KR20020071961A - 스크류 펌프용 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 반대방향으로 회전하며 외측에서 맞물리는(toothing) 두 용적형 스핀들 회전자(rotors)(1,2)를 포함하는 이중샤프트(dual-shaft) 용적형(positive displacement) 모터로 구성된 스크류 펌프(10)에 관한 것이다. 상기 회전자(1,2)를 위하여 동기화(synchronization) 및 증가된 회전속도를 보장하면서도 조용하고 간단한 구동장치를 제공하기 위하여, 크라운 기어형(contrate gear-like) 치차바퀴(3,4)(gearwheels)가 반대 방향으로 회전하는 상기 양 회전자(1,2) 또는 각 평면에서 상기 회전자 스핀들 위에 설치되어 있되, 보다 큰 크라운 기어형 구동 치차바퀴(5)(toothed wheel)는 상기 양 스핀들 회전자(1,2)가 증가된 회전속도로 서로 반대 방향으로 구동되도록 맞물리게(engage) 되고, 또한 상기 크라운 기어류에는 평기어 또는 베벨기어와 관련하여 작동되는 내측 및 외측 톱니를 갖는 크라운기어가 포함되고, 상기 구동 치차바퀴(5)만이 또는 상기 피동 치차바퀴(3,4)만이 크라운 기어류일 수 있다.

Description

스크류 펌프용 구동장치{DRIVE MECHANISM FOR A SCREW PUMP}

건조압축형 펌프는 특히 진공기술분야에서 큰 의미를 갖는데, 이는 환경보호 규정의 준수사항이 강화되고 운전 및 폐기물 처리비용이 증대됨에 따라 작동매체의 순도요건이 높아져서 액체 링모터와 회전 슬라이더펌프와 같은 공지된 습식 운송 진공시스템은 빈번하게 건조압축형 펌프로 대체되어야 하기 때문이다. 상기 건조압축형 펌프에는 스크류 펌프, 클러치 펌프, 멤브레인펌프, 피스톤펌프, 롤러 피스톤 펌프와 같은 스크롤 펌프가 있다. 그렇지만 상기 펌프들은 공통적으로 본 발명에 비하여 신뢰성과 내구성 및 설계치수와 무게에 관하여 동시에 낮은 가격수준에서 만족스럽게 달성할 수 없다.

진공기술분야에 있어 건조압축형 스크류 펌프의 사용이 증가하고 있는데, 이는 전형적으로 이중축 용적형(dual-shaft positive displacement) 모터인 스크류 펌프를 통하여 진공화에 필요한 높은 압축력을 얻을 수 있기 때문으로, 상기 스크류 펌프는 각 후방기어변속에 따라 다단식으로 각 스핀들 회전자의 회전을 통하여 다수의 작업실을 간단하게 기밀화시킬 수 있다. 더 나아가 상기 스핀들 회전자의 접촉해제 회전을 통하여 회전자의 회전수를 높이는 것이 가능하고, 이에 따라 동일 설계치수에 대하여 상대적으로 높은 공칭(nominal)흡입력과 공급등급을 갖는다.

원하는 스핀들 회전자의 회전수는 현재 스핀들 진공 펌프, 즉 스크류 펌프, 가장 명확하게는 통상 모터의 내구성을 위하여 구동장치에 설치되는 비동기모터의 공칭 회전수에 달려있고, 따라서 주파수 변환기 또는 직렬연결 치차바퀴(gearwheel) 구동장치가 회전수 증가를 위하여 필수적이다. 이런 높은 회전자 회전수, 보다 특정적으로는 3000rpm 이상(약 10000rpm 정도까지)의 회전수에는 펌프 작동실 내의 두 용적형 스핀들이 접촉 없이 회전하는 것이 필수적이다.

이러한 것들은 근래에 간단한 기계적 평기어의 실현으로 지배적으로 사용되게 되었다. 이와 함께 원하는 높은 회전자 회전수 때문에, 그리고 동시에 보다 가벼운 특유의 톱니측 하중으로 인하여 매우 큰 맞물림 회전속력이 가능하게 되었으나, 이러한 높은 동인자(dynamic factor)로 인하여 상기와 같은 맞물림은 덜그럭 덜그럭거리며 소리를 내는 경향이 있다.

독일특허 DE 195 22 51 C2에는 이와 같은 기계적인 동기화를 위하여 서로 맞물리는 평기어(spur gear)를 갖는 건조압축형 스크류 펌프가 공지되어 있다.

추가적으로 이러한 두 스핀들 회전자의 동기화 된 맞물림을 위하여 통상 평기어(spur gear) 구동단이 회전수 증가를 위하여 직렬 연결되어 있어, 이와 같은 경우에 전체적으로 네 평기어가 필요하게 된다. 상기 두 평행 구동단은 지금까지 유리하게 통합되어 있지 않았는데, 이는 구동피니언(pinion)의 직접적인 연동이 반대방향으로 회전하는 두 스핀들 회전자가 동기화 되면서 맞물릴 경우에 원하는 회전수 증가를 위한 구성요소 주변, 특히 큰 구동피니언에서 발생되어서 동일한 크기의 두 동기화 치차바퀴의 롤러직경은 스크류 펌프 회전자들의 축거리와 일치되어야만 했기 때문이다.

그러므로 본 발명은 상기에서 제기된 종래 스크류 펌프에서의 문제점을 해결하여 구동장치와 두 스핀들 회전자의 동기화를 빠르게 작동되는 스크류 펌프를 위하여 가능한 한 간단하고 정숙하게 하는 것을 목적으로 한다.

이렇게 일견하여 모순되는 목적을 해결하기 위하여 종래의 스크류 펌프에 있어, 두 용적형(positive displacement) 스핀들 회전자(이하에서는 "회전자" (rotors)라 하고, 이를 병용한다)를 위하여 두 치차바퀴의 톱니 직경은 상기 두 회전자의 축거리 보다 작아서, 회전자의 두 치차바퀴 중 구동 치차바퀴(gearwheel)가 연동되어 다른 치차바퀴와 맞물리고, 이러한 구동 치차바퀴와 피동 치차바퀴들의 톱니는 크라운 기어형(contrate gear-like)으로 이루어진다.

이러한 본 발명에 따른 해결방식은 회전자를 위한 치차바퀴의 회전속력을 확실하게 감소시키고, 특히 톱니측 하중을 높이게 되어, 소음레벨과 동인자(dynamic factor)를 줄이게 된다. 더 나아가 구동 치차바퀴로부터 스핀들 회전자까지의 원하는 회전수의 증가는 회전자 치차바퀴에 대한 구동 치차바퀴의 직경비율 및 톱니수 비율관계를 통하여 쉽게 얻을 수 있다.

또한 단지 세 치차바퀴만을 필요로 하므로 실용적이고 간단하게 조립할 수 있어서 가격면에서 개선되었다. 더구나 "완전한 스핀들 유닛의 구상"이 간단하게 실현될 수 있다:

높은 회전자 회전수로 인하여 전체 회전자 유닛의 균형을 잘 잡는 것이 본 발명의 목적에 부합되지만, 회전자 베어링, 샤프트 패킹재(packing), 치차바퀴와 같은 추가적인 구성요소의 연결 부가물을 통하여 상기 회전유닛의 전체적인 하중등급은 변화되고, 또한 각 부품은 그 자체로만 잘 균형 잡혀 있기 때문에 단지 용적형 회전자를 균형잡는 것만으로는 부족하여, 결국 전체 회전유닛의 원하는 하중등급은 더 이상 보증될 수 없다. 전체 스크류 펌프에서의 추가적인 하중부담은 경제적이지 못하다. 종래의 직접적으로 연동되는 동기화 맞물림에서는 완전한 스핀들 유닛의 구상이 스핀들 운송나사 및 동기화 치차바퀴의 이중연동으로 인하여 비경제적으로 변화되게 되는데, 이는 개재된 베어링 및 양수(揚水)실 축 패킹재가 누설을 방지하도록 끼워져서 조립되어야 하기 때문이다.

본 발명에 따른 해결책은 회전자에 고정된 치차바퀴의 직접적인 연동을 피함으로써 종래의 균형잡힌 유닛 장치가 단순화되고, 따라서 얻어진 균형 결과 또한 상기 장치에 따라 유지될 수 있다.

추가적으로 가능한 본 발명에 따른 해결책은 모터축을 두 스핀들 회전자축처럼 동일한 방향이나 회전자축에 직각이 되게 배열하는 것일 수 있다. 이를 위하여 모터를 전체 스크류 펌프에 장착하기 위한 구축장소 뿐 아니라 모터 기류를 통한 냉각 또한 지원되고, 각각의 구축 플랜은 실현될 수 있다.

특히 본 발명의 목적에 부합되는 것은, 구동 치차바퀴가 두 스핀들 회전자가 고정된 치차바퀴 보다 크다는 것이다. 이는 무엇보다도 본 발명에 따른 대처방안을 통하여 실현되는데, 그 방안은 회전자를 위한 두 치차바퀴의 톱니 직경을 두 회전자 사이의 축거리 보다 작게 하여 두 치차바퀴 중 구동 치차바퀴가 연동되어 해당 치수를 보존할 수 있게 하는 것이다. 이러한 방법으로 빠르게 작동되는 스크류모터를 위한 두 스핀들 회전자의 구동 및 동기화는 간단하게 실현되고 동시에 원하는 구성요소 주위의 두 회전자의 회전수 레벨은 예를 들어 1.5 내지 4 사이로 상승된다. 두 용적형 스핀들-펌프 회전자에 대하여 회전하도록 설치된 치차바퀴는 그 축거리에 비해 보다 작은 직경을 가지므로 원하는 회전수 증가를 위한 구성요소 둘레에 보다 큰 톱니수를 갖는 구동 치차바퀴에 의하여 움직일 수 있고, 이에 따라 서로 반대로 회전하는 상기 두 스핀들 회전자는 보다 높은 회전수를 갖으면서 동시에 서로 동기화되어 피동된다. 이렇게 하여 상기 스크류펌프는 보다 높은 회전수로 구동되고, 이로써 압축력, 공급등급, 그리고 용량분석 효율이 높아지게 된다. 동시에 동일한 펌프치수에 대하여 비례적으로 보다 높은 흡입력을 얻을 수 있고, 이에 따라 특히 대용량일 때 비용면에서 저렴해 질 수 있다. 회전수 증가를 위한 구성요소는 앞서 언급한 1.5 내지 4의 값을 갖거나 경우에 따라서는 직접구동방식의 표준 회전수에 비하여 상기 범위를 벗어날 수 있다. 보다 바람직하기로는 상 상대적으로 고가인 주파수 변환기에 의한 공지된 회전수 증가방식은 피할 수 있다.

구동 치차바퀴는 직접 구동모터의 샤프트에 고정될 수 있다. 이는 또한 전체구동장치의 콤팩트화에 기여한다.

맞물림 연동을 보다 매끄럽게 하기 위하여 구동되는 치차바퀴로 윤활제를 주입하는 것이다. 본 발명에 따라서 치차바퀴들을 배치하는 것은 윤활상태를 확실히 유리하게 하고, 이는 구동되는 치차바퀴, 특히 크라운기어형 치차바퀴의 맞물리는 쪽 내부직경 상부의 윤활제에서 그러한데, 상기 윤활제가 유리하게 톱니측의 연동에 따른 원심력을 통하여 분산되기 때문이다. 또한 이러한 윤활제의 분산은 추가적인 소음 감소를 가능케 한다.

구동 치차바퀴 및/또는 스핀들 회전자에 고정된 치차바퀴들은 크라운 기어형으로 구성된다. 본 발명에 따른 해결책은 치차바퀴(들)의 크라운 기어형 톱니 또는 구성이라 할 수 있다. 또한 이러한 구성은 구동 치차바퀴 또는 스핀들 회전자와 확고히 연결된 치차바퀴들에서, 또는 모든 이들 치차바퀴들에서 이루어질 수 있다. 이를 통하여 회전자의 두 치차바퀴를 따라 구동하는 치차바퀴의 전체적인 동작은 최대한 공간이 절약하면서 이루어진다.

본 발명의 목적에 적합한 구조는 구동하는 치차바퀴가 크라운 기어형으로 배열된 하나 또는 두 개의 링기어가 구비되어 있고, 이 링기어는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴와 맞물린다. 따라서 회전자들에는 상대적으로 단순한 치차바퀴들이 생기게 되어, 상기 평기어에는 구동 치차바퀴의 크라운 기어형 링기어가 맞물릴 수 있도록, 구동 치차바퀴는 예를 들어 그 자신의 링기어와 함께 두 피동 치차바퀴들 사이의 공간에 개재되어 있다.

본 발명의 다른 구조 및 실시형태는 크라운 기어형 구동 치차바퀴가 내측 및 외측에서 맞물리는 링기어로 이루어지되, 이 링기어는 내측에서 맞물리면서는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 제1 회전자축의 제1 치차바퀴를, 외측에서 맞물리면서는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 제2 회전자축의 제2 치차바퀴를 서로 반대방향으로 동기화시켜서 보다 높은 회전수로 구동되도록 하는 것이다. 또한 상기 크라운 기어형 구동 치차바퀴는 내측 및 외측에서 맞물리는 링기어 역할을 하는데, 이는 두 맞물림과 원하는 방식의 전형적인 평기어를 각각 서로 반대방향으로 동기화시켜 보다 높은 회전수로 구동되도록 한다. 비용발생 및 소음발생의 원인으로 인하여 상기와 같은 링기어는 금속판 패키지로 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 실시형태는 크라운 기어형 치차바퀴들의 톱니들이 베벨 상에서 배열되어 있고, 구동 치차바퀴 상에 예정된 두 톱니의 베벨각도가 이 두 톱니 사이의 방사상 평면에 대하여 상대적으로 평평하거나 날카롭게 되어 있는 것이다. 회전자에 고정된 치차바퀴들은 작은 평기어들이거나 상대적으로 날카로운 베벨각을 갖는 베벨기어이므로, 맞물림 연동비율은 개선되게 된다.

본 발명에 따른 다른 형태는 회전자와 연결된 치차바퀴가 크라운 기어로 이루어지고 구동 치차바퀴가 평기어로 이루어진 것이다. 상기 평기어는 예를 들어 크라운 기어형 링기어들이 서로 마주보는 영역에서 동시에 동작되기 시작하지만, 이때 구동 평기어에서의 맞물림은 환홈을 통하여 차단되어 맞물리는 부분이 제한되게 된다.

실시형태들 중에서 특히 구동 치차바퀴가 두 크라운기어형 톱니를 구비하고, 또한 베벨형의 배열로 구성된 것이 목적에 부합되는 방식일 수 있는데, 이 경우에 구동 치차바퀴의 회전축은 피동 치차바퀴 및 회전자들의 회전축에 대하여 직각을 이루도록 배열되어 있고, 특히 대향된 양쪽에는 공동 평면에 배열된 두 피동 치차바퀴 사이의 중간영역에서 링기어를 구비한 구동 치차바퀴가 연동되어 상기 피동 치차바퀴와 맞물리게 된다. 이상에서 기술한 공간을 절약하는 배열은 동시에 단순한 생산성과 조립성을 가능케 한다.

이상에서 기술한 특징들 및 방책들 중 하나 또는 다수의 것들이 조합되어 건조압축형 스크류 펌프를 이룰 수 있으며, 펌프의 구동은 보다 작은 치차바퀴 상에서 제한되고 기계적인 동기화 및 회전자 회전수의 증가가 동시에 간단하게 가능하게 된다. 더 나아가 전체적인 배열의 단순화로 인하여 장치에서 회전하는 부분의 잘 잡힌 균형이 가능하고, 이에 따라 원하는 높은 회전자 회전속도는 보다 유리하게 실현될 수 있다.

본 발명은 기체를 운송하고 압축하기 위하여 외측에서 맞물리며 서로 반대방향으로 회전하는 두 용적형 스핀들 회전자를 갖는 건조압축형 스크류 펌프에 관한 것으로, 각 회전자에는 회전자들의 구동 및 동기화를 위하여 치차바퀴(gearwheel)가 배열되어 있다.

도 1의 (가)는 본 발명에 따른 건조압축형 스핀들펌프의 부분 측면도로서, 펌프의 축방향 연장부분 위에는 외측에서 맞물리고 서로 반대방향으로 회전하는 두 용적형 스핀들 회전자가 배열되어 있는데, 이 두 용적형 스핀들 회전자들의 동기화와 원하는 회전수 증가는 회전자 상에서 각 크라운 기어와 크라운 기어형으로 맞물림으로써, 그리고 전체적으로는 구동 치차바퀴로서 상기 크라운 기어와 맞물리는 상기 크라운 기어와의 맞물림으로써 이루어지도록 되어 있다.

도 1의 (나)는 크라운 기어형으로 맞물리게 되어 있고 구동 치차바퀴를 향한 회전자의 전면에서 바라본 링기어들의 개략적인 평면도이다.

도 2의 (가)는 도 1의 (가)에서 변형된 실시예의 부분 측면도로서, 구동 치차바퀴의 맞물리는 일평면 영역 위에서만 맞물림 연동이 이루어지고 크라운기어형 치차바퀴를 갖는 구동 치차바퀴는 상기 회전자의 크라운 기어형 치차바퀴 위에서 방사상으로 돌출되어 있다.

도 2의 (나)는 도 1의 (나)에서 도 2의(가)에 해당하는 링기어들의 개략적인 평면도이다.

도 3의 (가)는 도 1의 (가) 및 도 2의 (가)에서 변형된 실시예의 부분 측면도로서, 크라운 기어형 구동 치차바퀴의 링기어가 회전자에 고정된 피동 치차바퀴들 보다 넓고, 상기 피동 치차바퀴들의 링기어 맞은편 내부를 따라 방사상으로 돌출되어 있다.

도 3의 (나)는 도 1의 (나) 및 도 2의 (나)에서 도 3의 (가)의 해당하는 링기어의 개략적인 평면도 및 회전자의 전면쪽을 나타낸 것이다.

도 4는 구동 및 피동 치차바퀴들의 변형된 실시예에 대한 횡단면도로서, 크라운 기어형 구동 치차바퀴는 내측 및 외측에서 맞물리는 링기어로 이루어져 있고, 이때 링기어는 내측에서의 맞물림에서는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴를, 외측에서의 맞물림에서는 다른 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴를 구동시키게 된다.

도 5는 변형된 실시예의 종단면도로서, 회전자들과 연결된 치차바퀴들은 크라운 기어이고, 이 크라운 기어들에서 평기어가 떨어진 두 링기어와 맞물리고, 구동 치차바퀴의 회전축은 피동치차바퀴들의 회전축과 직각이 되도록 배열되어 있다.

도 6은 도 5에서 변형된 실시예의 종단면도로서, 구동 링기어들은 공동 치차바퀴 주위를 크라운 기어형으로 서로 안내하도록 배열되어 있고, 서로 맞물리는 영역 사이에는 평기어들로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴들이 연동되게 되어 있다.

도 7은 도 6에 비하여 보다 유리하게 변형된 치차바퀴의 종단면도로서, 구동 치차바퀴의 두 링기어는 단일 링부분에 예정되어 있고, 구동 치차바퀴들이 조립되어 이루어져서 축방향 및/또는 회전방향으로 조절할 수 있도록 되어 있다.

도 8은 도 5 및 도 6과 같은 종단면도로서, 베벨몸체 상에서 크라운 기어형으로 맞물리도록 배열되어 있고, 치차바퀴 및 링기어는 베벨기어로 이루어져 있으며, 구동 치차바퀴는 대향된 양쪽으로 배열된 두 링기어들과 함께 회전자에 고정된 두 치차바퀴들 사이에서 맞물리면서 연동되며, 이 경우에 다시 구동 치차바퀴의 구동축은 회전자의 축에 직각이 되도록 배열되어 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스크류 펌프용 구동장치를 상세히 설명하도록 한다.

참조부호 10은 도 1 내지 도 3에서는 가장 중요한 부분이며, 도 4 내지 도 8에서는 구동 치차바퀴와 관련된 스크류 펌프를 지칭하는 것으로, 펌프는 외측에서 맞물리고 서로 반대로 회전하는 용적형 스핀들회전자(1)(2)가 미도시된 하우징 내부 내부의 가스를 운송하고 압축하기 위하여 구비되어 있다. 각 회전자(1)(2)에는 여러 다른 실시형태로 구성될 수 있으나, 이들 각각에는 동일한 덮개 수를 갖으면서 회전자(1)(2)의 구동 및 동기화를 위한 치차바퀴(3)(4)가 배열되게 된다.

두 용적형 스핀들 회전자(1)(2)를 위한 두 치차바퀴(3)(4)의 톱니 직경은 두 회전자(1)(2)의 축거리 A 보다 짧다. 더구나 모든 실시예에서는 구동 치차바퀴(5)를 예정하고 있는데, 이 구동 치차바퀴는 상기 회전자(1)(2)의 두 치차바퀴(3)(4)와 톱니를 통하여 각각 맞물리며 연동된다. 이하에서는 상기 치차바퀴(들)의 크라운 기어형 톱니 또는 구성에 보다 가깝게 예정되어 있다.

도 1 내지 도 8에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 구동 치차바퀴(5)는 스핀들 회전자에 고정된 두 치차바퀴(3)(4) 보다 커도 상관없어서, 일면으로 피동 치차바퀴(3)(4)의 일치된 톱니수 및 크기를 통하여 두 회전자(1)(2)의 동기화가 이루어지고, 다른 면으로는 구동 치차바퀴(5)가 보다 큰 치수를 갖고 이에 따라 보다 많은 톱니수를 가지므로 피동 치차바퀴(3)(4)의 회전수는 구동 치차바퀴(5)의 회전수에 비하여 더 크게 된다. 상기 구동 치차바퀴(5)는 본 발명의 목적에 적합하도록 미도시된 구동모터의 샤프트(6)에 직접 고정되어 있다.

또한 미도시된 방식이지만 맞물림 연동을 부드럽게 하기 위하여 윤활제가 구동 치차바퀴(5) 내로 주입되어, 원심력을 통하여 최초 주입된 위치에서 톱니의 맞물림 및 연동 위치에 다다르게 된다.

이미 언급한 바와 같이, 구동 치차바퀴(5) 및 피동 치차바퀴(3)(4)는 서로 크라운 기어형으로 맞물리게 된다. 이러한 형태는 본 명세서에서 여러 실시예들에 따라 다양하게 정의되게 된다.

도 1 내지 도 3에서 구동 치차바퀴(5) 및 스핀들 회전자에 고정되어 피동되는 치차바퀴(3)(4)는 각각 크라운 기어로 이루어져 있다. 또한 구동 모터의 회전축(6)은 회전자축에 평행하게 배열되어 있다.

그러나 상기 구동 치차바퀴(5)는 하나의 크라운 기어형 링기어, 또는 도 6 내지 도 8에서처럼 서로 평행하고 반대방향을 향한 크라운 기어형 링기어(7)를 구비하고 있을 수 있는데, 이 링기어(7)는 도 6 및 도 7에서 명확히 알 수 있듯이 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴(3)(4)와 맞물려 있다.

도 6 및 도 7의 실시예는 각각 크라운 기어형의 두 링기어(7)를 갖고 있어 서로 유사한 것으로, 이 링기어는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴(3)(4)와 맞물려 있다. 도 6과 달리 도 7의 것은 보다 유리하도록 되어 있는데, 즉 구동 치차바퀴(5)의 두 링기어(7)는 서로 상대적으로 축방향 및/또는 회전방향으로 조절되어 고정될 수 있다. 이는 다음과 같은 구성을 통하여 실현된다. 즉, 링기어 중 하나가 링(10)과 접하도록 배열되어 있고, 이 링은 구동 치차바퀴(5)의 계단참(11)에 삽착되어 있는데 결국 이 계단참(11)이 도 6에 따른 치차바퀴(5)에 더해진 것이며, 상기 계단참(11)과 링(10) 사이에는 링패킹재(12)가 축방향으로 삽입되어 있어, 이 패킹재(12)의 두께 또는 개수에 따라 축방향에 위치한두 링기어(7)의 간격이 조절될 수 있도록 되어 있다. 상기 링(10)의 고정과 이에 따른 와셔(washer)-링패킹재(12)의 고정은 미도시된 나사를 통하여 이루어질 수 있다.

이러한 구조는 두 피동 치차바퀴(3)(4) 맞은 편에 위치한 구동 치차바퀴(5)의 링기어(7)에 대한 정확한 각도-위치고정을 서로 독립적으로 가능케 한다. 각 치차바퀴는 비틀림-톱니측 유극(遊隙)을 차지하는데, 즉 이 유극 주위에서 일 치차바퀴와 대향된 타 치차바퀴는 치차 톱니측 상의 접경부분으로부터 후방 톱니측 쪽의 접경부분까지 비틀릴 수 있다(screw). 이러한 맞물림의 비틀림 톱니측 유극은 기술적으로 불가피한 것이다. 상기 링패킹재(12)를 통하여 비틀림 톱니측 유극은 목적에 맞게 조절되고 최적화되게 된다. 따라서 두 피동 치차바퀴(3)(4)에서의 각 톱니는 조절되어 미리 설정된 비틀림 톱니측 유극을 유지하게 되고, 이는 도 8의 실시형태에서, 그리고 경우에 따라서는 도 5에서도 유지될 수 있다.

더 나아가 구동 치차바퀴(5) 및 회전자에 고정된 치차바퀴(3)(4) 사이의 변속관계 간단하게 변화될 수 있는데, 이는 동일한 링기어(7)에서 치차바퀴(3)(4)는 대체되거나 교환되므로, 구동 및 회전자 쌍과 관련된 축위치는 조절시켜야 할 필요가 없기 때문이다. 구동바퀴(5)의 두 링기어(7) 사이의 간격은 도 7에 도시된 실시예에서만 조절될 수 있다. 이를 위하여 단순한 평기어(3)(4)의 교환을 통하여 보다 적은 비용으로 다른 응용예를 위한 회전자 회전수가 상기 링기어(7)의 간격 변화에 따라 변화될 수 있다.

치차바퀴의 비틀림 톱니측 유극에 대한 개선된 균형을 위하여 링패킹재(12)는 탄력이 있게 이루어질 수 있다.

상기 크라운 기어형 구동 치차바퀴(5)는 도 4에서처럼 내측 및 외측에서 맞물리는 링기어들로 다음과 같이 기능하거나 정의되는데, 즉 상기 링기어는 내측에서 맞물리면서는 평기어로 이루어져 제1 회전자(1) 제1 회전축의 회전자 고정 치차바퀴(3)를, 그리고 외측에서 맞물리면서는 또한 전면바퀴로 이루어져 제2 회전자(2) 제2 회전축의 회전자 고정 치차바퀴(4)를 서로 반대방향으로 동기화시켜 여러 직경에 따라 보다 높은 회전수로 구동되게 한다. 비용 및 소음면을 고려하여 크라운 기어형 구동 치차바퀴로 이루어진 링기어는 금속판 패키지로 제조될 수 있다.

도 5에 도시된 실시예에서, 회전자(1)(2)와 연결된 치차바퀴(3)(4)는 도 1 내지 도 3의 실시예에서처럼 크라운 기어로, 그러나 구동 치차바퀴(5)는 평기어로 이루어져서, 톱니들이 구동 치차바퀴(5)의 모든 축방향 연장부 상에 형성되어 있지 않고 떨어진 두 링기어(7)로 분할되어 있다. 도 6 내지 도 8에 따른 실시예에서처럼 구동샤프트(6)는 회전자(1)(2) 축에 직교하도록 뻗어 있다.

도 8에 도시된 실시예에서, 크라운 기어형으로 보이는 치차바퀴(3,4)(5)는 각각 베벨 상에 배열되어 있고, 도 6에 도시된 실시예와 동일하게 구동 치차바퀴(5)에는 서로 대향된 두 링기어 또는 치차바퀴가 예정되어 있으며, 이들의 베벨각도는 상기 링기어 또는 치차바퀴 사이에 배열된 방사상의 직경평면(8)에 대하여 상대적으로 평평하게 또는 날카롭게 되어 있다. 이러한 구동 치차바퀴(5)의 두 링기어에서 크라운 기어류는 전면쪽에서라면 방사상 방향에서 상기 링기어들에비하여 보다 내측에 형성된 함몰부(9)가 도 7에 도시된 것처럼 보다 깊게 형성된 것일 수 있다.

도 1 내지 도 4에 따른 실시예에서는 구동 치차바퀴(5) 구동샤프트(6)의 회전축이 회전자축에 평행한 반면에, 도 5 내지 도 8에 따른 실시예에서는 피동 치차바퀴(3)(4)와 회전자(1)(2)의 회전축이 서로 직교하도록 배열되어 있어, 크라운 기어형 치차바퀴의 형태를 선택하여 구동모터의 회전자에 대한 배치를 필요에 따라 미리 정할 수 있다.

도 6 내지 도 8에 따른 실시예들은 공통적으로 서로 대향된 쪽에서 공통적인 평면에 배열된 피동 치차바퀴(3)(4) 사이의 중간영역에서 링기어(7)를 구비한 구동 치차바퀴(5)가 연동되어 맞물리게 되므로, 동일한 공간에서 구동 치차바퀴(5) 지름의 확장이나 제조형태의 감소가 가능하다.

이상에서 기술된 실시형태들은 특히 진공기술분야에서 잘 활용될 수 있는데, 구동 치차바퀴(5)와 피동 치차바퀴(3)(4) 사이의 직경관계를 통하여 회전운동을 동시에 동기화시키면서 회전자(1)(2)의 회전수 증가가 가능해 지기 때문에, 진공으로부터의 생산이 유리하다. 그러나 다른 사용을 위한 경우에는 스크류 펌프 및 콤프레서가 적당하다.

스크류 펌프(10)는 이중샤프트(dual-shaft) 용적형(positive displacement) 모터로 이루어지고 외축에서 맞물리고 서로 반대방향으로 회전하는 두 용적형 스핀들 회전자(1)(2)를 구비하고 있다. 상기 회전자(1)(2)는 동시에 동기화 되고 회전수가 증가되도록 하면서 가능한 단순하고 소음이 적게 작동되도록 하기 위하여 서로 반대방향으로 회전하는 회전자(1)(2) 또는 회전자 스핀들 크라운 기어형 치차바퀴(3)(4)는 서로 동일한 평면에 배열되어 있되, 보다 큰 크라운 기어형 구동 치차바퀴(5)는 다음과 같이 연동된다. 즉 상기 두 스핀들 회전자(1)(2)는 보다 높은 회전수로 서로 반대방향으로 피동되고, 또한 이때 크라운 기어류는 내측 및 외측에서 맞물리는 전면 치차바퀴 또는 베벨기어와 연결된 링기어를 포함하여 오직 구동 치차바퀴(5) 또는 피동 치차바퀴(3)(4)가 크라운 기어형일 수 있다.

Claims (12)

1. 가스의 운송 및 압축을 위하여 서로 외측에서 맞물리면서 반대방향으로 회전하는 두 용적형 스핀들 회전자(1,2)를 구비하여 이루어지되, 이 회전자(1,2) 각각에는 회전자의 구동 및 동기화를 위하여 치차바퀴(3,4)가 배열되어 있는 건조압축형 스크류 펌프(10)에 있어서,

   상기 두 용적형 스핀들 회전자(1,2)를 위한 두 치차바퀴(3,4)의 톱니 직경은 회전자(1,2) 사이의 축거리(A) 보다 작고, 회전자(1,2)의 두 치차바퀴(3,4) 내에서 구동 치차바퀴(5)는 연동되며, 이 구동 치차바퀴(5)와 피동 치차바퀴(3,4)의 맞물림은 크라운 기어형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 치차바퀴(5)는 스핀들 회전자에 고정된 상기 두 치차바퀴(3,4) 보다 큰 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 구동 치차바퀴(5)는 구동모터의 샤프트에 직접 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   맞물림 연동을 매끄럽게 하기 위하여 상기 구동 치차바퀴(5)에 윤활제가 발라져 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 치차바퀴(5) 및/또는 스핀들 회전자에 고정된 치차바퀴(3,4)는 크라운 기어형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동 치차바퀴(5)는 하나 또는 두 개의 크라운 기어형으로 배치된 링기어(7)를 구비하고, 이 링기어가 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 치차바퀴(3,4)와 맞물리게 되는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 크라운 기어형 구동 치차바퀴(5)는 내측 및 외측에서 맞물리는 링기어이되, 이 링기어는 내측 맞물림에서는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 제1 회전자축의 제1 치차바퀴(3)를, 그리고 외측 맞물림에서는 평기어로 이루어져 회전자에 고정된 제2 회전자축의 제2 치차바퀴(4)를 서로 반대방향으로 동기화 시키면서 보다 높은 회전수로 구동하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 크라운 기어형 치차바퀴(3,4,5)의 톱니는 각각 베벨 상에 배열되어 있고, 상기 구동 치차바퀴(5)에 예정된 두 톱니의 베벨 각도는 이 두 톱니 사이의 방사상 평면(8)의 베벨 각도에 비하여 평평하거나 날카로운 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전자(1,2)와 연결된 치차바퀴(3,4)는 크라운 기어로, 그리고 상기 구동 치차바퀴(5)는 평기어로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구동 치차바퀴(5)의 회전축(6)은 상기 피동 치차바퀴(3,4) 및 회전자(1,2)에 대하여 직각으로 배열되어 있고, 공통된 평면에 배열된 두 피동 치차바퀴(3,4) 사이의 중간영역에서는 링기어를 구비한 구동 치차바퀴(5)가 서로 대향된 면에서 연동되어 상기 피동 치차바퀴들과 맞물리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구동 치차바퀴(5)의 두 링기어(7)는 서로 상대적으로 축방향 및/또는 회전방향으로 조절되어 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.
12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 링기어(7)는 상기 구동 치차바퀴(5)의 계단참(11)에 삽착된 링(10)에 배열되어 있고, 이 계단참(11)과 링(10) 사이에는 적어도 하나의 링패킹재(12)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 스크류 펌프.