KR102581752B1 - 다단 회전 피스톤 펌프 - Google Patents

다단 회전 피스톤 펌프 Download PDF

Info

Publication number
KR102581752B1
KR102581752B1 KR1020197036597A KR20197036597A KR102581752B1 KR 102581752 B1 KR102581752 B1 KR 102581752B1 KR 1020197036597 A KR1020197036597 A KR 1020197036597A KR 20197036597 A KR20197036597 A KR 20197036597A KR 102581752 B1 KR102581752 B1 KR 102581752B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pump
rotary piston
stage
piston pump
stage rotary
Prior art date
Application number
KR1020197036597A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200019620A (ko
Inventor
토마스 드라이페르트
롤란트 뮐러
Original Assignee
라이볼트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라이볼트 게엠베하 filed Critical 라이볼트 게엠베하
Publication of KR20200019620A publication Critical patent/KR20200019620A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102581752B1 publication Critical patent/KR102581752B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/16—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F04C18/165—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type having more than two rotary pistons with parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/19—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 다수의 회전 피스톤을 지지하는 2개의 샤프트를 하우징 내에 포함하는 다단 회전 피스톤 펌프에 관한 것이다. 대응하는 회전 피스톤들이 각각의 회전 피스톤 쌍을 형성하고, 각각 펌프 단을 형성하는 다수의 회전 피스톤 쌍이 제공된다. 이웃한 펌프 단들은 각각 접속 채널을 거쳐서 서로 연결된다. 다단 회전 피스톤 펌프는 또한 최초 펌프 단에 연결된 펌프 입구, 및 최종 펌프 단에 연결된 펌프 출구를 포함한다. 본 발명에 따르면, 내장 용적비가 적어도 15여서, 적어도 1500㎥/h의 높은 펌핑 용량을 달성할 수 있다.

Description

다단 회전 피스톤 펌프
본 발명은 다단 회전 피스톤 펌프(multi-stage rotary piston pump)에 관한 것이다.
회전 피스톤 펌프는 통상 펌프 챔버 내에 마련된 2-치부형(two-toothed) 회전 피스톤을 포함한다. 또한, 예컨대 3개 또는 4개의 치부(tooth)를 갖는 다-치부 회전 피스톤이 공지되어 있다. 2개의 회전 피스톤이 반대 방향으로 구동되어, 형성된 각각의 챔버를 통해, 가스가 입구로부터 받아들여지고, 출구를 통해 토출된다. 다단 회전 피스톤 펌프에서는, 복수의 그러한 회전 피스톤 쌍이 직렬로 배열되어 있다. 펌프 단(pump stage)의 출구는 후속 펌프 단의 입구에 연결된다.
대형 로크 챔버(lock chamber) 또는 다른 대형 챔버를 진공 배기하기 위해서는, 다량의 가스가 펌핑되어야만 한다. 이것은 종종 단기간 내에 실행되어야 한다. 이를 위해, 회전 피스톤 펌프를 하류측의 직렬 접속된 예진공 펌프(prevacuum pump)와 조합하여 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러한 시스템은 다량의 가스 흐름을 연속으로 펌핑해야만 하는 경우에도 사용되며, 이것은 특히 20mbar(절대) 미만의 저 흡기 압력에서 실행된다.
통상, 회전 피스톤 펌프와, 이에 대응하여 높은 펌핑 용량(pumping capacity)을 갖는 예진공 펌프의 최근 조합들은 다량의 가스를 펌핑하는 데 사용된다.
공지의 상업적으로 이용 가능한 다단 회전 피스톤 펌프는 대략 600㎥/h의 펌핑 용량을 갖는다. 예컨대, 품번 SD600C의 카시야마의 펌프가 그러한 펌핑 용량을 갖는다. 통상, 이들 펌프 시스템에서는, 대형 스크류 펌프 또는 다단 회전 피스톤 펌프가 예진공 펌프로서 사용된다.
미국 공개특허공보 제2004/0247465호
본 발명의 목적은 회전 피스톤 펌프와 예진공 펌프의 조합을, 동등한 펌핑 용량을 갖는 하나의 회전 피스톤 펌프로 대체할 수 있는 다단 회전 피스톤 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다.
일반적으로, 대응적으로 큰 펌핑 용량을 갖는 대형 진공 펌프의 경우, 방출 용적(delivery volume) 또는 처리량에 대한 내면의 비율이 바람직하지 않은 문제가 있다. 그 결과, 그러한 펌프에서 고온이 발생한다. 고온은 큰 열팽창을 초래한다. 다단 회전 피스톤 펌프의 경우, 고온에 의해 야기된 열팽창은 특히 축방향으로 발생하여, 회전 피스톤들이 축방향으로, 즉, 회전 피스톤을 지지하는 축의 길이 방향으로 변위된다. 그 결과, 회전 피스톤이 배열되어 있는 펌프 챔버에는 그에 따른 큰 축방향 간극이 생길 수도 있다. 그러나, 이것은 이어서 펌프 출력, 나아가서는 온도에 악영향을 미칠 수도 있다.
본 발명에 따른 다단 회전 피스톤 펌프는 하우징 내에 배열된 2개의 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트는 복수의 회전 피스톤을 지지한다. 여기서, 회전 피스톤은 각각의 샤프트와 일체로 형성될 수도 있다. 대응하는 회전 피스톤들이 각각 회전 피스톤 쌍을 구성하고, 각각 펌프 단을 구성하는 복수의 회전 피스톤 쌍이 제공된다. 이웃한 펌프 단들은 접속 채널을 거쳐서 서로 연결된다. 여기서, 펌프 단의 출구가 각각 접속 채널을 거쳐서 후속 펌프 단의 입구에 연결된다. 나아가, 흐름 방향의 최초 펌프 단이 펌프 입구에 연결된다. 펌프 입구에는 진공 배기될 로크 챔버 등이 연결되어 있다. 흐름 방향의 최종 펌프 단에는 펌프 출구가 연결되어 있다.
본 발명에 따르면, 다단 회전 피스톤 펌프는 큰 내장 용적비(built-in volume ratio)를 갖는다. 내장 용적비는 출구 단의 방출 용적에 대한 입구 단의 방출 용적을 의미한다. 본 발명에 따르면, 내장 용적비가 적어도 15, 바람직하게는 적어도 20, 특히 바람직하게는 적어도 25이다. 고 내장 용적비의 제공 및 다단 회전 피스톤 펌프의 제공으로 인해, 특히 적어도 1500㎥/h, 그리고 특히 2500㎥/h 초과의 고 펌핑 용량을 실현할 수 있다. 내장 용적비는 단의 길이의 변화에 의해, 그리고 회전 피스톤의 외경뿐만 아니라 치부 개수의 변화에 의해, 그리고 또한 이들 변화의 조합에 의해 실현될 수 있다.
특히 높은 펌핑 용량을 얻기 위해서는, 다단 회전 피스톤 펌프가 적어도 3개의 단, 특히 적어도 5개의 단을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 하기의 식이 단의 개수에 적용된다.
여기서,
n은 단의 개수이고,
VR은 내장 용적비이다.
나아가, 과압축(overcompression)을 회피하기 위해 펌프 단 중 적어도 하나를 릴리프 채널(relief channel)에 연결하는 것이 바람직하며, 릴리프 채널 내에 또는 펌프 단과 릴리프 채널 사이에 릴리프 밸브(relief valve)가 배열된다. 과압축은 가스를 펌프의 출구 압력보다 높은 중압(intermediate pressure)으로 압축하는 것을 의미하며, 통상, 2bar를 넘는 모든 것은 과압축으로 여겨진다. 과압축을 줄임으로써, 필요한 최대 모터 출력이 감소된다.
적어도 최초 2개의, 특히 최초 3개의 펌프 단이 릴리프 채널에 연결되는 것이 특히 바람직하며, 릴리프 채널 내에는 대응하는 릴리프 밸브가 배열된다. 이들은 흐름 방향에 있어서의 최초의 단들이다.
그러한 릴리프 채널을 제공함으로써, 연속하는 개별 펌프 단들에서 상이한 펌핑 용량을 실현할 수 있다. 제 2 단의 펌핑 용량이 제 1 단의 펌핑 용량보다 작은 경우, 펌핑된 가스의 일부가 특히 배출 단계(pump-out phase)의 개시시에 릴리프 채널을 통해 직접 토출될 수 있다. 따라서, 배출 단계에 따라, 이것은 하류측 단들 사이에서 상이한 펌핑 용량으로 실현 가능하다.
그러므로, 본 발명에 따른 다단 회전 피스톤 펌프는, 특히 예컨대 1000mbar의 초기 고압에서, 제 1 펌프 단이 펌핑된 가스를 특히 완전히 릴리프 채널을 거쳐서 토출하도록 작동될 수 있다. 배출 단계의 개시시에, 특히 제 1 펌프 단의 밸브가 개방된다. 배출 단계 동안, 나머지 펌프 단들은 아이들링(idling) 상태에 있다(즉, 이들이 소량의 가스를 방출한다). 심지어 그러한 "아이들링" 단도 가스를 방출하지만, 릴리프 밸브로 인해, 압력이 축적되지 않는다. 추후에, 압력이 적절히 감소한 경우, 예컨대 500mbar인 경우, 제 1 펌프단에 연결된 통기 밸브가 폐쇄되고, 펌핑된 가스는 제 2 펌프 단에 연결된 릴리프 채널을 거쳐서 특히 완전히 토출된다. 이 두 펌프 단의 밸브들과 이후의 모든 펌프 단의 밸브들이 개방된다. 나머지 펌프 단들은 아이들링 상태이다. 추후에, 다시 예컨대 250mbar의 저압에서, 제 2 펌프 단에 연결된 릴리프 밸브가 폐쇄되고, 나머지 펌프 단들을 거쳐서, 또는 제 3 펌프 단에 연결된 릴리브 밸브를 통해 제 3 펌프 단을 거쳐서 펌핑이 실행된다. 제 1 및 제 2 펌프 단의 밸브들이 폐쇄되고, 제 3 펌프 단 및 경우에 따라서는 추가 펌프 단의 밸브들이 개방된다. 진공 펌프의 단의 개수에 따라, 그리고 각각의 펌프 단에 연결된 릴리프 채널의 개수에 따라, 이것이 계속될 수 있다.
릴리프 채널은 대기 및/또는 펌프 출구에 연결되는 것이 바람직하다. 펌핑된 가스가 예컨대 독성이 있거나 또는 세정되어야 하기 때문에 대기로 직접 인도할 수 없는 경우, 펌프 출구에 연결하는 것이 특히 유리하다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 펌프 단을 선택하기 위해 대응하는 회전 피스톤 쌍들이 배열되는 압력 챔버의 크기 또는 압력 등급은 이웃한 펌프 단들 사이의 압력차가 500mbar보다 작도록 구성된다. 이에 의해, 최대 온도의 감소가 달성될 수 있어서, 특히 다단 회전 피스톤 펌프 전체에 제공된 복수의 펌프 단으로 인해 매우 높은 펌핑 용량이 얻어질 수 있다.
또한, 특히 높은 펌핑 용량을 얻기 위해서는, 효율적인 냉각을 제공하는 것이 유리하다. 그러므로, 바람직한 실시예에 따르면, 하우징은 그 외측에 냉각 핀(cooling fin) 및/또는 하우징 벽 내에 냉각 채널을 포함한다. 냉각 매체, 특히 냉각액이 냉각 채널을 통해 흐른다. 또한, 하우징 내에 배열되며 펌프 단이 연결되어 있는 접속 채널이 냉각 채널 근처에 배열되는 것이 바람직하다. 예컨대, 접속 채널은 특히 효율적인 냉각을 달성하기 위해 냉각 채널에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
냉각과 관련하여, 또한, 회전 피스톤이 배열되어 있는 펌프 챔버의 내면의 표면적은 가능한 한 큰 것이 특히 바람직하다. 구체적으로, 하기의 식이 적용된다.
A＞400㎟/(㎥/h)*S/VR
여기서, A는 바람직하게는 최종 압력 동작 중에 200mbar 초과의 시간 평균 압력을 갖는 펌프 챔버의 내면의 표면적이고,
S는 1~50 mbar의 펌프 입구에서의 입구 압력들 사이의 진공 펌프의 측정된 최대 펌핑 용량이고,
VR은 용적비이다. 소정의 방출 용적에서 대응적으로 큰 표면을 실현하기 위해서는, 중간 정도의 로터 회전 속도가 유리하다. 특히, 회전 속도는 6000min-1 (6000rpm)미만, 바람직하게는 4500min-1(4500rpm) 미만, 특히 바람직하게는 3000min-1(3000rpm)미만이다.
또한, 접속 채널은 예컨대 가스를 효과적으로 냉각하기 위한 핀에 의해 확대된 표면을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 최종 펌프 단 바로 뒤의 가스 온도는, 다단 회전 피스톤 펌프가 최종 압력에서 동작되고 있을 때, 300℃ 미만, 바람직하게는 250℃ 미만, 특히 바람직하게는 200℃ 미만이다. 이들 온도는 대략 20℃의 주위 온도 및 대략 20℃의 냉각제 입구 온도뿐만 아니라 공칭 냉각수 유량(즉, 냉각수의 온도 증가가 입구로부터 출구까지 20℃보다 작음) 및 공기에 의한 작동의 조건에서 측정된다.
또한, 회전 피스톤 및 바람직하게는 회전 피스톤을 지지하는 샤프트는 강철 합금 또는 강철로 제조된다. 특히, 강철 샤프트와 알루미늄 하우징의 조합은 열팽창률이 서로 크게 다르기 때문에 유리하다.
하우징은 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함한다.
상술한 특징들의 조합은 특히 유효한 흡인 용량을 얻는 데 도움이 되므로 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 다단 회전 피스톤 펌프의 다른 본질적인 장점은 필요한 설치 공간을 상당히 줄일 수 있다는 것이다. 예진공 펌프의 제공이 더 이상 필요하지 않거나, 최소한 소형 예진공 펌프를 사용할 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 펌프 단의 출구가 바이패스 라인(bypass line)에 연결된다. 바이패스 라인에는 밸브가 배열된다. 바이패스 라인은 특히 제 1 펌프 단에 연결된다. 그러한 바이패스 라인을 제공함으로써, 제 1 펌프 단은 방출 가능하다. 또한, 이에 의해, 제 1 펌프 단에서의 압력 증가가 제한되는 것이 보장된다.
본 발명에 따르면, 단기간 동안에 공칭 출력보다 높은 출력으로 구동 모터를 작동시키는 것도 가능하다. 이에 의해, 펌프의 유효성이 더욱 향상될 수 있다. 여기서, 구동 모터는 특히 5초 내지 30초의 기간 동안 공칭 출력보다 높은 출력으로 작동될 수 있다. 특히, 공칭 출력과 비교하여, 출력을 50%, 바람직하게는 100% 증가시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 회전 피스톤 펌프의 개략 단면도이고,
도 2는 2개의 치부를 포함한 회전 피스톤 단의 개략 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 바람직한 실시예를 기초로 본 발명에 대해 상세히 설명할 것이다.
본 발명에 따른 다단 회전 피스톤 펌프는 펌프 하우징(10) 내에 복수의 펌프 단(12, 14, 16, 18)을 포함한다. 펌프 단마다, 2개의 회전 피스톤이 마련된다. 2-치부형 회전 피스톤으로 구성된 대응하는 회전 피스톤(20)이 도 2의 단면도에 개략적으로 도시되어 있다. 2개의 회전 피스톤(20)이 반대 방향으로 구동되어, 가스를 가스 입구(24)로부터 화살표(22)로 표시된 방향으로 받아들이고, 반대편 출구(26)를 통해 화살표(28)로 표시된 방향으로 토출한다.
각각의 회전 피스톤 쌍 중 하나의 회전 피스톤은 공통 샤프트(30)(도 1)에 배열된다. 따라서, 다단 회전 피스톤 펌프는 도 1에서 직렬된 배열된 2개의 샤프트(30)를 포함하고, 상기 샤프트들은 하우징(10) 내에 지지되어 있다. 샤프트는 예컨대 기어(32)에 의해 구동된다. 송출될 가스는 펌프 입구(34)를 통해 받아들여지고, 펌프 출구(36)를 거쳐서 토출된다. 개별 펌프 단(12, 14, 16, 18)은 각각 접속 채널(38)을 통해 서로 연결된다. 각각의 펌프 단(12, 14, 16, 18)은 출구(40)를 포함하는데, 그 출구(40)를 통해, 송출될 가스가 연결 채널(38) 내로 송출된다. 최종 펌프 단(18)의 출구(42)는 펌프 출구(36)에 연결된다. 또한, 펌프 단(14, 16, 18) 각각은 대응하는 접속 채널(38)에 각각 연결되는 입구(44)를 포함한다. 각각의 입구(44)에는, 예컨대 중량-하중식 볼 밸브(weight-loaded ball valve)일 수도 있는 밸브(46, 48, 50)가 마련된다. 밸브들을 통해, 입구(44)와 릴리프 채널(52) 사이의 연결이 확립될 수 있다. 제 1 펌프 단(12)은 도시되지 않은 바이패스 라인에 추가로 연결될 수 있다. 그러한 바이패스 라인은 제 1 펌프 단(12)의 출구(40)에 연결되며, 바이패스 라인 밸브를 포함한다. 바이패스 라인은 통상 제 1 펌프 단의 입구(34)에 연결된다. 릴리프 채널(52)은 펌프 출구(36)에 연결된다.
바람직하게는, 개별 펌프 단의 펌핑 용량은 송출 방향으로 감소한다. 특히, 후속 펌프 단의 펌핑 용량은 선행 펌프 단의 펌핑 용량의 절반에 이른다.
펌프 출구(36)에서의 압력은 통상적으로 대략 1000mbar이다.
회전 피스톤 펌프는, 밸브 및 라인에서의 압력 손실을 고려하지 않을 경우, 하기의 표에 따른 이상적인 방식으로 작동될 수 있다.
P in P 1 P 2 P 3 V 1 V 2 V 3
1000 1000 1000 1000 0 0 0
500 1000 1000 1000 g 0 0
250 500 1000 1000 g g 0
125 250 500 1000 g g g
이 표는 각 펌프 단에 대한 2:1의 단계 비율(graduation ratio)에 적합하다. 즉, 후속 펌프 단은 선행 펌프 단의 펌핑 용량의 절반값을 갖는다.
여기서, Pin은 펌프 입구(34)에서 지배적인(prevailing) 압력이다. P1은 제 2 펌프 단(14)의 입구에서 지배적인 압력이고, P2는 제 3 펌프 단(16)의 입구에서 지배적인 압력이고, P3는 제 4 펌프 단(18)의 입구에서 지배적인 압력이다.
언급된 압력의 단위는 mbar이다.
밸브 V1은 밸브(46)이고, 밸브 V2는 밸브(48)이고, 밸브 V3은 밸브(50)이다. "0"은 밸브가 개방된 것을 의미하고, "g"는 밸브가 폐쇄된 것을 의미한다.
표에 기재된 상기의 값들은 단지 예시를 위한 것이다. 어느 밸브가 개방되어 있는지에 따라서, 어느 한 펌프 단으로부터 다음 펌프 단으로 압력이 반감되는 것이 적절하다. 따라서, 펌프 단은 오직 밸브가 폐쇄되어 있을 때에만 동작하기 때문에 펌프 단 내의 대응하는 밸브가 폐쇄되어 있는 경우, 압력은 항상 반감된다.

Claims (12)

  1. 다단 회전 피스톤 펌프(multi-stage rotary piston pump)로서,
    하우징(10) 내에 배열되며, 복수의 회전 피스톤(20)을 지지하는 2개의 샤프트― 대응하는 회전 피스톤(20)들이 회전 피스톤 쌍을 구성하고, 각각 펌프 단(pump stage)(12, 14, 16, 18)을 구성하는 복수의 회전 피스톤 쌍이 제공됨 ―,
    이웃한 펌프 단들을 각각 서로 연결하는 복수의 접속 채널(38),
    최초 펌프 단에 연결된 펌프 입구(34), 및
    최종 펌프 단에 연결된 펌프 출구(36)를 포함하는, 다단 회전 피스톤 펌프에 있어서,
    내장 용적비(built-in volume ratio; VR)가 적어도 15이고,
    회전 피스톤(20) 쌍이 배열되며 200mbar 초과의 시간 평균 압력을 갖는 펌프 챔버의 내면의 표면적(A)에 대해서, 하기의 식이 적용되는 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
    A＞400㎟/(㎥/h)*S/VR
    여기서, S는 1~50 mbar의 펌프 입구에서의 입구 압력들 사이의 펌프의 측정된 최대 펌핑 용량이고,
    VR은 내장 용적비임
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펌프 단의 개수(n)는 적어도 3개인 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 펌프 단의 개수(n)에는 하기의 식이 적용되는 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    과압축을 회피하기 위해, 상기 펌프 단 중 적어도 하나는, 릴리프 밸브(relief valve)(46, 48, 50)가 배열되어 있는 릴리프 채널(52)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제 2 및 제 3 펌프 단은 릴리프 채널(52)에 연결되는 것을 특징을 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 릴리프 채널(52)은 대기 및/또는 펌프 출구에 연결되는 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이웃한 펌프 단들의 압력차가 500mbar보다 작은 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10)은 외측에 있는 냉각 핀(cooling fin) 및/또는 하우징 벽 내에 마련된 냉각 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속 채널(38)은 하우징(10) 내 냉각 채널 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전 피스톤 펌프 전체의 펌핑 용량(pumping capacity)은 적어도 1500㎥/h인 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
  11. 삭제
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최종 압력 동작 중에, 최종 펌프 단 바로 뒤에서 측정된 가스 온도는 300℃ 미만인 것을 특징으로 하는
    다단 회전 피스톤 펌프.
KR1020197036597A 2017-06-17 2018-05-23 다단 회전 피스톤 펌프 KR102581752B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202017003212.0U DE202017003212U1 (de) 2017-06-17 2017-06-17 Mehrstufige Wälzkolbenpumpe
DE202017003212.0 2017-06-17
PCT/EP2018/063572 WO2018228784A1 (de) 2017-06-17 2018-05-23 Mehrstufige wälzkolbenpumpe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200019620A KR20200019620A (ko) 2020-02-24
KR102581752B1 true KR102581752B1 (ko) 2023-09-21

Family

ID=62244496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197036597A KR102581752B1 (ko) 2017-06-17 2018-05-23 다단 회전 피스톤 펌프

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20210140430A1 (ko)
EP (1) EP3638906A1 (ko)
JP (1) JP2020524236A (ko)
KR (1) KR102581752B1 (ko)
CN (1) CN110770444B (ko)
DE (1) DE202017003212U1 (ko)
TW (1) TWI770196B (ko)
WO (1) WO2018228784A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111561447A (zh) * 2020-04-23 2020-08-21 浙江佳成机械有限公司 一种螺杆压缩机及其控制方法
JP2023116194A (ja) * 2022-02-09 2023-08-22 株式会社荏原製作所 真空ポンプ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520873A (ja) * 2003-03-19 2006-09-14 株式会社荏原製作所 容積型真空ポンプ

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2951591A1 (de) * 1979-12-21 1981-07-02 Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar Gmbh, 6334 Asslar Mehrstufige waelzkolbenpumpe
JP2691168B2 (ja) * 1988-09-05 1997-12-17 株式会社宇野澤組鐵工所 冷却水路を内蔵する逆流冷却式多段ロータリー形真空ポンプ
JP3673743B2 (ja) * 2001-09-27 2005-07-20 大晃機械工業株式会社 スクリュー式真空ポンプ
JP2004300964A (ja) * 2003-03-28 2004-10-28 Aisin Seiki Co Ltd 真空ポンプ
FR2883934B1 (fr) * 2005-04-05 2010-08-20 Cit Alcatel Pompage rapide d'enceinte avec limitation d'energie
GB0515905D0 (en) * 2005-08-02 2005-09-07 Boc Group Plc Vacuum pump
GB0519742D0 (en) * 2005-09-28 2005-11-09 Boc Group Plc Method of pumping gas
GB0705971D0 (en) * 2007-03-28 2007-05-09 Boc Group Plc Vacuum pump
CN102472285A (zh) * 2009-08-14 2012-05-23 株式会社爱发科 干泵
ES2818976T3 (es) * 2009-12-24 2021-04-14 Sumitomo Seika Chemicals Dispositivo de supresión de vibraciones del gas de escape en un aparato con doble bomba de vacío
TWI518245B (zh) * 2010-04-19 2016-01-21 荏原製作所股份有限公司 乾真空泵裝置、排氣單元，以及消音器
KR101173168B1 (ko) * 2010-11-17 2012-08-16 데이비드 김 다단형 건식 진공펌프
JP5677202B2 (ja) * 2011-06-02 2015-02-25 株式会社荏原製作所 真空ポンプ
FR2978214B1 (fr) * 2011-07-21 2013-08-16 Adixen Vacuum Products Pompe a vide multi-etagee de type seche
FR2984423A1 (fr) * 2011-12-15 2013-06-21 Adixen Vacuum Products Dispositif de pompage et equipement de fabrication d'ecrans plats correspondant
KR101385954B1 (ko) * 2012-11-14 2014-04-16 데이비드 김 다단형 건식 진공펌프
FR3001263B1 (fr) * 2013-01-18 2015-02-20 Adixen Vacuum Products Pompe a vide multi-etagee de type seche
US9541091B2 (en) * 2013-11-13 2017-01-10 Baker Hughes Incorporated Instrument subs for centrifugal well pump assemblies

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520873A (ja) * 2003-03-19 2006-09-14 株式会社荏原製作所 容積型真空ポンプ

Also Published As

Publication number Publication date
CN110770444B (zh) 2021-10-08
DE202017003212U1 (de) 2018-09-18
KR20200019620A (ko) 2020-02-24
TW201907091A (zh) 2019-02-16
TWI770196B (zh) 2022-07-11
US20210140430A1 (en) 2021-05-13
JP2020524236A (ja) 2020-08-13
EP3638906A1 (de) 2020-04-22
CN110770444A (zh) 2020-02-07
WO2018228784A1 (de) 2018-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8702407B2 (en) Multistage roots vacuum pump having different tip radius and meshing clearance from inlet stage to exhaust stage
US20100266433A1 (en) Multi-stage dry pump
KR102561996B1 (ko) 펌핑 유닛 및 용도
KR102581752B1 (ko) 다단 회전 피스톤 펌프
MX2011007725A (es) Mejoras en compresores centrifugos de etapas multiples.
CN103696968A (zh) 用于罗茨式增压器的一体谐振器
JP6615132B2 (ja) 真空ポンプシステム
CN106014995A (zh) 多级干式罗茨真空泵
KR101855398B1 (ko) 스크류형 진공 펌프
JP2005307978A (ja) 多段式真空ポンプおよびその種のポンプを備えたポンプ設備
US20030223897A1 (en) Two-stage rotary screw fluid compressor
JP3112490B2 (ja) メカニカル真空ポンプ
KR102032834B1 (ko) 고속 고효율 터보 공기압축기의 압축공기 냉각 제어방법
JP2005171766A (ja) ドライポンプ及びドライポンプの運転方法
TW202120792A (zh) 泵單元
JP3978001B2 (ja) ターボ分子ポンプ
CN111120324A (zh) 一种具有多个吸入腔和排气口的螺杆真空泵
US11313368B2 (en) Multistage pump assembly with at least one co-used shaft
GB2557681A (en) A claw pump and method of operation
GB2591774A (en) Surge protection in a multi-stage vacuum pump
KR20170049236A (ko) 드라이진공펌프장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant