KR101131741B1 - 싱글 블레이드 진공 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포트형 하우징(12), 하우징 내에서 편심으로 회전 가능하게 지지된 회전자(18), 회전자 내에 회전축에 대해 직각으로 이동 가능하게 지지된 블레이드(20) 및, 블레이드(20)에 의해 분리된 작업 챔버를 폐쇄하는 하우징 커버를 갖는 싱글 블레이드 진공 펌프에 관한 것이며, 상기 회전자(18)는 적어도 부분적으로 소결 금속으로 구성된다.
하우징, 회전자, 블레이드, 하우징 커버, 회전자축

Description

싱글 블레이드 진공 펌프{SINGLE-BLADE VACUUM PUMP}
본 발명은 포트형 하우징, 상기 하우징 내에서 편심으로 회전 가능하게 지지된 회전자, 상기 회전자 내에서 회전축에 대해 직각으로 이동 가능하게 지지된 블레이드 및, 블레이드에 의해 분리된 작업 챔버를 폐쇄하는 하우징 커버를 갖는 싱글 블레이드 진공 펌프에 관한 것이다.
상기 유형의 구조를 갖는 진공 펌프들은 공지되어 있다. 일반적으로 진공 펌프들은 금속으로 이루어진 하우징을 포함하며, 상기 하우징 내에는 회전자가 회전 가능하게 지지되고 작업 챔버가 형성된다. 회전자는 예컨대 자동차의 엔진에 의해서 회전 운동한다. 또한 상기 회전자를 금속, 특히 소결 금속으로 구성하는 것도 공지되어 있다. 회전자는 중량이 높기 때문에 큰 질량 관성 모멘트를 가지며, 이로써 진공 펌프의 전력 소비가 불리하게 높다.
따라서 본 발명의 목적은, 전력 소비가 낮은 진공 펌프, 특히 싱글 블레이드 진공 펌프를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 서두에 언급한 유형의 싱글 블레이드 진공 펌프에 의해 회전자가 적어도 부분적으로 소결 금속으로 구성됨으로써 달성된다.
본 발명은 중량이 낮은 다른 금속으로, 회전자의 섹션만을 제조하는 것으로 구성된다. 따라서 회전자의 전체 중량이 감소하며 질량 관성 모멘트가 감소한다. 이로써, 종래의 장치에서보다 진공 펌프의 전력 소비가 낮아진다. 특히 큰 토크를 전달해야 하는 회전자의 부품들은 여전히 금속으로 제조되지만, 이에 반해 하중을 덜 심하게 받는 회전자의 섹션들은 다른 재료로 구성될 수 있다.
개선예에서, 회전자는 회전자축과, 상기 회전자축 상에 배치된 회전자 하우징을 포함한다. 상기 회전자축은, 펌프의 구동에 필요한 토크를 제공해서 블레이드로써 회전자를 회전시켜야 한다. 회전자 하우징은 블레이드를 수용하고 안내하는 역할을 맡는다.
구동력과, 가속 및 지연 시에 작용하는 토크가 주로 회전자축에 의해서 지지되어야 하기 때문에, 상기 회전자축은 소결 금속으로 구성된다. 블레이드의 안내 시, 상기 힘과 토크들은 하위의 역할을 맡으며, 이 경우 밀봉 문제가 중요하다. 따라서 회전자 하우징은 본 발명에 따라 플라스틱으로 구성된다. 플라스틱은 특히 금속, 여기서는 금속으로 이루어진 블레이드와 쌍을 이룰 때 일어나는 마찰학적 특성을 가지므로, 마찰력이 최소로 감소되며 이는 또한 과열을 방지한다.
경우에 따라 상기 회전자 하우징은, 회전자 하우징이 내부 주연벽에 접촉함으로써 2개의 작업 챔버들을 서로 밀봉해야 할 과제도 갖는다. 펌프 하우징이 금속으로 구성되고 회전자 하우징이 플라스틱으로 구성되면, 마찰력이 줄어들고 밀봉도 양호해진다.
바람직한 실시예들은 회전자 하우징을 위해서 이하의 플라스틱들: 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르술폰(PES), 신디오탁틱 폴리스티렌(SPS) 또는 폴리페닐렌술파이드(PPS)을 제시한다. 상기 플라스틱들은 내마멸성이 매우 높으며 윤활재를 견뎌낸다.
회전자는 회전자 하우징이 회전자축 상에 특히 축방향으로 배치됨으로써 간단히 조립될 수 있다. 플러그인 접속부는 특히 공구 없이 쉽게 제조될 수 있다. 또한 진공 펌프의 작동 시 플러그인 방향으로 또는 그 반대의 방향으로 어떠한 힘도 작용하지 않으므로 플러그인 접속부가 분실될 염려는 하지 않아도 된다.
본 발명의 바람직한 변형예서, 회전자축은 회전자 하우징을 수용하기 위해 회전축에 평행하게 돌출한 적어도 2개의 핀을 포함한다. 이에 대해 회전자 하우징은 상기 핀 위에 놓일 수 있는 2개의 슬리브를 갖는다. 상기 핀과 슬리브의 형태는 바람직하게, 회전자 하우징이 회전자축에 의해서 안전하게 고정될 뿐만 아니라 블레이드를 고정하는 안내력이 슬리브를 통해서 핀에 의해 지지되도록 선택된다.
이에 대해 핀은 적어도 블레이드의 높이의 일부분 위로 연장된다. 예컨대 블레이드의 높이의 10% 내지 20% 위로 연장된, 비교적 짧은 핀의 경우에도, 블레이드를 확실히 고정시켜 안내하기 위해, 핀에 의해서 관통되지 않은 슬리브의 다른 부분은 스트럿에 의해서 지지된다. 이로써 재료 및, 중량이 절약된다.
본 발명의 다른 장점, 특징 및 상세함은 종속항들 및, 이하의 상세한 설명으로부터 제시되며, 상세한 설명에는 특히 바람직한 실시예가 도면을 참조로 상세하게 설명되어 있다. 도면, 상세한 설명 및 청구범위에 언급된 특징들 각각은 그 자체로 또는 임의의 통합 형태로 본 발명에서 중요할 수 있다.
도1은 진공 펌프의 분해도이다.
도2는 회전자축의 사시도이다.
도3은 회전자 하우징의 사시도이다.
도4는 블레이드가 삽입된 회전자 하우징의 사시도이다.
도1에는 진공 펌프가 전체적으로 도면 부호 10으로 도시되며, 여기서 하우징(12)은 하우징 커버 없이 도시된다. 하우징(12)은 내부 챔버(16)로 통하는 흡입 연결부(14)를 갖는다. 상기 내부 챔버(16) 내에는 회전자(18)가 있으며, 회전자 내에서 블레이드(20)는 회전축(21)에 대해서 직각으로 이동 가능하게 지지된다. 회전자(18)는 이부재로 구성되며, 회전자축(22)과 회전자 하우징(24)을 포함한다. 회전자축(22)은 구동 개구(28)를 통해서 하우징(12), 특히 내부 챔버(16)의 베이스(26)를 관통해서 후방면의 직사각형 섹션(30)으로써 하우징(12)을 돌출하며, 직사각형 섹션을 통해 회전자는 (도시되지 않은 구동기에 의해) 회전 운동한다. 구동 개구(28)에는 적합한 밀봉 수단이 제공되므로, 윤활재가 배출되지 않으며 공기 및/또는 오염물이 내부 챔버(16) 내로 유입되지 않는다.
상기 섹션(30)은 도2에 도시된 바와 같이, 둥근 횡단면을 갖는 원통형 섹션(32)으로 연장된다. 섹션(32)에는 플레이트(34)가 연결되고, 상기 플레이트로부터는 2개의 핀(36)이 축방향으로 돌출한다. 상기 핀(36)들에는 글자 "D"의 형태를 포함하는 각각의 벽(40)에 의해 실질적으로 핀이 형성되도록, 리세스(38)가 제공된다. 양 핀들(36) 사이에는 플레이트(34)의 상부면의 일부에 의해 형성된 작동면(42)이 위치한다. 작동면(42)에는 블레이드(20)의 좁은 면이 접한다. 또한 상기 작동면(42)에는 윤활재 보어(44)가 통하며, 상기 보어를 통해 작동면(42) 및 추가의 작동면들 또는, 공통적으로 내부 챔버(16) 및/또는 블레이드(20)에 윤활재가 제공된다.
도3은 회전된 또는 하부쪽으로 개방된 "U"에 상응하는 수직 섹션을 갖는 회전자 하우징(24)을 도시한다. 회전자 하우징(24)은 브릿지(48)에 의해서 서로 연결된 2개의 슬리브들(46)을 갖는다. 상기 슬리브들(46)은 전체적으로 중공으로 형성되며, 이는 도4에 도시된다. 2개의 슬리브들(46)은 이들 사이에 2개의 작동면들(50)을 규정하며, 상기 작동면에는 블레이드(20)의 넓은 면이 접한다. 2개의 슬리브들(46) 사이에 위치한 브릿지(48) 하부면의 섹션은, 블레이드(20)의 제2 좁은 면이 접하는 작동면(52)을 형성한다. 따라서 작동면들(42, 50, 52)에 의해, 블레이드(20)가 규정되게 안내되며, 블레이드 종축(54)의 양 면들을 향해 이동할 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 슬리브들(46)은 핀(36)이 삽입될 수 있는 제1 섹션(56)을 포함한다. 상기 제1 섹션(56)에는 마찬가지로 중공으로 형성된 제2 섹션(58)이 연결되고 상기 제2 섹션 내에서는 특히 반경 방향으로 배치된 스트럿들(60)이 연장된다. 슬리브들(46)은 주로, 실질적으로 "D-형"을 갖는 벽들에 의해 형성된다. 따라서 회전자 하우징(24)의 질량은 비교적 적다.
핀들(36)도 또한 중공으로 형성되기 때문에, 그 질량은 벽들(40)의 질량에 의해 결정된다. 바람직한 실시예에서, 직사각형 섹션(30)도 중공으로 형성되므로 그 질량이 감소한다. 중공 챔버는 섹션(30)의 자유단부로부터 윤활재 보어(44)까지 연장된다. 상기 중공 챔버는 실질적으로 직사각형인 섹션(30)의 벽에 의해서 제한된다.
본 발명의 다른 개선예에서, 섹션(30)을 측방향으로 돌출하는 원통형 섹션(32)의 부분도 중공으로 형성되며, 중공 챔버는 플레이트(34)의 하부면에까지 연장되고 각각의 면에서 실질적으로 D-형의 횡단면을 포함한다. 이로써 섹션(32)의 질량이 감소한다.
회전자(18)의 중량은, 회전자(18)의 일부분이 소결 금속으로 구성되는 반면에 다른 부분은 플라스틱 부품이 됨으로써 더욱 감소할 수 있다. 특히 회전자 하우징(24)은 플라스틱으로 구성된다. 이로써 작동면들(50, 52)은 블레이드(20)의 표면들과 마찰학적으로 최적의 쌍을 형성할 수 있다.

Claims (14)

  1. 포트형 하우징(12), 상기 하우징(12) 내에서 편심으로 회전 가능하게 지지된 회전자(18), 상기 회전자(18) 내에 회전축에 대해 직각으로 이동 가능하게 지지된 블레이드(20) 및, 상기 블레이드(20)에 의해 분리된 작업 챔버를 폐쇄하는 하우징 커버를 갖는 싱글 블레이드 진공 펌프(10)에 있어서,
    상기 회전자(18)는 적어도 부분적으로 소결 금속으로 구성되며, 상기 회전자(18)는 회전자축(22)과 상기 회전자축(22)에 배치된 회전자 하우징(24)을 포함하고, 상기 회전자 하우징(24)이 회전자축(22)에 설치되며, 상기 회전자축(22)은 회전자 하우징(24)을 수용하기 위해, 회전축에 평행하게 돌출한 적어도 2개의 핀들(36)을 포함하는 것을 특징으로 싱글 블레이드 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전자축(22)은 소결 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전자 하우징(24)은 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  4. 제3항에 있어서, 상기 플라스틱은 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르술폰(PES), 신디오탁틱 폴리스티렌(SPS) 또는 폴리페닐렌술파이드(PPS)인 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 회전자 하우징(24)은 상기 핀들(36)에 놓일 수 있는 2개의 슬리브들(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 핀들(36)은 적어도 블레이드(20)의 높이의 일부분 위로 연장되는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  7. 제5항에 있어서, 상기 핀들(36)에 의해서 관통되지 않는 슬리브들(46)의 다른 부분(58)은 스트럿(60)에 의해서 지지되는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전자(18)는 중공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  9. 제1항에 있어서, 상기 회전자축(22), 회전자 하우징(24), 또는 이 둘 모두는 중공 챔버들을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  10. 제1항에 있어서, 상기 회전자축(22)은 3개의 중공 챔버들을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
  11. 제1항에 있어서, 상기 회전자(18)가 부분적으로만 소결 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 싱글 블레이드 진공 펌프.
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