KR20030015420A - 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조에 관한 것으로서,

종래의 실린더구조는 베인에 의하여 유체가 강하게 압축되어 배출구(4)를 통해 배출되기 직전의 유체 압력이 매우 높은 상태가 되기때문에 이 유체 압력에 의해 유체를 밀고있는 베인이 뒤로 밀려나면서 압축되어 있던 유체가 후단으로 역이동하게되므로 펌핑효율이 나빠지는 문제점을 가지고 있으며, 이와같이 유체 압축시에 베인이 뒤로 밀리는 현상에 의해 압축된 가스가 역이동하므로서 펌프가 도달 진공도에 도달하기까지 많은 시간을 필요로하게되어 최고의 진공도를 얻기가 어려운 문제점 및 강한 소음이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 로터가 편심되게 형성되는 펌핑홀의 외경이 로터의 중심을 통과하는 모든 직경이 동일하도록 설계하고, 로터의 결합홀에 봉형상의 베인을 삽입하여 로터가 회전함에따라 베인이 펌핑홀 내에서 회전할때 베인의 양끝부분이 항시 펌핑홀의 외경에 밀착된 상태를 유지하도록 하므로서, 진공펌프의 펌핑효율을 극대화할 수 있고, 일체로된 1개의 베인을 사용할 수 있게되어 구동시 소음 발생량을 현저히 감소시킬 수 있도록 한 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조에 관한 것이다.

Description

로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조{Cylinder structure of vacuum pump}

본 발명은 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조에 관한 것으로서, 특히 진공펌프의 펌핑효율을 극대화할 수 있고, 일체로된 1개의 베인을 사용할 수 있게되어 구동시 소음 발생량을 현저히 감소시킬 수 있도록 한 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조에 관한 것이다.

로터리 베인형 진공펌프는 실린더의 내부에 로터를 편심되게 설치하고, 이 로터의 중앙을 관통하도록 베인을 설치하여 상기 베인이 실린더 내에서 회전함에 따라 가스와 같은 유체를 펌핑하는 것이다.

도 1 내지 도 3 은 로터리 베인형 진공펌프의 종래 실린더구조를 도시한 것으로서,

실린더(1)의 내부에 원형의 펌핑홀(2)이 형성되어 있고, 이 펌핑홀(2)의 내부에 외부 동력원에 의해 회전하는 로터(5)가 형성되는데, 이 로터(5)의 일측면에 펌핑홀(2)의 외벽과 접하도록 형성되어 있으며, 상기 로터(5)의 중앙을 관통하도록 형성되어 있는 결합홀(6) 내에 서로 동일한 길이의 제 1 베인(7)과 제 2 베인(8)이 결합되어 있다.

그리고, 펌핑홀(2)의 일측에는 외부로부터 유체가 유입되기 위한 흡입구(3)가 형성되어 있고, 상기 흡입구(3)로부터 일정거리 떨어진 곳에는 베인(7,8)에 의해 펌핑되는 유체의 배출을 위한 배출구(4)가 형성되어 있다.

상기 제 1 베인(7)과 제 2 베인(8)의 사이에는 각각의 베인(7,8)이 펌핑홀(2)의 외벽면에 밀착될 수 있도록 스프링역할을 하는 오일이 공급되며, 상기 베인(7,8)의 길이는 이 두개의 베인(7,8)이 완전히 밀착되었을때 펌핑홀(2)의 최소 직경과 동일해지도록 구성되어 있다.

상기 펌핑홀(2)은 도면에 도시된 바와같이 완전한 원을 이루고 있고, 이 펌핑홀(2)에 설치되는 로터(5)가 일측으로 편심되게 형성되어 있으므로 로터(5)의 회전각도에 따라 로터(5)의 중심을 기준으로하는 펌핑홀(2)의 반경(T)이 서로 상이해진다.

즉, 도 1 에 도시된 바와같이 베인(7,8)이 0°의 위치에 존재할때에는 로터(5)의 중심을 통과하는 펌핑홀(2)의 반경(T1)이 최소가되고, 베인(7,8)이 90°의 위치에 존재할때에는 로터(5)의 중심을 통과하는 펌핑홀(2)의 반경(T2)이 최대가 된다.

따라서, 상기와같이 로터(5)의 회전각도에 따라 펌핑홀(2)의 반경(T)이 가변되어지므로 이에 대응하기 위해 2개의 베인(7,8)을 로터(5)에 삽입하여 최대반경(T2)의 위치에서는 베인이 원심력에 의해 외부로 밀려나도록 하고, 최소반경(T1)의 위치에서는 각각의 베인(7,8)이 서로 밀착되면서 펌핑홀(2)의 외벽면과 항시 밀착되도록 한 것이다.

이와같이 구성된 종래 실린더구조의 동작을 설명하면 다음과 같다.

외부 동력에 의해 로터(5)가 회전하면, 로터(5)가 회전함과 동시에 그에 결합되어 있는 베인(7,8) 또한 펌핑홀(2)의 외벽면에 밀착된 상태로 회전하게 된다.

상기 베인(7,8)이 도 2 와같이 90°의 위치에 다다르게되면 이때부터 베인(7,8)이 회전함에 따라 상기 베인(7,8)을 중심으로 좌측의 펌핑홀(2) 내에 존재하는 유체를 압축하면서 배출구(4)측으로 밀어내게되고, 우측의 펌핑홀(2)로는 흡입구(3)를 통해 외부로부터 유체가 유입된다.

베인(7,8)이 계속회전하여 도 3 과같이 약 210°의 위치에 다다르게되면 베인(8)에 의해 압축되는 유체의 압축량이 최대가 되면서 미도시된 밸브가 개방되면서 배출구(4)를 통해 유체가 배출되게되는 것이며, 상기 베인(7,8)이 연속적으로펌핑홀(2) 내에서 회전함에 따라 반복적으로 유체를 배출구(4)를 통해 펌핑하게되는 것이다.

그러나, 종래의 실린더구조는 베인에 의하여 유체가 강하게 압축되어 배출구(4)를 통해 배출되기 직전의 유체 압력이 매우 높은 상태가 되기때문에 이 유체 압력에 의해 유체를 밀고있는 베인이 뒤로 밀려나면서 압축되어 있던 유체가 후단으로 역이동하게되므로 펌핑효율이 나빠지는 문제점을 가지고 있으며, 이와같이 유체 압축시에 베인이 뒤로 밀리는 현상에 의해 압축된 가스가 역이동하므로서 펌프가 도달 진공도에 도달하기까지 많은 시간을 필요로하게되어 최고의 진공도를 얻기가 어려운 문제점 및 강한 소음이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 베인이 회전하는 펌핑홀의 직경이 로터의 회전각도에 따라 차이가 남에 따라 로터에 결합되어 있는 제 1 및 제 2 베인의 운동폭이 증가하게되어 베인의 마모율이 높아져 수명이 단축되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 로터가 편심되게 형성되는 펌핑홀의 외경이 로터의 중심을 통과하는 모든 직경이 동일하도록 설계하고, 로터의 결합홀에 봉형상의 베인을 삽입하여 로터가 회전함에따라 베인이 펌핑홀 내에서 회전할때 베인의 양끝부분이 항시 펌핑홀의 외경에 밀착된 상태를 유지하도록 하므로서, 진공펌프의 펌핑효율을 극대화할 수 있고, 일체로된 1개의 베인을 사용할 수 있게되어 구동시 소음 발생량을 현저히 감소시킬 수 있도록 한 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은

일측에 흡입구가 형성되고, 상기 흡입구로부터 일정거리 떨어진 곳에 배출구가 형성되어있는 펌핑홀이 실린더 내부에 형성되고, 상기 펌핑홀 내부에 로터가 편심되게 설치되어 있는 로터리 베인형 진공펌프에 있어서,

상기 로터의 결합홀 내부에 봉형태로 형성된 일정길이의 베인을 삽입하고, 상기 로터의 중심을 통과하는 펌핑홀의 직경이 모두 동일해지도록 펌핑홀의 외경을 가공하여 로터의 회전에 의해 베인이 펌핑홀 내부에서 회전할때 베인의 양끝부분이 항시 펌핑홀에 밀착된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베인의 양끝부분에 유선형의 곡면부를 형성하여 펌핑홀 외벽과의 밀착도가 향상되도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 진공펌프의 실린더구조를 보인 단면도.

도 2 와 도 3 은 종래 실린더구조의 동작상태를 보인 단면도.

도 4 는 본 발명의 실린더구조를 보인 단면도.

도 5 내지 도 7 은 본 발명의 동작상태를 보인 단면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 실린더, 3: 흡입구,

4: 배출구, 5: 로터,

10: 펌핑홀, 11: 베인,

12: 곡면부

이하, 첨부된 도면 도 4 내지 도 7 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피했다.

본 발명의 가장 큰 특징은 도 4 에 도시된 바와같이 실린더(1)의 내부에 형성되는 펌핑홀(10)을 로터(5)의 중심을 통과하는 모든 직경(R)이 동일해지도록 형성한 것이다.

즉, 펌핑홀(10)의 내부에는 그 일측에 내접하도록 로터(5)가 편심되게 형성되어 있고, 이 로터(5)의 결합홀(6)에 봉형태로 형성된 베인(11)이 삽입된다.

상기 베인(11)은 로터(5)의 중심을 통과하게 되므로, 상기 펌핑홀(10)을 가공할때 로터(5)의 중심을 통과하는 모든 직경(R)이 모두 동일하도록 하고, 또 직경(R)은 상기 베인(11)의 길이와 동일하도록 설정한다.

상기와같이 펌핑홀(10)의 외경을 형성하게되면, 도 4 에 도시된 바와같이 베인(11)이 0°, 90° 등 어느위치에 존재하더라도 펌핑홀(10)의 직경(R)이 베인(11)의 길이와 동일하게되므로 베인(11)과 펌핑홀(10)의 외벽과의 밀착도를 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 일체로된 베인(11)을 형성함에 따라 베인(11)이 유체의 압력이 가장 높게되는 약 210°부근에 다다르더라도 베인(11)이 유체의 압력에 의해 뒤로 밀리는 현상이 발생하지 않게되어 기밀유지성능의 향상에 의해 펌프의 펌핑력이 향상된다.

한편, 본 발명에서는 베인(11)의 양쪽 끝부분에 유선형의 곡면부(12)를 형성하여 베인(11)이 펌핑홀(10)의 외벽을 따라 회전할때 상호간의 밀착도가 향상되도록 함은 물론 베인(11)의 편마모현상이 방지되도록 하였다.

이와같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 베인(11)이 0°의 위치에 존재하는 것을 도시한 것으로, 이위치에서 로터(5)가 초기동작하는 것을 예로하여 설명한다.

로터(5)가 시계방향(도면상의 우측)으로 회전하기 시작하면, 이와연동하여 베인(11) 또한 시계방향으로 회전하기 시작하는데, 동작 초기에는 배출구(4)측에 압력이 가해지지 않은 상태이므로 유체의 배출이 이루어지지 않고 흡입구(3)측에는펌핑홀(10)의 A부분에 서서히 진공압이 발생되면서 흡입구(3)를 통해 유체가 유입된다.

로터(5)가 회전하여 도 6 과같이 90°의 위치에 다다르게되면 상기 베인(11)에 의해 펌핑홀(10)이 흡입구(3)측과 배출구(4) 측으로 분할되어지며, 펌핑홀(10)의 흡입구(3) 측(A)에는 베인(11)의 회전에 의한 진공압에 의해 일정양의 유체가 유입된 상태가 된다.

로터(5)가 계속해서 회전함에 따라 베인(11)이 시계방향으로 회전하면 펌핑홀(10)의 A부분으로 흡입된 유체가 베인(11)을 따라서 배출구(4) 측으로 이동하게되며, 도 7 과같이 베인(11)이 약 210°의 위치에 다다르게되면 배출구(4) 측의 공간(B)이 점점 협소해지면서 유체들이 베인(11)에 의해 가압되게되며, 이때의 유체압력이 최대가되어 미도시된 밸브를 열고 배출구(4)를 통해 배출되는 것이다.

베인(11)이 회전함에 따라 상기와같은 유체의 흡입 및 배출 동작을 반복하면서 펌핑하게된다.

상기 설명과같이 동작할때 유체가 배출구(4)를 통해 배출되기 직전의 유체압력이 아무리 높더라도 유체를 가압하고있는 베인(11)이 일체로 형성되어 있기 때문에 베인(11)과 펌핑홀(10)의 외벽 사이에 틈새가 발생하지 않게되어 유체의 역류와 같은 불안정한 상태가 발생하지 않게되며, 이에의해 진공펌프의 전체적인 성능이 한층 더 향상됨은 물론 로터(5)의 중심을 통과하는 펌핑홀(10)의 직경이 모든 위치에서 동일하므로 그만큼 베인(11)의 이동량이 감소하게되어 베인(11)의 수명이 연장되는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.

또한 베인(11)의 양끝단에 곡면부(12)를 형성함에 따라 베인(11)이 어느위치에 있더라도 펌핑홀(10)의 외벽면과의 기밀성이 유지되므로서 진공펌프의 진공도 향상 및 펌핑력 향상의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 로터가 편심되게 형성되는 펌핑홀의 외경이 로터의 중심을 통과하는 모든 직경이 동일하도록 설계하고, 로터의 결합홀에 봉형상의 베인을 삽입하여 로터가 회전함에따라 베인이 펌핑홀 내에서 회전할때 베인의 양끝부분이 항시 펌핑홀의 외경에 밀착된 상태를 유지하도록 하므로서, 진공펌프의 펌핑효율을 극대화할 수 있고, 일체로된 1개의 베인을 사용할 수 있게되어 구동시 소음 발생량을 현저히 감소시킬 수 있도록 한 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 일측에 흡입구가 형성되고, 상기 흡입구로부터 일정거리 떨어진 곳에 배출구가 형성되어있는 펌핑홀이 실린더 내부에 형성되고, 상기 펌핑홀 내부에 로터가 편심되게 설치되어 있는 로터리 베인형 진공펌프에 있어서,

   상기 로터의 결합홀 내부에 봉형태로 형성된 일정길이의 베인을 삽입하고, 상기 로터의 중심을 통과하는 펌핑홀의 직경이 모두 동일해지도록 펌핑홀의 외경을 가공하여 로터의 회전에 의해 베인이 펌핑홀 내부에서 회전할때 베인의 양끝부분이 항시 펌핑홀에 밀착된 상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인의 양끝부분에 유선형의 곡면부를 형성하여 펌핑홀 외벽과의 밀착도가 향상되도록 한 것을 특징으로 하는 로터리 베인형 진공펌프의 실린더구조.