하게 - 돌출부(42) 상에서 축방향으로 이동가능하게 배치되어 - 커플링 부재(37)에 연결된다. 전술한 해결책에서는 모터 샤프트(36)의 별도의 펌프측 지지부를 생략할 수 있다. 지지부(13) 및 - 존재한다면 - 커플링 부재(37)가 상기 기능을 수행할 수 있다. 또한, 샤프트(36)의 도시되지 않은 전면 영역에 존재하는 지지체에 대한 조정력을 샤프트(36)의 도시된 전면 영역에 발생시킬 수 있는 가능성이 있다. 이것을 위해, 도시된 전면은 중앙의 긴 보어(49)를 갖추고 있고, 상기 보어(49)내에는 압축 스프링(50)이 놓인다. 압축 스프링(50)은 커플링 부재(37)의 돌출부(43) 상에 그리고 긴 보어(49) 내에 지지되고, 샤프트(36)(샤프트(36)의 도시되지 않은 지지체에 대한 조정력) 및 커플링 부재(37)에 대한 서로 대향하는 힘을 발생시킨다. 특히, 편심기(46)가 축방향으로 이동가능한 경우에는 상기 힘은 회전자(3)에 작용하므로, 그것의 예비 진공측 전면은 플레이트(12)에 대해 가압된다. 상기 힘은 유격으로 인해 존재하는 회전자 전면과 플레이트(12) 사이의 갭을 줄이므로, 압축력의 현저한 향상 및 그에 따라 향상된 최종 압력이 얻어질 수 있다. 예비 진공단의 영역에서의 이러한 기밀성의 장점은 공차와는 무관하게 얻어지며, 따라서 제조 비용의 특별한 증가없이 얻어질 수 있다.

커플링 부재(37)는 또한 지지부(13)내의 링형 리세스(56)내에 위치하는, 즉 펌프실(9)을 향한 지지부(13)의 측면 상에 있는 밀봉 링(55)에 대한 작동면을 형성한다. 회전자(3)가 직접 구동 샤프트(36)와 커플링되면, 지지부(13)는 밀봉 링에 대한 또 다른 - 모터측 - 리세스를 구비할 수 있다. 지지부(13)는 펌프(1)를 지지부(13)에 조여진 기저부(57) 위로 지지시키는 기능을 한다.

오일 펌프(45), (46)를 갖춘 도시된 실시예에서, 지지부(13)는 모터(4)를 향한 그것의 측면에 원형 리세스(58)를 갖추고 있다. 상기 리세스(58)에는 플레이트(59)가 위치한다. 플레이트(59)는 구동 모터(4)의 하우징(61)에 의해 그것의 위치에 고정된다. 플레이트(59)는 중앙 보어(62)를 갖추고 있다. 구동 모터(4)의 샤프트(36)가 상기 보어(62)를 관통한다. 샤프트(36)는 플레이트(59)의 모터측 리세스(64)에 위치하는 제 2 샤프트 밀봉링(63)에 대한 작동면을 형성한다. 또한, 플레이트(59)는 오일 펌프(45), (46)의 펌프실을 제한해야하는 과제를 갖는다. 끝으로, 플레이트(59)는 단독으로 또는 지지부(13)와 함께 모터 샤프트(36)의 펌프측 지지부를 형성한다.

제 5도에 따른 실시예에서 구동 모터(4)의 샤프트(50)는 회전자(3)와 직접 커플링된다. 플레이트(59)가 생략될 수 있기 때문에, 밀봉체(55)를 갖춘 2개의 리세스(56)가 지지부(13) 내에 놓인다. 샤프트측에 배치된 캠(40)은 회전자(3)의 리세스(38) 내로 맞물린다. 오일 펌프(45), (46)는 예비 진공 측 플레이트(12) 내에 위치하며, 상기 플레이트(12)에는 오일 펌프의 펌프실(45)을 덮기 위한 덮개(52)가 설치된다. 회전자(3)의 예비 진공측 전면에 있는 돌출부 또는 캠(53)(제 4도 참고)에 의해, 오일 펌프의 편심기(46)의 구동이 이루어진다. 오일 펌프(45), (46)는 보어(51)를 통해 오일조(20)에 연결된다. 오일 펌프(45), (46)의 유입구에 연결된, 오일이 공급되어야 할 펌프의 장소로 뻗은 채널은 도시되어 있지 않다.

제 6도는 회전자(3)에 대한 또 다른 실시예를 나타낸다. 예비 진공단(8), (21)의 지지 섹션(23) 및 고정 섹션(21)은 고진공단(9), (22)의 고정 섹션(22) 보다 작은 직경을 갖기 때문에, 이 영역에서 마찰력이 적게 유지된다. 상기 방식의 회전자가 사용되는 (도시되지 않은) 펌프(1)에서는 펌프실(8) 및 보어(11)의 직경이 감소되어야 한다.

제 2도에 따른 회전자와 제 6도에 따른 회전자의 또 다른 차이점은 하기와 같다:

- 고진공단(9), (22)의 고정 섹션(22)의 자유 전면 내에 있는 리세스(38)는 긴 보어의 형상을 갖는다. 상응하게, 커플링 부재(37)에 있는 돌출부(39)는 핀 형태이어야 한다(도시되지 않음).

- 지지 섹션(23)은 대략 횡방향 보어(11)(제 1도 참고)의 입구의 높이에 있는 홈(70)을 갖추고 있다.

- 예비 진공단의 고정 섹션(21)은 그것의 전면으로부터 시작되며 횡방향 보어(72)에 연결된 종방향 보어(71)를 갖추고 있다. 횡방향 보어(72)의 입구(73)는 홈(70)의 높이에 위치하므로 하우징측 횡방향 보어(51")의 영역에 놓인다. 보어(71), (72)를 통해 고정 섹션(21)의 전면과 덮개(12) 사이의 갭의 윤활이 이루어진다.

도시된 실시예는 최소 수의 개별 부품으로 이루어진다. 이것은 하나의 부품이 여러 기능을 함으로써 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따른 펌프는 보다 간단하고 저렴하게 제조될 수 있다.

Claims (21)

1. 고진공단, 예비 진공단을 가지는 슬라이드 베인 진공 펌프로서,

   상기 펌프는 거의 원통형인 작동 회전자와, 그리고

   거의 포트형의 하우징을 포함하며,

   상기 작동 회전자는 지지 섹션과 한 쌍의 고정 섹션을 포함하고, 상기 지지 섹션은 베인 슬롯을 각각 포함하는 한 쌍의 고정 섹션 사이에 배치되며,

   상기 포트형 하우징은 상기 회전자의 구동을 위해 관통구를 구비한 지지부로서 설계된 기저부와 두 개의 펌프실을 포함하는 펌프로서,

   상기 작동 회전자는 각각 상기 예비 진공단에 배치되는 고정 섹션중 하나와 상기 고진공단에 배치되는 고정 섹션중 다른 하나와 일체로 형성되며,

   상기 한 쌍의 고정 섹션 사이의 상기 지지 섹션은 유일한 지지 섹션이며, 상기 고정 섹션의 각각의 베인 슬롯은 각각의 고정 섹션의 각각의 전면으로부터 개방되며, 상기 각각의 전면은 상기 지지 섹션으로부터 이격되어 배치되어 있는 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고진공단은 상기 지지부의 바로 다음에 배치되며 상기 고진공단의 고정 섹션의 전면에는 모터의 샤프트에 상기 회전자를 조립하기 위한 조립 수단이 구비되는 펌프.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 조립 수단에는 돌출부를 수용하기 위한 리세스가 포함되는 펌프.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 리세스는 상기 고진공단의 고정 섹션의 베인 슬롯에 거의 수직하게 가로질러 연장되는 기다란 형상이며, 상기 돌출부의 크기는 상기 조립 수단의 리세스에 상응하며, 상기 돌출부는 상기 베인을 둘러싸는 리세스를 포함하는 펌프.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 두 개의 펌프실에 공통하는 상기 하우징의 벽 섹션이 일체로 형성되는 펌프.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 상기 펌프를 지지하는 펌프.
7. 제 1 항에 있어서, 오일 펌프 및 상기 오일 펌프의 배출구에 연결된 채널을 더 포함하며,

   상기 채널은 상기 지지 섹션으로 거의 통하는 펌프.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 지지부의 관통구에 배치된 커플링 부재를 더 포함하며,

   상기 커플링 부재는 상기 모터의 샤프트와 상기 회전자에 대해 단단한 결합을 제공하며, 상기 커플링 부재는 상기 오일 펌프의 회전자를 위한 지지와 하나 이상의 로터리 구동 샤프트 밀봉을 위한 작동면이 더 제공되는 펌프.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 오일 펌프는 상기 모터의 샤프트에 반대되는 측면에 단부 부재가 배치되는 펌프.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 회전자의 하나의 전면과 상기 모터의 구동 샤프트, 뿐만 아니라 상기 회전자의 다른 전면과 상기 오일 펌프의 회전자가 조립 수단에 의하여 연결되는 펌프.
11. 제 8 항에 있어서, 덮개의 관통구와 상기 지지부의 관통구는 펌프측 모터 샤프트에 대해 단일 지지부를 형성하는 펌프.
12. 제 2 항에 있어서, 상기 모터의 구동 샤프트와 상기 화전자 사이에 스프링이 배치되며, 상기 스프링은 상기 회전자와 상기 샤프트에 축방향 힘을 가하는 펌프.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 스프링은 상기 구동 샤프트와 상기 커플링 부재 사이에 배치되는 펌프.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 스프링은 상기 구동 샤프트의 전면에 있는 보어와 상기 커플링 부재의 돌출부에 의하여 지지되는 펌프.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 섹션은 원형 보어를 구비하는 펌프.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 회전자에는 제 1 및 제 2 보어가 구비되며, 상기 제 1 보어는 상기 회전자의 예비-진공측으로 개방되며, 상기 제 2 보어는 상기 지지 섹션의 반지름 방향 측으로 개방되는 펌프.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 보어의 입구와 원형 보어는 상기 하우징의 측부의 보어의 입구의 높이에서 상기 지지 섹션에 배치되는 펌프.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 섹션과 상기 고정 섹션은 동일한 직경을 가지는 펌프.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 지지 섹션과 상기 하우징이 일체로 형성되는 펌프.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 고진공단의 고정 섹션은 상기 예비진공단의 고정 섹션의 길이의 2배 이상의 길이를 갖는 펌프.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 섹션의 길이가 상기 회전자의 최대 각도를 이루는 방위에서, 상기 지지 보어내의 지지 유격으로인해, 상기 회전자가 정면에서동시에 부딪치지 않도록 하는 크기인 펌프.