KR200273392Y1 - 가변 리이드를 가지는 스크류형 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스크류형 진공펌프에 관한 것이다. 본 고안에 의하면, 공기의 입구측과 출구측을 구비하는 케이싱의 내부에 성형되는 압력실의 내부에 설치되는 스크류로터를, 입구측에서 출구측을 향하여 리이드가 점점 좁아짐과 동시에, 일체로 성형하는 것을 기본적인 특징으로 하고 있다. 그리고 입구측에서 출구측을 향하여 감소되는 리이드의 감소율은, 전구간에 걸쳐 동일한 감소율을 가지도록 성형하는 것이 바람직하다. 또한 스크류로터의 내부는 중공형으로 성형하고, 그 내부에는 축방향의 중공형 내부축이 설치되어, 상기 내부축의 내부와 내부축과 스크류로터의 내부 사이에 냉각용 유체가 흐를 수 있도록 구성될 수 있다.

Description

가변 리이드를 가지는 스크류형 진공펌프{Screw type Vacuum pump having variable lead}

본 고안은 스크류형 진공펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크류의 리이드가 점점 작아지도록 하는 것에 의하여, 보다 충분한 토출압력을 가짐으로써 동작신뢰도가 높은 스크류형 진공펌프에 관한 것이다.

일반적으로 스크류형 진공펌프는, 진공상태를 필요로 하는 일정한 챔버와 연결설치되어, 진공상태를 유지할 수 있는 기능을 가지고 있다.

전체적인 구성을 살펴보면, 케이싱(10)의 내부에는 압력실(12)이 성형되어 있다. 그리고 상기 압력실(12)의 내부에는 스크류로터(20)가 회동 가능하게 설치되어 있다. 상기 스크류로터(20)의 스크류치형은 등간격의 리이드를 가지고 있으며, 스크류치형의 외측단부는 케이싱(10)의 압력실(12) 내부의 벽과 밀착되어 있다.

상기 스크류로터(20)는, 도 2에서와 같은 회전축(22)과 연설되어 있어서, 도시하지 않은 모터와 같은 구동원의 회전동력이 상기 회전축(22)에 전달되면 회전하게 된다. 상기 스크류로터(20)의 회전에 의하여, 진공챔버와 연결되는 입구측(In)에서의 공기가 압력실(12)의 내부로 빨려들어가게 된다. 그리고 상기 압력실(12)내부에서 회전하는 스크류(20)에 의하여 도면상에서 좌측으로 진행하게 되면서 나중에는 출구측(Out)으로 빠져나가게 된다. 이러한 과정을 반복하는 것에 의하여, 상기 입구측(In)과 연결된 부분, 예를 들면 진공을 요하는 챔버는 진공상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 스크류로터(20)는 도 1에 도시한 바와 같이 평면상에서 보았을 경우 서로 반대반향으로 회전하는 한쌍의 스크류로터(20)로 구성되고, 이들은 상기 회전축(22)에 축고정되어 있는 기어(24a)와 맞물려 있는 기어(24b)에 의하여 각각 회전하게 된다.

도 1 및 도 2에 도시한 실시예는, 진공을 위한 펌핑과정에서 발생하는 고열을 쉽게 방열시키기 위하여, 상기 스크류로터(20)의 내부를 공냉식으로 냉각시킬수 있도록 구성되는 것이다. 구성을 살펴보면, 상기 스크류로터(20)를 내부가 비어있는 상태로 성형하고, 그 내부에는 파이프형상을 가지는 내부축(22a)이 설치된다. 그리고 상기 내부축(22a)의 우측은 통기형축(22b)에 의하여 연결되어 있다.

상기 스크류로터(20)의 회전이 시작되면, 도 3의 B부분에 도시한 바와 같이, 상기 통기형축(22b)의 통기공(22c)을 통하여 내부축(22a)과, 통기형축(22b) 사이로 유입된다. 이렇게 유입된 후 도 3의 A부분에 도시한 바와 같이, 상기 내부축(22a)의 좌측단부에서 구멍(22d)을 통하여 내부축(22a)의 내부로 유입된다. 상기 내부축(22a)의 내부로 유입된 공기는 상기 내부축(22a)의 우측단부를 통하여 외부로 빠져나가게 되는 것이다.

이렇게 상기 스크류로터(20)의 내부를 통과하는 공기를 순환시키는 것에 의하여, 진공압축과정에서 상기 스크류로터에 발생하는 열을 충분하게 방열시키게 된다.

그리고 도 1 내지 도 3에 도시한 종래의 구성예에서는, 공냉식에 의하여 스크류로터를 방열시킬 수 있도록 구성하고 있지만, 종래의 다른 구성예에 의하면, 진공펌프의 스크류로터의 내부가 완전하게 채워져 있는 것도 있다.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 구성예에 의하면, 상기 스크류로터에서 압력실의 내측면과 접촉하게 되는 스크류부분의 리이드가 일정하다. 스크류부분의 리이드가 일정하다는 것은, 실제로 그 내부의 압력이 동일한 거리내에서는 동일한 압축비를 가지고 있다는 것을 의미한다. 따라서 종래의 구조에 의하면, 진공펌프의 효율면에서 일정한 한계를 가질 수 밖에 없는 단점이 제기된다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진공도를 충분히 높일 수 있는 스크류형 진공펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 스크류형 진공펌프의 횡단면도.

도 2는 종래의 스크류형 진공펌프의 종단면도.

도 3은 종래의 스크류로터 부분의 확대도.

도 4는 본 고안에 의한 스크류형 진공펌의 단면도.

도 5는 본 고안의 다른 실시예에 의한 스크류로터부분의 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 ..... 케이싱 32, 34 ..... 엔드케이싱

40 ..... 압력실 44 ..... 스크류로터

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 진공펌프는, 공기의 입구측과 출구측을 구비하는 케이싱의 내부에 성형되는 압력실과; 상기 압력실 내부에 설치되고, 입구측에서 출구측을 향하여 리이드가 점점 좁아짐과 동시에, 일체로 성형되는 스크류로터를 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다.

그리고 상기 스크류로터의 리이드감소율은, 전구간에 걸쳐 동일한 감소율을 가지도록 성형하는 것이 바람직하다.

본 고안의 일실시예에 의하면, 스크류로터의 내부는 중공형으로 성형되고, 그 내부에는 축방향의 중공형 내부축이 설치되어, 상기 내부축의 내부와 내부축과 스크류로터의 내부 사이에 냉각용 유체가 흐를 수 있도록 구성된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 고안에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 4에는 본 고안의 제1실시예에 의한 진공펌프의 단면구성이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 양측단부의 엔드케이싱(32,34)과 케이싱(30)에 의하여 형성되는 압력실(40)에는 본 고안에 의한 스크류로터(44)가 설치되어 있다.

본 고안에 의한 스크류로터(44)는, 도시한 바와 같이, 가변 리이드를 가지고 있음과 동시에, 스크류로터(44)는 일체로 가공되어져 있다는 점에 특징을 가지고있다.

먼저 스크류로터(44)가 하나의 부품에서 절삭가공된 일체로 성형된다는 점에 대하여 살펴본다. 다수개의 스크류를 가지는 스크류로터(44)는 실제로 연속되는 나사형을 가지고 있으며, 그 각각의 외형단부는 상기 압력실(40)의 내측면에 접촉된 상태로 회전하게 되는 것은 상술한 바와 같다. 그리고 본 고안에 의하면 상기 스크류로터(44)는 하나의 부품에서 절삭가공하는 것에 의하여 성형되기 때문에, 스크류부분이 전체적으로 연속적으로 이어지게 되고 어떠한 단절상태로 발생하지 않게 된다. 따라서 상기 스크류로터(44)에 의하여 압력실(40) 내부를 통과하는 유체는 연속적으로 압축될 수 있게 된다.

만일 스크류로터가 전체적으로 하나의 부품에서 일체로 가공되지 않는다면, 조립상의 문제점도 발생하게 되는 것은 당연하거니와, 스크류부분의 연속성에도 문제가 발생하게 된다. 따라서 본 고안에 의하면, 상기 스크류로터(44) 전체는 하나의 부품을 가공하는 것에 의하여, 일체로 구현되는 것을 기본적인 조건으로 하고 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스크류로터(44)는, 구동모터(도시 생략)와 연결되는 회전축(36)과는 별도로 성형되어 서로 결합되는 것으로 도시하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 상기 스크류로터(44)와, 상기 스크류로터에 회전동력을 전달하기 위한 회전축(36)은 별도 성형되어도 무방하다. 또한 상기 스크류로터(44)와 회전축(36)은 일체로 가공되어도 좋다. 본 고안에 있어서는 적어도, 스크류로터(44) 자체가 일체로 성형되어 있다는 점에 주목해야 한다.

그리고 상기 스크류로터(44)를 일체로 성형하기 위한 가공에 있어서는, 예를 들면 엔드밀 또는 커터 등을 이용하는 절삭가공이 가능할 것이다. 또한 1차적으로는 주물 또는 다이캐스팅에 의하여 정도가 낮은 제품을 성형한 다음, 2차적으로 절삭가공에 의하여 정도가 높은 완전한 제품으로 가공하는 것도 가능함은 물론이다.

다음에는 본 고안에 의한 스크류로터(44)의 형상에 대하여 살펴보기로 한다. 도시한 바와 같이, 본 고안의 스크류로터(44)는 가변 리이드를 가지고 있음을 알 수 있다. 진공을 위하여 공기를 흡입하는 입구측(In) 에 있어서의 스크류의 리이드는 상대적으로 크게 성형하는 한편, 진공펌프에서 공기를 토출하는 출구측(Out) 측의 리이드는 상대적으로 작게 성형하고 있다.

그리고 상기 스크류의 리이드의 변화는, 입구측의 리이드에 비하여 출구측의 리이드를 작게한다는 기본적인 범위내에서, 여러가지 형태로 실시하는 것이 가능하다. 그러나 압축되는 공기의 압축비를 고려하면, 압축되는 공기의 연속적인 압축상태 또는 원활한 압축을 위하여, 균등한 비율로 리이드가 감소하도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

이와 같이, 본 고안에 의하면, 진공펌프의 입구측(In)에서 출구측(out)을 향하여 점점 리이드가 작아지도록 스크류로터(44)를 형성하고 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 실질적으로 압력실(40)의 내부에서 스크류로터(44)의 회전에 의하여, 입구측(In)에서 출구측(Out)으로 갈수록 공기의 압축비가 높아지게 된다. 출구측(Out)으로 갈수록 압축비가 높아진다는 것은, 출구측(Out)으로 토출되는 공기의 속도가 높아지게 된다는 것을 의미하고, 실질적으로 펌프의 진공 효율을 높일수 있다는 것을 의미하게 된다. 이와 같이 구성하는 것에 의하여, 실제 진공펌프로서의 진공도를 더욱 높일 수 있게 된다.

다음에는 도 5에 기초하면서 본 고안의 다른 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 도 5는 도 3에서, 스크류로터의 구성을 더욱 상세하게 도시하고 있는 것이고, 그 내부에 공기 또는 냉각수 등과 같은 냉각용 유체를 출입하도록 함으로써, 냉각효율을 극대화시킬 수 있는 예를 보이고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 본 실시예에 의한 스크류로터(140)도, 입구측에서 출구측을 향하여 점점 리이드가 좁아지도록 구성하고 있으며, 더욱이 스크류로터(140) 자체는 하나의 부재를 가공하는 것에 의하여, 일체로 성형되고 있음을 알 수 있다. 이러한 스크류로터의 구성은 상술한 실시예와 동일하니 본 실시예에 의한 냉각구조를 살펴보기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, 진공을 위한 펌핑과정에서 발생하는 고열을 쉽게 방열시키기 위하여, 상기 스크류로터(140)의 내부를 공냉식 또는 수냉식으로 냉각시킬 수 있도록 구성되는 것이다. 구성을 살펴보면, 상기 스크류로터(140)를 내부가 비어있는 상태로 성형하고, 그 내부에는 파이프형상을 가지는 내부축(150)이 설치된다. 그리고 상기 내부축(150)의 우측은 통기형축(152)에 의하여 연결되어 있다.

상기 스크류로터(140)의 회전이 시작되면, B부분에 도시한 바와 같이, 상기 통기형축(152)의 통기공(154)을 통하여 내부축(150)과, 통기형축(152) 사이로 유입된다. 이렇게 유입된 후에는, 스크류로터(140)와 내부축(150) 사이를 따라 좌측으로 흐르게 된다. 그리고 A부분에 도시한 바와 같이, 상기 내부축(150)의 좌측단부에서 구멍(151)을 통하여 내부축(150)의 내부로 유입된다. 상기 내부축(150)의 내부로 유입된 공기는 상기 내부축(150)의 우측단부를 통하여 외부로 빠져나가게 되는 것이다.

이렇게 상기 스크류로터(140)의 내부를 통과하는 공기 또는 물과 같은 냉각성 유체를 순환시키는 것에 의하여, 진공압축과정에서 상기 스크류로터에 발생하는 열을 충분하게 방열시키게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 고안에 의하면, 스크류형 진공펌프에 있어서 스크류로터를 공기의 입구측에서 출구측을 향하여 리이드가 점점 좁아지도록 구성함과 동시에, 스크류로터가 일체로 구성되도록 성형하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 고안에 의하면, 진공펌프의 진공효율을 더욱 높일 수 있게 됨을 알 수 있다. 즉, 가변리이드를 가지는 스크류로터를 일체로 성형하는 것에 의하여, 압축효율이 높아지게 되고, 토출공기가 더욱 원활하게 배기될 수 있도록 함으로써 진공도를 더욱 높일 수 있게 되는 것이다. 진공도를 더욱 높일 수 있다는 것은, 동일한 동력을 사용하게 되면 진공도를 더욱 높일 수 있다는 의미를 가짐과 동시에, 동일한 진공도를 달성하기 위해서는 구동에 필요한 동력이 더욱 작아질 수 있다는 것을 의미하는 것은 당연하다.

Claims (3)

1. 공기의 입구측과 출구측을 구비하는 케이싱의 내부에 성형되는 압력실과;

   상기 압력실 내부에 설치되고, 입구측에서 출구측을 향하여 리이드가 점점 좁아짐과 동시에, 일체로 성형되는 스크류로터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스크류형 진공펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 스크류로터의 리이드감소율은, 전구간에 걸쳐 동일한 감소율을 가지도록 성형되는 것을 특징으로 하는 스크류형 진공펌프.
3. 제1항에 있어서, 상기 스크류로터의 내부는 중공형으로 성형하고, 그 내부에는 축방향의 중공형 내부축이 설치되어, 상기 내부축의 내부와 내부축과 스크류로터의 내부 사이에 냉각용 유체가 흐를 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스크류형 진공펌프.