KR19990064870A - Diffusion pump using refrigerant and compressor - Google Patents

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F9/00Diffusion pumps

Abstract

본 발명은 고진공(高眞空) 유확산(油擴散)펌프의 냉각에 관한 것이다. 종래의 유확산 펌프(oil diffusion pump)는 펌프용기의 외벽에 부착된 냉각관(冷却管)을 통하여 냉각수를 흐르게 함으로서 펌프의 표면을 냉각시켜왔다. 그러나 냉각수를 값싸게 무한정 얻을 수 없는 경우에는 회수된 냉각수를 냉각시켜 순환시킴으로서, 장기간 사용할 경우에 냉각수 배관의 막힘 등 여러 가지문제점이 발생됨으로서 유지 및 보수에 시간과 노력이 투입되고 양산(量産)라인 의 경우 생산성 저하를 감수하여야만 하였다. 그러나 본 발명에서는 냉매와 압축기(compressor) 응축기(condenser)등 냉동기의 요소들을 사용하고 유확산펌프의 냉각관을 냉동기의 증발기와 같은 기능을 하도록 함으로서 냉각관을 냉각시키고 이로서 펌프의 표면을 냉각시킴으로서 근본적으로 물을 사용하지 않도록 하여 냉각수 배관을 없애고 이로 인하여 이동을 용이하게 하고 유지 보수의 횟수를 현저히 감소시킨 것에 특징이 있다.The present invention relates to the cooling of a high vacuum oil diffusion pump. The conventional oil diffusion pump has cooled the surface of the pump by flowing the coolant through a cooling pipe attached to the outer wall of the pump container. However, if the cooling water cannot be obtained inexpensively and inexpensively, the recovered cooling water is cooled and circulated.Therefore, various problems such as clogging of the cooling water pipes occur during long-term use. In the case of productivity had to suffer. However, in the present invention, by using the elements of the refrigerator such as a refrigerant, a compressor condenser and the cooling tube of the diffusion pump to function as an evaporator of the refrigerator, the cooling tube is cooled, thereby cooling the surface of the pump. By eliminating the use of water, the cooling water pipe is removed, thereby facilitating the movement and significantly reducing the number of maintenance.

Description

냉매와 압축기를 사용한 유확산펌프Diffusion pump using refrigerant and compressor

유확산펌프(diffusion pump)는 1913년 독일의 Gaede에 의해 개발된 후 50년간 발전을 거듭하여 오늘날과 같은 형태를 갖게 되었다. 이 펌프는 구조가 간단하고 값이 싸다 는 장점을 가지면서도 10-6Torr이하의 고진공을 얻을 수 있고 유지 보수비용이 비교적 싸다 는 장점 때문에 현재까지 널리 사용 되고 있다. 그러나 펌프용기 표면을 물로 냉각하여야 하기 때문에 이에 수반한 문제점이 있다. 본 발명은 이 문제점을 물을 근본적으로 사용하지 않음으로서 해결하고자 하는 것이다.Diffusion pumps were developed by Gaede, Germany in 1913, and have been developing for 50 years. The pump has been widely used to this day because of its simple structure and low cost, and high vacuum of less than 10 -6 Torr and relatively low maintenance cost. However, there is a problem with this because the surface of the pump container must be cooled with water. The present invention seeks to solve this problem by essentially not using water.

유확산펌프는 펌프용기 확산유(擴散油), 확산유를 가열하여 증발시키는 보일러와 그 열원(熱願)인 전기히터, 증발한 기름을 분사시키는 제트(jet)등으로 구성되어 있으며 펌프용기에는 분사된 기름증기를 액체로 되돌리기 위한 수냉관(水冷管)이 감겨져있고, 펌프용기 아래쪽에는 압축된 가스분자를 후단의 유회전(油回轉)펌프로 보내기 위한 배기구(排氣口)가 설치되어 있다. 보일러(boiler)에 의해 가열되어 증발한 확산유는 원통(圓筒)모양의 관(管)을 통하여 위로 올라가서 아래로 향한 좁은 틈 모양의 제트를 통하여 초음속으로 분사되어 차갑게 냉각된 펌프용기(容器) 표면에 부딪혀 냉각되어 액체로 되돌려지며, 액체로된 기름은 보일러로 흘러 들어가서 다시 증발하는 작용을 반복한다. 이때 분사류(噴射流) 속으로 확산하여 들어온 공기분자는 아래쪽으로 향하는 운동량을 가지고 분사된 기름증기와 충돌하여 평균적으로 아래로 향하는 운동량을 갖게 되고 여러 단(段)을 거치면서 점점 높은 압력으로 압축된다. 압축된 공기분자는 펌프아래쪽에 위치한 배기구(排氣口)를 통하여 유회전(油回轉)펌프에 의해 용기 밖으로 내보내진다. 배기구는 유회전펌프에 의해 계속 배기 되므로 배기구 부근의 압력은 유회전펌프로 도달할 수 있는 최대의 진공도를 계속 유지하게 되고 따라서 유확산펌프의 입구쪽은 유회전펌프로 도달할 수 있는 진공도 보다 훨씬 높은 진공에 도달할 수 있도록 되어 있다.The oil diffusion pump is composed of a pump vessel diffusion oil, a boiler for heating and evaporating the diffusion oil, an electric heater as its heat source, and a jet for spraying the evaporated oil. A water-cooled pipe is wound around to return the injected oil vapor to the liquid, and an exhaust port is provided at the bottom of the pump container to send the compressed gas molecules to the rear flow pump. . Diffusion oil heated and evaporated by a boiler rises upwards through a cylindrical pipe and is sprayed at supersonic speed through a narrow gap jet facing downwards to cool the pump vessel. It hits the surface, cools down and returns to the liquid. The liquid oil flows into the boiler and evaporates again. At this time, the air molecules diffused into the jet stream collide with the injected oil vapor with downward momentum and have an average momentum downward, and are compressed at higher pressure through several stages. do. Compressed air molecules are discharged out of the vessel by a flow pump through an exhaust port located below the pump. Since the exhaust port is continuously exhausted by the flow pump, the pressure near the exhaust port maintains the maximum degree of vacuum that can be reached by the flow pump, so that the inlet side of the diffusion pump is far higher than the flow rate that can be reached by the flow pump. It is designed to reach high vacuum.

유확산펌프는 지금까지 물을 냉각제로 사용함으로서 값싸게 이용되어왔다. 그러나 더 이상 물이 값싸고 무한정 얻을 수 있는 재료가 되지 않게 되었고 더구나 수십, 수백 대의 많은 유확산펌프를 동시에 장기간 사용해야하는 대량생산라인의 경우에는 더욱 심각한 문제가 되게 되었다. 때문에 일부에서는 회수된 냉각수를 외부에서 냉각시켜 순환시킴으로서 물을 재사용 할 수 있도록 하고 있다. 이러한 경우에 구리로 만들어진 유확산펌프의 냉각관 내부를 부식시켜 생성된 찌꺼기와 물 속의 침전물 등이 엉긴 덩어리가 냉각관을 막아서 냉각수 유량(流量)이 줄어들면 펌프가 과열되고 진공이 되지 않아서 보수를 해야 하는 경우가 자주 발생하게 된다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하고 보수를 하는 회수를 현저히 저감시킴으로서 생산성을 향상시키는 결과를 얻을 수 있도록 고안된 것이다.Diffusion pumps have been used inexpensively until now by using water as a coolant. But water is no longer an inexpensive and infinitely obtainable material, and even worse for mass production lines where long-term use of dozens or hundreds of diffusion pumps is required. In some cases, the recovered cooling water is cooled outside to allow the water to be reused. In this case, if the lumps made by corroding the inside of the cooling pipe of the copper diffusion pump made of copper and lumps of sediment in the water block the cooling pipe and the cooling water flow rate decreases, the pump is overheated and the vacuum is not maintained. Often you have to do it. The present invention is designed to achieve the result of improving the productivity by remarkably reducing the number of times to solve this problem and repair.

도 1은 일반적인 유확산펌프의 단면도.1 is a cross-sectional view of a typical diffusion pump.

도 2는 본 발명의 구조도2 is a structural diagram of the present invention

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

1. 확산유 증기가 뿜어져 나오는 제트(jet)1. Jet with diffused oil vapors

2. 펌프용기(容器)2. Pump container

3. 수냉관(水冷管)3. Water cooling pipe

4. 진공상자와 연결이 가능한 프랜지(flange)4. Flange for connection with vacuum box

5. 다단(多端)으로 만든 제트(jet)5. Jets made of multiple stages

6. 확산유를 끓이는 히터(heater)6. Heater for boiling diffusion oil

7. 확산유(擴散油)7. Diffusion oil

8. 유확산 펌프 (oil diffusion pump)8. Oil diffusion pump

9. 압축기(compressor)9. Compressor

10. 응축기(condenser)10. Condenser

11. 팽창벨브(expansion valve) 혹은 모세관11.expansion valve or capillary tube

12. 냉각펜(cooling fan)12. Cooling fan

본 발명은 [도 2] 에서 보는 바와 같이 유확산펌프와 압축기, 응축기 그리고 팽창벨브(혹은 모세관)으로 구성된다. 유확산펌프는 그 외부에 물을 순환시켜 표면을 냉각할 목적으로 일반적으로 구리로 된 관(冷却管)이 설치되어 있고 이 管은 입수구(入水口)와 출수구(出水口)의 양쪽 끝단이 있다. 이관의 입수구(入水口)에 냉동기의 팽창벨브(혹은 모세관)을 통하여 응축기에 연결되고 출수구(出水口)는 압축기의 흡입구에 연결된다. 결과적으로 한 대의 냉동기로서 증발기를 유확산펌프의 냉각관으로 대치 한 것과 같은 형태이다. 내부에 적당한 냉매를 채우고 봉입(封入) 한 후 압축기로 압축하면 응축되고 냉각된 냉매가 팽창벨브를 통하여 기화하면서 냉동기와 같은 원리로 냉각관을 냉각시키게 되어 유확산펌프의 표면을 냉각시키고 이로 인하여 유확산펌프 내부의 확산유를 응축시킨다. 펌프의 표면을 돌아 더워진 냉매는 압축기에 의해 응축기로 보내지고 응축이 되면서 더욱 뜨거워진 냉매는 펜(fan)에 의한 강제 송풍에 의해 냉각 된 후 다시 팽창벨브를 통하여 기화하면서 냉각관을 냉각시킨다. 이러한 작용을 반복하면서 물이 없이 유확산펌프를 사용할 수 있도록 한 것이다.As shown in FIG. 2, the present invention comprises a diffusion pump, a compressor, a condenser, and an expansion valve (or capillary tube). The diffusion pump is generally equipped with a copper pipe for the purpose of circulating water on the outside to cool the surface, and the pipe has both ends of an inlet and an outlet. . The inlet of the conduit is connected to the condenser via an expansion valve (or capillary tube) of the freezer and the outlet is connected to the inlet of the compressor. As a result, it is the same as replacing one evaporator with a cooling tube of a diffusion pump. After filling with an appropriate refrigerant inside and then compressing it with a compressor, the condensed and cooled refrigerant vaporizes through an expansion valve, cooling the cooling pipe in the same principle as a refrigerator, thereby cooling the surface of the diffusion pump, Condensed diffusion oil inside the diffusion pump. The refrigerant heated around the surface of the pump is sent to the condenser by the compressor, and as the condenser is heated, the refrigerant, which is hotter, is cooled by forced blowing by a fan and then vaporized through the expansion valve to cool the cooling tube. By repeating this operation, the diffusion pump can be used without water.

본 발명을 통하여 유확산펌프를 대량으로 이용하는 대량생산 라인에서 물을 순환시키는데 따른 많은 문제점 즉 관의 막힘, 이동의 부자유(不自由) 잦은 유지보수로 인한 생산성감소등을 해소할 수 있는 효과가 있다.Through the present invention, there are effects that can solve many problems caused by circulating water in a mass production line using a large amount of diffusion pump, that is, productivity reduction due to frequent blockage of pipes and inconvenient movements. .

Claims (1)

유확산펌프의 구동하기 위해 펌프의 용기 표면을 냉각함 에 있어서 냉매와 압축기(compressor)를 사용하고 유확산펌프의 냉각관 내부로 응축된 냉매를 기화시켜 통과하도록 함으로서 냉각시키는 방법.A method of cooling a vessel surface of a pump for driving a diffusion pump by using a refrigerant and a compressor, and by cooling the condensed refrigerant through the cooling pipe of the diffusion pump.
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