KR100442466B1 - 오일펌프를갖춘오일밀봉된베인-타입회전진공펌프 - Google Patents

오일펌프를갖춘오일밀봉된베인-타입회전진공펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전자(3) 및 오일 펌프(45, 46)를 갖춘, 오일 밀봉된 베인-타입회전 진공 펌프(1)에 관한 것이다. 상기 오일 펌프의 흡입 챔버에는 가스 및 오일을 제공하기 위한 공급부((64, 65)가 설치된다; 진공 펌프에 가스/오일-혼합물을 공급하는 과정을 단순화하기 위해, 처음에는 오일만 그리고 그 다음에는 오일뿐만 아니라 공기가 상기 오일 펌프(45, 46)의 순환 배기량내로 흡입되도록 가스 및 오일용 공급부가 배치되는 것이 제안된다.

Description

오일 펌프를 갖춘 오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프
청구항 1의 전제부의 특징을 갖는 베인-타입 회전 진공 펌프(vane-type rotary vacuum pump)는 독일 특허 출원 공개 명세서 3922417호에 공지되어 있다. 선행 기술에 따르면, 오일 펌프의 이송 챔버 내로 가스 및 오일을 공급하는 공급부는, 상기 오일 펌프가 처음에는 단지 공기만을 그리고 그 다음에는 오일만을 흡입하도록 배치된다. 후속하는 베인이 순환 전달 체적부(circulating conveyed volume)를 공기 흡입 개구로부터 분리시킨 후에 비로소 오일용 흡입 개구가 개방될 수 있도록, 한편으론 공기용 다른 한편으론 오일용의 흡입 개구 사이의 간격이 크게 설계됨으로써, 상기 흡입 동작이 이루어진다. 공기와 오일의 동시 흡입은 불가능하다. 따라서 공지된 해결책은 둘레에 걸쳐 균일하게 분배된 적어도 3개의 베인 을 갖춘 오일 펌프의 사용을 전제로 한다. 상기와 같은 펌프를 사용해야만 펌프의 스타팅 상태에서도 오일이 흡입될 수 있다. 오일을 공급하지 않으면, 짧은 시간 후에 오일 펌프뿐만 아니라 오일을 공급하는 베인-타입 회전 진공 펌프가 손상을 입을 수 있다. 3개의 베인을 갖춘 베인-타입 회전 진공 펌프로 형성된 오일 펌프는 복잡하기 때문에 비용이 많이 든다. 또한, 막힐 위험이 있는 노즐에 의해서만 흡입된 공기 또는 흡입된 오일의 량이 조절될 수 있다는 단점이 있다.
유럽 특허 출원서 474066호에는 마찬가지로 베인-타입 회전 진공 펌프로 형성된 오일 펌프에 공급되는 가스 및 오일을 오일 펌프내로 유입시키기 전에 혼합하는 것이 공지되어 있다. 이를 위해 벤튜리-노즐이 사용된다. 상기 벤튜리-노즐의 영역내에서는 공기 및 오일이 평행하게 이동한다. 그럼으로써 압력 강하가 이루어지고, 그 결과 동반된 가스가 오일에 부가된다. 상기 해결책도 또한, 특히 벤튜리-노즐의 사용 때문에 기술적으로 비교적 까다롭다.
본 발명은, 오일 펌프를 포함하고, 상기 펌프의 흡입 챔버에 오일 및 가스를 공급하기 위한 공급부가 설치된, 오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프에 관한 것이다. 상기 오일에 가스, 바람직하게는 공기를 부가함으로써 상기 진공 펌프의 동작 소음이 감소된다.
본 발명의 그 밖의 장점 및 세부 사항은 도 1 및 도 2에 도시된 실시예를 참조하여 하기에 자세히 설명된다:
도 1은 본 발명에 따른 베인-타입 회전 진공 펌프의 종단면도이고,
도 2는 오일 펌프가 삽입된 지지 섹션의 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 펌프 2 : 하우징
3 : 회전자 4 : 구동 모터
5 : 외부벽 6 : 덮개
7 : 내부 8 : 흡입 챔버(예비 진공단)
9 : 흡입 챔버(고진공단) 11 : 지지 보어
12 : 단부 플레이트 13 : 지지부
14 : (지지 보어의) 축선 17 : 오일 챔버
18, 19 : 오일 수위 글라스 20 : 오일조
21 : 고정 섹션(예비 진공단) 22 : 고정 섹션(고진공단)
23 : 지지 섹션 24, 25 : 슬롯
26, 27 : 베인 28, 29 : 갭
35 : 보어 36 : 구동 샤프트
37 : 커플링 부재 45 : (오일 챔버의) 흡입 챔버
46 : (오일 챔버의) 편심기 47 : 스토퍼
48 : 스프링 58 : 리세스
59 : 플레이트 61 : 하우징
62 : 중앙 보어 64 : 제 1 채널(가스 공급부)
65 : 제2 채널(오일 공급부) 66 : 채널
67 : 개구 68 : 방사상 보어
69 : 축방향 보어 70 : 노즐
71 : 홈 72 : 요홈
75 : 보어
본 발명의 목적은, 가스-오일 혼합물을 매우 간단하게 공급할 수 있도록 전술된 방식의 오일 밀봉된 진공 펌프를 형성하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 진공 펌프에서는, 베인-타입 회전 진공 펌프로 형성된 오일 펌프 및 이러한 오일 펌프와 별개로 오일과 공기를 혼합하기 위한 수단, 또는 상기 오일 펌프 또는 상기 혼합 수단 중 어느 하나를 사용할 필요가 없다. 먼저 오일이 그리고 그 다음에 공기와 오일이 동시에 흡입됨으로써, 오일 펌프 내에서 가스와 오일이 효과적으로 미리 혼합된다. 먼저 오일의 흡입 그리고 그 다음에 오일 및 공기의 흡입이 수행되고, 이러한 흡입은 동일한 일소 체적내로 방류된다. 회전 베인을 갖춘, 그리고일소 체적이 공기 및 가스의 흡입 개구를 항상 격리시켜야만 하는 오일 펌프도 더 이상 필요치 않다. 본 발명의 특별한 장점은 또한, 흡입된 공기가 공기용 흡입 개구의 각도 위치를 결정할 수 있다는 점이다. 이송된 혼합물내의 공기-/오일-부분에 영향을 주기 위해 노즐을 사용할 필요도 없다.
도시된 펌프(1)는 하우징(2), 회전자(3) 및 구동 모터(4)와 같은 부품을 포함한다.
하우징(2)은 외부벽(5)과, 덮개(6)와, 흡입 챔버(8, 9) 및 지지 보어(11)를 갖는 내부 섹션(7)과, 양쪽면에서 흡입 챔버(8, 9)를 폐쇄시키는 지지부(13) 및 단부 플레이트(12)를 포함하며, 대체로 포트형으로 형성된다. 지지 보어(11)의 축선은 도면 부호 14로 표기되어 있다. 외부벽(5)과 내부 섹션(7) 사이에는 오일 챔버(17)가 위치하는데, 이러한 오일 챔버(17)는 펌프가 작동하는 동안 부분적으로오일로 채워진다. 이 오일 챔버(17) 내의 오일의 수위를 조절하기 위해 덮개(6)에 2개의 오일 수위 글라스(oil level glasses; 18, 19)(최대, 최소 오일 상태)가 제공된다. 오일 유입관 및 오일 배출관은 도시되지 않았다. 오일조는 도면 부호 20으로 표기되어 있다.
내부 섹션(7)의 내부에 회전자(3)가 위치한다. 이러한 회전자(3)는 일체로 형성되며, 전면에 2개의 고정 섹션(21, 22)이 배치되어 있고, 이들 고정 섹션(21, 22) 사이에 하나의 지지 섹션(23)이 배치되어 있다. 고정 섹션(21, 22)에는 2개의 베인(26, 27)을 위한 슬롯(24, 25)이 설치되어 있다 도 1의 도시에서는, 베인 사이의 갭(28, 29)이 도면 평면에 놓이도록 선택되었다. 이들 베인 장착 슬롯(24, 25)은 각각 회전자의 대응면 측으로부터 밀링가공 됨으로써, 간단한 방법으로도 정확한 슬롯 치수가 얻어질 수 있다. 지지 섹션(23)은 고정 섹션(21, 22) 사이에 위치된다. 지지 섹션(23) 및 지지 보어(11)는 단지 회전자에 대한 베어링을 형성한다.
고정 섹션(22) 및 관련 흡입 챔버(9)의 직경은 흡입 챔버(8)를 갖는 고정 섹션(21)의 직경 보다 크다. 고정 섹션(22) 및 흡입 챔버(9)는 고진공단(high vacuum stage)을 형성한다. 이러한 고진공단(9, 22)의 유입구는 작동하는 동안 흡입 포트(30)와 연결된다. 고정 섹션(21)과 흡입 챔버(8)는 예비진공단(forevacuum stage)을 형성한다. 고진공단(9, 22)의 배출구와 예비진공단(8, 21)의 유입구는 하우징 보어(31)를 통해 연결되며, 상기 하우징 보어는 흡입 챔버(8, 9)의 축선에 평행하게 뻗는다. 상기 예비진공단(8, 21)의 배출구는 오일 챔버(17)내로 개방되어 있다. 상기 오일 챔버내에서 가스를 함유한 오일은 가라앉아서 배출 포트(33)을 통해 펌프(1)를 떠난다. 명확한 도시를 위해, 2개 펌프단의 유입 개구 및 배출 개구는 도 1에 도시하지 않았다. 펌프의 하우징(2)은 가능한한 최소의 부품으로 구성되는 것이 합목적적이다. 적어도 상기 2개의 흡입 챔버(8, 9)와, 오일 챔버(17)를 감싸는 외부벽(5)과 내부 섹션(7)은 일체형으로 형성되어야 한다.
지지부(13)에는 지지 보어(11)의 축선(14)과 동축으로 배치되는 회전자 드라이브용 보어(35)가 제공된다. 이러한 회전자 드라이브는 구동 모터(4)의 샤프트(36)로 직접 이루어질 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 이러한 구동 샤프트(36)의 자유 전면(free face side)과 회전자(3) 사이에 커플링 부재(37)가 제공된다. 이 커플링 부재(37)가 한편으로 구동 샤프트(36)에 연결되고 다른 한편으로 회전자(3)에 연결되는 방식은 여기서 상세히 기술하지 않는다. 상기 커플링 종류 및 방식은 독일 특허출원 제 43 25 285호 공개공보에 자세하게 기술되어 있다.
도시된 펌프에는 일체형 오일 펌프가 장치되어 있다. 이러한 오일 펌프는 모터 측면으로부터 지지부(13)내에 매설된 흡입 챔버(45)로 구성되며, 상기 흡입 챔버는 상기 챔버내에서 회전되는 타원형의 편심기(eccentric; 46)를 포함한다. 나선형 스프링(48)에 의해 인장되어 있는 스토퍼(stopper; 47)가 상기 편심기와 접촉해 있다. 오일 펌프의 편심기(46)는 커플링 부재(37)의 구성 부품이다. 편심기는 고정적으로 또는 포지티브하게 - 축방향으로만 유격(play)을 가지며 - 커플링 부재(37)와 연결된다.
오일 펌프(45, 46)를 도시한 실시예에서 지지부(13)는, 모터(4)를 향한 측면상에 원형의 리세스(58)를 포함하며, 상기 리세스 내부에는 플레이트(59)가 배치된다. 이러한 플레이트(59)는 구동 모터(4)의 하우징(61)에 의해 제 위치에서 지지된다. 이 플레이트(59)는 구동 모터(4)의 샤프트(36)에 의해 관통되는 하나의 중앙 보어(62)를 포함한다. 이 플레이트(59)는 또한 오일 펌프(45, 46)의 흡입 챔버(45)를 제한하는 기능을 한다.
오일 챔버(17)로부터 나오는 공기는 가스 공급부로서 기능하는 제 1 채널(64)을 통해, 오일조(20)로부터 나오는 오일은 오일 공급부로서 기능하는 제 2 채널(65)을 통해 오일 펌프(45, 46)에 공급된다. 오일 펌프를 떠나는 공기-오일-혼합물은 개구(67)를 통해 지지 보어(11)내로 연결되는 채널(66) 내로 유입된다. 오일이 통과하는 방사상 보어(68)가 개구(67)의 레벨에서 지지 섹션(23)에 제공되며, 하나의 노즐(70)을 갖는 축방향 보어(69)가 상기 방사상 보어로부터 갭(28)의 방향으로 분기된다. 한편으로 채널(66)의 개구(67)의 위치 및 다른 한편으로 지지 섹션(23)내의 방사상 보어(68)의 위치는, 상기 베인(26)이 T-상태를 취하는 경우에만 잠깐 동안 채널(66)로부터 나오는 오일이 보어(68)내로 유입될 수 있도록 선택된다(도 2 참조). 방사상 보어(68)가 지지 섹션(23)을 완전히 관통하면 2개의 개구가 존재하게 되며, 그 결과 베인이 T-상태를 취할 때는 언제나 오일 펌프(45, 46)에 대한 결합이 이루어지게 된다. 베인(26)은 회전자(3)가 회전될 때마다 상기와 같은 T-상태를 2번 취한다. 이 상태에서 갭(28)이 최소 부피를 갖는다. 노즐을 통해 각각 단시간 동안 상기 갭(28)내로 분사된 오일-공기-혼합물은 상기 갭(28)을 거쳐 가압됨이 없이 흡입 챔버(8)내에 이른다. 또한, 갭(28)으로부터 흡입 챔버(8)의 내부까지 뻗는 하나의 홈(71)이 덮개(12)의 내부면에 제공된다. 갭(28)과 흡입챔버(8)의 연결을 계속적으로 유지하기 위해, 고정 섹션(21)의 자유 전면의 중앙에는 요홈(turned groove; 72)이 부가적으로 설치된다.
본 발명에 따른 진공 펌프가 1단 펌프이면, 오일-공기-혼합물의 상당 부분이 보어(66, 68, 69) 및 갭(28)을 거쳐 흡입 챔버(8)내로 유입되고, 그곳으로부터 오일 챔버(17)로 복귀될 것이다. 오일의 매우 적은 부분만이 지지 보어(11) 및 지지섹션(23) 사이의 지지 간극내에 이르러 상기 지지부에 윤활유를 공급한다. 윤활유도 마찬가지로 지지 간극을 거쳐 흡입 챔버(8)내에 이른다. 본 발명에 따른 진공 펌프가 - 도 1에 따른 실시예에 도시된 바와 같이 - 2단으로 형성되면, 제 3의 오일-공기-부분 흐름이 고진공단(9, 22)의 방향으로 지지 보어(11) 및 지지 섹션(23)의 지지 슬롯내로 유입된다. 상기 오일-공기-혼합물이 고진공단 내부에 이르면, 오일내에 함유된 공기가 상기 진공 펌프의 최종 압력 특성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 따라서, 채널(66)의 개구(67)로부터 고진공단의 흡입 챔버(9)에 이르는 도중에 가스 분리 단계가 있게 된다. 또한, 지지 섹션(23)에서 보어(75)가 개방되는 위치에 하나의 환형 홈(74)이 제공되며, 이는 중간 진공(보어(31))과 연결된다.
도 2는 지지부(13)의 평면도이다. 오일 펌프의 원형의 흡입 챔버(45)가 상기 지지부(13)내로 매입된다. 흡입 챔버내에는 타원형으로 형성된 편심기(46)가 있으며, 스토퍼(47)가 하부로부터 상기 회전자에 맞대어져 있다. 회전 방향은 화살표로 표시된다. 제일 먼저 오일 공급부(81)가 부피를 확대시키는 일소 체적(swept volume)내로 (스토퍼(47)의 우측으로) 개방된다. 상기 오일 공급부는 지지부(13)의 표면에서 홈으로서 형성되고, 오일 공급 채널(65)(도 1)의 개구로부터 흡입챔버(45) 내부까지 뻗는다. 오일 공급부는 측면으로의 분기홈(82)을 통해 스토퍼(47)의 뒷면과 연결되어 상기 스토퍼에 윤활유를 공급하고, 스토퍼의 슬롯 내부에서의 압력 경감 수단을 제공한다.
공기 공급부(83)가 각도(α)만큼 변위되어 흡입 챔버(45)내로 개방된다. 상기 공기 공급부도 또한 홈으로서 형성되고, 공기 공급 채널(64)(도 1)과 연결된다.
흡입된 오일-공기-혼합물은 각각의 대응하는 일소 체적에 의해 배출구(84)로 이송된다. 상기 배출구는 채널(66)(도 1)과 연결된 하나의 홈으로 형성된다.
오일-공기-혼합물에서 공기가 차지하는 부분은 각도(α)(오일 공급부와 공기 공급부 사이의 방위 간격)의 크기에 의존한다. 상기 각도(α)를 변동시킴으로써 오일-공기-혼합물에서 공기가 차지하는 부분이 영향을 받을 수 있다. 각도(α)의 크기는 5° 내지 90°, 바람직하게는 30° 내지 40° 이다. 중요한 것은, - 이것은 도시된 것과 다르게 형성된 회전자에도 또한 적용된다 - 흡입 단계의 상당한 부분동안 오일 뿐만 아니라 공기도 흡입된다는 사실이다.

Claims (8)

  1. 회전자(3) 및 오일 펌프(45, 46)를 포함하며, 상기 오일 펌프의 흡입 챔버에 가스 공급부(64) 및 오일 공급부(65)가 장착되어 있는, 오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프에 있어서,
    상기 오일 펌프(45, 46)의 순환 전달 체적부 안으로 먼저 오일만 흡입되고, 그후 오일 및 공기 모두가 흡입되도록 상기 가스 공급부(64) 및 오일 공급부(65)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오일 펌프(45, 46)는 회전자(46) 및 상기 회전자에 접하는 스토퍼(47)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전자(46)가 타원 형태를 갖는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 오일 펌프(45, 46)가 베인-타입 회전 펌프내에 통합되고, 회전자(3)용 구동 샤프트(36)와 연결되는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 오일 펌프(45, 46)의 흡입 챔버(45)는 구동측 상의 지지부(13)내에 매설되며, 상기 지지부(13)상에 플레이트(59)가 제공되며, 상기 플레이트(59)는 흡입 챔버벽 중 하나의 벽을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 지지부(13) 또는 상기 플레이트(59)에 홈(81 내지 84)이 제공되며, 상기 홈은 오일 펌프(45, 46)의 흡입 챔버(45)내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  7. 제 6항에 있어서,
    오일을 안내하는 홈(81)이 분기홈(82)을 통해 스토퍼 슬롯과 연결되어 있는것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
  8. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 오일 펌프(45, 46)의 배출구(84)는 하우징 및 지지 섹션(23)내에 있는 채널(66, 68, 69)을 통해 갭(28)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는,
    오일 밀봉된 베인-타입 회전 진공 펌프.
KR10-1998-0700129A 1995-07-19 1996-07-12 오일펌프를갖춘오일밀봉된베인-타입회전진공펌프 KR100442466B1 (ko)

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