KR20000029391A - 진공 펌프 - Google Patents

Abstract

회전자의 손상을 방지할 수 있는 진공 펌프를 제공한다. 회전자(5)상에, 회전자(5)의 표면에 홈을 낸 나사홈(5b)과, 하류 가스 흡입측 종료면이 회전자(5)의 하류 가스 흡입측에 H 만큼 근접한 위치로 전위되는 나선형 나사산(5a)과, 그리고 나사산 종료부(5d)의 나사산(5a)의 높이가 나사 홈부(5b)의 수준에 맞도록 감소되는 경사부(5e)가 구비된다.

Description

진공 펌프{Vacuum Pump}

본 발명은, 진공 챔버를 소개(evacuating)시키기 위한 진공 펌프, 특히 내부에 배열된 회전자가 그 표면에 나사부를 갖는 진공 펌프의 개선에 관한 것이다.

진공펌프는 예를들면, 반도체 가공용 챔버에 공급되는 가공 가스를 흡입/방출하도록 반도체 제조 장비의 챕버내에 가스를 배기 시키기 위한 진공 장비로서 사용된다.

도5는 진공펌프의 전체 구조를 도시한다. 도5에서, 참조번호 101은 가스 입구포트(102)와 가스 출구포트(103)가 형성된 케이싱을 나타낸다. 회전자(104)는 케이싱(101)내에 하우징된다. 이 회전자(104)상에 케이싱(101)의 내주연 벽을 향하여 방사 방향 외측으로 돌출하는 회전자 블래이드(105)와 나선형 나사 홈이 형성되어 있다.

정지자 블래이드(106)와 정지자(109)가 각각 회전자 블래이드(105)와 나사부(108)와 접하면서 케이싱(101)의 내주연 벽에 부착된다. 회전자(104)는 케이싱(101)에 하우징된 모터(107)에 의해 회전하고, 이것은 회전자 블래이드(105)와 나사부(108)를 각각 정지자 블래이드(106)와 정지자(106)에 대해 고속으로 회전 시킨다.

회전자(104)는 회전자 축(112)을 구비한 상태에서 고정되고, 축 방향 전자석(113) 및 방사 방향 전자석(114)에 의해 주어지는 자력에 의해 부유(floated) 상태에서 회전 가능하다. 또한, 터치 다운 베어링(115, 116)이, 회전자 축(112)과 접촉하여 회전자 축(112)이 부유되는 곳에서 그것을 회전 가능하게 지지하나 전자석(113, 114)에 의한 자력을 통해서는 지지 되지 않도록 하기 위하여 회전자 축(112)의 외측 부재상에 구비된다.

그러나, 전술한 바와 같이 구성된 일반적인 진공 펌프는 구조 결함을 갖는다. 도6에 도시된 바와 같이, 나사부(108)의 나사산(108a)의 하류 가스 흡입측(도면에서 하부 단부)상에 위치된 종료 단부면이 하류 가스 흡입 측면(도면에서 하부 단부)상의 회전자(104)의 단부면과 일치하도록 형성된다. 나사 홈(108b)이 나사산부(108a)의 두 인접한 라인 사이에 날카로운 둥근 끌(gouged) 하부 코너를 갖는 엣지 공구에 의한 기계 가공에 의해 축방향으로 형성된다. 그러한 구조체는 회전자(104)의 회전에 따라서 원심력이 발생하여 응력을 나사 홈(108b)의 하부 코너에 집중 시키는 경향이 있다.

특히, 도6의 나사산부(108a)의 종료부(B)에 위치된 나사 홈(108b)의 하부 코너(C, 도7 참조)가 엣지 공구가 기계 가공을 완료함에 따라서 벗어나는 지점이다. 따라서, 기계적 저항의 불균형성으로 인한 노치가 생성되기 쉽다. 이런 이유로, 하부 코너(C)는 회전에 따른 원심력으로 회전자(104)를 영구 손상 시키는 크랙을 발생시키기 쉽다.

전술의 문제점을 해결하기 위하여, 나사산의 두 인접 라인 사이에 축 방향으로 형성된 나사 홈이 돌출하도록 회전자의 표면상에 나선형 나사가 구비되는 회전자를 갖는 진공 펌프가 있다. 이 진공 펌프에서는, 하류 가스 흡입 측상의 나사의 종료 단부면의 위치가 전위 되어서 하류 가스 흡입측상의 회전자의 단부면 보다 짧고, 리세스부(R)가 하류 가스 흡입측상의 나사의 종료 단부면의 루트에 형성된다.

도8은 회전자 단부의 측면도이다. 도8에서, 참조 번호4는 진공 펌프의 회전자를 나타낸다. 나선형 나사산부(4a)가 이 회전자(4)의 표면상에 돌출하도록 형성되어 나사홈(4b)이 나사산(4a)의 두 인접라인 사이에 축 방향으로 형성된다. 도면에서 회전자(4)의 하부 단부에서(하류 가스 흡입측에서), 하류 가스 흡입측상의 나사산(4a)의 종료면(40)의 위치가 하류 가스 흡입측상의 회전자(4)의 단부면(41)의 위치보다 길이(H)만큼 짧게 전위된다. 이런 이유로 해서, 나사산(4a)의 하류 가스 흡입측의 단부에서 나사홈(4b)의 하부 코너에, 기계 가공을 완료함에 따라 엣지 공구가 벗어 날때 기계적 저항의 불균형으로 노치가 생기는 경우라도, 하류 가스 흡입 측상의 나사산(4a)의 단부는 H 만큼 스크랩되어서 나사산(4a)의 하류 가스 흡입측 종료면(40)이 회전자(4)의 하류 가스 흡입 측 단부면(41)에 근접하는 위치로 전위 되어서, 기계 저항의 불균형으로 야기된 노치 또한 스크랩핑 될 수 있고, 따라서 종래의 펌프와 달리 회전에 따른 원심력으로 회전자에 손상을 야기시킬 수 있는 노치로 부터의 크랙 형성을 방지할 수있다.

그러한 구조의 진공 펌프에서는, 나사의 하류 가스 흡입측 종료면이 하류 가스 흡입측상의 회전자의 단부면에 근접한 위치로 전위된다. 따라서, 가공이 완료됨에 따라서 벗어나는 엣지 기구에 의해 기계적 저항의 불균형 때문에 나사의 하류 가스 흡입측 종료면에서 노치가 발생되는 경우에도, 그 후에 하류 가스 흡입측상의 나사 단부가 조금 스크랩되어서 나사의 하류 가스 흡입측 종료면이 회전자의 하루 가스 흡입측 단부면에 근접한 위치로 전위되는 경우에도, 기계적 저항의 불균형성과, 그리고 더욱이 나사의 하류 가스 흡입 흡입측 종료부의 루트를 리세스(R)의 형상으로 마무리 가공에 의해 야기된 노치를 스크랩할 수 있고, 루트상의 응력 집중을 방지 할 수 있어서, 회전에 따른 원심력에 의해 노치로부터 야기된 크랙으로인한 회전자의 손상을 방지 할 수 있다.

그러나, 회전자 단부에 인접한 나사를 갖는 이 장치의 경우에도, 나사산을 갖는 부분과 갖지 않는 부분 사이의 두께 차이로 인한 나사 루트상의 응력 집중인 나사 종료부에서의 휨 응력의 집중 문제는 해결 할 수 없었다.

본 발명은 그러한 문제를 해결하기 위한 것이다. 전술의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 목적에 따르면, 표면상에 돌출하는 나선형 나사를 구비한 회전자를 갖는 진공 펌프가 구비되고, 상기 나사의 축방향 길이가 회전자의 그것 보다 짧고 나사의 종료부가 나사 홈의 표면을 향하여 하방으로 경사진다.

나사 경사부의 종료부와 나사 홈의 표면 사이의 접합면은 리세스(R)를 형성한다. 전술된 구조를 갖는 진공 펌프는 나사산이 있는 부분과 없는 부분 사이의 두께 차이로 야기된 나사 루트상, 특히 휨 응력이 집중되는 나사 종료부에 응력 집중을 감소시킬 수 있어서 회전자의 손상을 방지 할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예를 도시하는 도면,

도2는 도1의 화살표 A로 지시된 방향에 따른 도면,

도3은 본 발명의 제2실시예를 도시하는 도면,

도4는 도3의 화살표 A로 지시된 방향에 따른 도면,

도5는 일반적인 진공펌프에 대한 도면,

도6은 일반적인 진공 펌프예를 도시하는 부분 단면도,

도7은 도4의 화살표 D로 지시된 방향에 따른 도면,

도8은 또 다른 일반적인 진공펌프에 대한 부분 단면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

4 : 회전자 4a, 5a : 나사산

4b,5b : 나사홈 5d : 종료부

5e : 경사부

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 기술될 것이다. 도1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 펌프의 주요부분을 도시하고, 도2는 도1의 화살표 A의 방향에 따른 도면이다. 일반적인 진공펌프의 구조와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략한다.

도면에서, 참조 번호 5는 진공펌프의 회전자를 나타낸다. 나선형 나사산(5a)이 회전자(5)의 표면상에 돌출하도록 형성되고, 나사 홈(5b)이 나사산의 두 인접라인 사이에 축방향으로 형성된다. 도면에서 회전자(5)의 하부 단부에서(하류 가스 흡입측상의 단부에서), 나사산(5a)의 하류 가스 흡입측 종료면이 회전자의 하류 가스 흡입측 단부면에 H 만큼 인접한 위치로 전위된다.

또한, 나사산 종료부(5d)에서 나사산(5a)의 높이부를 따라서 형성된 경사부(5e)가 나사 홈부(5b)의 수준까지 감소되고, 경사부(5e)는 개시 라인으로서 임의 위치(5c)를 갖는다.

이런 구조를 갖는 진공 펌프에서, 경사부(5e)는 나사산(5a)의 높이를 응력이 집중되는 하류 가스 흡입측상의 나사산(5a)의 나사 종료부(5d)의 나사 홈부(5b)에 맞추어 형성된다. 나사산을 갖는 부분과 그렇지 않은 부분 사이의 두께 차이로 인한 나사산 루트 상의 응력의 집중은 따라서 감소되고, 크랙으로 인한 회전자의 손상이 방지된다.

또한 도2에 도시된 바와같이, 나사산(5a)의 하류 가스 흡입측 종료부(5d)와 나사홈부(5b)사이의 접합부는 리세스(R)부(5f)를 형성한다. 리세스부(5f)는 나사산(5a)의 하류 가스 흡입측 종료부(5d)상의 응력 집중을 보다 견고하게 방지하고 강도를 강화하여 회전에 따른 원심력에 의한 크랙으로부터 야기되는 회전자의 손상이 방지될 수 있다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 펌프의 주요 부품을 도시한 도면이고, 도4는 도3의 화살표 A가 지시한 방향에서 본 도면이다. 도1 및 도2에 도시된 실시예와 비교하여 도3 및 도4에서는 경사부(5e)가 방향이 다르고, 이 실시예에서는 경사부(5e)의 개시 라인(5c)이 회전자의 축 방향과 직각이다.

전술된 실시예에서, 리세스(R)부(5f)는 나사산(5a)의 하류 가스 흡입측 종료부(5d)상에만 구비된다. 그러나, 본 실시예는 변형이 가능하고, 나사산(5a)의 모든 선이 그들의 루트측에 리세스(R)부를 갖는다.

또한 본 발명은 복합 형태의 일반적인 터보몰레큘러(turbomolecular)펌프뿐 아니라 블래이드는 없으나 나사산을 갖는 나사 홈 형태의 진공 펌프에 적용가능함은 물론이다.

전술한 바와같이 본 발명에 따르면, 나사산의 하류 가스 흡입측 종료면은 회전자의 하류 가스 흡입측 단면에 근접한 위치로 전위되고, 나사산의 높이를 나사산 종료부의 홈면에 맞도록 하는 경사부가 구비된다. 따라서, 회전자의 회전에 따른 원심력에 의한 휨 응력이 집중되고, 나사산이 있는 부분과 없는 부분 사이의 두께 차이로 인한 응력 집중으로 인한 회전자의 손상이 방지된다.

Claims (3)

1. 회전자와, 회전자상에 나선형으로 형성된 다수의 나사산 라인과, 나사산의두 인접라인 사이에 형성된 나사 홈을 포함하는 진공 펌프에 있어서,

   상기 나사산의 축방향 길이가 회전자의 축 방향 길이보다 짧고, 상기 나사산의 종료부가 나사 홈 표면을 향하여 아래 쪽으로 경사져 있는 것을 특징으로하는 진공 펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 나사산의 경사부가 회전자의 종료부에 이르기 전에 일정한 공간을 가진 상태에서 종료되는 것을 특징으로하는 진공 펌프.
3. 제1항에 있어서,

   나사산 경사부의 종료부와 나사 홈 표면 사이의 접합면이 리세스(R)부를 형성하는 것을 특징으로하는 진공 펌프.