KR20010025024A - 고정자 및 회전자를 가진 마찰 진공 펌프 - Google Patents

고정자 및 회전자를 가진 마찰 진공 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각각 하나의 가스 유입구(23,28)를 가진 적어도 두 개의 펌프단(12,13,14)을 형성하는 고정자(3) 및 회전자(4)를 포함하고, 또한 연결 개구(36,37)가 설치되고, 펌프단의 가스 유입구(23,28)를 진공화 장치와 연결하는데 사용되는 펌프단용 연결 수단을 포함한 마찰 진공 펌프(1)에 관한 것이다. 높은 전도도 손실을 방지하기 위해, 상기 연결 수단(36,37)은 측면이 펌프단(12,13,14)옆에 놓인 평면에 위치함으로써, 상기 연결 개구(36,37)와 회전자 축선(15) 사이의 간격이 가급적 작아진다.

Description

고정자 및 회전자를 가진 마찰 진공 펌프{FRICTION VACUUM PUMP WITH A STATOR AND A ROTOR}
DE-A-43 31 589 에 상기 방식의 마찰 진공 펌프가 공지된다. 상기 마찰 진공 펌프는 바람직하게 스크린에 의해 서로 분리되는 챔버를 가진 입자 방사 장치(예컨대 질량 분석계)의 진공화에 사용된다. 입자 방사 장치가 작동되는 동안 상기 챔버 내에는 상이한 압력이 형성돼야만 한다.
독일 특허 공개 제 DE-A-43 31 589 호에는 입자 방사 장치에 의해 요구되는 상이한 압력이 하나의 진공 펌프 시스템에 의해서만 발생되는 것이 공지된다. 상기 펌프 시스템은 두 개의 터보 몰레큘러 펌프단 및 하나의 몰레큘러(Holweck) 펌프단을 포함한다. 상기 펌프단은 축방향으로 연달아 배치된다. 각 펌프단은 가스 유입구(정면의 가스 통과면)를 포함하고, 상기 가스 유입구는 연결 수단을 통해, 진공화 장치의 관련 챔버와 연결된다. 독일 특허 공개 제 DE-A-34 31 589 호에 따른 해결책의 경우, 연결 수단으로서 하우징 자체 및 측면에 배치된 추가 하우징이 사용된다. 상기 하우징 자체에는 제 1 펌프단의 가스 유입구와 진공화 장치를 연결하기 위해 정면에 위치한 연결 개구가 형성된다. 추가 하우징에는 추가 펌프단의 관련 유입구를 추가 연결 개구와 연결시키는 연결 라인이 제공된다. 상기 연결 라인은 진공화 장치 내의 관련 챔버와 연결된다. 추가 하우징의 연결 개구가 제 1 펌프단의 연결 개구와 동일한 평면에(회전자 축선에 대해 수직으로) 위치하기 때문에, 추가 하우징에 존재하는 연결 라인은 비교적 길어야만 한다. 이로 인해, 연결 라인에서 비교적 큰 전도도 손실이 발생되고, 이것은 중간 연결 영역에서 높은 흡입력이 요구되는 경우에 특히 단점으로 작용한다.
본 발명은 각각 하나의 가스 유입구를 가진, 적어도 두 개의 펌프단을 형성하는 고정자 및 회전자를 포함하고, 또한 연결 개구가 설치된, 펌프단의 가스 유입구를 진공화 장치와 연결하는데 사용되는 펌프단용 연결 수단을 포함한 마찰 진공 펌프에 관한 것이다.
도 1 및 도 2 는 본 발명에 따른 장치의 실시예를 도시한다.
본 발명의 목적은 중간단의 흡입력이 연결 라인에서의 높은 전도도 손실에 의해 약화되지 않도록, 서두에 언급된 방식의 마찰 진공 펌프를 형성하는 것이다.
본 발명에 따라 상기 목적은 연결 개구가 측면이 펌프단 바로 옆에 존재하는 평면에 위치함으로써, 연결 개구와 회전자 축선 사이의 간격이 가급적 작아짐으로써 달성된다.
이러한 조치에 의해, 중간단의 각 가스 유입구와 관련 연결 개구 사이의 간격도 가급적 작아진다. 전도도 손실이 작아진다. 모든 펌프단의 가스 유입구 영역에 작용하는 흡입력은 거의 변동 없이, 관련 연결 개구 영역에서 이용된다.
본 발명에 따른 조치가 실행됨으로써, 제 1 펌프단의 유입구 영역, 즉 압력이 가장 낮은 영역에서 이송될 가스가 편향되어야만 한다. 그러나 가스 유입구와 연결 개구의 평면 사이의 간격이 항상 비교적 작고, 또한 이 영역에서 더 큰 직경의 선택이 제대로 이루어지기 때문에, 이로 인해 야기된 전도도 손실은 작게 유지될 수 있다. 또한 제 1 (높은 진공 측)펌프단의 유입구 영역에서 매우 높은 흡입력 값이 요구되지 않는 경우도 많다. 오히려 종종 상기 장소에서 흡입력이 제한되어야 할 필요가 있다.
제 1 펌프단의 본래 목적은 높은 압축비를 제공하는데 있다. 제 1 펌프단용으로 선택된 블레이드 특성(다수의 터보단, 블레이드 간격, 경사각 등)이 상기 기능에 상응하는 관점에서 고려되어야만 한다. 두 개의 펌프단의 두 개의 유용 압력 범위의 분리가 중요하다. 높은 흡입력은 일반적으로 중간 유입구에서만 요구된다. 또한 상기 목적은 특별한 블레이드 구조의 선택에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 조치의 사용에 의해, 상기 영역에서 흡입력의 손실이 광범위하게 방지되는 것이 보장된다.
펌프단의 흡입력에 있어서, 가스 유입구(효과적인 가스 관통면)에 대한 가스 분자의 접근 가능성이 중요하다. 상기 목적을 달성하기 위해, 중간단에 있어서 선행단과 그 가스 유입구 사이에 더 큰 간격이 제공되는 것이 공지된다. 상기 간격은 적어도 회전자 직경의 1/4, 바람직하게 1/3 이 매우 바람직하다.
본 발명의 추가 장점 및 세부사항은 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예에 의해 설명된다.
두 개의 도면에서 펌프 자체는 1, 하우징은 2, 고정자 시스템은 3, 회전자 시스템은 4 로 표기된다. 펌프 하우징(2)과 연결된 베어링 하우징(8)내의 베어링(6,7)을 통해 그 편에서 지지되는 샤프트(5)가 회전자 시스템에 속한다. 또한 베어링 하우징에 구동 모터(9,10)가 위치한다. 회전자 시스템(4)의 회전 축선은 15로 표기된다.
전체적으로 3 개의 펌프단(12,13,14)이 제공되고, 그 중 두 개(12,13)는 터보 몰레큘러 진공 펌프단으로 형성되고, 나머지 하나(14)는 몰레큘러(Holweck)-펌프단으로 형성된다. 몰레큘러 펌프단(14)에 펌프(17)의 유입구가 연결된다.
높은 진공 측에 위치한 제 1 펌프단(12)은 4 쌍의 회전자 블레이드 열(21) 및 고정자 블레이드 열(22)로 이루어진다. 효과적인 가스 통과면인 유입구는 23 으로 표기된다. 제 1 펌프단(12)에 제 2 펌프단(13)이 연결되고, 상기 제 2 펌프단은 각 3 쌍의 고정자 블레이드 열(22) 및 회전자 블레이드 열(21)로 이루어진다. 그의 유입구는 28 로 표기된다.
제 2 펌프단(13)은 제 1 펌프단(12)으로부터 이격된다. 선택된 간격(높이)(a)은 가스 유입구(28)에 대해 요구되는 가스 분자의 자유로운 접근 가능성을 보장한다. 합목적적으로 간격(a)은 회전자 시스템(4)의 직경의 1/4 , 바람직하게 1/3 보다 크다.
여기에 연결된 홀웩(Holweck)-펌프는 회전하는 실린더 부분(29)을 포함하고, 공지된 방식으로 상기 실린더 부분의 외부 및 내부에, 각 나사선 홈(30,31)에 장착된 고정자 엘리먼트(32,33)가 마주 놓여있다.
펌프단(12,13,14)의 회전측 부분은 작동이 완료된 상태에서 샤프트(5)와 연결되는 유닛을 형성한다. 샤프트(5)가 펌프단(12)과 (13)사이의 중간 공간의 높이로 중심 보어(25)를 관통함으로써, 베어링 공간과 중간 공간 사이의 직접적인 연결이 존재하지 않고, 따라서 윤활제 증기의 역확산에 대한 위험이 제거된다. 또한 상기 목적을 위해 회전자 시스템(4)의 부동의 베어링이 사용된다. 전도도를 약화시키는 부품(베어링 지지체)을 가진, 높은 진공 측에 배치된 베어링은 사용되지 않을 수 있다. 모터에 가까운 회전자 시스템(4)의 부분이 종모양으로 형성됨으로써, 물론 회전자의 중심으로부터 베어링(6,7)의 간격이 작게 유지된다. 윤활제 증기의 역확산은 바람직한 위치에 배치될 수 있는 자기 베어링의 사용에 의해 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 연결 수단을 실행시키는데 하우징(2)자체가 사용된다. 도 1 에 따른 실시예에 있어서, 전체 연결 개구(36,37)의 평면이 회전자 축선(15)에 대해 평행하게 위치하는 방식으로 형성된다. 이로 인해, 특히 관련 가스 유입구(28)에 대한 연결부(37)의 간격이 매우 작아짐으로써, 펌프단(13)의 흡입력을 약화시키는 전도도 손실은 무시될 수 있다. 또한 이것은 중간 연결부(37/18)의 흐름 방향으로 볼 때 아래쪽에 위치한 추가 중간 연결부에도 해당된다. 또한 연결 개구(37)의 직경은 높이(a)를 대략 두 배정도 초과한다. 또한 상기 조치도 유입구(28)와 연결 개구(37) 사이의 전도도 손실을 줄이는데 사용된다.
도시된 펌프(1) 또는 펌프 작용 엘리먼트(고정자-,회전자 블레이드, 나사선단)는 합목적적으로, 연결 개구(36)의 영역에서 10-4내지 10-7, 바람직하게 10-5내지 10-6mbar의 압력을 발생시키고, 연결 개구(37)의 영역에서 10-2내지 10-4mbar 의 압력을 발생시키도록 형성된다. 이로 인해, 제 1 펌프단(12)에 102내지 104, 바람직하게 100 이상의 압축비가 제공되어야하는 필수 조건이 발생된다. 제 2 펌프단에 의해, 높은 흡입력이 발생되어야만 한다(예컨대 200 l/s). 이어지는 2 단의 홀웩(Holweck)-펌프단(29,30;29.31)이 높은 임계 배압을 보장함으로써, 통상적으로 제 2 펌프단의 흡입력은 배압과는 무관하다.
연결 개구(36)의 영역에서 매우 높은 흡입력이 요구되지 않는 경우에, 상기 목적은 제 1 펌프단(12)의 블레이드의 상응하는 형상에 의해 달성될 수 있다. 또다른 가능성은 제 1 펌프단의 유입구(23) 앞에 스크린(38)이 배치되는 것이고, 상기 스크린의 내부 직경은 소정의 흡입력을 결정한다.
제 1 펌프단(12)에 이어진 펌프단(13 및 14)의 직경이 상기 펌프단(12)의 직경보다 크기 때문에, 도 2 에 따른 실시예는 도 1 에 따른 실시예와 구분된다. 상기 조건에 연결 개구(36,37)의 평면이 적용된다. 관련 가스 유입구(23,28)에 대한 연결 개구(36,37)의 간격이 가급적 작아지도록, 상기 평면은 회전자(4)의 축선(15)에 대해 기울어진다. 회전자 축선(15)에 대한 연결 개구(36,37)의 평면의 경사각(α)은 펌프단의 직경의 증가에 상응한다. 이것에 의해, 최상의 바람직한 간격 비율이 이루어질 수 있다. 도시된 실시예에서 경사각은 대략 5°이다.

Claims (13)

  1. 각 하나의 가스 유입구(23,28)를 가진 적어도 두 개의 펌프단(12,13,14)을 형성하는 고정자(3) 및 회전자(4)를 포함하고,
    연결 개구(36,37)가 설치되고, 펌프단의 가스 유입구(23,28)를 진공화 장치와 연결시키는데 사용하는 펌프단용 연결 수단을 포함한 마찰 진공 펌프(1)에 있어서,
    상기 연결 개구(36,37)는 측면이 상기 펌프단(12,13,14)옆에 놓인 평면에 위치함으로써, 상기 연결 개구(36,37)와 회전자 축선(15) 사이의 간격이 가급적 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 개구(36,37)의 평면이 상기 회전자(4)의 축선(15)에 대해 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    후속하는 펌프단(13,14)의 직경이 선행하는 펌프단(12,13)의 직경보다 크고,
    상기 회전자(4)의 축선(15) 방향에 대한 상기 연결 개구(36,37)의 평면의 경사가 직경 확대에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  4. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 개구(36,37)가 상기 마찰 진공 펌프(1)의 하우징(2)의 부분인 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  5. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두 개의 제 1 펌프단(12,13)이 터보 몰레큘러 펌프단으로 형성되고,
    그것의 펌프 작용 엘리먼트(고정자-, 회전자 블레이드)는 상기 제 1 펌프단(12)이 높은 압축비를 보장하고, 상기 제 2 펌프단(13)이 높은 흡입력을 발생시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 두 개의 펌프단(12 및 13)이 서로 이격되고,
    그 간격(a)이 회전자 직경의 1/4, 바람직하게 회전자 직경의 대략 1/3 보다 큰 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결 수단을 통해 상기 제 2 펌프단의 가스 유입구(28)와 연결되는 상기 연결 개구(37)의 직경이 상기 간격(a) 보다 크고, 바람직하게 상기 간격(a)의 대략 두 배정도 큰 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  8. 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 두 개의 펌프단(12,13)에 2 단의 홀웩(Holweck)-펌프단이 연결되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  9. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자(4)가 예비 진공 측에서 구동되고, 부동 지지되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    자유 샤프트 단부가 상기 회전자(4)내 중심 보어(25)를 관통하고,
    상기 회전자(4)는 상기 샤프트 단부에 고정되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    모터에 가까운 상기 회전자(4)의 부분이 종모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  12. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 펌프단(12)의 유입구(23)에, 흡입력을 제한하는 스크린(38)이 배치되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
  13. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마찰 진공 펌프에 자기 베어링이 장착되는 것을 특징으로 하는 마찰 진공 펌프.
KR1020007012771A 1998-05-14 1998-09-11 고정자 및 회전자를 가진 마찰 진공 펌프 KR20010025024A (ko)

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