KR101593928B1 - 진공오일 사용 회전식 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프모듈 부품들에 냉각수 재킷을 만들어 이곳에 냉각수를 순환시키는 구조로 개선하여 펌프모듈에서 발생되는 열을 직접적으로 냉각시켜 펌프 모듈의 온도가 올라가는 것을 막아줌과 동시에 펌프모듈의 냉각수 재킷과 접하고 있는 진공오일 접촉면에서 오일을 냉각시켜줌과 동시에 오일펌프에 의해 이송된 오일이 냉각수 재킷에 노출된 오일통로로 이동되도록 하여 냉각수재킷의 냉각수에 의해 오일이 냉각되어 펌프모듈의 온도상승을 방지해주는 등 3중으로 오일을 냉각시키는 구조로 하여 안정된 펌프환경을 제공하며, 또한 펌프 몸체와 1단 실린더를 한 개의 단일부품으로 만들어 부품수를 줄여 원가 절감을 이룰 수 있는 진공오일 사용 회전식 진공펌프장치를 제공한다.

Description

진공오일 사용 회전식 진공펌프{Oil rotary vacuum pupm}

본 발명은 진공 펌프에 관한 것으로, 상세하게는 펌프장치의 진공을 확보하기 위하여 진공오일을 사용하는 회전식 진공펌프에 관한 것이다.

일반적으로 진공펌프는 기밀용기 내의 기체분자를 제거하는 장치로 대기압 이하의 저압에서 기체를 흡입,압축해 대기 중에 방출하여 용기 속의 진공도를 높이는 데 사용한다. 이러한 진공펌프는 크게 건식과 습식으로 각각 대변되는 기계적 진공펌프와, 확산펌프로 분류된다. 확산펌프가 고진공을 실현하기 위해 기름을 사용하는 습식형인 것과 달리 기계적 진공펌프는 상대적으로 진공도가 낮기는 하지만 기름을 사용하지 않는 건식형이므로 상대적으로 구조가 간단하고 내구성이 좋고, 또한 안정된 진공도를 보여주므로 사용자가 손쉽게 운전할 수 있고 유지하는데 드는 비용이 적게 들어가는 장점이 있어 여러 산업분야에서 널리 쓰이고 있다.

이에 따라 근래 진공 기술의 진보는 놀랄 만큼 빨라지고 있으며, 그의 응용분야도 반도체 증착, 전자공업, 금속, 화학, 의약품, 원자력 공업 등으로 확산되고 있다.

또한, 진공을 만들어 내는 진공펌프의 종류도 수봉식, 유회전식, 루-츠식, 유확산식, 물리 흡착식, 화학 흡착식 등으로 그 종류도 많으나 크게 습식과 건식으로 나눌 수 있다. 그러나 수봉식이나 유회전식 등의 습식(진공펌프 내에 물이나 기름을 주입)은 불순물의 흡입이 없어야만 하는 반도체, 식품, 화학, 의약품 공업 등의 산업분야에서는 점차 사용하지 않게 되었으며, 따라서 최근에는 건식(펌프 내의 물이나 기름을 주입하지 않음)의 진공펌프가 널리 사용되어 오고 있으나, 진공펌프 장치의 윤활작용과 기밀작용 및 냉각작용의 확보를 위해 진공오일을 사용하는 진공펌프도 아직까지는 많이 사용되고 있다.

진공오일을 사용하는 회전식 진공펌프에서 진공오일이 얼마나 안정적으로 물리적 변화와 화학적 변화없이 사용할 수 있는 조건을 제공해 주느냐 하는 것이 펌프 성능 유지 측면에서 매우 중요하다. 이 같은 오일을 사용한 회전식 진공펌프는 펌프가 작동되어 실린더 안에서 편심되어 있는 로터가 회전하면 로터의 베인 홈 안의 베인이 원심력에 의해 밀려나와 실린더 면을 밀착하여 회전하면서 실린더 흡입구를 통하여 작업공정 가스를 흡입하여 두 개의 베인 사이에 갇힌 가스가 배기구 방향으로 압축 이송되고, 충분히 압축된 가스는 배기구멍을 통하여 배기밸브를 열고 외부로 배기되도록 구성되어 있다.

그런데 펌프 모듈에서 공정가스를 흡입하여 압축할 때 가스가 압축되면서 압축열이 발생하고 압축열은 실린더에 윤활, 기밀작용을 위해 공급되는 진공오일의 온도를 높임과 동시에 펌프모듈의 온도도 상승시킨다. 이 작업공정이 계속되면서 오일의 온도는 점차 올라가고 이 높아진 오일이 펌프 모듈에 윤활, 기밀작용을 위해 계속해서 공급되고 이 오일은 공정가스를 흡입, 압축공정에서 더욱 더 올라가게 되어 오일의 온도가 급상승함과 동시에 펌프 모듈의 온도도 급상승하여 펌프의 표면온도도 펌프의 사용온도 범위(40-80℃)를 넘어서게 되는 일이 발생한다.

특히 큰 배기속도(2000 L/Min 이상)를 갖는 오일 사용 회전식 진공펌프에서 고온의 진공오일은 펌프 성능에 매우 치명적이다. 회전운동을 하는 로터의 베인 홈 안의 베인이 원심력에 의해 로터 베인 홈 안에서 직선운동을 하는 베인에 고온의 오일이 공급되고 이 오일은 높아져 있는 로터 베인 홈에서 과열에 의해 경화되어 베인 홈 운동면에 코팅되어 윤활이 되질 못해 베인이 파손되어 펌프가 고착되는 문제점이 있고, 또 로터가 회전운동 할 때 축을 지지해 주는 베어링 부위에 있어 과열된 오일이 경화되어 윤활이 되질 못해 베어링이 파손되는 문제점이 있고, 또 축의 기밀유지를 해주는 축 시일부에 공급되는 과열된 오일은 축 시일부의 변형을 일으켜 오일이 누출되는 문제점도 유발하며, 과열된 진공오일은 온도상승에 따라 오일의 증기압도 높아져 펌프의 진공도와 배기속도도 떨어지는 문제점이 있다.

위와 같은 오일온도가 높아지는 문제점을 해결하기 위한 방법으로 현재 진공용 오일을 냉각할 수 있는 구조의 펌프를 생산하여 사용하고 있는데, 기존에 사용하는 방법들은 다음과 같은 방식들이 있다.

1. 냉각 코일을 이용한 오일 냉각방법

도 1은 종래 회전식 진공펌프장치의 냉각 코일을 이용한 진공오일 냉각 구조를 도시한 것으로, 오일저장 케이싱(100)에 동 파이프로 냉각 코일(110) 조립부품을 만들어 케이싱에 조립하여 사용하는 방법으로 냉각 코일(110)에 냉각수가 통과하면서 오일(120)의 온도를 냉각해주는 방법이다. 이 방법은 냉각 코일(110) 조립부품을 만드는 별도의 부품 비용이 들어가고 이것을 조립 및 분해하는데 번거로움이 있으며, 케이싱(100)의 조립부위에서 오일이 누설되는 문제점 및 냉각 코일(110)의 접속부의 파손과 동 파이프 소재가 부식되거나 균열이 생겨 오일 속으로 냉각수가 누출되는 문제점이 있다. 또 이 방법은 진공오일을 냉각하는 효과에 있어 설치비용 및 관리비용에 비하여 많은 효과를 보지는 못한다(15~20℃ 정도의 작은 냉각효과가 기대된다).

2. 오일저장 케이싱 외벽에 냉각수 재킷을 형성하는 방법

도 2는 종래 회전식 진공펌프장치의 오일저장 케이싱(100) 외벽에 냉각수 재킷(130)을 만들고, 여기에 차가운 냉각수(140)를 공급시켜 진공오일(120)이 접촉하는 경계면(150)에서 진공오일(120)의 온도를 냉각해주는 방법이다. 이 방법은 냉각수 재킷(130)의 냉각수(140)와 오일(120)이 접촉하는 경계면(150)의 접촉면적이 작아 과열된 진공오일(120)을 냉각하는데 효율적이지 못하고, 냉각수 재킷(130) 공간에 냉각수가 가득 차야 냉각효과가 더 효율적인데 냉각수 재킷(130)에 공기가 존재하는 에어 포켓(160)이 형성되어 오일 냉각에 효과적이지 못하다. 이 같은 냉각수 재킷(130) 방식은 위의 냉각 코일(110)을 이용한 방법보다도 오일 냉각 효과가 좋지 못하다.

3. 진공오일 냉각 시스템을 별도 설치한 방식

도 3은 종래 회전식 진공펌프장치에 있어 오일저장 케이싱(100) 외부에 별도의 오일냉각 시스템(170)을 설치하고, 여기에 오일저장 케이싱(100)의 진공오일(120)을 관로(180)를 통해 오일냉각 시스템(170)과 순환하는 구조로 연결하여 오일저장 케이싱(100) 내의 진공오일이 오일냉각 시스템(170)을 통과할 때 냉각되도록 구성되며, 이 같이 하여 연속적으로 오일을 순환시켜 오일을 냉각해 주는 방법이다.

그러나 이 방법은 오일냉각 시스템 제작에 있어 오일순환펌프, 오일쿨러, 오일필터, 배관 등이 필요하여 고비용이 발생되고, 펌프 외부에 별도로 설치해야 하므로 펌프 설치공간이 커지는 문제점이 있다.

상기한 종래의 3가지 방법들은 진공오일을 냉각시켜 펌프의 온도를 냉각함에 있어 펌프 모듈의 온도를 내리는데 효과적이지 못하여 진공펌프 오일의 사용조건을 최상의 상태로 유지하는데에는 문제점이 있는 것으로 지적되고 있다.

과열된 오일온도로 인한 진공 펌프장치의 문제점들을 다시 구체적으로 정리하면 다음과 같다.

-. 오일의 점도가 낮아져 기밀(Sealing)성이 크게 떨어진다.

-. 오일의 윤활성이 떨어져 부품들의 마모가 크고 서로 접촉하여 상대 운동을 하는 부품들에서 고착현상 발생한다.

-. 실린더의 흡입가스의 온도가 압축과정으로 인하여 200℃ 이상 고온/고압의 가스로 인한 부식문제 발생.

-. 오일의 온도변화에 따라 오일의 증기압이 변화하는데 오일의 온도가 높을수록 증기압이 높아져 펌프의 진공도가 떨어진다.

-. 고온/고압 상태에서 흡입가스 내의 수증기가 액체로 상-변이(Phase transition)를 일으켜 진공펌프 오일에 수분이 발생하는 문제가 있다.

-. 오일의 증기압이 높을수록 오일온도가 높을수록 진공오일이 기체로 변하는 양이 많아지는데 이는 액체상태의 오일이 기체로 변하여 진공설비로 역 이동(Backstream) 하여 작업 공정 중인 제품을 오염시키는 문제가 있다.

-. 오일이 과열되면 온도변화에 따라 펌프모듈 부품들이 열팽창에 의해 치수들이 늘어나 운동부위의 틈새에서 간섭이 생겨 펌프가 갑자기 멈춰 모터가 고장 나는 문제가 있으며, 이 같은 문제를 해결하기 위해 운동부위의 틈새를 크게 하면 이 부위에서 기밀성이 나빠져 펌프의 진공도와 배기속도가 떨어지며, 작업시간이 길어지고 요구진공도에 도달하지 못하는 문제 등 여러 가지 문제들이 나타나고 있다.

한국특허등록번호 10-0323854호 한국특허등록번호 10-1231090호

본 발명은 상기한 기존의 진공오일 사용 회전식 진공펌프장치들의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서 그의 목적으로 하는 것은, 펌프모듈 부품들에 냉각수 재킷을 만들어 이곳에 냉각수를 순환시키는 구조로 개선하여 펌프모듈에서 발생되는 열을 직접적으로 냉각시켜 펌프 모듈의 온도가 올라가는 것을 막아줌과 동시에 펌프모듈의 냉각수 재킷과 접하고 있는 진공오일 접촉면에서 오일을 냉각시켜줌과 동시에, 오일펌프에 의해 이송된 오일이 냉각수 재킷에 노출된 오일통로를 통해 이동되도록 하여 냉각시킨 후 펌프모듈에 공급함으로써 펌프모듈의 온도상승을 방지해주는 등 3중으로 오일을 냉각시키는 구조로 하여 안정된 펌프환경을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 종래 두 개의 부품으로 구성되어 있던 펌프 몸체와 1차 실린더를 한 개의 단일부품으로 만들어 부품수를 줄여 원가 절감을 이룰 수 있는 진공오일 사용 회전식 진공펌프장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 진공오일 사용 회전식 진공펌프는 1차 실린더를 단일몸체로 가지도록 형성된 펌프몸체 실린더와; 상기 펌프몸체 실린더의 일측에 접속하는 오일 케이싱과; 상기 오일 케이싱의 내측으로 상기 1차 실린더의 일측에 접속하는 중간판과; 상기 중간판의 일측에 접속하는 2차 실린더와; 상기 2차 실린더의 일측을 커버하도록 접속하는 뒤커버와; 상기 펌프몸체 실린더의 외측으로 접속하는 앞커버와; 상기 앞커버의 일측에 접속하는 오일펌프 하우징과; 상기 오일펌프 하우징의 일측에 접속하는 오일시일커버와; 상기 오일펌프 하우징과 오일시일커버를 감싸 수용하도록 상기 펌프몸체 실린더에 접속되는 모터 하우징과; 상기 오일펌프 하우징과 오일시일커버 및 1차 실린더를 관통하되 상기 오일펌프 하우징에 의해 베어링을 개재하여 회전 가능하게 지지되는 1차 로터와; 상기 1차 로터를 회전 구동하도록 상기 모터 하우징에 장착되는 모터와; 상기 1차 로터와 일체로 형성되어 상기 중간판에 베어링을 개재하여 회전 가능하게 지지되고, 상기 2차 실린더로 연장하고 있는 2차 로터와; 상기 1차 실린더 내에서 상기 1차 로터에 의해 회전하면서 1차 실린더 내벽에 밀착하여 가스를 흡입압축하여 배기하는 1차 베인과; 진공설비로부터 흡입하는 가스를 상기 1차 실린더에 공급하도록 상기 펌프몸체 실린더에 마련된 흡입구와; 상기 2차 로터에 의해 회전하면서 2차 실린더 내벽에 밀착하여 1차 실린더로부터 이송되어 온 가스를 흡입압축하여 배기하는 2차 베인과; 상기 2차 실린더에서 배기되는 가스를 외부로 배출하도록 상기 오일 케이싱에 형성된 배기구와: 상기 1차 실린더에 형성되는 1차 실린더 냉각수 재킷과; 상기 중간판에 형성되는 중간판 냉각수 재킷과; 상기 2차 실린더에 형성되는 2차 실린더 냉각수 재킷과; 상기 뒤커버에 형성되는 뒤커버 냉각수 재킷과; 상기 냉각수 재킷들을 냉각수가 순환하도록 안내하는 냉각수 통로들;을 포함하고 있으며, 상기 오일 케이싱과 상기 펌프몸체 실린더는 상기 1차, 2차 실린더와 중간판 및 뒤커버를 오일로 잠기게 하는 오일저장 공간을 두고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 모터의 축과 1차 로터는 커플링으로 접속된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면, 상기 오일 펌프 하우징 내에는 오일펌프가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 냉각수 입구는 상기 1차 실린더 냉각수 재킷에 형성되고, 냉각수 출구는 상기 뒤커버에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 1차 실린더의 1차 배기통로를 외부에 대해 개방하는 1차 배기밸브가 구비되며, 상기 2차 실린더의 2차 배기통로를 외부에 대해 개방하는 2차 배기밸브가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면, 적어도 상기 1차 실린더 또는 중간판 또는 2차 실린더에는 각각의 냉각수 재킷을 향해 돌출하는 1개 이상의 돌출 리브가 형성되고, 그 돌출 리브들을 통해 오일이 순환하는 오일통로가 형성된 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 종래 두 개의 부품으로 구성되어 있던 펌프 몸체와 1차 실린더를 한 개의 단일부품으로 만들어 부품수를 줄여 원가 절감을 이룰 수 있으며, 펌프모듈 부품들에 냉각수 재킷을 만들어 이곳에 냉각수를 순환시키는 구조로 개선하여 펌프모듈에서 발생되는 열을 직접적으로 냉각시켜 펌프 모듈의 온도가 올라가는 것을 막아줌과 동시에 펌프모듈의 냉각수 재킷과 접하고 있는 진공오일 접촉면에서 오일을 냉각시켜줌과 동시에 오일펌프에 의해 이송된 오일이 오일통로로 이동되어 펌프모듈로 유입될 때 오일이 오일통로를 통과하면서 냉각수재킷의 냉각수에 의해 오일이 냉각되어 펌프모듈의 온도상승을 방지해주는 3중으로 오일을 냉각시키는 구조로 하여 안정된 펌프환경을 제공하는 효과가 있다.

특히 냉각수 재킷 내에 돌출하는 돌출리브를 형성하고 그 돌출 리브를 통해 오일이 순환토록 오일통로를 형성하고 있어, 냉각수 속을 흐르는 오일이 냉각되어 펌프 모듈을 순환하고 공급되게 됨으로써 펌프장치의 과열을 방지하는 효과가 탁월하다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술이다.
도 4는 본 발명에 의한 진공오일 사용 회전식 진공펌프의 정단면도 형상이다.
도 5는 본 발명에 의한 진공오일 사용 회전식 진공펌프의 A-A 평단면도 형상이다.
도 6은 도 4의 B-B 측단면도 형상이다.
도 7은 도 4의 C-C 측단면도 형상이다.
도 8은 도 4의 D-D 측단면도 형상이다.
도 9는 도 4의 E-E 측단면도 형상이다.

본 발명은 다음의 실시예들에 의하여 더 구체화될 수 있다. 이와 같은 실시예들은 당업자에게 예시적인 목적으로 제공되었으며, 청구항에 기재된 발명의 범위를 한정할 목적으로 제공되지 않았다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예들에 한정적인 것으로 설명되는 것이 아니라, 본 명세서에 설명된 내용의 결과로서 분명하게 나타나는 일부 및 모든 변경들을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 진공오일 사용 회전식 진공펌프를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 진공오일 사용 회전식 진공펌프로서, 1차 실린더(1A)를 단일몸체로 가지도록 형성된 펌프몸체 실린더(1)와, 상기 펌프몸체 실린더(1)의 일측에 접속하는 오일 케이싱(2)과, 상기 오일 케이싱(2)의 내측으로 상기 1차 실린더(1A)의 일측에 접속하는 중간판(7)과, 상기 중간판(7)의 일측에 접속하는 2차 실린더(8)와, 상기 2차 실린더(8)의 일측을 커버하도록 접속하는 뒤커버(9)와, 상기 펌프몸체 실린더(1)의 외측으로 접속하는 앞커버(5)와, 상기 앞커버(5)의 일측에 접속하는 오일펌프 하우징(14)과, 상기 오일펌프 하우징(14)의 일측에 접속하는 오일시일커버(15)와, 상기 오일펌프 하우징(14)과 오일시일커버(15)를 감싸 수용하도록 상기 펌프몸체 실린더(1)에 접속되는 모터 하우징(4)과, 상기 오일펌프 하우징(14)과 오일시일커버(15) 및 1차 실린더(1A)를 관통하되 상기 오일펌프 하우징(14)에 의해 베어링(33)을 개재하여 회전 가능하게 지지되는 1차 로터(6)와, 상기 1차 로터(6)를 회전 구동하도록 상기 모터 하우징(4)에 장착되는 모터(50)와, 상기 1차 로터(6)와 일체로 형성되어 상기 중간판(7)에 베어링(34)을 개재하여 회전 가능하게 지지되고, 상기 2차 실린더(8)로 연장하고 있는 2차 로터(11)와, 상기 1차 실린더(1A) 내에서 상기 1차 로터(6)에 의해 회전하면서 1차 실린더(1A) 내벽에 밀착하여 가스를 흡입압축하여 배기하는 1차 베인(10)과, 진공설비로부터 흡입하는 가스를 상기 1차 실린더(1A)에 공급하도록 상기 펌프몸체 실린더(1)에 마련된 흡입구(35)와, 상기 2차 로터(11)에 의해 회전하면서 2차 실린더(8) 내벽에 밀착하여 1차 실린더(1A)로부터 이송되어 온 가스를 흡입압축하여 배기하는 2차 베인(12)과, 상기 2차 실린더(8)에서 배기되는 가스를 외부로 배출하도록 상기 오일 케이싱(2)에 형성된 배기구(44)와, 상기 1차 실린더(1A)에 형성되는 1차 실린더 냉각수 재킷(18)과, 상기 중간판(7)에 형성되는 중간판 냉각수 재킷(19)과, 상기 2차 실린더(8)에 형성되는 2차 실린더 냉각수 재킷(20)과, 상기 뒤커버(9)에 형성되는 뒤커버 냉각수 재킷(21)과, 상기 냉각수 재킷들(18,19,20,21)을 냉각수가 순환하도록 안내하는 냉각수 통로들(23,24,25,26,27,28)을 포함하고 있으며, 상기 오일 케이싱(2)과 상기 펌프몸체 실린더(1)는 상기 1차, 2차 실린더(1A,8)와 중간판(7) 및 뒤커버(9)를 진공오일(17)로 잠기게 하는 오일저장 공간(51)을 두고 있다.

상기 냉각수 통로들은 도 5에 도시한 것처럼, 1차 실린더 냉각수 재킷(18)과 중간판 냉각수 재킷(19)를 1차 실린더 냉각수 통로(Out)(23)와 중간판 냉각수 통로(In)(24)가 연통시켜 주고 있으며, 상기 중간판 냉각수 재킷(19)과 2차 실린더 냉각수 재킷(20) 사이는 중간판 냉각수 통로(Out)(25)와 2차 실린더 냉각수 통로(In)(26)에 의해 연통하고 있으며, 또 2차 실린더 냉각수 재킷(20)과 뒤커버 냉각수 재킷(21) 사이는 2차 실린더 통로(Out)(27)와 뒤커버 냉각수 통로(In)(28)를 통해 연통하고 있고, 상기 뒤커버 냉각수 재킷(21)은 오일 케이싱(2)에 체결된 냉각수 출구 플랜지(30)의 냉각수 출구(29)를 통해 외부로 순환하도록 구성되어 있으며, 각각의 냉각수의 입출입 통로들은 도 5 내지 도 9에 도시한 것에서 보여지듯이 부채꼴로 형성된 공간을 가진 냉각수 재킷(18,19,20,21)들의 양 단부에 위치하도록, 즉 가장 먼 냉각수의 경로 상에 대향되어 위치하도록 형성되고 있다.

그리고 상기 모터(50)의 축과 1차 로터(6)는 펌프 측 커플링(48)과 모터 측 커플링(49)으로 이루어진 한 쌍의 커플링(48,49)에 의해 접속되며, 상기 오일 펌프 하우징(14) 내에는 오일펌프(13)가 설치되고, 냉각수의 최초 입구는 상기 1차 실린더 냉각수 재킷(18)에 형성되고, 냉각수의 최종 출구(29)는 상기 뒤커버(9)의 냉각수 재킷(21)에 형성되며, 도 6 및 도 8에 도시한 것에서 볼 수 있듯이, 상기 1차 실린더(1A)의 1차 배기통로(38)를 외부에 대해 개방하는 1차 배기밸브(39)가 구비되며, 상기 2차 실린더(8)의 2차 배기통로(42)를 외부에 대해 개방하는 2차 배기밸브(43)가 구비되어 있어, 1차 실린더(1A)의 1차 배기밸브(39)를 통해 배출하고 남은 가스는 도 8의 2차 실린더 흡입구(41)를 통해 1차 실린더(1A)로부터 2차 실린더(8)로 유입되어 2차 로터(11)의 회전에 의해 점차 압축된 후 반대편의 2차 배기통로(42)를 거쳐 2차 배기밸브(43)를 열고 배기구(44)를 통해 외부로 배기되게 되어 있다.

상기 오일 저장공간(51)은 도 6 내지 도9에서 볼 수 있듯이, 가스 흡입 압축에 의해 고열을 발생시키는 1차,2차 실린더(1A,8), 중간판(7) 및 뒤커버(9)의 외주를 감싸듯이 형성되고, 그 공간 내부에 진공오일(17)이 수용되어 지며, 또 상기 냉각수 재킷(18,19,20)들에 접하여 각 부재(1A)(7)(8)들로부터 각각의 냉각수 재킷을 향해 돌출하는 1개 이상의 돌출 리브(31A)(32A)(32A)가 형성되고 그 리브(31A)(32A)(32A)들을 통해 오일이 순환하는 구조로 되어 있어, 진공오일(17)의 냉각이 크게 촉진되는 효과가 있다.

한편, 도 4 및 도 6에서 1차 실린더 냉각수 재킷(18)의 개구부(52)를 냉각수 커버(16)가 덮고 있으며, 이 냉각수 커버(16)에도 냉각수 배출구(45)를 형성하고 있다.

여기서 미설명 부호 47은 진공 기밀을 유지하기 위한 립 시일부재이다.

이상에서와 같이 본 발명은 진공펌프의 구조를 펌프모듈 부품들에 냉각수 재킷을 만들어 이곳에 냉각수를 순환시키는 구조로 개선하여 펌프모듈에서 발생되는 열을 직접적으로 냉각시켜 펌프 모듈의 온도가 올라가는 것을 막아줌과 동시에 펌프 모듈의 냉각수 재킷과 접하고 있는 크게 확장된 구조의 진공오일 접촉면에서 오일을 냉각시켜줌과 동시에 오일펌프에 의해 이송된 오일(17)이 펌프 모듈로 유입될 때 오일이 오일통로(31,32)를 통과하면서 각 냉각수 재킷(18,19,20)의 냉각수에 의해 오일이 냉각되도록 구성하고, 그 냉각된 오일이 펌프모듈로 다시 유입됨으로써 펌프모듈의 온도상승을 방지해주는, 3중의 오일 냉각 구조를 채택하여 안정된 펌프환경을 제공함으로써 오일 과열로 인한 기존펌프의 문제점을 해결하고 있다.

또 본 발명은 그밖에 다음과 같은 작용효과가 기대되어 산업상 이용 가능성이 우수하다.

-. 두 개의 부품으로 구성되어 있던 펌프 몸체와 1단(1차) 실린더를, 단일의 부품으로 통합 형성된 펌프몸체 실린더로 만들어 부품수를 줄임으로써, 소재비, 가공비, 조립비 및 관리비 등의 원가 절감 효과가 크며, 펌프몸체 실린더의 1차 실린더 외벽으로 냉각수재킷을 만들어 직접적으로 냉각수를 순환시켜 1차(1단) 실린더에서 발생되는 열을 흡수하여 오일온도가 올라가는 것을 막아주는 구조로 개선하였다.

-. 펌프모듈의 냉각수재킷을 흐르는 냉각수가 펌프의 오일온도를 60℃ 이하로 유지시킬 수 있는 구조로 개선시켜 펌프의 과열로 인한 문제점을 개선시켰다.

-. 실린더, 로터, 베인, 베어링, 배기밸브 등 주요 운동 부품들은 안정된 오일온도 환경에서 운동하여 열팽창문제, 기밀문제, 마찰로 인한 문제점을 개선시켜 펌프의 진공도와 배기속도가 좋아지고, 부품들의 내구성과 오일의 교환주기가 길어져 부품교환시 사용되는 세척제와, 오염된 오일을 교환할 때 생기는 폐오일을 처리해야 하는 비용 등 환경오염을 줄여주는 개선된 구조의 펌프이다.

-. 중간판, 2차(2단) 실린더, 뒤커버에 냉각수재킷을 만들어 펌프모듈의 부품들에서 발생하는 열을 냉각수가 흡수하여 펌프모듈의 온도상승을 막아주고 냉각수와 접하는 오일 접촉면에서 오일을 냉각시키고, 특히 오일이 냉각수 재킷 내에 돌출하여 형성된 오일통로를 통과하여 순환할 때 오일이 냉각수에 의해 냉각되고, 이 냉각된 오일이 펌프로 유입되는 구조로 개선하여 오일의 과열로 인한 문제점을 개선시켰다.

-. 오일온도가 높아질수록 오일의 증기압이 높아지는데, 진공펌프의 진공도가 오일의 증기압력보다 낮은 압력을 얻을 수 없다 라는 뜻으로 오일온도가 높아지면 높아질수록 펌프의 진공도도 비례하여 떨어지는 문제점을 펌프모듈에 직접적인 냉각방법으로 오일온도가 올라가는 것을 막아 안정적인 오일온도 환경을 만들어 펌프의 요구하는 진공도를 안정적으로 유지할 수 있다.

-. 오일이 과열되면 화학적인 변화가 발생되는데, 과열된 오일이 펌프모듈에 유입되어 윤활, 기밀작용을 하게 될 때, 부품들의 운동부위 틈새에 유입된 오일이 경화되어 부품들에 코팅됨으로써 윤활작용을 하지 못하도록 만들어 모듈부품들의 고착을 가져와 펌프가 갑자기 멈추는 문제점 발생을, 안정적인 오일온도 환경을 만들어 줌으로서 펌프의 수명을 연장시켜 주고 펌프를 수리할 때 발생되는 부품비, 수리비 등 원가를 절감해 주게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예들이 본 명세서에 설명되었으며, 이는 본 발명을 수행하는 데 있어 발명자에게 알려진 최선의 모드이다. 이러한 바람직한 실시예들의 변형예들이 이상의 설명으로부터 실시 가능하다는 것은 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다. 발명자들은 숙련된 기술자들이 이러한 변형예를 채용할 것을 예상하며, 발명자들도 본 발명을 이상에서 특별히 설명한 것 외에도 실시하고자 한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법에 의해 허용되는 바에 따라 첨부된 청구범위에 언급된 주제와 균등한 모든 변형예를 포함한다. 또한, 전술한 요소들의 가능한 모든 조합은 본 명세서 내에서 특별히 언급하거나 배제하지 않은 이상 본 발명에 포함될 것이다.

1 : 펌프몸체 실린더 2 : 오일 케이싱
3 : 탑커버 4 : 모터 하우징
5 : 앞커버 6 : 1차 로터
7 : 중간판 8 : 2차 실린더
9 : 뒤커버 10 : 1차 베인
11 : 2차로터 12 : 2차베인
13 : 오일펌프 14 : 오일펌프 하우징
15 : 오일시일 커버 16 : 냉각수 커버
17 : 진공오일 18 : 1차 실린더 냉각수재킷
19 : 중간판 냉각수재킷 20 : 2차 실린더 냉각수재킷
21 : 뒤커버 냉각수재킷 22 : 냉각수 입구
23 : 1차 실린더 냉각수 통로(Out) 24 : 중간판 냉각수 통로(In)
25 : 중간판 냉각수 통로(Out) 26 : 2차 실린더 냉각수 통로(In)
27 : 2차 실린더 통로(Out) 28 : 뒤커버 냉각수 통로(In)
29 : 냉각수 출구 30 : 냉각수 출구 플랜지
31 : 오일통로 32 : 오일통로
31A : 돌출 리브 32A : 돌출 리브
33 : 베어링 34 : 베어링
35 : 흡입구 36 : 흡입통로
37 : 오일역류방지밸브 38 : 1차 배기통로
39 : 1차 배기밸브 40 : 중간판 흡입통로
41 : 2차 실린더 흡입구 42 : 2차 배기통로
43 : 2차 배기밸브 44 : 배기구
45 : 냉각수 배출구 46 : 냉각수 배출통로
47 : 립 시일부재 48 : 펌프 측 커플링
49 : 모터 측 커플링 50 : 모터
51 : 오일 저장공간 52 : 개구부

Claims (6)

1차 실린더를 단일몸체로 가지도록 형성된 펌프몸체 실린더와; 상기 펌프몸체 실린더의 일측에 접속하는 오일 케이싱과; 상기 오일 케이싱의 내측으로 상기 1차 실린더의 일측에 접속하는 중간판과; 상기 중간판의 일측에 접속하는 2차 실린더와; 상기 2차 실린더의 일측을 커버하도록 접속하는 뒤커버와; 상기 펌프몸체 실린더의 외측으로 접속하는 앞커버와; 상기 앞커버의 일측에 접속하는 오일펌프 하우징과; 상기 오일펌프 하우징의 일측에 접속하는 오일시일커버와; 상기 오일펌프 하우징과 오일시일커버를 감싸 수용하도록 상기 펌프몸체 실린더에 접속되는 모터 하우징과; 상기 오일펌프 하우징과 오일시일커버 및 1차 실린더를 관통하되 상기 오일펌프 하우징에 의해 베어링을 개재하여 회전 가능하게 지지되는 1차 로터와; 상기 1차 로터를 회전 구동하도록 상기 모터 하우징에 장착되는 모터와; 상기 1차 로터와 일체로 형성되어 상기 중간판에 베어링을 개재하여 회전 가능하게 지지되고, 상기 2차 실린더로 연장하고 있는 2차 로터와; 상기 1차 실린더 내에서 상기 1차 로터에 의해 회전하면서 1차 실린더 내벽에 밀착하여 가스를 흡입압축하여 배기하는 1차 베인과; 진공설비로부터 흡입하는 가스를 상기 1차 실린더에 공급하도록 상기 펌프몸체 실린더에 마련된 흡입구와; 상기 2차 로터에 의해 회전하면서 2차 실린더 내벽에 밀착하여 1차 실린더로부터 이송되어 온 가스를 흡입압축하여 배기하는 2차 베인과; 상기 2차 실린더에서 배기되는 가스를 외부로 배출하도록 상기 오일 케이싱에 형성된 배기구와: 상기 1차 실린더에 형성되는 1차 실린더 냉각수 재킷과; 상기 중간판에 형성되는 중간판 냉각수 재킷과; 상기 2차 실린더에 형성되는 2차 실린더 냉각수 재킷과; 상기 뒤커버에 형성되는 뒤커버 냉각수 재킷과; 상기 냉각수 재킷들을 냉각수가 순환하도록 안내하는 냉각수 통로들;을 포함하고 있으며, 상기 오일 케이싱과 상기 펌프몸체 실린더는 상기 1차, 2차 실린더와 중간판 및 뒤커버를 오일로 잠기게 하는 오일저장 공간을 두고 있는 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

제1항에 있어서, 상기 모터의 축과 1차 로터는 커플링으로 접속된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

제1항에 있어서, 상기 오일 펌프 하우징 내에는 오일펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

제1항에 있어서, 냉각수 입구는 상기 1차 실린더 냉각수 재킷에 형성되고, 냉각수 출구는 상기 뒤커버에 형성되는 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

제1항에 있어서, 상기 1차 실린더의 1차 배기통로를 외부에 대해 개방하는 1차 배기밸브가 구비되며, 상기 2차 실린더의 2차 배기통로를 외부에 대해 개방하는 2차 배기밸브가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 1차 실린더 또는 중간판 또는 2차 실린더에는 각각의 냉각수 재킷을 향해 돌출하는 1개 이상의 돌출 리브가 형성되고, 그 돌출 리브들을 통해 오일이 순환하는 오일통로가 형성된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

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