KR20100067632A - Rotary vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Description
본원 발명은, 회전축에 의해 로터를 회전하고 펌프실 내의 가스를 이송하여, 흡인 작용을 실시하는 회전식 진공 펌프에 관한 것이다. This invention relates to the rotary vacuum pump which rotates a rotor by a rotating shaft, conveys gas in a pump chamber, and performs a suction effect.
특허문헌 1 에는, 회전식 진공 펌프 중 하나인 다단식 루트 펌프가 개시되어 있다. 상기 다단식 루트 펌프는 하우징 내에 있어서 2 개의 회전축이 평행하게 배치 형성되고, 각각 양단을 베어링에 의해 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 각 회전축에 구비된 복수의 로터는 각각 하우징 내에 상기 회전축과 직각인 방향으로 병설된 복수의 펌프실 내에 수용된 구성을 갖는다.Patent Document 1 discloses a multi-stage root pump, which is one of rotary vacuum pumps. The multi-stage root pump is formed so that two rotation shafts are arranged in parallel in the housing, and both ends are rotatably supported by a bearing. Each of the plurality of rotors provided in each of the rotating shafts has a configuration accommodated in the plurality of pump chambers arranged in a direction perpendicular to the rotating shaft in the housing.
구체적으로는, 일방의 회전축에 구비된 복수의 로터가 타방의 회전축에 구비된 복수의 로터와 각각 1 쌍을 이루고, 맞물림 상태에서 상기 각 펌프실에 수용되어 있다. 각 펌프실은 흡입 영역과 토출 영역을 갖고, 1 개의 펌프실의 토출 영역이 연통로를 개재하여 인접하는 펌프실의 흡입 영역과 접속되어 있다. 또, 일단측에 위치하는 펌프실의 흡입 영역은 외부와 연통되는 흡입 구멍과 접속되고, 타단측에 위치하는 펌프실의 토출 영역은 외부에 연통되는 토출구와 접속되어 있다.Specifically, a plurality of rotors provided on one rotary shaft form a pair with each of the plurality of rotors provided on the other rotary shaft, and are accommodated in the respective pump chambers in an engaged state. Each pump chamber has a suction region and a discharge region, and the discharge region of one pump chamber is connected to the suction region of an adjacent pump chamber via a communication path. Moreover, the suction area of the pump chamber located at one end side is connected with the suction hole which communicates with the outside, and the discharge area of the pump chamber located at the other end side is connected with the discharge port which communicates with the outside.
상기 일방의 회전축은 그 일단이 구동원에 연결되고, 동회전축에 형성된 기어가 상기 타방의 회전축에 형성된 기어와 맞물려, 각 회전축은 동기하여 상반되는 방향으로 회전한다. 특허문헌 1 에는 명확하게 기재되지 않지만, 실시되는 다단식 루트 펌프에서는, 상기 일방 및 타방의 회전축은, 상기 펌프실 내에 있어서의 로터의 위치를 규정하기 위해, 로크 너트, 또는 상기 회전축 일단측의 라디얼 베어링과 회전축의 압입 등의 수단에 의해 회전 축선 방향의 이동을 금지하도록 구성되어 있다.One end of the rotary shaft is connected to a drive source, and a gear formed on the same rotary shaft meshes with a gear formed on the other rotary shaft, so that each rotary shaft rotates in the opposite direction in synchronization. Although not clearly described in Patent Literature 1, in the multi-stage root pump, the one and the other rotary shafts have a lock nut or a radial bearing at one end of the rotary shaft in order to define the position of the rotor in the pump chamber. And movement in the direction of the rotation axis by means such as press-fitting of the rotation shaft.
상기와 같이 구성된 다단식 루트형 펌프는 상기 일방의 회전축을 구동함으로써 상기 타방의 회전축도 회전되고, 상기 각 펌프실에 수용되어 있는 1 쌍의 로터가 회전된다. 상기 흡입구를 개재하여 상기 일단측의 펌프실에 흡인된 가스는, 상기 1 쌍의 로터의 회전에 의해 압축되면서 순서대로 인접하는 펌프실에 흡인됨으로써 이송된다. 타단측의 펌프실로부터는 압축된 가스가 토출구를 개재하여 외부에 배출된다. In the multistage rooted pump configured as described above, the other rotary shaft is also rotated by driving the one rotary shaft, and the pair of rotors accommodated in the respective pump chambers is rotated. The gas sucked into the pump chamber at one end via the suction port is conveyed by being sucked into the adjacent pump chamber in order while being compressed by the rotation of the pair of rotors. From the pump chamber of the other end side, the compressed gas is discharged | emitted to the exterior via the discharge port.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2008-51116호Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-51116
상기와 같이 구성된 다단식 루트 펌프는 운전 중, 특히 상기 토출구측에서 고열이 발생되므로, 상기 하우징이나 로터 및 회전축은 열팽창된다. 또, 다단식 루트 펌프의 정지시에는 상기 하우징이나 로터 및 회전축이 대기에 의해 냉각되기 때문에 열수축된다. 그러나, 운전 중에 있어서, 상기 하우징은 대기에 직접 접하여 냉각 효과를 받기 쉬운 상태에 있지만, 상기 로터 및 회전축은 상기 하우징 내에 존재하여 대기의 냉각 효과를 받는 경우가 없다. 이로 인해, 상기 하우징과 상기 로터 및 회전축 사이에는 열팽창량의 차가 발생되고, 상기 로터 및 회전축이 상기 하우징보다 크게 변위된다. 따라서, 상기 하우징의 일부인 펌프실 벽면과 상기 로터 벽면 사이에 스러스트 방향의 큰 극간이 생긴다. Since the multistage route pump configured as described above generates high heat during operation, particularly at the discharge port side, the housing, the rotor, and the rotating shaft are thermally expanded. In addition, when the multi-stage root pump is stopped, the housing, the rotor, and the rotating shaft are cooled by the air, and thus heat shrink. In operation, however, the housing is in direct contact with the atmosphere, and in a state in which the cooling effect is easily received, but the rotor and the rotating shaft are present in the housing and do not receive the cooling effect of the atmosphere. As a result, a difference in thermal expansion amount is generated between the housing, the rotor, and the rotating shaft, and the rotor and the rotating shaft are displaced larger than the housing. Thus, a large gap in the thrust direction occurs between the pump chamber wall surface that is part of the housing and the rotor wall surface.
한편, 펌프실 내에 흡인되는 가스 중에는 분체 등이 혼재되어 있으므로, 상기한 스러스트 방향의 큰 극간에는 분체 등의 퇴적에 의한 이물질이 생기기 쉬워진다. 이물질이 퇴적된 상태에서 다단식 루트 펌프가 정지되어 열수축된 경우, 상기 로터 및 회전축은 이물질의 존재에 의해 초기의 설정 위치까지 복귀되지 못해, 상기 이물질에 대해 강하게 압착된 상태가 된다. 이로 인해, 다단식 루트 펌프는 재시동되었을 경우, 상기 로터와 이물질 사이에 큰 마찰 저항이 생겨 재시동이 불가능해질 우려가 있었다. On the other hand, in the gas drawn in the pump chamber, powder and the like are mixed, so that foreign matters due to deposition of powder or the like tends to occur in the large gap in the above-described thrust direction. When the multi-stage root pump is stopped and thermally contracted in the state in which foreign matters are deposited, the rotor and the rotating shaft cannot be returned to the initial set position due to the presence of foreign matters, and thus, the rotor and the rotating shaft are strongly pressed against the foreign matters. For this reason, when the multi-stage root pump is restarted, a large frictional resistance is generated between the rotor and the foreign matter, and there is a fear that restarting is impossible.
본원 발명은, 펌프실 내에 퇴적된 이물질에 의한 재시동시의 마찰 저항을 완화할 수 있는 회전식 진공 펌프를 제공한다. The present invention provides a rotary vacuum pump that can alleviate the frictional resistance upon restarting by foreign matter deposited in the pump chamber.
제 1 항에 기재된 본원 발명은, 하우징 내에 펌프실을 형성하고, 상기 펌프실 내에 배치되는 로터를 복수의 회전축에 구비하고, 상기 복수의 회전축의 회전에 의해 상기 펌프실 내의 가스를 이송하여 흡인 작용을 실시하는 회전식 진공 펌프에 있어서, 상기 회전축은, 상기 회전식 진공 펌프의 운전시에 발생되는 상기 로터 및 상기 회전축의 스러스트 방향의 열팽창에 의한 변위를 일 방향으로만 허용하는 스러스트 방향 이동 규제 수단과, 상기 회전축에 대해 상기 열팽창을 허용하는 방향과는 상반되는 방향으로 탄성 지지력을 부여하는 제 1 탄성 부재를 구비한 것을 특징으로 한다. 제 1 항에 기재된 본원 발명에 의하면, 상기 회전식 진공 펌프의 운전 중, 상기 하우징과 상기 로터 및 상기 회전축 사이의 열팽창량의 차에 의해 상기 펌프실 내에 발생된 스러스트 방향의 극간에 이물질이 퇴적되어도, 상기 회전식 진공 펌프의 정지시의 열수축에 수반되는 상기 하우징과 상기 로터간의 마찰력을 상기 제 1 탄성 부재의 변형에 의해 흡수할 수 있어, 상기 회전식 진공 펌프의 재시동을 지장없이 실시할 수 있다. The present invention according to claim 1, wherein the pump chamber is formed in a housing, the rotor disposed in the pump chamber is provided with a plurality of rotation shafts, and the gas in the pump chamber is transported by rotation of the plurality of rotation shafts to perform a suction action. In the rotary vacuum pump, the rotary shaft includes thrust direction movement regulating means for allowing displacement in the thrust direction of the rotor and the rotary shaft generated in the operation of the rotary vacuum pump in only one direction, and the rotary shaft. And a first elastic member for imparting elastic support in a direction opposite to the direction in which the thermal expansion is allowed. According to this invention of Claim 1, even if the foreign material accumulates in the thrust direction polarity generate | occur | produced in the said pump chamber by the difference of the amount of thermal expansion between the said housing, the said rotor, and the said rotating shaft, during the operation of the said rotary vacuum pump, The friction force between the housing and the rotor accompanying the heat shrinkage at the time of stopping the rotary vacuum pump can be absorbed by the deformation of the first elastic member, so that the rotary vacuum pump can be restarted without any trouble.
제 2 항에 기재된 본원 발명은, 상기 회전축에 대해 상기 열팽창을 허용하는 방향의 탄성 지지력을 부여하는 제 2 탄성 부재를 형성한 것을 특징으로 하므로, 상기 회전축을 상반되는 방향의 탄성 지지력을 갖는 2 개의 탄성 부재에 의해 위치 결정할 수 있음과 함께 열팽창에 의해 상기 펌프실 내에 퇴적된 이물질에 의한 마찰 저항을 완화할 수 있다. The present invention according to
제 3 항에 기재된 본원 발명은, 상기 스러스트 방향 이동 규제 수단은, 상기 회전축에 형성된 단차부와 상기 회전축을 지지하는 베어링으로 이루어지고, 상기 단차부와 상기 베어링과의 직접적 또는 간접적인 맞닿음에 의해 스러스트 방향의 이동이 규제되는 것을 특징으로 하기 위해, 간단한 수단에 의해 본원 발명의 목적을 달성할 수 있다.The present invention according to
청구항 4 에 기재된 본원 발명은, 상기 제 1 탄성 부재는, 상기 단차부와 상기 베어링 사이에 배치되는 것을 특징으로 하기 위해, 바람직하게 회전축에 탄성 지지력을 부여할 수 있다.In this invention of
청구항 5 에 기재된 본원 발명은, 상기 회전식 진공 펌프는 다단식 루트 펌프인 것을 특징으로 하므로, 본원 발명을 바람직하게 실시할 수 있다.The present invention according to claim 5 is characterized in that the rotary vacuum pump is a multi-stage root pump, so that the present invention can be preferably performed.
청구항 6 에 기재된 본원 발명은, 상기 회전축에 대해 상기 제 1 탄성 부재가 탄성 지지력을 부여하는 방향은, 상기 다단식 루트 펌프에서의 가스의 이송 방향과 동일하고, 상기 스러스트 방향 이동 규제 수단은, 상기 다단식 루트 펌프의 최종단측에 배치되는 것을 특징으로 하기 위해, 상기 다단식 루트 펌프의 최종단측에서 스러스트 방향의 이동을 규제할 수 있어, 최종단의 펌프실로부터의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.In this invention of
본원 발명은, 펌프실 내에 있어서의 이물질의 퇴적에 상관없이 회전식 진공 펌프를 원활하게 재시동할 수 있다. According to the present invention, the rotary vacuum pump can be smoothly restarted regardless of deposition of foreign matter in the pump chamber.
(제 1 실시형태)(1st embodiment)
이하, 본원 발명을 다단식 루트 펌프에 실시한 제 1 실시형태를 도 1 ∼ 도 6 에 기초하여 설명한다. 또한, 본원 명세서에 있어서는 다단식 루트 펌프의 방향에 대해, 도 1 ∼ 도 4 의 좌방을 프론트, 우측을 리어, 상방을 상방, 하방을 하방으로 하고, 도 5 및 도 6 의 우방을 정면, 좌방을 배면(背面)으로 하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, 1st Embodiment which implemented this invention on the multistage root pump is described based on FIGS. In addition, in this specification, with respect to the direction of a multistage route pump, the left side of FIGS. 1-4 is front, the right side is rear, the upper side is upward, and the lower side is downward, and the right side of FIGS. 5 and 6 is front and left. It demonstrates as a back surface.
다단식 루트 펌프의 외형을 형성하는 하우징 (1) 은, 프론트측으로부터 순서대로 프론트 하우징 (2), 로터 하우징 (3), 리어 하우징 (4) 및 기어 하우징 (5) 이 접합되고, 내부가 밀봉된 상태에서 예를 들어 볼트 (도시 생략) 등에 의해 일체화되어 있다. 각 하우징 (2 ∼ 5) 은 도 5 및 도 6 에 개관되는 바와 같이, 대략 타원 형상의 내부 공간을 갖는 통형상체를 상하 2 분할한 구성으로 이루어진다. 이 2 분할 구성은, 다단식 루트 펌프의 장착에 효과적이고, 예를 들어 하방의 분할 통형상체에 후술하는 각 기구의 부재를 장착한 후, 상방의 분할 통형상체를 씌워 밀봉 상태로 하여 일체화되도록 장착된다. 또한, 각 하우징 (2 ∼ 5) 의 2 분할 구성은 본원 발명과 밀접하게 관계되는 것이 아니므로, 상세한 설명은 생략한다. 또, 다단식 루트 펌프의 각 구성은 각 도면과 같이, 장착된 상태를 기본으로 하여 설명한다. As for the housing 1 which forms the external form of a multistage root pump, the
로터 하우징 (3) 의 내부에는, 타원 형상이 되도록 상하 2 분할된 구획벽 (6 ∼ 9) 이 프론트측으로부터 순서대로 간격을 좁혀 장착되고, 구획벽 (6) 과 프론트 하우징 (2) 사이, 각 구획벽 (6 ∼ 9) 사이 및 구획벽 (9) 과 리어 하우징 (4) 사이에 각각 펌프실 (10 ∼ 14) 이 형성되어 있다. 따라서, 각 구획벽 (6 ∼ 9) 은 펌프실 (10 ∼ 14) 을 형성하기 위한 로터 하우징 (3) 의 일부로서 구성되어 있다. 또, 각 펌프실 (10 ∼ 14) 은 프론트측으로부터 순서대로 축소된 용적을 갖는다.Inside the
각 구획벽 (6 ∼ 9) 은 내부에 연통 공간 (15 ∼ 18) 을 갖는다. 각 연통 공간 (15 ∼ 18) 은 도 1 에 나타내는 바와 같이, 하방에 프론트측으로 개구되는 토출 통로 (19 ∼ 22) 를 갖고, 상방에 리어측으로 개구되는 흡입 통로 (23 ∼ 26) 를 갖는다.Each partition wall 6-9 has the communication space 15-18 inside. As shown in FIG. 1, each communication space 15-18 has the discharge passage 19-22 opened to the front side downward, and has the suction passage 23-26 opened to the rear side upward.
각 펌프실 (10 ∼ 14) 은 도 1 에 있어서, 상방측의 공간에 가스의 흡입 영역을 형성하고, 하방측에 가스의 토출 영역을 형성한다. 펌프실 (10) 은 흡입 영역을 로터 하우징 (3) 의 상방에 형성된 외부에 접속하는 흡입구 (27) 에 연통시키고, 토출 영역을 구획벽 (6) 의 토출 통로 (19) 에 연통시킨다. 구획벽 (6 ∼ 9) 사이에 형성된 각 펌프실 (11 ∼ 13) 은 흡입 영역을 각각 각 구획벽 (6 ∼ 8) 의 흡입 통로 (23 ∼ 25) 에 연통시키고, 토출 영역을 각각 각 구획벽 (6 ∼ 9) 의 토출 통로 (19 ∼ 22) 에 연통시킨다. 펌프실 (14) 은 흡입 영역을 구획벽 (9) 의 흡입 통로 (26) 에 연통시키고, 토출 통로를 로터 하우징 (3) 의 하방에 형성된 외부에 접속되는 토출구 (28) 에 연통시킨다.Each pump chamber 10-14 forms the intake area | region of gas in the upper space, and forms the discharge area | region of gas in the lower side in FIG. The
이상의 구성에 있어서, 흡입구 (27) 및 흡입 통로 (23 ∼ 26) 는 각각 각 펌프실 (10 ∼ 14) 에 대한 가스의 흡인부를 구성하고, 토출 통로 (19 ∼ 22) 및 토출구 (28) 는 각 펌프실 (10 ∼ 14) 에 대한 가스의 토출부를 구성한다.In the above configuration, the
하우징 (1) 내의 거의 중앙부에는, 2 개의 회전축 (29, 30) 이 프론트측으로 부터 리어측으로 관통되도록 평행하게 배치 형성되어 있다. 회전축 (29, 30) 은 각각 둘레면 상에 일체화된 십자 형상 (도 5 참조) 의 로터 (31 ∼ 40) 를 복수 구비하고 있다. 로터 (31, 36) 는 1 쌍이 되도록 맞물려져 펌프실 (10) 에 회전할 수 있게 수용되고, 이하 동일하게, 로터 (32, 39) 가 펌프실 (11) 에, 로터 (33, 38) 가 펌프실 (12) 에, 로터 (34, 39) 가 펌프실 (13) 에, 로터 (35, 40) 가 펌프실 (14) 에 각각 회전할 수 있도록 수용되어 있다. Nearly the center of the housing 1, two
회전축 (29, 30) 의 프론트측 단부(端部)는 프론트 하우징 (2) 에 각각 베어링 (41, 42) 에 의해 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 베어링 (41, 42) 은, 프론트 하우징 (2) 에 대해 스러스트 방향으로 이동할 수 있다. 회전축 (29, 30) 의 둘레면에는 링 부재 (43, 44) 가 고정되고, 링 부재 (43, 44) 와 프론트 하우징 (2) 사이에 제 2 탄성 부재로서의 접시 스프링 (45, 46) 이 개재되어 있다. 따라서, 회전축 (29, 30) 은 접시 스프링 (45, 46) 에 의해 베어링 (41, 42), 링 부재 (43, 44) 를 개재하고, 프론트측으로의 탄성 지지력을 받도록 구성되어 있다. 또한, 링 부재 (43, 44) 의 외주면과 프론트 하우징 (2) 의 내주면 사이에는 시일 부재 (47, 48) 가 장착되어, 펌프실 (10) 내의 가스가 외부로 새지 않도록 구성되어 있다. 또, 65 는 회전축 (29, 30) 의 프론트측 단부를 덮는 커버이다.Front end portions of the
회전축 (29, 30) 의 리어측은 베어링 (51, 52) 에 의해 회전할 수 있도록 지지되고, 베어링 (51, 52) 은 리어 하우징 (4) 의 내주면에 장착된 홀더 (49, 50) 에 의해 지지되어 있다. 베어링 (51, 52) 보다 더욱 리어측 위치에서, 회전축 (29, 30) 의 주면에는 비틀어 넣어 고정된 스프링 받이 링 (53, 54) 이 배치 형성 되어 있다. 스프링 받이 링 (53, 54) 은 장착 위치가 조정된 후, 적절한 수단에 의해 회전축 (29, 30) 에 고정되는데, 더블 너트 등을 이용하면 구성이 간단하다. The rear side of the
베어링 (51, 52) 의 내륜과 스프링 받이 링 (53, 54) 사이에는, 압축 스프링으로서 구성된 본원 발명의 제 1 탄성 부재인 코일 스프링 (55, 56) 이 장착되어, 회전축 (29, 30) 에 리어측으로의 탄성 지지력을 부여하고 있다. 회전축 (29, 30) 은 베어링 (51, 52) 에 대해, 스러스트 방향으로의 이동이 허용된 구성이다. 바람직하게는, 접시 스프링 (45, 46) 에 대해, 코일 스프링 (55, 56) 의 스프링력이 강하게 설정되어 있으므로, 회전축 (29, 30) 이 가장 리어측에 위치한 상태를 취할 수 있다. Between the inner ring of the
베어링 (51, 52) 의 프론트측에 위치하는 리어 하우징 (4) 내의 공간에서, 회전축 (29, 30) 상에는 라비린스 기구 (57, 58) 가 배치 형성되어, 펌프실 (14) 내와 베어링 (51, 52) 측의 공간 사이를 시일하고 있다. 기어 하우징 (5) 의 내부 공간에 돌출된 회전축 (29, 30) 의 리어측 단부는, 각각 기어 (59, 60) 를 구비하고, 양기어 (59, 60) 의 맞물림에 의해 회전 전달된다. 회전축 (29) 은 기어 하우징 (5) 의 리어측 외단면에 고정된 모터 (M) 의 모터축 (61) 과 이음매 (62) 에 의해 연결되어, 모터 (M) 의 구동력을 받는다.In the space in the
최종 단(段)으로서의 펌프실 (14) 의 토출 영역에 연통된 토출구 (28) 는, 머플러 (63) 및 배출 기구 (64) 에 연결되고, 펌프실 (14) 로부터 토출된 가스는 배출 기구 (64) 를 개재하여 도시되지 않은 배기 가스 처리 장치로 배출된다. The
이상의 구성을 갖는 다단식 루트 펌프는 다음과 같이 동작한다. 모터 (M) 의 구동력에 의해 회전축 (29) 이 회전되고, 기어 (59, 60) 를 개재하여 회전축 (30) 이 회전된다. 회전축 (29) 의 로터 (31 ∼ 35) 및 회전축 (30) 의 로터 (36 ∼ 40) 는 각각 쌍을 이루어 맞물린 상태에서 펌프실 (10 ∼ 14) 내에서 회전한다. 회전축 (29 및 30) 의 회전에 수반되어 흡입구 (27) 로부터는 가스가 흡인된다. The multistage root pump having the above configuration operates as follows. The rotating
흡입구 (27) 로부터 제 1 단이 되는 펌프실 (10) 의 흡입 영역에 흡인된 가스는 로터 (31, 36) 에 의해 토출 영역으로 이송되고, 구획벽 (6) 의 토출 통로 (19), 연통 공간 (15) 및 흡입 통로 (23) 를 개재하여 인접하는 제 2 단의 펌프실 (11) 의 흡입 영역에 흡인된다. 펌프실 (11) 에 흡인된 가스는 로터 (32, 37) 에 의해 토출 영역으로 이송되고, 구획벽 (7) 의 토출 통로 (20), 연통 공간 (16) 및 흡입 통로 (24) 를 개재하여 제 3 단이 되는 펌프실 (12) 에 흡인된다. 이하 동일하게 하여, 펌프실 (12) 내의 가스는 제 4 단이 되는 펌프실 (13) 및 최종 단이 되는 펌프실 (14) 에 순서대로 이송된다. The gas sucked into the suction region of the
흡입구 (27) 로부터 흡인된 가스는, 펌프실 (10) 로부터 펌프실 (14) 로 이송되는 동안 순서대로 압축되어, 고온, 고압의 가스가 되어 토출구 (28) 로 배출된다. 이로 인해, 구획벽 (6 ∼ 9) 을 포함하는 로터 하우징 (3) 및 로터 (31 ∼ 40) 를 포함하는 회전축 (29, 30) 은 열팽창되어, 스러스트 방향 및 레이디얼 방향으로 변위된다. 로터 하우징 (3), 리어 하우징 (4) 에 대한 회전축 (29, 30) 의 장착은, 상기 열팽창에 의한 스러스트 방향의 변위를 허용하도록 구성되어 있 다. 리어 하우징 (4) 내에 위치하는 회전축 (29, 30) 에 단차부를 이루도록 형성된 플랜지부 (29a, 30a) 의 리어측 측면은 라비린스 기구 (57, 58) 의 프론트측 단면에 맞닿아 있다. 따라서, 회전축 (29, 30) 은 일단측의 지지부인 베어링 (51, 52) 에 의해 리어측으로의 이동이 규제되어, 회전축 (29, 30) 의 플랜지부 (29a, 30a), 라비린스 기구 (57, 58), 베어링 (51, 52) 은, 스러스트 방향 이동 규제 수단을 구성한다. 회전축 (29, 30) 의 플랜지부 (29a, 30a) 는, 서클립에 의해 형성되어도 된다.The gas sucked from the
또한, 다단식 루트 펌프는, 하우징 (1) 을 도시되어 있지 않은 장착 대좌에 방진 고무 (도시 생략) 를 개재하여 고정시키고, 모터 (M) 를 하우징 (1) 의 리어측 단면에 매단 상태에서 장착된 구성이기 때문에, 하우징 (1) 의 열팽창은 방진 고무에 의해 흡수된다.In addition, the multi-stage root pump fixes the housing 1 to a mounting pedestal not shown through the anti-vibration rubber (not shown), and the motor M is mounted in a state of being suspended in the rear end face of the housing 1. Because of the configuration, thermal expansion of the housing 1 is absorbed by the anti-vibration rubber.
이상과 같이 구성된 제 1 실시형태는 이하와 같이 작용한다. The first embodiment configured as described above acts as follows.
다단식 루트 펌프의 운전 중에 있어서의 각 부의 상태에 대해, 회전축 (30) 의 로터 (36 ∼ 40) 를 대표로 하여 나타낸 도 3 및 도 4 에 기초하여 설명한다. 다단식 루트 펌프의 운전에 의해 제 1 단의 펌프실 (10) 에 흡인된 가스는 최종 단의 펌프실 (14) 로 순서대로 압축되면서 이송된다. 펌프실 (14) 에서는 고압축에 의해 고온이 된 가스가 토출된다. 이 때문에, 구획벽 (6 ∼ 9) 을 포함하는 로터 하우징 (3) 및 로터 (36 ∼ 40) 를 포함하는 회전축 (30) 은 열팽창에 의해 레이디얼 방향 및 스러스트 방향으로 열팽창된다. The state of each part during operation | movement of a multistage route pump is demonstrated based on FIG. 3 and FIG. 4 which represented the rotors 36-40 of the
이 중, 스러스트 방향의 열팽창은 일 방향으로의 변위만이 허용되고 있기 때 문에, 프론트측이 되는 가스의 흡인부측으로 변위된다 (도 3 의 화살표 방향 참조). 열팽창에 의한 변위량은 펌프실 (14) 주위가 가장 크다. 그러나, 로터 하우징 (3) 은 외주위가 외기에 노출되어 있기 때문에, 구획벽 (6 ∼ 9) 을 포함하여 상시(常時) 냉각 효과를 받는 상태이다. 이에 대해, 로터 하우징 (3) 과 분리되고, 내부에 수용되어 있는 로터 (36 ∼ 40) 를 포함하는 회전축 (30) 은 외기에 의한 냉각 효과를 받지 않는다. 따라서, 도 3 의 화살표의 길이로 나타낸 바와 같이, 열팽창량은 하우징측 열팽창 < 회전축측 열팽창 β 의 관계가 생긴다.Among them, the thermal expansion in the thrust direction is displaced to the suction side of the gas to be the front side because only displacement in one direction is allowed (see arrow direction in FIG. 3). The displacement amount due to thermal expansion is the largest around the
특히, 펌프실 (14) 을 구성하는 리어 하우징 (4) 의 프론트측 벽면과 로터 (40) 의 리어측 벽면 사이에는 큰 극간 (66) 이 발생된다. 펌프실 (10 ∼ 14) 을 이송되는 가스 중에 혼재하는 분체 등은 특히 큰 극간 (66) 에 퇴적되기 쉬워 여기에 이물질 (67) (도 4 참조) 덩어리가 생긴다. 다단식 루트 펌프의 운전 중에는 극간 (66) 이 크므로 특별히 문제가 없다. 그러나, 다단식 루트 펌프가 정지하면, 고온 가스에 의한 가열원이 소멸되므로 전체가 급속하게 냉각된다.In particular, a
도 4 는 다단식 루트 펌프의 정지시를 나타낸 것이다. 구획벽 (6 ∼ 9) 을 포함하는 로터 하우징 (3) 및 로터 (36 ∼ 40) 를 포함하는 회전축 (30) 은 열수축에 의해 초기 설정 위치로 되돌아오도록 리어측으로 변위한다. 열팽창량이 큰 로터 (36 ∼ 40) 를 포함하는 회전축 (30) 은 열수축량도 크고, 도 4 의 화살표의 길이로 나타내는 바와 같이, 하우징측 열수축 γ < 회전축측 열수축 δ 의 관계가 생긴다. 그러나, 펌프실 (14) 의 극간 (66) 에는 운전 중에 퇴적된 이물질 (67) 이 존재한다. 4 shows the stop of the multi-stage root pump. The
로터 (40) 가 초기 설정 위치로 되돌아오려고 하면, 코일 스프링 (56) 의 스프링력에 의해 이물질 (67) 은 펌프실 (14) 내에서 로터 (40) 와 리어 하우징 (4) 의 프론트측 벽면의 사이에 끼워진다. 이물질 (67) 은 로터 (40) 에 대한 큰 회전 저항이 되는데, 본 실시형태에서는 코일 스프링 (56) 의 신장에 의해 회전축 (30) 이 프론트측으로 약간 변위된 상태로 유지된다. 이로 인해, 로터 (40) 의 열수축에 의해 이물질 (67) 이 로터 (40) 와 리어 하우징 (4) 의 프론트측 벽면 사이에 강하게 가압되는 것에 의한 맞물림이 방지된다. 또한, 이물질 (67) 이 펌프실 (10 ∼ 14) 의 어느 극간에 퇴적되어도, 로터 (36 ∼ 40) 와 리어 하우징 (4) 의 프론트측 벽면, 구획벽 (6 ∼ 9), 프론트 하우징 (2) 의 리어측 벽면 사이에 이물질 (67) 이 맞물리는 것이 방지된다.When the
다단식 루트 펌프는 그 후 재운전이 지시된 경우, 이물질 (67) 에 대한 로터 (40) 의 가압력이 작고, 마찰 저항이 작으므로 원활하게 시동된다. 또한, 이물질 (67) 은 다단식 루트 펌프의 재운전 중에, 가스의 압력이나 로터 (40) 의 회전에 의해 서서히 제거되는 것으로 기대된다. 만일, 이물질 (67) 이 퇴적된 채로 있어도, 로터 (40) 는 코일 스프링 (56) 의 신장에 의해 이물질 (67) 에 대해 강하게 압착되지 않으므로, 다단식 루트 펌프는 운전에 지장을 초래하는 경우가 없다.When the multistage route pump is instructed thereafter, the pressing force of the
상기한 제 1 실시형태는 이하의 작용 효과를 갖는다.The first embodiment described above has the following effects.
(1) 코일 스프링 (55, 56) 을 개재하여 탄성 지지하고, 회전축 (29, 30) 을 회전 축선 방향으로 변위할 수 있게 한 간단한 구성에 의해 이물질 (67) 의 퇴적에 의한 큰 마찰 저항의 발생을 억제할 수 있다. (1) Generation of large frictional resistance due to deposition of
(2) 하우징 (1) 의 프론트측과 리어측에 각각 접시 스프링 (45, 46) 및 코일 스프링 (55, 56) 을 개재시킴으로써, 펌프실 (10 ∼ 14) 에 있어서의 로터 (36 ∼ 40) 의 초기 설정 위치의 위치 결정을 용이하게 실시할 수 있다. (2) By interposing the disc springs 45 and 46 and the coil springs 55 and 56 on the front side and the rear side of the housing 1, respectively, of the
(3) 회전축 (29, 30) 에 대해 코일 스프링 (55, 56) 이 탄성 지지력을 부여하는 방향은, 다단식 루트 펌프에서의 가스의 이송 방향과 동일하고, 회전축 (29, 30) 의 플랜지부 (29a, 30a), 라비린스 기구 (57, 58), 베어링 (51, 52) 은, 다단 식 루트 펌프의 최종단측에서 스러스트 방향의 이동을 규제하여, 최종단의 펌프실 (14) 로부터의 누출을 효과적으로 방지할 수 있다.(3) The direction in which the coil springs 55 and 56 impart an elastic bearing force to the
본원 발명은, 상기한 실시형태의 구성에 한정되지 않고, 본원 발명의 취지 범위 내에서 여러 가지의 변경이 가능하여, 다음과 같이 실시할 수 있다. This invention is not limited to the structure of embodiment mentioned above, Various changes are possible within the meaning of this invention, and it can carry out as follows.
(1) 본원 발명의 제 1 탄성 부재는, 코일 스프링 (55, 56) 에 한정되지 않고, 접시 스프링 혹은 수지, 고무 등의 탄성 부재를 사용할 수 있다. (1) The first elastic member of the present invention is not limited to the coil springs 55 and 56, and an elastic member such as a disc spring or a resin or rubber can be used.
(2) 코일 스프링 (55, 56) 등의 제 1 탄성 부재는 리어측에 한정되지 않고, 프론트측 혹은 리어측과 프론트측의 중간 위치에 배치 형성할 수도 있다. (2) The first elastic members such as the coil springs 55 and 56 are not limited to the rear side, and may be disposed at the intermediate position between the front side or the rear side and the front side.
(3) 코일 스프링 (55, 56) 으로 나타낸 제 1 탄성 부재는 제 1 실시형태와 같이, 회전축 (29, 30) 상에 배치 형성하는 구성에 한정되지 않고, 회전축 (29, 30) 을 회전 축선 방향으로 탄성 지지할 수 있는 구성이면 다른 위치에 배치 형성할 수도 있다. 또한, 이하의 각 실시형태의 설명 중, 괄호 안의 숫자는 도 2 에 나타낸 회전축 (30) 측의 구성 부재를 나타낸다. 예를 들어, 도 7 에 나타 낸 제 2 실시형태는, 베어링 (51 (52)) 을 회전축 (29 (30)) 과 일체로 슬라이딩할 수 있도록 구성함과 함께 베어링 (51 (52)) 의 외륜을 홀더 (49 (50)) 에 장착한 규제판 (68 (69)) 에 맞닿는다. 따라서, 회전축 (29)(30) 및 베어링 (51)(52) 은 리어측 (도 7 의 우측) 으로의 이동은 규제되지만, 열팽창에 의한 프론트측 (도 7 의 좌측) 으로의 이동이 허용된다. 본원 발명의 제 1 탄성 부재인 코일 스프링 (70 (71)) 은 홀더 (49 (50)) 의 프론트측에 형성한 돌기부 (72 (73)) 와 베어링 (51 (52)) 의 외륜 사이에 배치 형성되어 있다. 코일 스프링 (70 (71)) 은 회전축 (29 (30)) 및 베어링 (51 (52)) 을 열팽창에 의해 이동되는 방향과는 반대 방향 (도 7 의 우측) 으로 탄성 지지한다. 제 2 실시형태는 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과를 기대할 수 있다. (3) The first elastic member represented by the coil springs 55 and 56 is not limited to the configuration formed on the
(4) 도 8 에 나타낸 제 3 실시형태는, 베어링 (51 (52)) 및 홀더 (49 (50)) 를 회전축 (29 (30)) 과 일체로 슬라이딩할 수 있도록 구성한 것이다. 베어링 (51 (52)), 홀더 (49 (50)) 및 회전축 (29 (30)) 은, 도 1 및 도 2 에 나타내는 회전축 (29 (30)) 의 플랜지부 (29a, 30a) 가 라비린스 기구 (57, 58) 와 맞닿음으로써, 리어측 (도 8 의 우측) 으로의 이동이 규제되고, 열팽창에 의한 프론트측 (도 8 의 좌측) 으로의 이동이 허용되어 있다. 본원 발명의 제 1 탄성 부재인 코일 스프링 (74 (75)) 은 홀더 (49 (50)) 의 리어측 돌기부 (76 (77)) 와 리어 하우징 (4) 의 리어측 절결부 (78 (79)) 사이에 배치 형성되어 있다. 코일 스프링 (74 (75)) 은 회전축 (29 (30)), 베어링 (51 (52)) 및 홀더 (49 (50)) 를 열팽창에 의해 이동되는 방향과는 반대 방향 (도 8 의 우측) 으로 탄성 지지한다. 제 3 실 시형태는 제 1 실시형태와 동일한 작용 효과를 기대할 수 있다. (4) The 3rd Embodiment shown in FIG. 8 is comprised so that the bearing 51 (52) and the holder 49 (50) may slide together with the rotating shaft 29 (30) integrally. As for the bearing 51 (52), the holder 49 (50), and the rotating shaft 29 (30), the
(5) 제 2 탄성 부재인 접시 스프링 (45, 46) 대신에, 코일 스프링 (55, 56) 에 의한 회전축 (29, 30) 의 리어측으로의 이동을 규제할 수 있는 강성(剛性)이 있는 규제 부재를 배치 형성해도 본원 발명의 작용 효과를 얻을 수 있다. (5) Instead of the disc springs 45 and 46 which are the second elastic members, rigid regulation which can regulate the movement of the
(6) 열팽창에 의한 구획벽 (6 ∼ 9) 을 포함하는 로터 하우징 (3) 및 로터 (31 ∼ 40) 을 포함하는 회전축 (29, 30) 의 변위 방향은, 제 1 실시형태와 같은 흡입부측에 한정되지 않고, 토출부측으로만 변위되도록 구성해도 된다.(6) The displacement direction of the
(7) 하우징 (1) 은 반드시 2 분할 구성으로 할 필요는 없고, 일체형이나 3 분할 이상의 분할 구성으로 할 수도 있다. (7) The housing 1 does not necessarily have to be a two-part structure, but can also be set as a one-piece | unit or three or more divisions.
(8) 본원 발명은 다단식 루트 펌프에 한정되지 않고, 1 개의 펌프실을 갖는 루트 펌프에 실시할 수도 있다. (8) The present invention is not limited to a multistage root pump, but can also be applied to a root pump having one pump chamber.
(9) 본원 발명은 루트 펌프에 한정되지 않고, 예를 들어 스크루식 펌프 혹은 기어 펌프 등을 사용한 회전식 진공 펌프에서 실시할 수 있다. (9) This invention is not limited to a root pump, For example, it can carry out by the rotary vacuum pump using a screw pump, a gear pump, etc.
도 1 은 다단식 루트 펌프의 정면 단면도이다. 1 is a front sectional view of a multistage root pump.
도 2 는 다단식 루트 펌프의 평면 단면도이다. 2 is a plan sectional view of a multi-stage root pump.
도 3 은 열팽창시를 나타내는 일부의 평면 단면도이다. 3 is a planar cross-sectional view of a part showing the time of thermal expansion.
도 4 는 열수축시를 나타내는 일부의 평면 단면도이다. 4 is a planar cross-sectional view of a part showing the time of thermal contraction.
도 5 는 도 2 의 A-A 선 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 6 은 도 2 의 B-B 선 단면도이다. 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
도 7 은 제 2 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다. 7 is a partial sectional view showing a second embodiment.
도 8 은 제 3 실시형태를 나타내는 부분 단면도이다. 8 is a partial cross-sectional view showing the third embodiment.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1: 하우징 1: housing
2: 프론트 하우징 2: front housing
3: 로터 하우징 3: rotor housing
4: 리어 하우징 4: rear housing
5: 기어 하우징 5: gear housing
6 ∼ 9: 구획벽 6-9: partition wall
10 ∼ 14: 펌프실 10 to 14: pump room
15 ∼ 18: 연통 공간 15 to 18: communication space
19 ∼ 22: 토출 통로 19 to 22: discharge passage
23 ∼ 26: 흡입 통로 23 to 26: suction passage
27: 흡입구 27: inlet
28: 토출구 28: discharge port
29, 30: 회전축 29, 30: axis of rotation
31 ∼ 40: 로터 31 to 40: rotor
41, 42, 51, 52: 베어링 41, 42, 51, 52: bearing
45, 46: 접시 스프링 45, 46: plate spring
53, 54: 스프링 받이 링 53, 54: spring bearing ring
55, 56, 70, 71, 74, 75: 코일 스프링 55, 56, 70, 71, 74, 75: coil spring
64: 배출 기구 64: discharge mechanism
66: 극간 66: interstitial
67: 이물질 67: foreign matter
72, 73, 76, 77: 돌기부 72, 73, 76, 77: protrusion
78, 79: 절결부 78, 79: cutout
M: 모터M: motor
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