KR101925975B1 - 진공오일 사용 회전식 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공오일 사용 회전식 진공펌프에 관한 것으로, 기존에 사용하고 있는 진공펌프의 실린더에 별도의 오일연결통로를 추가로 형성하되, 상기 오일연결통로는 오일케이싱에 저장되는 진공오일의 유면보다 높은 위치에 형성되어 있도록 구성하는 수단으로, 진공펌프의 가동시에는 진공압에 의하여 진공오일이 진공펌프 내부로 잘 공급될 수 있도록 하는 한편, 진공펌프 정지시에는 오일연결통로가 진공오일의 유입을 차단할 수 있도록 개선된 회전식 진공펌프를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이며, 이를 위해 로터가 장착되는 실린더의 끝부분에 타측 베어링보다 큰 직경을 가지도록 음각상으로 형성되어 오일유입구와 오일통로를 연결하도록 추가로 형성되는 오일연결통로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는발명이다.

Description

진공오일 사용 회전식 진공펌프{Oil ratary vacuum pupm}

본 발명은 진공오일 사용 회전식 진공펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프장치의 진공을 확보하기 위해 진공오일을 사용하는 회전식 진공펌프의 펌프 정지시 진공오일이 펌프모듈로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 개선된 진공오일 사용 회전식 진공펌프에 관한 것이다.

일반적으로 진공펌프는 기밀용기 내의 기체분자를 제거하는 장치로 대기압 이하의 저압에서 기체를 흡입, 압축해 대기 중에 방출하여 용기 속의 진공도를 높이는데 사용한다.

이러한 진공펌프는 크게 건식과 습식으로 구분되는 기계적 진공펌프와 확산펌프로 분류되는데, 확산펌프가 고진공을 실현하기 위해 기름을 사용하는 습식형인 것과, 이와는 달리 기계적 진공펌프는 상대적으로 진공도가 낮기는 하지만 기름을 사용하지 않은 건식형이므로 상대적으로 구조가 간단하고 내구성이 좋고, 또한 안정된 진공도를 보여주며 사용자가 손쉽게 운전할 수 있고 유지하는데 드는 비용이 적게 들어가는 장점이 있어 여러 산업분야에서 널리 사용되고 있다.

근래에 와서는 진공기술의 진보는 놀랄 만큼 빨라지고 있으며, 그 응용분야에 있어서도 반도체 증착, 전자공업, 금속, 화학, 의약품, 원자력 공업 등으로 확산되고 있다.

또한, 진공을 만들어내는 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 습식은 불순물의 흡입이 없어야만 반도체, 식품, 화학, 의약품 공업 등의 산업분야서는 점차 사용하지 않게 되었으며, 따라서 최근에는 건식의 진공펌프가 널리 사용되고 있으나, 진공펌프 장치의 윤활작용과 기밀작용 및 냉각작용의 확보를 위해 진공오일을 사용하는 진공펌프도 아직까지는 많이 사용되고 있다.

진공오일을 사용하는 회전식 진공펌프에서 진공오일이 얼마나 안정적으로 물리적 변화 및 화학적 변화없이 사용할 수 있는 조건을 제공해 주느냐 하는 것이 펌프 성능 유지 측면에서 매우 중요하다.

이 같이 오일을 사용하는 회전식 진공펌프는 펌프가 작동되어 실린더 안에서 편심되어 있는 로터가 회전하면 로터의 베인홈 안의 베인이 원심력에 의해 베인홈에서 밀려나와 실린더 내면에 밀착된 상태로 회전하면서 실린더 흡입구를 통하여 작업공정 가스를 흡입하여 두개의 베인 사이에 갇힌 가스가 배기구 방향으로 압축되면서 이송되고, 충분히 압축된 가스는 배기구멍을 통해 배기밸브를 열고 외부로 배기되도록 구성되어 있다.

그런데 펌프모듈에서 공정가스를 흡입하여 압축할 때 가스가 압축되면서 압축열이 발생하게 되고, 압축열은 실린더에 윤활, 기밀작용을 위해 공급되는 진공오일의 온도를 높임과 동시에 펌프모듈의 온도도 상승시키게 된다.

이 같은 작업공정이 계속되면서 오일의 온도는 점차 올라가고, 이렇게 높아진 오일이 펌프모듈에 윤활, 기밀작용을 위해 계속해서 공급되고 이 오일은 공정가를 흡입, 압축공정에서 더 올라가게 되어 오일의 온도가 급상승하게 됨과 동시에 펌프모듈의 온도는 급상승하여 펌프의 표면온도는 펌프의 사용온도범위(40∼80℃)를 넘어서게 되는 일이 발생하게 된다.

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

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

- 냉각 코일을 이용한 오일 냉각방법이 있으며,

- 오일저장 케이싱 외벽에 냉각수 재킷을 형성하는 방법이 있으며,

- 진공오일 냉각 시스템을 별도 설치하는 방법 등이 있다.

그러나 상기한 종래 기술의 3가지 방법들은 진공오일을 냉각시켜서 펌프의 온도를 냉각함에 있어 펌프모듈의 온도를 내리는데 효과적이지 못하여 진공펌프 오일의 사용조건을 최상의 상태로 유지하는 데에는 여러 가지 문제점이 있는 것으로 지적되고 있다.

따라서 본 발명의 출원인은 상기와 같은 종래기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 등록특허 제10-1593928호를 제안한 바 있다.

상기한 선행기술은 펌프모듈 부품들에 냉각수 재킷을 만들어 이곳에 냉각수를 순환시키는 구조로 개선하여 펌프모듈에서 발생되는 열을 직접적으로 냉각시켜 펌프모듈의 온도가 올라가는 것을 막아줌과 동시에 펌프모듈의 냉각수 재킷과 접하고 있는 진공오일 접촉면에서 오일을 냉각시켜 주는 동시 오일펌프에 의해 이송된 오일이 냉각수 재킷에 노출된 오일통로를 통해 이동되도록 하여 냉각시킨 후 펌프모듈에 공급함으로써 펌프모듈의 온도상승을 방지해주는 등 3중으로 오일을 냉각시키는 구조로 구성하여 안정된 펌프환경을 제공할 수 있으며, 또한 종래 두 개의 부품으로 구성되어 있던 펌프 몸체의 1차 실린더를 한 개의 단일부품을로 만들어서 부품수를 줄여 원가절감을 이룰 수 있는 진공오일 사용 회전식 진공펌프장치를 제공할 수 있도록 발명된 것이다.

그러나 상기한 선행기술은 오일압력에 의해 작동되는 오일 컨트롤밸브 시스템에 의해 펌프 가동시에는 오일압력에 의해 제어되어 오일통로가 열리고, 펌프 정지시에는 오일통로가 폐쇄되는 구조로 구성되어 있으나, 이러한 구성은 구조가 매우 복잡하고 제조원가가 많이 소요된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

도 7은 선행기술의 진공펌프 단면도를 도시한 것으로, 진공펌프(100)는 모터(110), 상기 모터(110)의 일측에 연결 형성되어 있는 라디에이터(120), 상기 라이에이터(120)의 내측에 형성되어 모터(110)의 출력축에 연결되어 회전하도록 설치되는 터빈(130), 상기 라디에이터(120)의 일측에 연결 형성되어 있는 오일케이싱(140), 상기 오일케이싱(140)의 내부에 고정 형성되어 있는 실린더(150), 상기 실린더(150) 내측에 회전가능하게 설치되도록 상기 터빈(130)의 회전축에 연결되는 로터(160), 상기 로터(160)의 양 축(161)(162)를 회전가능하게 지지하는 양측 베어링(163)(164), 상기 양 축(161)(162)을 회전가능하게 하면서 양측 베어링(163)(164)을 밀봉하는 상태로 설치되는 양측 베어링커버(171)(172), 기체를 흡입하기 위한 흡입구(180) 및 배기구(190) 등이 구비되어 있는 구조로 구성되어 있다.

그리고 상기 실린더(150)에는 회전하는 로터(160)에 장착되어 있는 복수의 베인(미도시)이 원심력에 의하여 흡입되는 기체를 압축하여 배출시킬 수 있도록 하는 진공실(200)과, 오일케이싱(140)에 저장되어 있는 진공오일(141)이 유입되는 오일유입구(151)과, 상기 오일유입구(151)로 유입되는 진공오일을 공급하기 위한 오일통로(152) 및 상기 로터(160)의 양 축(161)(162) 외주에는 베어링(163)(164)으로 진공오일을 공급하기 위한 축오일주입공간(153)(154) 등이 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 진공펌프(100)는 펌프가동 중에는 실린더(150)에 장착되어 있는 로터(160)의 회전작동에 의하여 회전하는 복수의 베인(미도시)이 원심력작용으로 흡기구(180)로 흡입되는 기체를 진공실(200)로 흡입 압축하여 배기구(190)로 배출시키는 작동을 수행하게 되는데, 이때에는 실린더(150) 내부는 진공이 유지되고 있는 상태가 되므로, 이로 인해 오일케이싱(140)에 저장되어 있는 진공오일(141)이 실린더(150)의 저부측에 형성되어 있는 오일유입구(151)를 통해 유입되고, 상기 오일유입구(151)로 유입되는 진공오일(141)과 상기 오일유입구(151)와 연결되어 있는 오일통로(152)로 공급되는 진공오일(141)은 로터(160)의 양 축(161)(162)에 형성되어 있는 축오일주입공간(153)(154)으로 공급되며, 상기 축오일주입공간(153)(154)으로 공급되는 진공오일(141)은 상기 로터(160)의 양 축(161)(162)의 윤활작용, 기밀작용, 냉각작용 등을 기대할 수 있게 되므로 진공펌프(100)의 부품들의 손상을 방지할 수 있게 되지만, 상기 진공펌프(100)의 가동이 정지될 때에는 진공펌프(100)의 내부는 서서히 진공상태가 파기되는데, 이 과정에서 오일케이싱(140)에 저장되어 있는 진공오일(141)과 연결되어 있는 오일유입구(151) 및 오일통로(152)의 오일은 압력차이에 의해 진공펌프(100) 내부로 유입되는 현상이 나타나고, 또한 상기 진공펌프(100)의 내부에 진공이 파기된 상태에서는 오일케이싱(140)에 저장되어 있는 진공오일(141)의 유면(W)보다 오일유입구(151)가 낮은 위치에 형성되어 있기 때문에 질량차이에 의해 진공오일(141)이 진공펌프(100) 내부로 유입되는 문제점이 나타나게 된다는 것을 알게 되었으며, 이러한 문제점은 오일케이싱(140)에 형성되어 있는 투명 또는 반투명으로 형성되어 있는 유면계(300)를 통해 유면(W)의 높이를 측정하는 방법으로 쉽게 확인할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 진공펌프의 가동이 정지되었을 때 진공오일이 진공펌프 내부로 유입될 경우에는 진공펌프 재가동시 순간적으로 회전하는 로터의 베인 사이에 갇힌 진공오일이 순간적으로 압축되는 과정에서 배기구멍으로 배출되지 못한 압축된 진공오일이 베인과 로터에 아주 큰 힘을 가해 치명적인 손상을 입히게 된다는 것이 문제점으로 나타나고 있다.

등록특허 제10-1593928호(2016. 02. 15. 공고)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기존에 사용하고 있는 진공펌프의 실린더에 별도의 오일연결통로를 추가로 형성하되, 상기 오일연결통로는 오일케이싱에 저장되는 진공오일의 유면보다 높은 위치에 형성되어 있도록 구성하는 수단으로, 진공펌프의 가동시에는 진공압에 의하여 진공오일이 진공펌프 내부로 잘 공급될 수 있도록 하는 한편, 진공펌프 정지시에는 오일연결통로가 진공오일의 유입을 차단할 수 있도록 개선된 회전식 진공펌프를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

모터와, 상기 모터의 일측에 연결 형성되는 라디에이터와, 상기 라디에이터의 내부에 회전가능하게 설치되도록 상기 모터의 출력축에 연결 설치되는 터빈과, 상기 라디에이터의 일측에 연결 설치되는 오일케이싱과, 상기 오일케이싱 내부에 고정 설치되는 실린더와, 상기 라디에이터와 실린더 사이에 위치하도록 장착되는 앞커버와, 상기 실린더 내부의 진공실에 회전가능하게 삽입 설치되어 상기 터빈과 같이 회전하도록 설치되는 로터와, 상기 로터의 일측 축을 회전가능하게 지지하도록 상기 앞커버에 장착되어 있는 일측 베어링과, 상기 일측 베어링과는 일정간격 이격된 위치에서 상기 로터의 타측 축을 회전가능하게 지지하도록 상기 실린더에 장착되어 있는 타측 베어링과, 상기 일측 및 타측 베어링에 의해 회전가능하게 지지된 로터의 일측 축 및 타측 축으로 오일케이싱에 저장되어 있는 진공오일을 공급할 수 있도록 상기 실린더의 저부측에 형성되는 오일유입구와, 상기 오일유입구에 연결되도록 실린더에 형성되는 오일통로와, 상기 오일케이싱의 외부에서 공급되는 기체가 실린더의 진공실로 흡입될 수 있도록 상기 실린더의 상측에서 오일케이싱의 상단으로 연결되어 있는 흡입구와, 상기 로터에 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 베인홈 각각에 슬라이딩 이동이 가능하게 삽입 설치되어 상기 흡입구로부터 흡입되는 기체를 실린더의 진공실에서 압축시키면서 배기구멍으로 배출시키는 복수의 베인을 포함하는 구조로 구성되는 회전식 진공펌프에 있어서,

상기 회전식 진공펌프는,

상기 로터의 타측 축을 회전가능하게 지지하는 타측 베어링이 장착되어 있는 상기 실린더의 끝부분에는 타측 베어링보다 큰 직경을 가지는 음각상의 구조로 형성되어 있으며, 상기 오일유입구와 오일통로를 연결하도록 추가로 형성되는 오일연결통로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일연결통로는 단면이 C자형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일연결통로의 양측 하단은 오일케이싱에 저장되는 진공오일의 유면보다 낮은 위치에 형성되어 있도록 구성되어 있으며, 상기 오일연결통로의 상부는 진공오일의 유면보다 높은 위치에 형성되어 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일연결통로의 양측 하단 각각은 상기 오일케이싱에 저장되어 있는 진공오일의 유면 아래에 위치하도록 형성되어 있는 양측 오일통로에 연결되어 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일연결통로는 실린더의 끝부분에 고정 부착되는 타측 베어링커버에 의하여 밀폐되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 회전식 진공펌프의 가동시에는 오일케이싱에 저장되어 있는 진공오일이 회전하는 로터의 일측 및 타측 축과 이들을 회전가능하게 지지하고 있는 일측 및 타측 베어링으로 원활하게 공급되도록 함으로써 윤활작용, 기밀작용, 냉각작용 등이 잘 이루어지게 하여 부품들의 손상을 미연에 방지하는 효과가 있으며, 상기 회전식 진공펌프의 가동을 정지시켰을 때에는 오일케이싱에 저장되어 있는 진공오일이 실린더 내부로 유입되지 못하도록 함으로써 상기 진공펌프의 재가동시 진공실 내에서 기체를 흡입, 압축하여 배출시키는 복수의 베인이 원활하게 회전작동할 수 있도록 하여 복수의 베인 및 베어링 등의 부품들이 손상되지 않도록 하여 회전식 진공펌프의 사용수명이 현저하게 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 회전식 진공펌프의 측면 단면도
도 2는 도 1의 A-A선 단면도
도 3은 도 1의 B-B선 단면도
도 4는 도 3의 C-C선 단면도
도 5는 도 3의 C-C'선 단면도
도 6은 본 발명의 라디에이터와 터빈의 설치상태 사시도
도 7은 종래 기술

본 발명에 의한 진공오일 사용 회전식 진공펌프에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 회전식 진공펌프를 나타내는 것으로, 상기 회전식 진공펌프(1)는 모터(2)와, 상기 모터(2)의 일측(도면상 우측부분 참조)에 연결 설치되는 라디에이터(3)와, 상기 라디에이터(3)의 내측에 삽입 설치되어 모터(2)의 출력축에 연결 설치되는 터빈(4)과, 상기 라디에이터(3)의 일측(도면상 우측부분 참조)에 연결 설치되는 오일케이싱(5)과, 상기 오일케이싱(5)의 일측(도면상 좌측부분 참조)에 위치하도록 상기 터빈(4)과 오일케이싱(5) 사이에 고정 설치되는 앞커버(6)와, 상기 오일케이싱(5)의 내측에 일체로 형성되는 실린더(7)와, 상기 실린더(7) 내부의 진공실(71)에는 회전가능하게 설치되는 로터(8) 등이 구비되어 있는 구조로 구성되어 있다.

상기 로터(8)의 일측(도면상 좌측부분 참조) 축(81)이 관통하는 앞커버(6)에는 상기 일측 축(81)을 회전가능하게 지지하기 위한 일측 베어링(83)이 장착되어 있으며, 상기 실린더(7)의 끝부분(71 : 도면상 우측부분 참조)에는 로터(8)의 타측 축(82 : 도면상 우측부분 참조)을 회전가능하게 지지하기 위한 타측 베어링(84)이 장착되어 있다.

상기 실린더(7)에는 내부에서 상향으로 돌출되어 오일케이싱(5)의 상단에 개구되는 상태로 연결되어 외부로부터 기체(가스)를 흡입하기 위한 흡입구(73)가 형성되어 있으며, 상기 오일케이싱(5)의 폐구된 상단에는 흡입구(73)에서 일정간격으로 이격된 위치에 배기구(74)가 형성되어 있다.

또한 상기 실린더(7)의 진공실(71) 저부에는 원주방향을 향해 일정간격으로 복수의 오일통로(75a)(75b)(75c)가 형성되어 있다.(도 2 참조)

또한 상기 복수의 오일통로들 중 도 2의 도시를 기준하여 볼 때 도면상 가운데 위치하는 오일통로(75b)는 진공실(71)과 연결되는 복수의 연결공(76)이 형성되어 있으며(도 1 참조), 도 2의 도면상 좌측에 위치하는 오일통로(75a)의 양측 단부에는 일측 베어링(83) 및 타측 베어링(84)에 의하여 회전가능하게 지지된 상기 로터(8)의 일측 축(81) 및 타측 축(82) 각각으로 진공오일을 주입하기 위한 축오일주입통로(77a)(77b)가 각각 연결되어 있다.(도 5 참조)

또한 상기 복수의 오일통로들 중 도 2의 도면상 우측에 위치하도록 형성되어 있는 오일통로(75c)의 일측 단부에는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 유입되는 오일유입구(78)가 연결되어 있다.(도 4 참조)

또한 상기 앞커버(6)에는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 라디에이터(3)의 오일입구(31)로 유입되게 하는 이송통로(미도시)와 상기 오일입구(31)로 유입 이송되는 진공오일이 오일출구(32)를 통해 진공실(71) 저부에 형성된 복수의 오일통로(75a)(75b)(75c) 중 가운데에 위치한 오일통로(75b)로 이송되어 복수의 열결구멍(76)과 양측의 오일통로(76a)(76b)를 통하여 실린더(7)의 진공실(71) 내부로 진공오일이 공급되는 것이다.(도 1 참조)

한편, 상기 실린더(7)의 진공실(71)에 회전가능하게 설치되어 있는 로터(8)에는 원주방향을 향해 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 베인홈(91) 각각에는 슬라이드 이동이 가능하도록 복수의 베인(9)이 삽입 설치되어 있으며, 상기 로터(8)의 회전작동시에는 복수의 베인(9)이 회전원심력에 의해 각 베인홈(91)에서 출현작동 및 몰입작동을 하면서 흡입구(73)를 통해 기체를 흡입, 압축하여 배기구멍(92)으로 배출시키도록 구성되어 있으며, 상기 배기구멍(92)으로 배출되는 기체는 배기구(74)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

또한 상기 로터(8)의 일측 축(81) 및 타측 축(82) 각각으로 공급되는 진공오일이 일측 및 타측 베어링(83)(84)으로 스며드는 것을 막아주기 위하여 상기의 일측 및 타측 축(81)(82) 각각에는 오일실(63)(64)이 장착되어 있다.

본 발명의 특징은, 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동시에는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 로터(8)의 일측 축(81)과 타측 축(82)에 공급될 수 있도록 하는 한편, 회전식 진공펌프(1)의 가동이 정지될 때에는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 실린더(7) 내부로 공급되지 못하도록 하는 것에 특징이 있다.

이를 위해, 상기 실린더(7)의 끝부분(72)에는 진공실(71)의 저부에 형성되는 좌,우 양측 오일통로(75a)(75c)와 연결되는 단면이 C자형을 이루는 음각상의 오일연결통로(79)가 추가로 형성되어 있으며, 상기 오일연결통로(79)의 양단은 복수의 오일통로들 중 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 좌,우 양측의 오일통로(75a)(75c)에 각각 연결되어 있도록 구성되어 있다.

또한 상기 오일연결통로(79)의 일단과 연결되는 오일유입구(78)는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일의 유면(W)보다 낮은 위치 즉, 유면(W) 아래에 잠겨있는 구조로 형성되어 있으며, 상기 오일연결통로(79)의 상부는 유면(W)보다 높은 위치에 형성되어 있도록 구성되어 있다.

따라서 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동시에는 실린더(7)의 진공실(71)에 회전가능하게 설치되어 있는 로터(8)의 회전력에 의해 출몰작동을 하는 복수의 베인(9)에 의하여 진공상태를 유지하게 될 때에는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 오일유입구(78)를 통해 오일통로(75c)로 유입되며, 상기 오일통로(75c)로 유입되는 진공오일은 오일연결통로(79)의 일측으로 유입되어 진공압에 의하여 타측으로 이동되어 오일통로(75a)로 공급되는 것이며, 또한 상기 오일통로(75a)로 공급되는 진공오일은 오일통로(75a)의 양단에 연결되어 있는 축오일주입통로(77a)(77b)로 공급되는 것이며, 상기 축오일주입통로(77a)(77b)로 공급되는 진공오일은 로터(8)의 일측 축(81) 및 타측 축(82) 각각에 형성되어 있는 실린더 오일주입틈새(77c)(77d)를 통해 로터(8)의 일측 축(81)과 타측 축(82)의 외경 틈새를 통하여 실린더(7) 내부로 공급되는 것이다.

한편, 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동 정지시 실린더(7) 내부 진공실(71)의 진공상태가 파기되면 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 오일유입구(78)로 유입될 수 있는 상태가 되더라도 상기 실린더(7)의 끝부분(72)에 추가로 형성되어 있는 음각상의 오일연결통로(79) 상부는 진공오일의 유면(W)보다 높은 위치에 형성되어 있으므로 이로 인해 상기 오일연결통로(79)의 양단은 단절된 상태 즉, 끊어진 상태가 되어 진공오일이 실린더(7) 내부로 유입되지 못하게 되는 것이며, 이와 같이 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동 정지시 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 실린더(7) 내부로 유입되지 아니하는 것은 오일케이싱(5)의 일측에 형성되어 있는 투명 또는 반투명의 유면계(70)를 통해 확인할 수 있게 되는 것이다.(도 1 및 도 5 참조)

상기 앞커버(6)의 선단(도면상 좌측부분 참조)에는 로터(8)의 일측 축(81)과 이를 회전 가능하게 지지하는 일측 베어링(83)을 밀봉하기 위한 일측 베어링커버(61)가 고정 설치되어 있으며, 및 상기 실린더(7)의 끝부분(72)에는 로터(8)의 타측 축(82)과 이를 회전 가능하게 지지하기 위한 타측 베어링(84)을 밀봉하기 위한 타측 베어링커버(62)가 고정 설치되어 있다.

또한 상기 타측 베어링커버(62)는 실린더(7)의 끝부분(72)에 추가로 형성되어 있는 C자형의 음각상 단면으로 형성되는 오일연결통로(79)를 막아주는 기능을 하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동시에는 모터(2)의 출력축에 연결되어 있는 터빈(5)과 상기 실린더(7)의 진공실(71)에 설치되어 있는 로터(8)가 회전하게 되며, 이 경우 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 라디에이터(3)에 형성되어 있는 오일입구(31)을 통해 유입되어 좁은 오일통로(미도시)를 통해 순환한 후 오일출구(32)로 배출되는 작용을 반복하게 되는데, 이러한 작용은 기존에 사용하는 있는 종래 기술이나 본 발명의 출원인에 의해 제안된 선행기술(특허 제10-1593928호 참조)과 동일 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 회전식 진공펌프(1)의 가동시 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 실린더(7)의 진공실(71)에 회전가능하게 설치되어 있는 로터(8)의 일측 축(81) 및 타측 축(82) 각각으로 진공오일을 공급하는데 따른 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 회전식 진공펌프(1)의 가동시에는 로터(8)가 회전하게 될 때에는 상기 로터(8)에 형성되어 있는 복수의 베인홈(91)에 슬라이드 이동이 가능하게 삽입 설치되어 있는 복수의 베인(9)은 회전원심력에 의해 베인홈(91)에서 출현하거나 몰입되는 작용을 반복하게 되는데, 이때 도 2의 도시와 같이 로터(8)의 원주면이 진공실(71) 내면에 근접하게 위치하게 되는 베인홈(91)에 설치되어 있는 베인(9)은 베인홈(891) 속으로 몰입되는 상태가 되고, 이와는 달리 진공실(71) 내면에서 이격되는 위치에 형성되어 있게 되는 베인홈(91)에 설치되어 있는 베인(9)은 원심력에 의해 베인홈(91)에서 출현하여 진공실(71) 내면에 마찰하는 상태로 접촉하면서 회전하게 되는 것이다.

따라서 도 2의 도시와 같이 흡입구(73)에 연결되는 위치(도면상 좌측부분 참조)에서 도면상 우측방향으로 회전이동하는 베인(9)은 상기 흡입구(73)에서 유입되는 기체를 흡입하면서 회전이동하는 상태가 되는데, 이때 상기 흡입구(73)를 벗어나 진공실(71) 내부를 회전하게 되는 도면상 두 개의 베인(9)은 배기구멍(92)이 형성되어 있는 부분을 향해 회전이동하게 됨에 따라 상기한 도면상 두 개의 베인(9) 사이에 형성되는 진공공간은 상기한 두 개의 베인(9)이 배기구멍(92) 쪽으로 회전이동함에 따라 점차로 줄어들게 되면서 흡입된 기체를 압축시키게 되며, 이와 더불어 기체를 압축시키는 두 개의 베인(9) 중 도면상 우측에 있는 하나의 베인(9)이 배기구멍(92)을 지나가게 될 때 두 개의 베일(9) 사이에서 압축되는 기체가 순간적으로 배기구멍(92)으로 배출되므로 상기 배기구멍(92)과 연결되는 실린더(7)의 진공실(71) 내부는 진공상태가 되는 것이다. 그리고 상기 배기구멍(92)으로 배출되는 기체는 배기구(74)를 통해 외부로 배출되는 것이다.

한편, 상기 로터(8)에 설치되어 회전원심력에 의해 베인홈(91)에서 출몰작동하는 복수의 베인(9)에 의하여 진공실(71) 내부가 진공이 형성됨에 따라 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 진공압에 의해 오일유입구(78)를 통해 오일통로(75c)로 유입되며(도 4 참조), 상기 오일통로(75c)로 유입된 진공오일은 실린더(7)의 끝부분(72)에 형성되어 있는 C자형의 오일연결통로(79)의 일측(도 3의 우측부분 참조)으로 유입되는데, 이때 상기 실린더(7)의 진공실(71)에서 회전하는 로터(8)는 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 베인홈(91) 각각에 삽입 설치되어 있는 복수의 베인(9)의 원심력작동으로 각 베인홈(91)에서 출몰작동함과 동시에 회전이동하면서 기체를 압축시키는 작동과 배출시키는 작동으로 진공상태를 유지시키게 되며, 상기 진공실(71)의 진공상태가 유지될 때에는 그 진공압이 오일연결통로(79)의 일측으로 유입되는 진공오일에 작용하게 되므로 상기 오일연결통로(79)의 상부가 유면(W)보다 높은 위치에 형성되어 있다 하더라도 오일연결통로(79)의 일측으로 유입되는 진공오일은 진공압에 의하여 유면(W)보다 높은 오일연결통로(79)의 상부를 넘어서 타측(도 3의 좌측부분 참조)으로 이동하게 되므로 상기 오일연결통로(79)의 일측(도 3의 우측부분 참조)에 연결되어 있는 오일통로(75c)로 유입되는 진공오일은 진공압에 의하여 상기 오일연결통로(79)의 타측(도 3의 좌측부분 참조)에 연결되어 있는 오일통로(75a)로 이동하게 되는 것이며, 상기 오일통로(75a)로 이동하게 되는 진공오일은 오일통로(75a)의 양단에 연결되어 있는 축오일주입통로(77a)(77b)를 통해 로터(8)의 일측 축(81) 및 타측 축(82) 각각에 형성되어 있는 실린더 오일주입틈새(77c)(77d)로 이송되어 실린더(7)의 진공실(71)로 공급되는 것이다.(도 5 참조)

또한 상기 실린더 오일주입틈새(77c)(77d)는 진공실(71)의 저부에 형성되어 있는 오일유입구(78)를 통하여 복수의 오일통로(75a)(75c)와 연결되어 있으므로 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동시에는 로터(8)에 설치되어 있는 복수의 베인(9)이 기체를 압축하고 진공실(71)을 진공하는 작동에 의하여 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 상기 실린더(7) 내부 및 로터(8)의 양측 축(81)(82)에 공급되는 상태가 되므로 상기 회전식 진공펌프(1)는 윤활작용, 기밀작용, 냉각작용이 잘 이루어지게 되는 것이다.

다음, 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동 정지시에는 모터(2)로부터 회전력을 전달받는 터빈(4)이 정지하게 되며, 이에 따라 터빈(4)에 연결되어 있는 로터(8)도 정지하게 되며, 상기 로터(8)가 회전작동을 멈추게 되면 복수의 베인(9)도 정지하게 되므로 실린더(7)의 진공실(71)은 더 이상 진공상태를 유지하지 못하고 진공이 파기되는 상태가 된다.

상기 회전식 진공펌프(1)의 가동이 정지하게 되면 실린더(7)의 진공실(71)에 설치되어 있는 로터(8)가 회전하지 않게 되어 흡입구(73)를 통해 기체를 흡입하여 압축하는 압축작동 및 진공작동이 멈추게 되며, 이에 따라 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 진공압에 의해 오일유입구(78)로 유입되는 작동도 일어나지 않게 되지만, 상기한 오일유입구(78)는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일의 유면(W) 밑에 위치하고 있기 때문에 진공오일의 질량에 의한 위치에너지에 의하여 진공오일이 오일유입구(78)로 유입될 수 있겠으나, 상기 오일유입구(78)이 연결되어 있는 오일연결통로(79)의 일측 하단(도 3의 우측부분 참조)은 유면(W) 아래에 위치하고 있는 반면에, 상기 오일연결통로(79)의 상부는 유면(W)보다 높은 위치에 형성되어 있을 뿐 아니라 오일연결통로(79)에는 진공압에 의한 진공흡입력이 작용하지 않는 상태이다.

따라서 상기 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 유면(W)보다 낮은 위치에 있는 오일유입구(78)로 유입되더라도 상기 오일유입구(78)로 유입되는 진공오일은 오일연결통로(79)의 일측 하단(도 3의 우측부분 참조) 부분까지는 유입되는 상태가 될 뿐 유면(W)보다 높은 위치에 형성되어 있는 상부를 넘지 못하게 되는 것이다.

그러므로 상기 회전식 진공펌프(1)가 가동정지된 상태에서는 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 실린더(7)에 설치되어 있는 로터(8)의 양측 축(81)(82)과 이들을 지지하고 있는 양측 베어링(83)(84)으로 공급되지 않을 뿐만 아니라 실딘더(7)의 진공실(71) 속으로 공급되지 않게 되므로, 상기 회전식 진공펌프(1)의 재가동시 로터(8)가 순간적으로 회전하게 되더라도 복수의 베인(9)은 진공실(71) 내부에서 원활하게 회전하면서 기체를 흡입 압축하여 배출시키는 작동으로 진공실(71)에 진공압을 형성시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 회전식 진공펌프(1)의 가동정지시 오일케이싱(5)에 저장되어 있는 진공오일이 실린더(7)로 유입되지 않는 것은 오일케이싱(5)에 설치되어 있는 투명 또는 반투명의 유면계(70)를 통해 확인할 수 있는 것이다.

1 : 회전식 진공펌프 2 : 모터
3 : 라디에이터 4 : 터빈
5 : 오일케이싱 6 : 앞커버
61 : 일측 베어링커버 62 : 타측 베어링커버
63,64 : 오일실 7 : 실린더
70 : 유면계 71 : 진공실
72 : 끝부분 73 : 흡입구
74 : 배기구 75a,75b,75c : 오일통로
76 : 연결공 77a,77b : 축오일주입통로
77c,77d : 실린더 오일주입틈새 78 : 오일유입구
79 : 오일연결통로 8 : 로터
81 : 일측 축 82 : 타측 축
83, 84 : 베어링 9 : 베인
91 : 베인홈 92 : 배기구멍

Claims (5)

1. 모터와, 상기 모터의 일측에 연결 형성되는 라디에이터와, 상기 라디에이터의 내부에 회전가능하게 설치되도록 상기 모터의 출력축에 연결 설치되는 터빈과, 상기 라디에이터의 일측에 연결 설치되는 오일케이싱과, 상기 오일케이싱 내부에 고정 설치되는 실린더와, 상기 라디에이터와 실린더 사이에 위치하도록 장착되는 앞커버와, 상기 실린더 내부의 진공실에 회전가능하게 삽입 설치되어 상기 터빈과 같이 회전하도록 설치되는 로터와, 상기 로터의 일측 축을 회전가능하게 지지하도록 상기 앞커버에 장착되어 있는 일측 베어링과, 상기 일측 베어링과는 일정간격 이격된 위치에서 상기 로터의 타측 축을 회전가능하게 지지하도록 상기 실린더에 장착되어 있는 타측 베어링과, 상기 일측 및 타측 베어링에 의해 회전가능하게 지지된 로터의 일측 축 및 타측 축으로 오일케이싱에 저장되어 있는 진공오일을 공급할 수 있도록 상기 실린더의 저부측에 형성되는 오일유입구와, 상기 오일유입구에 연결되도록 실린더에 형성되는 오일통로와, 상기 오일케이싱의 외부에서 공급되는 기체가 실린더의 진공실로 흡입될 수 있도록 상기 실린더의 상측에서 오일케이싱의 상단으로 연결되어 있는 흡입구와, 상기 로터에 일정간격으로 형성되어 있는 복수의 베인홈 각각에 슬라이딩 이동이 가능하게 삽입 설치되어 상기 흡입구로부터 흡입되는 기체를 실린더의 진공실에서 압축시키면서 배기구멍으로 배출시키는 복수의 베인을 포함하는 구조로 구성되는 회전식 진공펌프에 있어서,
   상기 회전식 진공펌프는,
   상기 로터의 타측 축을 회전가능하게 지지하는 타측 베어링이 장착되어 있는 상기 실린더의 끝부분에는 타측 베어링보다 큰 직경을 가지는 음각상의 구조로 형성되어 있으며, 상기 오일유입구와 오일통로를 연결하도록 추가로 형성되는 오일연결통로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일연결통로는 단면이 C자형으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일연결통로의 양측 하단은 오일케이싱에 저장되는 진공오일의 유면보다 낮은 위치에 형성되고, 상기 오일연결통로의 상부는 진공오일의 유면보다 높은 위치에 형성되어 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일연결통로의 양측 하단 각각은 상기 오일케이싱에 저장되어 있는 진공오일의 유면 아래에 위치하도록 형성되어 있는 양측 오일통로에 연결되어 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공오일사용 회전식 진공펌프.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 오일연결통로는 실린더의 끝부분에 고정 부착되는 타측 베어링커버에 의하여 밀폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공오일 사용 회전식 진공펌프.

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