KR102612899B1 - 용적 이송식 건식 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 퍼지가스를 사용하지 않고도 윤활챔버와 고진공 스테이지 간의 압력차를 완화시키도록 함으로써, 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 퍼지가스를 사용하지 않기 때문에 펌프의 성능저하를 방지할 수 있는 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용적 이송식 건식 펌프에 있어서, 내부에 다수의 펌핑 스테이지가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 일측 단부에 형성되는 윤활챔버와, 상기 몸체와 윤활챔버 사이에 구비되는 헤드 플레이트와, 상기 헤드 플레이트에 형성되어 상기 펌핑 스테이지 중 고진공 스테이지와 상기 윤활챔버 사이의 압력 차이를 완충하는 완충부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

용적 이송식 건식 펌프{positive displacement dry pump}
본 발명은 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 퍼지가스를 사용하지 않고도 윤활챔버와 고진공 스테이지 간의 압력차를 완화시키도록 함으로써, 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 퍼지가스를 사용하지 않기 때문에 펌프의 성능저하를 방지할 수 있는 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것이다.
루츠 펌프, 클로 펌프 또는 로터리 베인 펌프와 같은 용적 이송식 펌프(positive displacement pump)는 하나 이상의 구동 샤프트에 의해 구동되는 펌핑 메커니즘을 각각 갖는 복수의 진공 펌핑 스테이지를 포함할 수 있다.
구동 샤프트 자체는 각각의 모터에 의해 구동될 수 있거나, 보다 통상적으로는 하나의 샤프트는 모터에 의해 구동되면서 제 2 구동 샤프트는 기어 장치에 의해 제 1 구동 샤프트에 연결될 수 있다. 전형적으로 구동 샤프트는 펌프의 고진공측과 저진공측에서의 윤활챔버 속에 수용된 베어링 장치에 의해 회전 가능하게 지지된다. 구동 샤프트는 윤활챔버의 헤드 플레이트의 개구부를 통해 연장되며 샤프트와 헤드 플레이트 사이의 공간은 샤프트 시일에 의해 시일된다. 샤프트 시일은 일반적으로 매우 효과적이지만, 헤드 플레이트의 각 측면에서의 상대 압력에 따라서 개구부를 통해 여전히 유체 누설이 발생한다.
특정 가스를 펌핑할 때, 가스가 윤활챔버 내로 들어가는 것을 저지하는 것이 바람직한데, 이 가스 유입은 윤활제를 품질 저하시키고 펌프의 구성부품들을 손상시킬 수 있다.
그래서, 펌핑된 가스가 윤활챔버로 들어가는 것을 방지하기 위해 퍼지 가스를 사용하는 것이 알려져 있는데, 이 방법은 전형적으로 저진공 윤활챔버에서 채용된다.
이러한 퍼지가스를 사용하는 종래의 진공펌프의 일 예로도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-1810703호에 기재된 기술이 있는데, 그 기술적 특징은 용적 이송식 건식 펌프(10, positive displacement dry pump)에 있어서, 고진공 스테이지에서의 펌프 입구(31)로부터 저진공 스테이지에서의 펌프 출구(33)까지 펌핑 스테이지(12,14,16,18)를 통해 유체를 연속으로 펌핑하기 위해 하나 이상의 구동 샤프트(28,30)에 의해 구동되는 복수의 펌핑 메커니즘을 각각 포함하는 복수의 진공 펌핑 스테이지(12,14,16,18)와, 상기 구동 샤프트(28,30)를 회전운동할 수 있도록 지지하는 베어링 조립체를 수용하는 윤활챔버(32,34)로서, 상기 구동 샤프트(28,30)는 상기 고진공 스테이지로부터 상기 윤활챔버(32,34)의 헤드 플레이트(38)의 개구부(56)를 통해 상기 윤활챔버(32,34)까지 연장되는 상기 윤활챔버(32,34)와, 스테이지간(inter-stage) 퍼지 포트(62)로서, 상기 스테이지간 퍼지 포트(62)를 통해 가스가 고진공 스테이지의 하류측의 스테이지간 위치에서 상기 펌프(10)에 유입될 수 있고 상기 스테이지간 퍼지 포트(62)의 하류측의 각 진공 펌핑 스테이지(12,14,16,18)만을 통과할 수 있는, 상기 스테이지간 퍼지 포트(62)와, 상기 윤활챔버(32,34) 내에 위치하는 윤활챔버 퍼지 포트(66)로서, 퍼지 가스가 퍼지 가스 소스(64)로부터 상기 윤활챔버 퍼지 포트(66)를 통해 유동할 수 있는, 상기 윤활챔버 퍼지 포트(66)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그런데, 한국등록특허 제10-1810703호에 기재된 기술을 포함한 종래의 퍼지가스를 사용하는 진공펌프는 퍼지가스를 사용함으로써, 윤활챔버(32,34)와 고진공 스테이지(12,18) 사이의 압력차이를 줄여주기 때문에 가스가 윤활챔버(32,34)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점은 있으나, 펌프(10)의 내부로 퍼지가스를 공급하는 것은 펌프(10)의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1810703호(2017.12.13.등록)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용적 이송식 건식 펌프에서 윤활챔버와 고진공 스테이지 사이에 구비되는 헤드 플레이트에 완충부를 형성하여 퍼지가스를 사용하지 않고도 윤활챔버와 고진공 스테이지 간의 압력차를 완화시키도록 함으로써, 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 퍼지가스를 사용하지 않기 때문에 펌프의 성능저하를 방지할 수 있는 용적 이송식 건식 펌프를 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;
용적 이송식 건식 펌프에 있어서, 내부에 다수의 펌핑 스테이지가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 일측 단부에 설치되는 윤활챔버와, 상기 몸체와 윤활챔버 사이에 구비되는 헤드 플레이트와, 상기 헤드 플레이트에 형성되어 상기 펌핑 스테이지 중 고진공 스테이지와 상기 윤활챔버 사이의 압력 차이를 완충하는 완충부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 완충부는 상기 헤드 플레이트의 일측에 상기 윤활챔버와 상기 고진공 스테이지를 연결하면서, 펌핑작용을 수행하는 구동 샤프트가 삽입되는 관통공과 이격되는 완충 이동로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 완충 이동로는 상기 윤활챔버와 상기 헤드 플레이트의 상부를 연통하도록 형성되는 제1이동로와, 상기 고진공 스테이지와 상기 헤드 플레이트의 상부를 연통하도록 형성되는 제2이동로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 완충부는 상기 헤드 플레이트의 상부에 커버부재가 더 구비되되, 상기 커버부재는 상기 제1이동로와 제2이동로를 연결하는 연결로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1이동로의 단부에는 프로세스 가스의 이동을 방지하기 위한 제1필터가 착탈되는 제1필터 수용부가 형성되고, 상기 제2이동로의 단부에는 윤활 오일의 이동을 방지하기 위한 제2필터가 착탈되는 제2 필터 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 용적 이송식 건식 펌프에서 윤활챔버와 고진공 스테이지 사이에 구비되는 헤드 플레이트에 완충부를 형성하여 퍼지가스를 사용하지 않고도 윤활챔버와 고진공 스테이지 간의 압력차를 완화시키도록 함으로써, 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 퍼지가스를 사용하지 않기 때문에 펌프의 성능저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 퍼지 시스템이 적용된 건식 펌프의 개념도이다.
도 2는 종래의 퍼지 시스템이 적용된 건식 펌프의 헤드 플레이트의 개구부를 보다 자세하게 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 평면도이다.
도 4는 도 3의 B - B 선 단면도이다.
도 5는 도 3의 A - A 선 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 윤활챔버의 압력이 높은 경우의 완충 작용을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 고진공 스테이지의 압력이 높은 경우의 완충 작용을 보여주는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 평면도이고, 도 4는 도 3의 B - B 선 단면도이고 도 5는 도 3의 A - A 선 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 윤활챔버의 압력이 높은 경우의 완충 작용을 보여주는 개념도이고, 도 7은 본 발명에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 고진공 스테이지의 압력이 높은 경우의 완충 작용을 보여주는 개념도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용적 이송식 건식 펌프의 단면도이다.
본 발명은 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것으로 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 그 구성은 내부에 다수의 펌핑 스테이지(130)가 형성되는 몸체(100)와 상기 몸체(100)의 일측 단부에 설치되는 윤활챔버(120)와 상기 몸체(100)와 윤활챔버(120) 사이에 구비되는 헤드 플레이트(140)와 상기 헤드 플레이트(140)에 설치되는 완충부(200)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 몸체(100)에는 일정 간격으로 핌핑 작용을 수행하는 펌핑 스테이지(130)가 형성되는데, 상기 펌핑 스테이지(130) 중에서 프로세스 가스가 유입되는 입구(102)가 형성되는 고진공 스테이지(132)는 상기 헤드 플레이트(140)와 접하도록 위치한다.
이때, 각 펌핑 스테이지(130)의 사이에는 제3이동로(134)가 형성되어 각 펌핑 스테이지(130) 간에 프로세스 가스를 이동시키게 되며, 상기 완충부(200)는 펌프가 작동하는 과정에서 발생하는 상기 고진공 스테이지(132)와 윤활챔버(120) 사이의 압력 차이를 완충시키게 된다.
그래서, 본 발명의 용적 이송식 건식 펌프는 상기 헤드 플레이트(140)에 완충부(200)를 형성하여 퍼지가스를 사용하지 않고도 상기 윤활챔버(120)와 고진공 스테이지(132) 간의 압력차를 완화시키도록 함으로써, 펌프의 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 퍼지가스를 사용하지 않기 때문에 펌프의 성능저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 상기 몸체(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 각 펌핑 스테이지(130)를 관통하도록 구동 샤프트(110)가 설치되는데, 상기 헤드 플레이트(140)에도 관통공(142)이 형성되어 상기 구동 샤프트(110)의 단부가 관통하여 상기 윤활챔버(120)로 삽입된다.
여기서, 상기 관통공(142)에는 상기 구동 샤프트(110)를 지지하는 베어링(112)과 상기 관통공(142)과의 틈을 매워주는 샤프트 시일(114)이 더 구비되는데, 상기 윤활챔버(120)의 내부에는 윤활 오일이 구비되며, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 구동 샤프트(110)의 일측에는 윤활 오일을 각 부품들에 공급하기 위한 투척 아암(미도시)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 완충부(200)는 상기 헤드 플레이트(140)의 일측에 상기 윤활챔버(120)와 상기 고진공 스테이지(132)를 연결하도록 형성되는 완충 이동로(202)로 이루어지는데, 상기 완충 이동로(202)는 상기 구동 샤프트(110)가 삽입되는 관통공(142)과는 이격되도록 형성된다.
그래서, 본 발명의 펌프가 작동하는 과정에서 상기 윤활챔버(120)의 내부 압력과 상기 고진공 스테이지(132)의 내부 압력에 차이가 발생할 수 있는데, 상기 완충 이동로(202)에 의해 상기 윤활챔버(120) 또는 고진공 스테이지(132) 중 높은 압력 부분의 공기, 윤활 오일 또는 프로세스 가스가 상기 완충 이동로(202)로 이동하여 압력을 동일하게 유지할 수 있다.
즉, 종래에는 상기 윤활챔버(120)의 내부 압력과 상기 고진공 스테이지(132)의 내부 압력에 차이가 발생할 경우, 상기 구동 샤프트(110)와 관통공(142) 사이의 틈을 통하여 윤활 오일이나 프로세스 가스가 이동하여 펌프를 손상시킬 수 있었다.
그런데, 본 발명에서는 상기 헤드 플레이트(140)에 완충 이동로(202)를 형성함으로써, 공기, 윤활 오일 또는 프로세스 가스가 상기 완충 이동로(202)로 이동하도록 하여 상기 구동 샤프트(110)와 관통공(142) 사이의 틈으로 오일이나 프로세스 가스가 누출되지 않도록 한다.
한편, 상기 완충 이동로(202)는 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 이동로로 이루어질 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 이동로로 이루어질 수도 있는데, 다수의 이동로로 이루어지는 경우를 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 완충 이동로(202)는 상기 윤활챔버(120)와 상기 헤드 플레이트(140)의 상부를 연통하도록 형성되는 제1이동로(210)와 상기 고진공 스테이지(132)와 상기 헤드 플레이트(140)의 상부를 연통하도록 형성되는 제2이동로(220)로 이루어진다.
여기서, 상기 완충부(200)는 상기 헤드 플레이트(140)의 상부에 커버부재(230)가 더 구비될 수 있는데, 상기 커버부재(230)에는 상기 제1이동로(210)와 제2이동로(220)를 연결하는 연결로(232)가 형성된다.
이때, 상기 커버부재(230)는 도면에 도시되지는 않았지만 볼트 등으로 착탈가능하도록 설치된다.
그래서, 상기 헤드 플레이트(140)에 상기 제1,2이동로(210,220)를 각각 형성함으로써, 가공을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제1,2이동로(210,220)의 내부가 막히는 등의 이상이 발생할 경우 용이하게 해결할 수 있게 된다.
그리고, 상기 헤드 플레이트(140)의 상부에 위치하는 상기 제1이동로(210)와 제2이동로(220)의 단부에는 각각 제1필터 수용부(212)와 제2필터 수용부(222)가 각각 형성된다.
여기서, 상기 제1필터 수용부(212)에는 프로세스 가스의 이동을 방지하기 위한 제1필터(214)가 수용되고, 상기 제2필터 수용부(222)에는 윤활 오일의 이동을 방지하기 위한 제2필터(224)가 수용된다.
그래서, 상기 고진공 스테이지(132)와 윤활챔버(120) 사이의 압력 차이가 과도하게 커지더라도 윤활 오일이나 프로세스 가스가 타측으로 이동하는 것을 안정적으로 방지할 수 있게 된다.
즉, 상기 고진공 스테이지(132)에서 프로세스 가스를 방출한 후, 계속되는 펌프의 동작에 의해 고진공 스테이지(132)에서 압력이 감소되면 상기 윤활챔버(120) 내부의 압력이 고진공 스테이지(132)의 압력보다 높아지기 때문에 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 윤활챔버(120)의 내부에 수용된 공기 또는 윤활 오일이 상기 제1이동로(210)를 통하여 이동하게 되어 상기 윤활챔버(120)의 내부 압력이 낮아지게 됨으로써, 압력의 차이를 해소하게 된다.
또한, 펌프의 후속 단계에 의해 상기 고진공 스테이지(132) 내부의 압력이 높아지게 되면 상기 윤활챔버(120)의 압력보다 높아지게 되어 도 7에 도시된 바와 같이 상기 고진공 스테이지(132)의 내부에 수용된 프로세스 가스가 상기 제2이동로(220)를 통하여 이동하게 되어 상기 고진공 스테이지(132)의 내부 압력이 낮아지게 됨으로써, 압력의 차이를 해소하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 고진공 스테이지(132)와 윤활챔버(140) 사이의 압력차이가 발생하더라도 종래와 같이 퍼지 가스를 사용하지 않고, 상기 완충부(200)를 통하여 압력의 차를 해소하도록 함으로써, 퍼지 가스를 주입함에 따른 펌프의 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.
그리고, 장시간 사용에 의해 상기 제1,2필터(214,224)의 수명이 다 할 경우, 상기 커버부재(230)를 분리하여 용이하게 교체할 수 있어 유지관리도 용이하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 퍼지가스를 사용하지 않고도 윤활챔버와 고진공 스테이지 간의 압력차를 완화시키도록 함으로써, 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 퍼지가스를 사용하지 않기 때문에 펌프의 성능저하를 방지할 수 있는 용적 이송식 건식 펌프에 관한 것이다.
100 : 몸체 110 : 구동 샤프트
120 : 윤활챔버 130 : 펌핑 스테이지
140 : 헤드 플레이트 200 : 완충부
210 : 제2이동로 220 : 제2이동로
230 : 커버부재

Claims (5)

  1. 용적 이송식 건식 펌프에 있어서,
    내부에 다수의 펌핑 스테이지가 형성되는 몸체와,
    상기 몸체의 일측 단부에 설치되는 윤활챔버와,
    상기 몸체와 윤활챔버 사이에 구비되는 헤드 플레이트와,
    상기 헤드 플레이트에 형성되어 상기 펌핑 스테이지 중 고진공 스테이지와 상기 윤활챔버 사이의 압력 차이를 완충하는 완충부를 포함하여 이루어지고,
    상기 완충부는 상기 헤드 플레이트의 일측에 상기 윤활챔버와 상기 고진공 스테이지를 연결하면서, 펌핑작용을 수행하는 구동 샤프트가 삽입되는 관통공과 이격되는 완충 이동로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용적 이송식 건식 펌프.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 완충 이동로는 상기 윤활챔버와 상기 헤드 플레이트의 상부를 연통하도록 형성되는 제1이동로와,
    상기 고진공 스테이지와 상기 헤드 플레이트의 상부를 연통되도록 형성하는 제2이동로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용적 이송식 건식 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 완충부는 상기 헤드 플레이트의 상부에 커버부재가 더 구비되되,
    상기 커버부재는 상기 제1이동로와 제2이동로를 연결하는 연결로가 형성되는 것을 특징으로 하는 용적 이송식 건식 펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1이동로의 단부에는 프로세스 가스의 이동을 방지하기 위한 제1필터가 착탈되는 제1필터 수용부가 형성되고,
    상기 제2이동로의 단부에는 윤활 오일의 이동을 방지하기 위한 제2필터가 착탈되는 제2 필터 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 용적 이송식 건식 펌프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006132403A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Sanden Corp スクロール型圧縮機
KR101810703B1 (ko) 2009-12-24 2018-01-25 에드워즈 리미티드 퍼지 가스 시스템을 구비한 건식 진공 펌프 및 퍼징 방법
JP2019039396A (ja) * 2017-08-25 2019-03-14 樫山工業株式会社 ドライ真空ポンプ

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