KR20020078458A - 로터리 베인형 진공펌프의 로터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 내구성이 향상되며, 가공 및 조립시간이 단축되어 제작비용을 절감하고 생산성을 배가시키며, 유지보수비용을 절감할 수 있는 구조의 로터리 베인형 진공펌프의 로터를 제공하는데 있으며,

이를 위해 본 발명은 베인홈을 구비하는 로터본체와,

그 본체의 양단에 형성되는 지지축부를 가지는 제1 및 제2로터가 연결되어 사용되는 구조의 진공펌프용 로터에 있어서,

상기 베인홈은 로터본체와 제1 및 제2로터의 연결부인 지지축부까지 연장가공되어 일단이 개방된 형태의 슬롯홈으로 가공되며,

상기 제1로터와 제2로터의 연결부인 지지축부의 외주에는 각각 원통형상의 슬라이딩 베어링인 슬리이브를 끼워 계합하며,

상기 제1로터와 제2로터는 베인홈 가공 및 슬리이브 조립에 의해 생겨난 개방단부홈에 끼워 계합되는 계합돌기를 구비하는 연결커플링에 의해 연결조립되는 구조로 구성되어 있다.

Description

로터리 베인형 진공펌프의 로터{Rotary vane type vacuum pump rota}

본 발명은 로터리 베인형 진공펌프의 로터의 조립구조 개선에 관한 것이다.

로터리 베인형 펌프는 모터가 회전함에 따라 모터에 연결된 회전자, 즉 로터가 회전하므로써 로터의 홈에 끼워져 있던 베인이 원심력에 의하여 실린더 내면에 기밀하게 접촉하면서 회전하게 되며, 그에 의하여 진공을 요하는 설비로부터 펌프 흡입구를 통해 기체를 흡입하여 압축한 후 배기밸브를 열고 배기구를 통하여 배기하는 과정을 반복하므로써 진공펌프에 접속된 설비를 진공화시키게 된다. 따라서 실린더 내면과 끊임없이 접촉하고 회전운동을 하는 로터는 펌프의 핵심부분으로써 펌프의 성능을 결정짓는 중요한 부품이므로 설계에 입각한 정밀한 가공과 내구성의확보가 중요하다.

이에따라 로터는 가공시간이 오래걸릴 뿐 아니라 가공후에도 내구성이 좋아야 한다. 또한 펌프의 용량은 기체의 흡입량과 압축비에 의존하는 바 압축비를 증가시키기 위해 도 9 및 도 10에 도시하는 것과 같이 복수개의 로터(41)(42)…, 통상 제1로터(41)와 제2로터(42)의 2단으로 구성된 로터(40)를 많이 사용하고 있다.

도시한 종래 구조의 로터(40)에 의하면 제1로터(41)와 제2로터(42)를 각기 제작하여 로터핀(43)을 사용하여 조립하게 되며, 각각의 제1 및 제2로터(41)(42)는 각기 두개씩의 몸체(41a)(41b)와 (42a)(42b)로 분할하여 제작한 후 볼트(44)(45)에 의해 분리제작된 몸체(41a)(41b),(42a)(42b)를 하나로 조립하여 완성상태의 제1 및 제2로터(41)(42)를 형성하고 있다.

그리고 제1로터(41)와 제2로터(42)는 다시 로터핀(43)을 핀구멍(46)(47)에 끼워 연결접속하므로써 하나의 완성된 로터(40)를 형성하게 된다.

이와같이 각각의 로터(41)(42)를 2개의 몸체(41a)(41b),(42a)(42b)로 분리성형하여 조립하는 이유는 각각의 로터(41)(42)에 베인(도 2의 부호12 참조)을 끼워 계합하기 위한 베인홈(48)(49)을 가공하여야 하는데, 가공공구(Slot cutter)가 지지축(50)(51),(52)(53)에 의해 양단이 막힌 4각구멍 형상의 베인홈(48)(49)을 가공하기 위하여서는 로터(41)(42) 몸체를 관통하면서 가공하여야 하나 이와같은 가공방식은 기술적으로 매우 어렵고 생산성이 크게 떨어지게 되기 때문에 불가피하게 각각의 로터(41)(42)를 2개의 분리된 몸체(41a)(41b),(42a)(42b)로 형성하여 일단부가 개방된 홈을 분리된 몸체 각각에 가공한 후 각각의 경계면(54)(55)을 밀착시켜 도 10에서와같이 볼트(44)(45)로 조립하므로써 사방이 막힌 직사각형 형상의 구멍인 베인홈(48)(49)을 제공하게 되는 것이다. 그러나 이와같은 종래 로터(40)의 조립구조에 의하면 제1 및 제2로터(41)(42)를 각기 2개의 분리몸체(41a)(41b),(42a)(42b)로 제작하여야 하므로 가공시간과 비용이 많이 소요되고 또 경계면(54)(55)의 정밀한 가공작업과 볼트(44)(45)를 사용하여 체결하여야 하기 때문에 드릴링 작업과 탭 작업을 각각의 몸체 마다에 실시하여야 하며, 또 복수개의 로터핀(43)을 끼워 계합하기 위한 복수개의 드릴공(46)(47)을 가공하여야 하므로 구멍가공에 따른 지지축부(51)(52)의 강도 저하가 발생하며 또 지지축부(51)(52)가 슬라이딩 베어링부의 역할을 수행하여야 하므로 경도와 강도를 높이기 위하여 소재전체의 열처리를 실시하여야 하는 관계로 로터(40)의 제작비용이 크게 증가하고 생산성이 낮은 문제점이 있었다. 또 지지축부(51)(52)의 마모시 로터(41)(42)전체를 교체하여야 하기 때문에 유지보수비용이 많이 드는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로 그의 목적으로 하는 것은 내구성이 향상되며, 가공 및 조립시간이 단축되어 제작비용을 절감하고 생산성을 배가시키며, 유지보수비용을 절감할 수 있는 구조의 로터리 베인형 진공펌프의 로터를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로터리 베인형 진공펌프의 로터는

베인홈을 구비하는 로터본체와,

그 본체의 양단에 형성되는 지지축부를 가지는 제1 및 제2로터가 연결되어 사용되는 구조의 진공펌프용 로터에 있어서,

상기 베인홈은 로터본체와 제1 및 제2로터의 연결부인 지지축부까지 연장가공되어 일단이 개방된 형태의 슬롯홈으로 가공되며,

상기 제1로터와 제2로터의 연결부인 지지축부의 외주에는 각각 원통형상의 슬라이딩 베어링인 슬리이브를 끼워 계합하며,

상기 제1로터와 제2로터는 베인홈 가공 및 슬리이브 조립에 의해 생겨난 개방단부홈에 끼워 계합되는 계합돌기를 구비하는 연결커플링에 의해 연결조립되는 구조로 되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 로터가 장착된 로터리 베인형 진공펌프 장치의 절개단면도이다.

도 2는 동상 진공펌프 장치의 A-A 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 로터의 부품 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 제1로터의 정면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 제2로터의 정면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 로터의 조립과정을 보여주기 위한 도면으로서, 슬리이브가 끼워진 상태를 나타내는 사시도이다.

도 7은 본 발명에 의한 연결 커플링의 측면도이다.

도 8은 본 발명에 의한 로터가 조립된 상태를 나타내는 정면도이다.

도 9는 종래 로터의 분해 사시도이다.

도 10은 종래 로터의 조립된 상태를 일부단면하여 나타낸 정면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 로터리 베인형 진공펌프 장치 2 : 펌프 장치

3 : 펌프 하우징 4 : 오일 저장 케이싱

5 : 제1실린더 6 : 제2실린더

7 : 오일 펌프 하우징 8 : 오일 펌프 카바

9 : 제1로터 10 : 제2로터

11 : 제1베인 12 : 제2베인

13 : 로터 14 : 연결커플링

15,16 : 슬리이브(슬라이딩 베어링) 17,18 : 본체

19,20,21,22 : 지지축부 23,24 : 베인홈

23a,24a : 개방단부홈 25,26 : 계합돌기

27 : 모터 28 : 모터축

29 : 펌프 흡입구 30,31 : 배기구

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 로터가 장착된 로터리 베인형 진공펌프 장치(1)의 절개 단면도로서 펌프 내부의 주요 부분들을 보여주고 있다. 그리고 도 2는 동상 펌프의 A-A 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 진공펌프 장치용 로터의 부품 분해 사시도이다. 도 1에 도시하는 것과같이 기체의 흡입 압축 및 배기를 담당하는 펌프장치(2)는 펌프 하우징(3)과 오일 저장 케이싱(4)에 둘러쌓여 있으며, 오일 저장 케이싱(4) 내의 공간부는 다량의 오일을 저장하고 있다.

펌프장치(2, 이하 펌프 장치라함은 장치 전체를 뜻하는 진공펌프 장치와는 구별되는 펌프 하우징과 오일 저장 케이싱으로 둘러쌓인 부분을 지칭한다)는 제1실린더(5), 제2실린더(6), 오일 펌프 하우징(7), 오일 펌프 카바(8) 및 실린더 내부에서 회전 운동하는 제1로터(9)와 제2로터(10)를 포함하는 구성으로 되어 있으며, 각각의 로터(9)(10)의 베인 홈 내에 2개씩의 베인(11)(11),(12)(12)을 보유한 상기 로터(9),(10)가 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 각 베인(11)(11),(12)(12)이 베인홈의 바깥쪽으로 이동하여 상기 실린더(5),(6) 내벽면에 밀착한 형태로 회전하면서 펌프 흡입구(29)에 접속되는 도시하지 아니한 진공설비로부터 실린더(5),(6)내로 가스를 흡입한 후 압축하여 외부로 배기하는 과정을 반복하게 되므로써 설비를 진공화시키게 된다.

본 발명에서 채택한 로터(13)는 도 3에 도시하는 것과같이 제1로터(9)와 제2로터(10)가 연결커플링(14) 및 슬리이브(15)(16)에 의하여 연결되는 구조로 되어 있다. 제1로터(9)와 제2로터(10)는 각기 제1 및 제2실린더(5)(6)내에 수용되어 회전운동하는 본체(17)(18)와, 그 본체(17)(18)의 양단으로부터 연장되어 회전력을 전달하고 지지하는 지지축부(19)(20),(21)(22)를 구비하고 있다. 각각의 베인홈(23)(24)은 본체(17)(18)와 지지축부(20)(21), 즉 슬리이브(15)(16)가 끼워지는 연결부위인 중앙측의 지지축부(20)(21)의 끝단까지 연장되도록 형성되므로써 지지축부(20)(21)의 단부가 개방된 형태로 가공된다.

이와같은 형태로 베인홈(23)(24)을 가공하면 마치 포크 형상과 같이 본체(17)(18)가 2개의 벌어진 몸체를 가지게 되므로 2개의 대향하는 몸체는 가공시의 응력에 의해 서로 벌어지게 되는데, 이것의 벌어짐을 방지하기 위하여 슬라이딩 베어링인 슬리이브(15)(16)가 지지축부(20)(21) 외주에 끼워져 벌어짐을 구속하게 된다. 이들 지지축부(20)(21)에 슬리이브(15)(16)가 끼워진 상태에서는지지축부(20)(21)의 측면에서 보아서 사방이 막힌 대략 4각형상의 구멍인 개방단부홈(23a)(24a)이 형성된다. 이 개방단부홈(23a)(24a)의 길이가 긴측의 양측은 슬리이브(15)(16)의 내경과 같은 원호로 이루어지게 되며, 이들 개방단부홈(23a)(24a)에는 연결커플링(14)의 양단에 돌출되며, 또 개방단부홈(23a)(24a)과 암수 한쌍을 이루는 계합돌기(25)(26)가 기밀하게 끼워지게 되어 제1 및 제2로터(9)(10)는 슬리이브(15)(16)와 연결커플링(14)에 의해 일체가 되도록 조립되는 것이다.

이 연결커플링(14)의 양단에 －자형으로 각기 돌출된 계합돌기(25)(26)는 서로 평면상에 있어도 무방하나 도 7에 도시하는 것과 같이 서로 ×자(교차평면)를 이루도록 형성하여 위상차를 주게 되는 경우 회전관성력의 분산을 도모하고, 각각 슬리이브(15)(16)에 작용하는 힘의 작용점이 어긋나게 되어 결합의 안전성을 증대시키게 된다. 슬라이딩베어링으로서의 기능을 함께 구비하는 슬리이브(15)(16)는 열처리하여 사용하므로써, 마모시에는 슬리이브(15)(16)만 교체하여 사용할 수 있다.

이와같은 본 발명은 로터(13)의 제1로터(9)와 제2로터(10)를 각기 단일몸체로 형성하고 일단이 개방된 베인홈(23)(24)을 절삭가공한 후 슬리이브(15)(16)와 연결커플링(14)을 사용하여 제1로터(9)와 제2로터(10)를 연결접속하므로써, 모터(27)가 구동되면 모터축(28)에 접속된 지지축부(19)에 의해 제1로터(9)가 회전운동하게 되며, 제1로터(9)와 슬리이브(15)(16) 및 연결커플링(14)에 의해 연결된 제2로터(10)도 함께 회전하여 펌프흡입구(29)를 통해 진공설비(도시생략)로부터 기체를 흡입하여 압축한 후 배기구(30)(31)를 통해 외부로 배출하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 제1로터와 제2로터의 베인홈을 일단이 개방된 형태로 로터몸체를 관통하도록 가공하고, 베인홈 가공에 의하여 2개로 분리된 지지축부의 외주에는 슬라이딩 베어링의 기능을 하는 원통링 형상의 슬리이브를 끼워 벌어짐을 구속함과 동시에 사면이 막힌 직사각형 형태의 구멍을 형성시킨 후 그 구멍에 끼워 맞춤되는 연결커플링을 사용하여 제1로터와 제2로터를 조립하게 되는 것에 의해서 종래 제1로터와 제2로터의 몸체를 각기 2개로 분할하여 제작한 후 볼트에 의해 조립하던 방식에 비해서 부품의 소요와 가공공정 및 제작시간이 크게 단축되므로써 적은 제작비용으로 로터의 생산성을 크게 높일 수 있는 효과가 있으며, 또 슬리이브의 채택에 따라 전체 로터부재에의 열처리가 생략되고 슬리이브만을 간단히 교체하여 사용할 수 있어 유지보수비용을 저감하게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 베인홈을 구비하는 로터본체와,

   그 본체의 양단에 형성되는 지지축부를 가지는 제1 및 제2로터가 연결되어 사용되는 구조의 진공펌프용 로터에 있어서,

   상기 베인홈은 로터본체와 제1 및 제2로터의 연결부인 지지축부까지 연장가공되어 일단이 개방된 형태의 슬롯홈으로 가공되며,

   상기 제1로터와 제2로터의 연결부인 지지축부의 외주에는 각각 원통형상의 슬라이딩 베어링인 슬리이브를 끼워 계합하며,

   상기 제1로터와 제2로터는 베인홈 가공 및 슬리이브 조립에 의해 생겨난 개방단부홈에 끼워 계합되는 계합돌기를 구비하는 연결커플링에 의해 연결조립되는 구조인 것을 특징으로 하는 로터리 베인형 진공펌프의 로터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결커플링의 양측의 계합돌기는 교차평면(×자)을 형성하는 것을 특징으로 하는 로터리 베인형 진공펌프의 로터.