KR20050112368A - 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용스크류로터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축효율을 증가시키기 위한 스크류의 가장 이상적인 형성각도를 제시하고, 냉각부의 형성구조가 보다 손쉬운 작업과정에 의해 구현되도록 한 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 케이싱 내부의 압축공간이 형성되고, 이 압축공간에서 공기를 압축진행시켜 진공을 형성하며 그 내부에 회전시 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각부를 갖는 스크류로터가 회전가능하게 설치된 진공펌프에 있어서, 케이싱의 양측에 각각 회전가능하게 결합된 회전축과; 상기 회전축에 끼워져 몸체가 결합되고, 몸체의 외주면에 공기를 압축진행시키는 압축날부가 회전축의 길이방향과 수평한 선상을 기준으로 90°의 수직각도를 유지하며 형성된 스크류로 이루어진 것을 특징으로 하는 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터를 제공한다.

본 발명은, 상기 냉각부는, 회전축의 일 끝단부에서 스크류가 결합된 구간까지 냉각수가 공급되는 공급유로가 형성되고, 스크류의 몸체 내부에는 상기 공급유로와 연통되어 냉각수가 순환되며 회전축과 스크류에서 발생된 열을 냉각하는 순환부가 형성되며, 이 순환부와 일 끝단이 연통된 배출유로가 회전축의 몸체와 결합되지 않은 외측부에 타 끝단이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터를 제공한다.

Description

직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터{Screw-rotor for vacuum pump having right-angled screw and cooling part in inside/outside}

본 발명은 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터에 관한 것으로써, 상세하게는 압축효율을 증가시키기 위한 스크류의 가장 이상적인 형성각도를 제시하고, 냉각부의 형성구조가 보다 손쉬운 작업과정에 의해 구현되도록 한 것이다.

일반적으로 진공펌프는 케이싱의 내부에 회전자인 로터가 설치되어, 로터의 회전에 의해 케이싱 내부의 공기를 압축하고 이를 일방향으로 토출시킴에 의해 케이싱 내부를 진공의 상태로 형성하는 것이다.

이와같은 진공의 공간에 의해 케이싱의 공기유입구는 부압이 형성되어 흡입력이 발생되는 흡입구가 되며, 상기 흡입력에 의해 유체, 분체 등을 특정의 장소로 이동시키거나, 흡입구에 진공패드 등을 연결설치하여 작업대상물의 흡착이동, 흡착고정 등의 작업을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 상기된 진공펌프 중 회전자가 스크류로터로 적용된 기 등록발명의 구성 단면도이고, 도 2는 상기 스크류로터가 복렬로 구현된 단면도이다.

도면을 참조하면, 기 등록발명(대한민국 특허 제0392405호, 명칭: 가변 리이드를 가지는 스크류형 진공펌프)의 진공펌프는 케이싱(1)의 내부에 압축공간(2)이 제공되고, 이 압축공간(2) 내에서 회전되는 스크류로터(10)가 설치되어 구성된다.

상기 스크류로터(10)는 케이싱(1)에 회전가능하게 결합된 회전축(11)과, 회전축(11)에 결합된 스크류(12)로 구성되며, 이 스크류로터(10)는 단일의 것이 설치되거나, 혹은 압축률을 증가시켜 신속하고 높은 진공을 형성하기 위해 복렬로 설치된다.

또한, 각 스크류(12) 간의 간격(피치, 또는 공기가 압축진행되는 작용에 기인하여 리이드)이 공기의 압축진행방향 기준으로 선단측으로 점차 좁아지도록 하여 공기의 압축효율이 최적화되도록 함은 주지된 것과 같다.

상기 스크류로터(10)는 회전에 의해 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각부(20)가 내부에 구성되며, 이 냉각부(20)는 외부에서 냉각수를 공급하여 스크류로터(10)의 내측으로 진행되는 냉각수유로가 된다.

이와 같이 구성된 스크류로터(10)는 회전축(11)에 모터 등의 회전기구가 결합되어 회전력을 전달받아 회전되고, 이와 같은 스크류로터(10)의 회전에 의해 케이싱(1) 내부의 압축공간(2)에서 공기를 압축하게 되어, 도면상 우측 상단에서 흡입(IN)작용이 발생되고, 좌측하단에서 토출(OUT) 작용을 수행하게 된다.

상기와 같은 기등록발명의 스크류로터는 스크류가 일정각도(대략 45°~ 60°)의 경사면이 형성되어 토출구 측으로 공기를 압축하기 위한 효율이 낮아지게 되는데, 이는 경사면의 선단(스크류의 뿌리부분)과 후단(스크류의 날부분)에 공기의 압축률이 상이하기 때문에 발생되는 현상이다.

즉, 상기된 압축효율이 낮아짐은 스크류 경사면의 선단에서 압축이 시작된 공기는 경사면에 의해 그 후단부로 집중되고, 케이싱의 내면과 후단부의 사이 공간에서 최대의 압축이 수행되기 때문에 단위면적의 스크류면에 대해 균일하지 못한 압축률이 발생됨에 기인하게 된다.

따라서, 진공펌프의 효율은 구동초기에 압축이 시작되어 목적하는 진공상태에 도달하기 까지의 시간과, 흡입력을 발생시키는 부압의 크기인 진공도에 의해 그 정도가 규정되는 사실에 의해 기등록발명은 목적하는 진공상태의 도달시간이 지연되며 그 진공도가 낮은 문제점이 노출되는 것이다.

또한, 상기 스크류로터는 냉각효율을 높이기 위해 그 내부의 냉각부 형상이 스크류로터의 외부형상과 대응되도록 형성되고, 그 내부에 냉각수가 유입되고 배출되기 위한 별도의 관체를 결합해야 하기 때문에, 주로 절삭에 의해 가공(선반, 연삭기 등에 의해)되는 작업특성상 그 작업성이 대단히 낮을 뿐만아니라, 내부에 관체를 결합하는 과정에서의 시간적, 경제적 불이익이 발생된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로써, 압축공간 내에서 공기의 압축효율을 증가시키기 위한 이상적인 형태의 구성을 구현하여 진공도달시간 단축 및 진공도의 향상에 기여하도록 한 스크류로터를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 냉각부의 가공이 보다 쉽게 수행될 수 있도록 한 형태의 구성을 구현하여 작업성을 향상시키도록 한 스크류로터를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 특징을 갖는다.

본 발명은, 케이싱 내부의 압축공간이 형성되고, 이 압축공간에서 공기를 압축진행시켜 진공을 형성하며 그 내부에 회전시 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각부를 갖는 스크류로터가 회전가능하게 설치된 진공펌프에 있어서,

케이싱의 양측에 각각 회전가능하게 결합된 회전축과; 상기 회전축에 끼워져 몸체가 결합되고, 몸체의 외주면에 공기를 압축진행시키는 압축날부가 회전축의 길이방향과 수평한 선상을 기준으로 90°의 수직각도를 유지하며 형성된 스크류로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 특징을 갖는다.

상기 냉각부는, 회전축의 일 끝단부에서 스크류가 결합된 구간까지 냉각수가 공급되는 공급유로가 형성되고, 스크류의 몸체 내부에는 상기 공급유로와 연통되어 냉각수가 순환되며 회전축과 스크류에서 발생된 열을 냉각하는 순환부가 형성되며, 이 순환부와 일 끝단이 연통된 배출유로가 회전축의 몸체와 결합되지 않은 외측부에 타 끝단이 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 진공펌프용 스크류로터의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 스크류로터(30)는 케이싱(1)의 내부에 형성된 압축공간(2)에 회전가능하게 설치되며, 이 스크류로터(30)는 압축효율을 증가시키기 위한 구성으로 복렬 설치된다.

여기서, 상기 케이싱(1)에는 도면상 좌측 상단에 공기가 흡입되도록 하기 위한 흡입구(3)가 형성되고, 좌측하단부에 압축된 공기가 토출되기 위한 토출구(4)가 형성됨은 주지된 것과 같다.

상기 스크류로터(30)는 회전축(31)과 스크류(32)로 이루어진 기본 구성을 가지며, 상기 회전축(31)은 케이스(1)의 양측에 각각의 끝단이 회전가능하게 설치된 일체의 부재이다.

상기 스크류(32)는 회전축(31)과 결합되는 몸체(33)와, 몸체(33)의 외주면에 돌출형성되어 압축공간(2) 내의 공기를 압축진행시키기 위해 흡사 나선의 형태로 몸체(33)에 연속하여 형성된 압축날부(34)로 구성된다.

여기서, 상기 압축날부(34)는 회전축(31)의 길이방향과 수평한 선상을 기준하여 수직된 90°의 각도로 형성되며, 상기 90°의 각도는 가장 이상적인 각도를 나타내며, 사실적으로 선반이나 연삭기 등의 절삭작업에 의해 형성되는 형태이기 때문에 작업상의 오차를 감안하여 를 유지하게 된다.

또한, 상기 압축날부(34)는 기 등록발명에서 제시된 바 있듯이 압축공간(2)의 압축효율을 극대화하기 위해 선단측(도면상 토출구측)으로 점점 좁아지는 리이드를 갖도록 형성된다.

이와 같은 구성의 스크류로터(30)는 각 회전축(31)의 회전과, 스크류(32) 간의 접촉회전에 의해 열이 발생되면 이를 냉각시키기 위한 냉각부(40)가 그 내부에 형성된다.

상기 냉각부(40)는 회전축(31)과 스크류(32)의 몸체(33)에 걸쳐 형성되는 것으로, 공급유로(41), 순환부(42), 배출유로(43)로 이루어진다.

상기 공급유로(41)는 회전축(31)의 일 끝단부에서 스크류(32)의 몸체(33)가 결합된 구간까지 냉각수가 공급되도록 형성되고, 상기 순환부(42)는 스크류(32)의 몸체(33) 내부에서 공급유로(41)와 연통되며 냉각수가 순환되도록 일정공간이 형성되어 회전축(31)과 스크류(32)에서 발생된 열을 냉각하도록 구성된다.

여기서, 상기 순환부(42)의 내측벽면에는 냉각수가 몸체(33)의 내주면과 접촉되는 면적을 확장시키기 위한 다수의 냉각홈(44)이 형성된다.

상기 배출유로(43)는 순환부(42)와 일 끝단이 연통되고, 회전축(31)의 몸체(33)와 결합되지 않은 외측부에 타 끝단이 형성되어 공급유로(41)를 통해 유입된 냉각수가 순환부(42)를 순환하여 외부로 배출되며, 회전축(31)과 스크류(32)를 냉각시키도록 구성된다.

이와 같이 구성된 스크류로터(30)는 진공펌프의 구동을 위해 복렬의 것 중 어느 일측의 회전축(31)에 모터 등의 회전기구를 결합시키고, 이를 구동시키면, 회전축(31)의 회전에 의해 스크류(32)가 회전되고, 상기 스크류(32)와 기어결합의 형태가 유지된 타측의 스크류(32) 및 회전축(31)이 회전되어 공기압축을 수행하게 된다.

상기된 공기압축은 흡입구(3)로 유입된 공기가 토출구(4)로 압축진행하여 수행하는 것으로, 상기 90°각도의 압축날부(34)는 압축공간 내에서 공기의 압축을 전체구간(개개의 압축날부 상, 하부 구간)에 걸쳐 균일하게 수행하게 되어 압축공간(2) 내부의 진공도달시간 단축 및 높은 진공도를 형성하게 된다.

또한, 상기된 회전축(31)의 공급유로(41) 및 배출유로(43)는 단순 드릴링작업에 의해 간단히 형성할 수 있으며, 순환부(42)는 일반적인 선반에서 내경절삭작업에 의해 손쉽게 수행될 수 있기 때문에 그 작업성이 대단히 높아지게 된다.

도 4는 상기된 스크류의 압축날부가 수평선상과 유지하는 각도에 의해 압축의 효율을 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 스크류(32)의 압축날부(34)가 회전축(31)의 길이방향과 수평한 선상에 대해 90°각도가 될 때까지 압축공간(2) 내의 압축효율(진공도달시간과 진공도를 포함하여)이 높아지는 현상을 보였으며, 90°각도를 초과할 경우, 진공효율이 급격히 낮아지는 현상을 보였다.

즉, 상기 압축날부(34)는 제작상의 특별한 어려움이 없는 한 정확한 각도를 유지해야 하겠지만, 작업의 특성(원재료의 재질, 강도 등에 기인한)상 각도는 90°각도를 초과하지 않도록 하고, 가능한 90°각도에 근접하도록 설계함이 바람직하다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 스크류의 압축날부 각도가 축의 길이방향 수평선상에 대해 수직선상으로 형성되어 압축공간 내에서의 압축효율이 최대로 구현되므로써, 진공도달 시간의 단축 및 높은 진공도를 얻을 수 있기 때문에 사용자의 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

본 발명은, 일반적인 내경 절삭과정에 의해 그 가공이 가능하도록 한 형태의 냉각부를 구현하여 작업성 향상에 따른 제품의 제작의 시간적, 경제적 이익을 얻게 되는 효과가 있다.

도 1은 기 등록발명의 진공펌프 단면도.

도 2는 기 등록발명의 진공펌프용 스크류로터의 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 진공펌프용 스크류로터의 단면도.

도 4는 진공펌프용 스크류로터의 스크류각도에 따른 압축효율 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30: 스크류로터 31: 회전축

32: 스크류 33: 몸체

34: 압축날부 40: 냉각부

41: 공급유로 42: 순환부

43: 배출유로

Claims (3)

1. 케이싱(1) 내부의 압축공간(2)이 형성되고, 이 압축공간(2)에서 공기를 압축진행시켜 진공을 형성하며 그 내부에 회전시 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각부를 갖는 스크류로터가 회전가능하게 설치된 진공펌프에 있어서,

   케이싱(1)의 양측에 각각 회전가능하게 결합된 회전축(31)과;

   상기 회전축(31)에 끼워져 몸체(33)가 결합되고, 몸체(33)의 외주면에 공기를 압축진행시키는 압축날부(34)가 회전축(31)의 길이방향과 수평한 선상을 기준으로 90°의 수직각도를 유지하며 형성된 스크류(32)로 이루어진 것을 특징으로 하는 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각부(40)는

   회전축(31)의 일 끝단부에서 스크류(32)가 결합된 구간까지 냉각수가 공급되는 공급유로(41)가 형성되고, 스크류(32)의 몸체(33) 내부에는 상기 공급유로(41)와 연통되어 냉각수가 순환되며 회전축(31)과 스크류(32)에서 발생된 열을 냉각하는 순환부(42)가 형성되며, 이 순환부(42)와 일 끝단이 연통된 배출유로(43)가 회전축(31)의 몸체(33)와 결합되지 않은 외측부에 타 끝단이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스크류(32)는

   압축공기가 진행되는 방향을 기준하여 선단측으로 리이드 간격이 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 직각의 스크류와 그 내/외부에 냉각부를 갖는 진공펌프용 스크류로터.