KR200203008Y1

KR200203008Y1 - 스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치

Info

Publication number: KR200203008Y1
Application number: KR2020000008402U
Authority: KR
Inventors: 나병용
Original assignee: 주식회사보문
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2000-11-15

Abstract

본 고안은 스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치에 관한 것으로 흡입구(1)와 토출구(2)를 설치한 펌프케이싱(3)의 내부에 구동스크류 로우터(4)와 이와 연동으로 동시 회전되는 종동스크류 로우터(5)를 치합시켜 타이밍 기어(6,6')의 맞물림 회전으로 동시 회전되게한 통상의 진공펌프로 구성되고, 구동스크류 로우터(4)와 종동스크류 로우터(5)의 내부를 빈공간으로 형성하여 공기 순환실(7)을 구성하고 이의 일단에 공기 유입공(8)이 형성된 구동축관(4b)과 종동축관(5b)을 각각 연결하여 이들의 내부에 공기 토출관(9,9')을 이중으로 삽입설치 하고 엔드하우징(12)과 로우터(4) 사이의 상기 유입구(8)의 상부에 임펠러(15)를 구비하여 종동축관(5b)의 공기 유입공(8)으로 공기를 유입시키게되면 공기는 진공압에 의해 공기 토출관(9,9')과의 사이를 통해 구동 및 종동스크류 로우터(4,5)내부의 공기 순환실(7)로 흘러들어가 유입되면서 축의 회전에 의해 스크류의 회전방향에 맞추어 앞쪽으로 이송되고 또한 회전 원심력에 의하여 스크류 로우터(4,5)의 내벽을 따라 이송되는 과정에서 과열된 스크류 로우터(4,5)와 흡입 토출되는 기체를 열교환으로 냉각시킨 다음 앞쪽으로 이송된 공기는 공기 토출관(9,9')의 선단에 형성된 공기 배출공(10)으로 유입되어 공기 토출관(9,9')을 통해 배출되도록 구성된 스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치에 관한 것이다.

Description

스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치 {Air-circulating cooling unit of screw rotor for screw-type vacuum pump}

본 고안은 스크류형 진공펌프에 있어서 스크류형 로우터와 스크류 내부 수용실로 이송되는 공기 및 가스의 온도를 낮추기 위하여 스크류 로우터 내부에 발생하는 압축온도를 순환공기로 냉각하는 스크류형 진공펌프 로우터의 공기순환식 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스크류형 진공펌프는 압축기와 같은 구조로서 대개 흡입가스의 압력이 매우 낮은 곳에서 사용되고 있다. 예를 들어, 흡입압력이 0.1 atm(76 Torr) 이나 0.01 atm(7.6 Torr)일 때 진공펌프의 토출측은 대기압하에 있으며 연속적으로 토출가스의 온도는 가스의 단열 압축과정에서 매우 높은 온도로 올라가게 된다. 여기서 토출가스의 온도 Td(^oK)는 식 Td = Ts(P2/P1)^(k-1)/k로 나타낼 수 있다. 이 식에서 P1은 흡입압력, P2는 토출압력, Ts(^oK)는 흡입가스의 온도 그리고, k(공기의 경우 1.4)는 가스의 비열이다.

따라서, 흡입압력이 0.01 Torr에서 0.001 Torr로 낮아질 때 압력비(P2/P1)는 매우 커지게 되고 토출가스의 온도 Td는 매우 높은 온도로 상승하게 된다. 예를 들어, 스크류형 진공펌프에 의해서 30℃온도의 공기가 흡입압력 P1 이 0.1 atm나 0.01 atm일 때 토출가스의 온도 Td는 317℃나 867℃가 된다. 진공도는 비교적 낮은 값이지만 온도는 매우 높은 온도로 올라가게 되는 것이다. 토출가스의 온도를 낮추기 위하여 현재 사용중인 스크류형 진공펌프는 첨부도면 도 1의 케이싱 벽면의 공기 도입구(3a)를 통하여 대기중의 공기나 냉각된 공기를 도입하여 토출온도를 낮추는 자연 공냉식 냉각방식과 로우터를 직접냉각하는 수냉식 냉각방식을 사용하고 있으나, 이 방식의 냉각수 사용에 따른 유지비용이 과다하고 보수가 어려울 뿐만 아니라 냉각수 순환에 따른 부하의 증가로 동력소모가 많은 등의 문제가 발생하고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로 스크류 로우터 부분 및 배기가스의 냉각효율을 높이기 위하여 스크류 내부를 빈공간으로 형성하고, 스크류 부분의 냉각이 효율적으로 될 수 있도록 스크류축 부분을 2중 배관으로 구성하여 스크류 로우터 내부에 공기를 강제 순환시킴으로서 스크류 로우터와 배기가스의 냉각을 효율적으로 할 수 있게 고안된 것으로 본 고안의 목적은 스크류형 진공펌프 로우터의 공기순환식 냉각장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래구조의 스크류형 진공펌프의 횡단면도.

도 2는 종래구조의 스크류형 진공펌프의 종단면도.

도 3은 종래구조의 좌, 우 스크류 로우터의 횡단면도.

도 4는 도 3의 'A'부 확대도.

도 5는 도 3의 'B'부 확대도.

도 6은 본 고안의 스크류형 진공펌프의 종단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 흡입구 2 : 토출구

3 : 펌프케이싱 4 : 구동스크류 로우터

4a : 구동축 5 : 종동스크류 로우터

5a : 종동축 6,6' : 타이밍 기어

7 : 공기 순환실 8 : 공기 유입공

9, 9' : 공기 토출관 10 : 공기 배출공

11 : 공기 토출구 12 : 엔드하우징

15 : 제 1 임펠러 15a : 제 2 임펠러

15b : 제 3 임펠러

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 흡입구(1)와 토출구(2)를 설치한 펌프케이싱(3)의 내부에 구동스크류 로우터(4)와 이의 연동으로 동시 회전되는 종동스크류 로우터(5)를 치합시켜 타이밍 기어(6,6')의 맞물림 회전으로 동시 회전되게 한 통상의 스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치에 있어서, 구동스크류 로우터(4)와 종동스크류 로우터(5)의 내부를 빈 공간으로 형성하여 공기 순환실(7)을 구성하고 일단을 구동축(4a)과 종동축(5a)에 조립시킨 각 스크류 로우터(4)(5)의 타단에 공기 유입공(8)이 형성된 구동축관(4b)과 종동축관(5b)을 관접시켜 스크류 로우터(4,5)와 구동축관(4b) 및 종동축관(5b)의 내부에 공기 토출관(9,9')을 삽입하며, 상기 공기 유입공(8,8')의 상부에 공기 유입 제 1 임펠러(15)가 구성되고 상기 각각의 공기 순환실(7)과 접하는 구동축관(4b)과 종동축관(5b)의 단부에 제 2 임펠러(15a)를 구비하고, 또한 외부로 공기의 배출을 보다 원활하게 하기 위하여 구동축관(4b)과 종동축관(5b)의 끝단에 제 3 임펠러(15b)를 구비하여 공기 배출공(10)이 형성된 선단은 구동축(4)과 종동축(5a)에 그리고 타단의 공기 토출구(11)는 펌프케이싱(3)의 엔드하우징(2)에 지지되게 설치하는 구조이다.

도면중 미설명부호 13은 베어링이고, 14는 오일 씰이다.

이와 같이된 본 고안은 첨부된 도면 1 내지 5도를 참조하여 본고안의 실시예에 따른 스크류형 진공펌프 로우터의 공기순환식 냉각장치의 작동관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 스크류형 진공펌프 로우터의 공기순환식 냉각장치의 작동은 진공펌프 작동시 모터의 구동에 의하여 구동스크류 로우터(14)의 구동축(4a)으로 전달된 동력이 이에 축착된 타이밍 기어(6)를 동시에 회전시키게 되고 동시에 같은 잇수를 가진 타이밍 기어(6')를 회전시켜 종동스크류 로우터(5)를 회전시키므로서 구동 및 종동 스크류 로우터(4,5)가 동시에 서로 반대방향으로 회전되면서 흡입구(1)로 흡입된 공기를 토출구(2)로 토출시키게 되는데 이 과정에서 구동 및 종동 스크류 로우터와 토출가스의 온도가 매우 높은 온도로 과열되어 여러 가지의 문제점이 유발되고 있음은 상기 언급한 바와 같다.

그러나, 본 고안은 구동스크류 로우터(4)와 종동스크류 로우터(5)의 내부를 빈공간으로 형성하여 공기 순환실(7)이 구비되고, 스크류 로우터의 일측단에 공기 유입공(8)이 형성된 구동축관(4b)과 종동축관(5b)이 연결되고 상기 구동축관(4b)과 종동축관(5b) 및 구동과 동종 스크류 로우터(4,5)의 내부에 각각 연이어 삽입되는 공기 토출관(9,9')을 이중으로 삽입설치 하고 엔드하우징(12)과 로우터(4) 사이의 상기 공기 유입공(8)의 상부에 제 1 임펠러(15)를 구성하고 상기 공기 순환실(7)과 접하는 구동축관(4b)과 종동축관(5b)의 단부에 제 2 임펠러(15a)를 구비하여, 펌프의 작동시 종동축관(5b)의 유입공(8)으로 공기를 유입시키게 되면 상기 공기 유입공(8) 상부에 설치된 제 1 임펠러(15)에 의하여 공기 순환실(7) 내부로 공기를 강제 유입시키게 되고 공기 토출관(9,9')과의 사이를 통하여 상기 각각의 공기 순환실(7)과 접하는 구동축관(4b)과 종동축관(5b)의 단부의 제 2 임펠러(15a)통하여, 구동 및 종동스크류 로우터(4,5)내부의 공기 순환실(7)로 흘러들어가 유입되면서 축의 회전에 의해 스크류의 회전방향에 맞추어 앞쪽으로 이송되고 또한 회전 원심력에 의하여 스크류 로우터(4,5)의 내벽을 따라 이송되는 과정에서 과열된 스크류 로우터(4,5)와 흡입 토출되는 기체를 열교환으로 냉각시키게 되고, 냉각된 공기는 구동축관(4b)과 종동축관(5b)의 끝단에 구비된 제 3 임펠러(15b)에 의하여 외부로 배출되게 된다.

한편, 스크류 로우터(4,5)의 회전에 의하여 열교환이 이루어지면서 앞쪽으로 이송된 공기는 공기 토출관(9,9')의 다른 측단에 형성된 공기 배출공(10)으로 유입되어 공기 토출관(9,9')을 통해 제 3 임펠러(15b)에 의해 강제로 외부로 배출되는 방법으로 연속적인 냉각공정이 이루어 지게 되는 것이다.

이와 같이된 본 고안은 공기순환식으로 스크류 로우터를 효과적으로 냉각시켜 스크류 로우터의 체적팽창을 방지하여 스크류 로우터 간의 간격을 일정하게 유지시키며 스크류 로우터 및 스크류 로우터와 케이싱간의 열소착 문제를 제거하고, 과열에 의하여 발생할 수 있는 스크류 로우터의 부식방지용 코팅의 박리 및 마멸이나 소손에 따른 진공펌프의 수명단축을 해소할 뿐만 아니라 또한 가스의 냉각이 원활히 이루어져 압축토출에 의한 고온의 배출가스의 온도를 낮추는 장점이 있으며 스크류 로우터의 내부가 빈 공간으로 되어 중량이 현저히 감소되므로 회전초기에 스크류 로우터 자체중량에 의한 회전토오크를 줄여 줌으로서 초기 기동 토오크를 감소시키고 제품의 감량화 및 재료비의 절감효과도 크며, 보수가 용이하고 제품의 내구 수명을 향상시키며 운전 동력비의 절감에도 큰 효과가 있는 환경친화적인 우수한 고안이다.

Claims

한쌍의 구동 및 종동 스크류 로우터(4,5)를 가진 스크류형 진공펌프로 구성되고 상기 스크류 로우터의 내부를 빈 공간으로 하여 공기 순환실(7)이 구비되고, 스크류 로우터의 일측단에, 공기 유입공(8)이 형성된 구동축관(4b)과 종동축관(5b)이 연결되고 상기 구동축관(4b)과 종동축관(5b) 및 구동과 동종 스크류 로우터(4,5)의 내부에 각각에 연이어 삽입되는 공기 토출관(9, 9')이 구성되고 상기 공기 토출관(9, 9')의 다른 측단에 공기 배출공(10)이 형성된 스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치에 있어서,

상기 구동축관(4b)과 종동축관(5b)의 공기 유입공(8) 상부에 제 1 임펠러(15)가 구비되고, 상기 구동축관(4b)과 종동축관(5b)에 제 2 임펠러(15a)와, 제 3 임펠러(15b)를 구비하여, 상기 진공펌프 작동에 의해 임펠러(15, 15a, 15b)가 회전하면서 공기를 구동 및 동종 스크류 로우터(4,5)내의 공기 순환실(7)로 순환 유입시켜 상기 구동 및 동종 스크류 로우터(4,5)를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 스크류형 진공펌프의 공기 순환식 냉각장치.