KR20170044635A

KR20170044635A - 편심 구동 베인을 구비한 진공 펌프 (편심 펌프 디자인)

Info

Publication number: KR20170044635A
Application number: KR1020177000420A
Authority: KR
Inventors: 데이빗 힙스; 사이먼 워너
Original assignee: 와브코 유럽 비브이비에이
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-04-25
Also published as: US9803642B2; CN106536855A; EP2987951B1; US20170198695A1; JP2017524099A; EP2987951A1; WO2016026556A1; CN106536855B; JP6674448B2; KR102368278B1

Abstract

진공 펌프(1), 특히 회전형 진공 펌프로서, - 유입구와 배출구를 구비한 공동(18)을 형성하는 하우징(4), - 공동(18) 내부에서 회전 구동 움직임을 위한 구동 가능한 베인 부재(20), - 공동(18) 내부의 로터(30), - 공동(18) 내로 연장된 회전 가능한 중앙축(40)을 포함하되, 베인 부재(20)는 중앙축(40) 상의 편심 엘리먼트(42)에 의해 중앙축(40)에 결합되고 로터(30) 내에서 슬라이드 가능하게 배열되되, 로터(30)는 베인 부재(20)의 회전 시에 상기 베인 부재(20)와 함께 회전 가능하며, 중앙축(40)의 회전축(AS)은 로터(30)의 회전축(AR)으로부터 오프셋되어 있고 베인 부재(20)의 작용점(AE)은 중앙축(40) 상의 편심 엘리먼트(42)에 의해 중앙축(40)의 회전축(AS)로부터 오프셋되어 있으며, 로터(30)는 중앙축(40)의 편심 엘리먼트(42)를 반경 방향으로 둘러싸는 진공 펌프.

Description

편심 구동 베인을 구비한 진공 펌프 (편심 펌프 디자인) {Vacuum Pump with eccentrically driven vane (eccentric pump design)}

본 발명은 진공 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입구와 배출구를 구비한 공동을 규정하는 하우징과, 공동 내부의 회전 구동 움직임을 위한 구동 가능한 베인(vane) 부재와, 공동 내부의 로터와, 공동 내로 연장된 회전 중앙축을 포함하되, 베인 부재가 중앙축 상의 편심 엘리먼트에 의해 중앙축에 결합되고 로터 내에 슬라이드 가능하게 배열되며, 로터는 베인 부재의 회전 시에 상기 베인 부재와 함께 회전 가능하고, 중앙축의 회전축은 로터의 회전축으로부터 오프셋되어 있고 베인의 작용점은 중앙축 상의 편심 엘리먼트에 의해 중앙축의 회전축으로부터 오프셋된 회전형 베인 펌프에 관한 것이다.

이런 진공 펌프들은 가솔린 엔진이나 디젤 엔진을 구비한 도로 차량에 설치될 수 있다. 전형적으로, 진공 펌프는 엔진의 캠축, 전기 모터 또는 벨트 구동에 의해 구동된다. 앞서 언급한 유형의 진공 펌프들은 전형적으로 유입구와 배출구를 구비한 공동을 규정하는 하우징과 공동 내에서 회전 구동 움직임을 위한 구동 가능한 베인 부재를 포함한다. 하우징은 공동을 폐쇄하는 커버를 포함할 수 있다. 구동 가능한 베인 부재는 전형적으로 유입구에서 압력 감소를 이끌어내기 위해 유입구를 통해 공동 내로 유체를 끌어들이고 배출구를 통해 공동 밖으로 인출하도록 움직일 수 있다. 유입구는 브레이크 부스터 등과 같은 사용처에 연결될 수 있다.

베인 펌프 타입인 대부분의 진공 펌프들에서 로터가 구동되는데, 로터는 베인이 자유롭게 슬라이드할 수 있는 반경 방향으로 배열된 슬롯(slot)을 포함하고, 베인은 공동 벽체에 의해 추가적으로 가이드된다. 유사한 베인 펌프가 예컨대 EP 2 024 641에 개시되어 있다. 이런 베인 펌프들은 로터의 반경 방향으로 슬라이드 가능한 단일한 베인을 포함하고 있기 때문에 모노 베인 펌프라고도 불린다.

이에 더하여, 개별적으로 가이드되고 지지 표면에 지지된 복수의 베인들을 구비한 진공 펌프들 역시 예컨대 DE 40 20 087에 나타난 바와 같이 알려져 있다. 이런 진공 펌프들은 공동 내부에 진공을 효율적으로 도입하기 위해 주변 환경으로부터 실링하는 것을 어렵게 하는 복수의 개별적인 부분들과 다중적인 마찰 표면들을 가지고 있다는 단점이 있다.

WO 2009/052929로부터 유입구와 배출구를 가진 공동을 형성하는 하우징, 공동 내에서 회전 구동 움직임을 위한 구동 가능한 베인 부재 및 공동 내부의 로터를 포함하는 진공 펌프가 알려져 있다. 베인은 로터의 반경방향 슬롯에 배열되어 있다. 이에 더하여 진공 펌프는 베인에 결합된 스트로크 핀(stroke pin)을 가진 방심축(excenter shaft)을 포함한다. 방심축의 회전축은 로터의 회전축으로부터 오프셋되어 있고 스트로크 핀의 회전축은 방심축의 회전축으로부터 오프셋되어 있다. 베인은 방심축과 스트로크 핀에 의해 가이드된다. 일반적으로 이런 진공 펌프의 작동 원리는 예컨대 GB 338,546에 설명된 것과 같은 로터리 피스톤 펌프의 원리와 비교할만 하다.

이런 진공 펌프들과 관련된 문제는 효과적인 진공 생성을 획득하기 위한 주변 환경으로부터의 공동의 실링이다. 따라서, 주변 환경에 대한 공동의 실링을 향상시키고 공동 내부로 진공을 효율적으로 도입할 수 있는, 앞서 언급한 유형의 진공 펌프를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

이 문제는 청구항 1의 특징들을 가진 앞서 언급한 유형의 진공 펌프에 의해, 특히 로터가 중앙축의 편심 엘리먼트를 반경 방향으로 둘러싼다는 점에서 해결된다.

로터는 바람직하게는 공동 내의 고정된 위치에 배열되며 그 회전축 둘레로만 회전 가능하다. 공동 내로 연장되어 있는 회전 가능한 중앙축이 반드시 공동의 기하학적 중심을 통과하여 연장되어야 하는 것은 아니며, 중앙축의 회전축이 로터의 회전축으로부터 오프셋된 채로 중앙축이 공동의 중심 부분을 다소간 통과하여 연장될 때에도 충분하며 본 발명과 부합된다. 중앙축 상에는, 중앙축의 회전축으로부터 오프셋된 편심 엘리먼트가 제공된다. 이는 메인 축, 중앙축, 회전축 또는 편심 엘리먼트로부터의 맞물림 지점이 중앙축의 회전축의 오프셋이라는 것을 의미한다. 베인 부재는 베인 부재가 중앙축의 회전 시에 구동 가능하도록, 또는 대안으로서 베인을 구동하는 로터의 회전 시에 베인 부재가 구동 가능하도록 편심 엘리먼트에 의해 중앙축에 결합되어 있다. 중앙축과 베인 부재 사이의 결합은 그 둘레로 힘이 중앙축으로부터 베인 부재로 또는 그 반대로 전달되는 작용점을 규정한다.

본 발명에 따르면, 로터는 중앙축의 편심 엘리먼트를 반경방향으로 둘러싼다. 바꾸어 말해, 편심 엘리먼트는 로터 내에 패킹된다. 회전 시에, 중앙축의 회전축이 로터의 회전축으로부터 오프셋되어 있고 편심 엘리먼트는 중앙축 상에 편심되게 제공되어 있으므로 편심 엘리먼트들은 로터에 대해 앞뒤로 움직인다. 로터가 편심 엘리먼트를 반경 방향으로 둘러싸고 있을 때, 로터 또한 중앙축을 반경 방향으로 둘러싸고 있다. 그러므로 중앙축이 공동 내로 연장되는 통로 또한 로터에 의해 반경방향으로 둘러싸인다. 따라서 공동에 대해 로터를 실링하는 것이 충분하며, 공동의 하우징에 의해 형성되는 주변부 내측 벽체와 로터 사이에 규정되는 공동에는 중앙축을 위한 추가적인 간격, 슬롯 또는 통로가 존재하지 않는다. 편심 엘리먼트가 로터에 의해 반경 방향으로 둘러싸여 있다는 사실 때문에, 편심 엘리먼트는 중앙축과 로터의 회전 시에 로터의 "바깥"으로 움직이지 않는다. 따라서 추가적인 실링 지점들이 생략될 수 있으며 진공 펌프의 전체적인 실링이 향상된다.

위에 설명된 발명의 다른 예시적인 실시예들과 개선형들은 종속 청구항들에 속한다. 첫 번째 바람직한 실시예에 따르면 로터는 실질적으로 실린더형인 외측 벽체를 포함하며 내부 공간을 형성하는데, 중앙축의 상기 편심 엘리먼트는 중앙축이 회전중일 때 로터의 앞뒤로 움직인다. 따라서, 편심 엘리먼트, 중앙축 및 편심 엘리먼트와 베인 부재 사이의 결합까지 로터의 내부 공간 내부에 배열되며 따라서 로터 이내에서 패킹된다.

로터의 외측 벽체는 임의의 적절한 형상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 로터의 외측 벽체는 실질적으로 실린더 형상을 가진다. 이는 더 단순한 실링 배열로 이끌어준다. 바람직하게는 공동을 규정하는 하우징은 실질적으로 평탄한 바닥면과 실질적으로 평탄한 정상면 그리고 바닥면과 정상면을 연결하는 주변부 벽체를 포함한다. 바닥면은 바람직하게는 케이싱과 일체일 수 있는 바닥 플레이트에 의해 형성된다. 정상면은 바람직하게는 커버 플레이트일 수 있는 엔드 플레이트에 의해 형성된다. 로터는 바람직하게는 바닥면으로부터 정상면까지 연장되며 이들에 대해 실링되어 있다. 중앙축의 편심 엘리먼트가 로터의 반경 방향으로 앞뒤로 움직이며 로터의 내부 공간에 배열되어 있다는 사실 때문에, 로터만이 바닥면과 정상면에 대해 실링될 필요가 있고, 따라서 진공 펌프의 향상된 실링 배열을 제공한다.

이에 더하여, 로터의 내부 공간은 편심 엘리먼트 중앙축과 로터의 회전축의 최대 오프셋의 적어도 두 배인 내부 직경을 가지는 것이 바람직하다. 편심 엘리먼트의 중앙축과 로터의 회전축의 최대 오프셋은 또한 로터의 고정된 회전축에 대한 편심 엘리먼트의 최대 스트로크로 해석될 수도 있다. 따라서, 로터의 내부 공간이 이 실시예에 따른 내부 직경을 가질 때, 편심 엘리먼트 및 따라서 베인 부재와 편심 엘리먼트 사이의 결합이 로터 내부에 불변적으로 배열되며, 실링될 필요가 있는 어떠한 추가적인 연결 지점들도 공동 내에 존재하지 않는다. 이는 추가적으로 진공 펌프의 향상된 실링 및 효율적인 진공 생성으로 이끌어 준다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 중앙축 및/또는 로터가 회전 중일 때 베인 부재가 로터의 반경 방향으로 슬라이드 가능하도록, 로터 벽체는 반경 방향 상의 제1 및 제2 마주보는 위치들에서 제1 및 제2 슬롯을 포함한다. 제1 및 제2 슬롯은 베인 부재를 위한 가이드들을 형성한다. 바람직하게는, 베인 부재는 이들 슬롯에 의해 로터에 결합된다. 베인 부재는 바람직하게는 이들 슬롯에서 로터에 대해 예컨대 밀착된 관계 또는 엘라스토머나 고무 립(lip) 등과 같은 추가적인 실링 수단에 의해 실링된다.

특히 바람직하게, 중앙축, 로터 및 베인 부재는 서로 확동적으로 결합(positive coupling)되어 있다. 따라서 3개의 주요한 움직이는 부분들, 즉 편심 엘리먼트가 그 위에 제공되는 중앙축, 로터 및 베인 부재는 항상 서로에 대해 기하학적으로 정의된 관계를 갖고 있다.

그러므로 중앙축, 로터 및 베인 부재 사이의 확동적인 결합에만 기초하여 베인 부재를 구동하고 움직이는 것이 가능하며 베인 부재를 공동의 내측 주변부 벽체에 의해 가이드할 필요가 없다. 따라서 베인 부재는 반드시 벽체와 접촉하지는 않는다. 그러므로 진공 펌프의 마찰 손실이 생략될 수 있다. 게다가, 베인 부재가 벽체에 의해 가이드되지 않아서 베인 부재와 내측 주변부 벽체 사이의 손실을 감소시키게 이끌기 때문에, 베인 부재와 공동의 내측 주변부 벽체 사이의 실링을 향상시키는 것이 가능해진다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 중앙축은 베인 부재와 로터의 유리 각도(rational angle)인 회전 각도의 두 배로 회전한다. 따라서, 예컨대 중앙축이 180도의 각도 정도로 회전할 때, 베인 부재와 로터는 90도의 각도 정도로 회전한다. 그러므로 중앙축은 로터와 베인 부재보다 두 배 빠르게 회전한다. 중앙축과 로터 사이의 이 동력 전달은, 베인 부재가 중앙축 상의 편심 엘리먼트에 의해 중앙축에 결합되고 중앙축의 회전축이 로터의 회전축으로부터 오프셋되어 있고 베인 부재의 작용점이 중앙축 상의 편심 엘리먼트에 의해 중앙축의 회전축으로부터 오프셋되어 있는 것을 규정하는 부분들의 특정한 결합과 기하학적 특성으로 인하여 생겨난다. 따라서, 로터와 베인을 중앙축의 절반의 속도로 회전시키는 것이 가능해진다. 이것은, 예컨대 중앙축이 높은 출력 속도를 가진 전기 모터에 의해 구동될 때 유리할 수 있다. 많은 적용예에서 베인 부재의 저속 회전으로도 필요한 진공을 제공하는 데에 충분하다. 구동축을 형성할 수 있는 중앙축과 베인 부재 사이의 동력 전달을 통합하는 것은 진공 펌프의 움직이는 부분들 상의 하중 및 응력의 감소로 이끌며 진공 펌프의 사용 수명을 향상시킨다. 한편으로는, 로터를 구동 엘리먼트로 사용하고 로터를 전기 모터 또는 벨트 구동기 등으로 직접 연결하는 것도 가능하다. 이 경우 베인 부재는 구동 모터의 출력 속도로 회전하고, 따라서 최신의 기술에 따른 통상적인 진공 펌프가 그러는 것과 같은 방식으로 회전한다. 그러므로 본 발명의 진공 펌프는 동력 전달을 가지는, 또는 가지지 않는 두 가지 적용예에서 특정한 사용예의 특정한 요구조건에 따라 사용될 수 있다.

진공 펌프의 다른 바람직한 실시예에서, 편심 엘리먼트의 중앙축에 대한 반경 방향 최외곽 지점은: (a) 베인 부재의 길이 방향 평면 상에 제1 회전 위치에, 그리고 (b) 베인 부재의 길이 방향 평면으로부터 먼 제2 회전 위치에 위치되는데, 제1 회전 위치에서는 베인 부재의 한쪽 팁만이 로터 바깥으로 돌출되고, 제2 회전 지점에서는 양쪽 팁 모두가 로터로부터 실질적으로 동일한 거리로 돌출된다. 바람직하게는 제3 회전 위치가 제1 회전 위치에 다시 상응하며 제4 회전 위치가 제2 회전 위치에 상응한다. 위에서 설명된 바와 같이, 편심 엘리먼트는 바람직하게는 로터가 회전 중일 때 로터 내부에서 반경 방향으로 앞뒤로 스트로크형(stroke-like)으로 움직인다. 그러므로 베인 부재가 편심 엘리먼트에 맞물려 있기 때문에 베인 부재 역시 로터에 대해 스트로크형으로 움직여진다. 바꾸어 말해, 편심 엘리먼트들은 베인 부재에 대해 크랭크(crank)와 같이 작용한다. 베인 부재는 베인 부재를 크랭크로 돌리는 편심 엘리먼트들의 스트로크에 의해 로터의 반경 방향으로 움직여져서 진공 베인 펌프의 공동 내에 있는 다양한 작업 챔버들이 영향을 받는다.

이런 실시예에 따르면, 편심 엘리먼트와 베인 부재 사이의 힘 작용 지점에서 구동력의 방향이: (a) 제1 회전 위치에서 베인 부재의 평면에 실질적으로 수직하고, (b)제2 회전 위치에서 베인 부재의 평면에 실질적으로 평행한 것이 더욱 바람직하다. 따라서 중앙축이 구동축으로서 사용되는 실시예와의 관계에서 설명할 때, 베인 부재의 베인의 하나의 팁만이 로터 바깥으로 돌출되는 제1 회전 위치에서 구동력의 방향은 로터에 대해 접선 방향이고 베인 부재로부터 로터로의 힘의 전달은 최대값이다; 로터의 반경 방향으로의 베인 부재의 움직임 속도는 영(0)과 같다. 베인 부재의 양쪽 팁들이 모두 로터로부터 실질적으로 동일한 거리 돌출되어 있는 제2 회전 위치에서, 힘 작용 지점에서의 구동력의 방향은 베인 부재의 평면과 실질적으로 평행하고, 따라서 베인 부재로부터 로터로의 힘의 전달은 최소값에 있으며, 동시에 로터의 반경 방향으로의 베인 부재의 움직임 속도는 최대값에 있다.

다른 특징적인 바람직한 실시예에 따르면, 편심 엘리먼트는 중앙축 상의 캠(cam)으로 형성되고 베인 부재는 중앙 중공 재킷을 포함하며, 베인 부재는 재킷에 의해 캠 둘레에 안착되어 있다. 바람직하게는 편심 엘리먼트를 형성하는 캠은 원형 단면을 구비한 실질적으로 실린더 형상을 가진다. 바람직하게는 편심 엘리먼트를 형성하는 캠은 중앙축보다 큰 직경을 가진다. 따라서, 편심 엘리먼트와 베인 부재의 중공 재킷 사이의 접촉 표면이 증가되고 단일한 부분들 사이의 향상된 힘 전달로 이끈다. 이에 더하여, 이런 배열은 부분들의 안정적이고 실질적으로 견고한 배열로 이끌며, 이는 다시 진공 펌프의 향상된 실링과 효율적인 진공 생성으로 이끈다. 이런 실시예에 따르면 캠의 중앙축은 베인 부재의 작용점과 일치한다.

베인 부재가, 재킷의 반대편에 반경 방향으로 돌출된 중공 재킷 상에 제1 및 제2 베인들을 구비한 단일한 원피스형 베인 부재로서 형성되는 것이 특히 바람직하다. 한편으로 이런 베인 부재는 제조하기에 용이하다. 다른 한편으로 베인 부재가 단일한 원피스형으로서 형성될 때, 베인들과 중공 재킷 사이에 연결 지점들이 필요하지 않으므로, 베인 부재의 더 견고하고 더 안정적인 구조를 이끌며, 이는 다시 주변 환경에 대한 진공 펌프의 실링에 유리하다.

이런 형태의 다른 바람직한 실시예에서, 캠은 제1 축방향 위치로부터 제2 축방향 위치로 중앙축을 따라 연장되고 제1 및 제2 위치들은 공동 내에 위치된다. 바람직하게는 제1 및 제2 위치들 모두가 또한 로터 내부에 위치되기도 한다. 따라서 전체 편심 엘리먼트가 공동 내에 배열되고 바람직하게는 로터 내에 배열되며, 이는 향상된 실링으로 이끈다. 편심 엘리먼트는 로터에 대해 크랭크처럼 움직이거나 스트로크 식으로 움직이며, 따라서 이 엘리먼트가 공동 내에, 바람직하게는 로터 내에 완전히 둘러싸여 있다는 사실로 인해, 공동 내로 연장된 중앙축에만 실(seal)이 제공될 수 있으며, 편심 엘리먼트 그 자체는 그렇지 않다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 중앙축은 로터, 바람직하게는 공동을 통과하여 연장되어서 중앙축의 단부들이 로터의 마주보는 측부들, 바람직하게는 공동의 마주보는 측부들로부터 돌출된다.

바람직하게는 중앙축은 공동의 바닥면 및 정상면을 통과하여 연장된다. 바람직하게는 중앙축을 위해 적어도 하나의 베어링이 공동의 바닥 부분에 제공되고, 중앙축을 위해 적어도 하나의 베어링이 공동의 정상부에 제공된다. 따라서 중앙축은 편심 엘리먼트의 마주보는 양측에서 모두 베어링에 안착될 수 있고 편심 엘리먼트와 베인 부재의 움직임에 기인해 생성되는 힘들이 하우징으로 전달될 수 있다. 이것은 안정적이고 견고한 구조로 이끌며, 실링이 더욱 향상될 수 있다.

이에 더하여, 중앙축의 회전축의 로터 회전축에 대한 오프셋은 실질적으로 베인 부재의 작용점의 중앙축의 회전축에 대한 오프셋과 동일하다. 이것은 움직이는 부분들의 적절한 정합을 이끌며, 적절한 움직임을 제공한다.

특히 바람직한 실시예에 따르면, 로터는 공동의 바닥 플레이트 및/또는 엔드 플레이트에 대해 로터를 지지하기 위해 적어도 하나의 베어링 저널(bearing journal)을 포함한다. 바닥 플레이트는 바람직하게는 공동의 바닥면을 형성하며, 엔드 플레이트는 바람직하게는 공동의 정상면을 형성한다. 일반적으로 바닥 플레이트는 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 엔드 플레이트는 하우징으로부터 분리되어 있을 수 있으며 스크루 등으로 하우징에 고정되는 커버로 형성될 수 있다. 베어링 저널들은 바람직하게는 로터의 회전축을 따라 동축으로 배열된 링 또는 링 세그먼트 형상 돌기로 형성된다. 이런 베어링 저널들은 제조하기에 용이하며 높은 회전 속도에서도 로터의 안정적인 지지를 제공한다. 이를 대체하여, 베어링 저널은 로터의 축방향 단부들 상의 돌기로서 제공된 적어도 2개의 링 세그먼트들로 형성된다. 예를 들어 링 세그먼트들은 베인 부재를 위한 슬롯들이 개방된 채로 유지되도록 배열될 수 있어서 베인 부재를 로터에 장착하는 것이 단순하고도 용이한 방식으로 가능하다.

이런 실시예에 대해서는 베어링 저널이 바닥 플레이트 및/또는 엔드 플레이트에 있는 베어링에 수용되는 것이 더 바람직하다. 이런 베어링은 롤러 베어링 또는 니들 베어링으로 형성될 수 있다. 마찰 베어링, 특히 건식 마찰 베어링으로 형성된 베어링이 특히 바람직하다. 이런 베어링은 PEEK와 같은 건식 마찰 재료를 포함할 수 있으며, 한편으로는 베어링 저널을 위해, 따라서 베어링에 수용되는 로터를 위해 예리한 공차를 제공하고, 다른 한편으로는 동시에 바닥 및/또는 엔드 플레이트에 대해 로터를 위한 실링 수단으로서 기능한다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 베인 부재의 팁, 특히 베인 부재의 제1 및 제2 단부들에서 제1 및 제2 베인들의 제1 및 제2 팁들은 그 팁과 공동의 내측 주변부 벽체 사이에서 공동의 이 내측 주변부 벽체를 따라 남아 있는 거리를 가지고 움직여진다. 따라서 팁들은 공동의 내측 주변부 벽체를 따라 비접촉 방식으로 움직여진다. 그러므로 베인 팁과 내측 주변부 벽체 사이에 어떠한 마찰도 발생하지 않으며, 이는 감소된 마모로 이끌며 효율성을 더욱 향상시킨다. 바람직하게는 이 거리는 전체 길이에 걸쳐 일정하게 유지된다. 바람직하게는 이 거리는 영(0)에 가까운 값과 1.5mm의 범위에 있으며, 특히 1mm이거나 그 이하, 더욱 특징적으로는 0.8mm, 0.6mm, 0.5mm, 0.3mm, 0.2mm이다. 내측 주변부 벽체의 특정한 지점들에서 이 거리를 늘이거나 줄이는 것도 가능하며 바람직하다. 따라서, 베인 부재의 특정한 회전 위치에 따른 회전 과정에서 베인 및 베인 팁 상의 하중이 제어될 수 있다.

공동의 내측 주변부 벽체는 바람직하게는 로터의 회전축에 수직한 단면 내에서 비원형, 특히 원형의 콘코이드(conchoid) 형상을 가진다. 콘코이드 형상은 위에서 묘사된 방식으로 서로 확동적으로 결합될 때 베인, 편심 엘리먼트 및 로터의 특징적으로 묘사된 움직임과 잘 어울린다. 각 부분들이 이런 식으로 확동적으로 결합되어 있다면, 회전 중인 베인들의 팁들이 원형의 콘코이드를 묘사하며, 따라서, 공동의 내측 주변부 벽체가 상응되게 형성되어 있다면, 베인 팁과 내측 주변부 벽체 사이에 예컨대 0.8mm의 일정한 간격이 구현될 수 있다.

다른 실시예에서, 로터는 공동의 바닥 플레이트 및/또는 엔드 플레이트에 대해 실질적으로 유체 밀봉식으로 실링된다. 로터가 엔드 플레이트와 바닥 플레이트에 있는 베어링들에 수용된 베어링 저널을 포함하는 경우, 본 실시예에 따라 동시에 실링 수단으로서도 기능하는 마찰 베어링이 제공된다. 그러나 동시에, 예컨대 오링(O-ring), 반경방향 축 실링 링 기타 적절한 실링 엘리먼트들과 같은 추가적인 실링 수단들을 포함하는 것 역시 가능하며 바람직하다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 베인 부재의 팁들 및/또는 베인 부재의 제1 및 제2 측부는 공동에 대해 베인 부재를 실링하기 위한 실링 수단을 포함한다. 그러므로 한 대안에서 실링 수단은 베인 부재 팁들에서만, 따라서 베인과 공동의 내측 주변부 벽체 사이에서만 제공된다. 다른 대안에서, 베인 부재의 제1 및 제2 측부들, 따라서 바닥 플레이트 및 엔드 플레이트에 각각 인접한 베인 부재의 일부분들에 실링 수단이 제공된다. 또 다른 대안에서, 베인 부재의 팁과 측부들에 실링 수단이 제공된다. 이런 실링 수단은, 내측 주변부 벽체 및/또는 바닥 플레이트 또는 엔드 플레이트에 대해 바람직하게는 유체 밀봉 방식으로 베인 부재를 실링하기 위해 내측 주변부 벽체 및/또는 바닥 플레이트 및 엔드 플레이트를 접촉시키고, 공동 내부에 형성되고 베인 부재의 베인들에 의해 분할된 작업 챔버들을 바람직하게는 유체 밀봉적으로 분리하기 위해 사용된다. 이런 실링 수단은 진공 펌프 내부에서 진공 생성의 효율성을 향상시키기 위해 사용된다.

첫 번째 발전형에서, 실링 수단은 적어도 베인 부재의 세 측부에 배열되며, 공동의 벽체와 접촉하며 베인 부재의 회전 방향으로 구부러진 립(lip)을 구비한 압력 변형 실을 포함한다. 적어도 세 측부는 바람직하게는 위에 언급한 측면 부분들 및 베인 팁이며, 따라서 실링 수단은 베인과 바닥 플레이트, 엔드 플레이트 및 내측 주변부 벽체 사이에 배치된다. 압력 변형 실의 립은 베인 부재의 회전 방향으로 구부러지며 따라서 립과 베인 부재 사이에 적어도 부분적으로 공동을 형성한다. 그러므로 회전하는 베인 부재에 의해 공동 바깥으로 힘을 받는 유체는 립과 베인 부재 사이에서 공동으로 진입하며 추가적으로 립을 공동 벽체에 대해 가압한다. 이것은 긴밀하고 효율적인 실링으로 이끈다. 내측 주변부 벽체를 따른 베인의 가이드로 인하여 어떠한 힘도 실링 수단과 립 상에 작용하지 않지만 립 자체의 탄성적인 압력과 베인의 회전에 의해 공동 바깥으로 가압되는 유체의 압력이 립 상에 작용하며 공동 벽체에 대해 립을 가압하기 때문에, 특히, 공동의 내측 주변부 벽체로부터 일정한 거리를 가지고 움직이는 팁과의 조합에서 이 특별한 형태의 실링 수단이 선호된다. 따라서, 이런 실링 수단은 적응성이 있어서, 공동 내부의 압력이 올라갈 때 벽체에 대해 립이 더 강하게 압박되며, 공동 내부의 압력이 감소될 때 더 가볍게 압박된다.

바람직한 대안에서, 실링 수단은 베인의 팁 및/또는 제1 및 제2 측부에서 리세스에 부분적으로 배열된 부유식 실을 포함한다. 부유식 실은 예를 들어 리세스 내에 적어도 부분적으로 배열되어 있는 탄성 소재 또는 고무 소재의 스트립(strip)으로서 형성될 수 있다. 부유식 실은 어떠한 접착 소재 등으로도 베인에 고정되지 않으며 오히려 리세스 내에 놓여져 있을 뿐이어서 베인 부재의 평면 방향으로 움직일 수 있다. 따라서, 베인 부재의 회전 속도가 증가할 때, 원심력이 부유식 실로 하여금 리세스 바깥으로 약간 움직여서 내측 주변부 벽체와 더욱 긴밀하게 접촉하여 더 긴밀한 실을 제공하도록 힘을 가한다. 그러므로 이런 부유식 실은 베인 부재의 회전 속도에 따라 적응성 있는 실링 성능을 제공할 수 있다.

이에 더하여, 부유식 실의 팁에서 마모가 생길 때, 부유식 실은 상대적인 움직임으로 인해 내측 주변부 벽체와 접촉할 수 있다.

다른 세 번째 대안에서, 실링 수단은 바람직하게는 압력 활성화 실을 포함하는데, 여기서 실링 엘리먼트는 베인 부재의 팁 및/또는 제1 및 제2 측부들에서 리세스 내에 적어도 부분적으로 배열되고, 리세스는 베인에 형성된 압력 갤러리(pressure gallery)와 연통되어 있다. 이런 압력 갤러리는 전면, 즉 움직이는 방향을 면하고 있는 베인의 표면을 리세스의 내부와 연결하여 공동 내부의 압력이 올라갈 때 추가적으로 실링 수단을 리세스 바깥으로, 그리고 공동 벽체와 접촉하도록 힘을 가하는 도관으로서 형성될 수 있다. 따라서, 이런 실링 배열은 공동 내부의 압력에 따라 실링 긴밀도를 조정한다. 베인 부재에서 실링의 세 가지 서로 다른 개념들이 서로 개별적으로 설명되었음에도 불구하고, 둘 또는 셋의 서로 다른 개념들의 조합 역시 바람직하다. 예컨대, 부유식 실이 압력 변형 실에 따른 립을 포함할 수 있다. 대안적으로, 베인의 팁에서 서로 다른 개념들이 베인의 측부와 대비되어 활용된다.

진공 펌프의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 중앙축은 구동축이며 진공 펌프를 구동하기 위해 구동 모터에 연결된다. 이런 구동 모터는 중앙축에 직접 연결된 전기 모터, 벨트 구동기를 통해 중앙축에 연결된 전기 모터 또는 예컨대 캠축과 같은 내연 기관의 축에 연결된 중앙축과 같이 진공 펌프를 구동하기에 적합한 임의의 구동기로 형성될 수 있다. 중앙축이 구동축이고 구동 모터에 연결되어 있을 경우, 위에 언급한 회전 속도의 전달이 일어난다. 따라서 중앙축이 구동축일 때, 베인 부재는 구동축의 속도의 절반으로 회전한다. 이런 배열의 로터는 수동적이며 로터의 베인 부재에 대한 결합으로 인해서 구동되기만 한다.

대안으로서, 로터가 구동 로터로서 형성되고 진공 펌프를 구동하기 위한 구동 모터에 연결되어 있다. 이 대안에서 로터만이 구동되며 중앙축은 수동적이다. 위에 설명된 바와 같이, 이런 배열에서 구동 속도의 전달은 일어나지 않으며 로터 및 베인은 구동 모터의 출력축으로서 동일한 속도로 회전한다. 이런 배열에서 로터의 베어링 저널들이 로터와 일체로 된 구동축을 형성하도록 로터로부터 더욱 연장되는 것이 제공될 수 있다.

본 발명의 더욱 완전한 이해를 위해, 본 발명이 첨부의 도면들을 참조로 상세히 설명될 것이다. 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로 고려되는 것을 설명하고 개시할 것이다. 물론 형태나 상세에 있어서 다양한 개량 및 변형이 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 손쉽게 이루어질 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명은 이 설명에 나타낸 정확한 형태나 상세로 한정되지 않으며 여기 개시되고 이하에서 청구되는 것과 같은 본 발명의 전체 이하의 것으로 한정되지 않을 수 있다. 본 발명을 개시하는 발명의 설명, 도면 및 청구범위에 묘사된 특징들은 단독적으로 또는 조합하여 본 발명의 발전형을 위해 본질적일 수 있다. 특히, 청구범위의 참조 기호들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. "포함하다"는 표현은 다른 구성이나 단계들을 배제하지 않는다. "a", "an", "하나", "어느"라는 표현은 복수를 배제하지 않는다. "많은 항목들"이란 표현 또한 숫자 1, 즉 단일한 항목을 포함하며 및 2, 3, 4 등과 같은 더 많은 수를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 펌프의 단면도이다.
도 2는 X-X선에 따른 도 1의 진공 펌프의 단면도이다.
도 3은 진공 펌프의 단순화된 분해도이다.
도 4는 도 3에 따른 진공 펌프의 결합된 평면도이다.
도 5는 Z-Z선에 따른 도 4의 진공 펌프의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 4의 진공 펌프의 다른 회전 위치를 나타내고 있다.
도 7은 진공 펌프의 다른 실시예의 평면도이다.
도 8은 해당 부분들에 표시된 기하학적 특성을 가지고 다른 회전 위치에서 도 7에 따른 진공 펌프의 평면도이다.
도 9는 움직이는 부분들 사이의 기하학적 관계를 설명하는 다이어그램이다.
도 10은 베인 부재 없이 공동과 로터를 통과하는 단면도이다.
도 11은 로터의 사시도이다.
도 12는 실링 수단을 구비한 분해도로서 베인 부재의 사시도이다.
도 13은 실링 수단을 구비한 베인 팁의 상세 단면도이다.
도 14는 실링 수단의 다른 예를 구비한 베인 팁의 상세 단면도이다.
도 15는 실링 수단의 분해도를 가진 다른 실시예에 따른 베인 부재의 사시도이다.
도 16은 실링 수단을 구비한 다른 실시예에 따른 베인 팁의 상세 단면도이다.
도 17은 다른 실시예에서 실링 수단을 구비한 베인 팁의 상세 단면도이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 진공 펌프의 사시도이다.
도 19는 도 18에 따른 진공 펌프의 단면도이다.
도 20은 도 18 및 도 19에 따른 진공 펌프의 분해도이다.

도 1에 따르면, 진공 펌프(1)는 구동 모터(2)와 연결되어 있고, 진공 펌프(1)의 하우징(4)은 구동 모터(2)의 하우징(6)과 통합적으로 형성되어 있다. 구동 모터(2)는 이 실시예에 따를 때 로터 스테이터 타입의 전기 모터로서 형성되어 있고, 로터(8)는 구동축(10)에 맞물려 있다. 커버(5)가 하우징(4)에 고정된다.

진공 펌프(1)의 하우징(4)은 연결부(12)에 의해 구동 모터(2)를 위한 전기 연결부(15)를 포함하는 프레임(14) 상에 안착된다. 구동 모터(2)의 하우징(6)은 연결부(16)에 의해 역시 프레임(14) 상에 안착된다. 따라서, 구동 모터(2)의 하우징(6)과 진공 펌프(1)의 하우징(4) 및 따라서 진공 펌프(1) 자체는 프레임(14)으로부터 분리 가능하다. 진공 펌프(1)의 하우징(4)은 커버(5)에 의해 폐쇄된 모터(2)에 대한 하우징(4)의 원위 단부에 있는 공동(18)을 더 형성한다. 공동(18)은 유입구와 배출구를 포함하는데, 도 1에는 도시되어 있지 않다. 공동(18)의 내부에는 구동 가능한 베인 부재(20)가 공동(18) 내부에서의 회전 구동 움직임을 위해 제공된다. 베인 부재(20)에는 실링 수단(22, 24)이 제공되는데, 이는 각 베인(26, 28)의 세 측부들의 둘레에 배열된다(도 12 내지 도 17 참조).

진공 펌프(1)는 또한 도 1에서는 부분적으로만 볼 수 있는 로터(30)를 포함한다. 로터(30)는 특히 도 3 및 도 11을 참조로 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 로터(30)는 한 베어링(32)이 하우징(4)의 바닥 부분에 배열되고 다른 한 베어링(34)이 커버(5)에 의해 형성된 공동(18)의 엔드 플레이트에 수용되는 2개의 베어링들(32, 34)에 수용되어 있다.

도 1을 더 참조하면, 공동(18) 내부로 연장된 회전 가능한 중앙축(40)이 진공 펌프(1)에 제공되어 있다. 이 실시예에 따른 중앙축(40)은 전기 구동 모터(2)의 구동축(10)에 결합되어 있고 따라서 구동축으로서 기능한다. 편심 엘리먼트(42)가 중앙축(40) 상에 제공되어 있으며 후자와 함께 통합적으로 형성된다. 베인 부재(20)는 편심 엘리먼트(42)에 의해 중앙축(40)에 결합된다. 도 1에서 추가적인 3개의 축들(AR, AS, AE)이 나타나 있다. AR은 로터의 회전축을 나타내며, AS는 중앙축(40)의 회전축, AE는 편심 엘리먼트(42)의 중심축을 나타내는데, 이 실시예에 따르면 베인 부재(20)의 작용점과 일치한다. 도 1로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 중앙축(40)의 회전축(AS)은 로터의 회전축(AR)으로부터 오프셋되어 있고, 베인 부재(40)의 작용점을 규정하는 축(AE)는 중앙축(40)의 회전축(AS)로부터 오프셋되어 있다.

도 1의 실시예에 따르면, 중앙축(40)은 공동(18)을 통과하여 연장되고 로터(30)의 마주보는 양측 모두로부터 돌출된다(도 5 참조). 중앙축(40)의 구동 모터(2) 반대편 단부에는 중앙축(40)에 제공된 편심 엘리먼트(42)에 의해 회전시에 야기되는 불균형을 보상하기 위해 카운터 웨이트(35)가 제공된다.

도 1에 따른 진공 펌프(1)의 X-X선을 따른 단면을 보여주고 있는 도 2를 참조하면, 진공 펌프(1)는 공동(18)을 형성하는 하우징(4)을 포함한다. 공동(18)은 내측 주변부 벽체(19)를 포함한다. 공동(18)은 베인 부재(20)에 의해 2개의 작업 챔버들(44, 46)로 분할된다. 베인 부재(20)(도 3 참조)는 중앙 중공 재킷(21)을 구비한 단일한 원피스형 부재(20)로서 형성되는데, 중앙 중공 재킷으로부터 2개의 베인들(26, 28)이 반대 방향으로 돌출된다. 베인들(26, 28)은 대칭적인 형상이며 반경 방향으로 측정할 때 동일한 길이를 가진다. 중앙 중공 재킷(21)에 의해 베인 부재(20)가 중앙축(40) 상에 제공된 편심 엘리먼트(42)에 결합되는데, 이는 도 2에서는 볼 수 없다. 로터(30)는 로터의 회전축(AR)에 수직한 평면을 따라 잘려 있다(도 1 참조). 로터(30)는 실질적으로 실린더형 외부 형상을 규정하는 로터 벽체(36)를 포함한다. 로터 벽체(36)는 편심 엘리먼트(42) 및 따라서 베인 부재(20)의 중공 재킷(21) 및 중앙축(도 2에서는 볼 수 없음)이 그 안에 배열되는 내부 공간(38)을 더 형성한다. 따라서 로터(30)는 중앙축(40)의 편심 엘리먼트(42)를 반경방향으로 둘러싼다. 그러므로 편심 엘리먼트(42) 및 편심 엘리먼트(42)와 베인 부재는 물론 중앙축(40)의 결합이 로터(30) 내부에 패킹된다. 편심 엘리먼트(42)의 반경 방향 최외곽 지점이 도면 부호 43으로 표시되어 있다. 이는 중앙축(40)의 중심축(AS) 까지의 반경 방향 최대 거리를 가지는 지점이다.

로터(30)는 2개의 마주보는 슬롯들(48, 50)을 포함하며, 이를 통해 베인들(26, 28)이 로터(30) 바깥으로 연장되고 따라서 베인 부재(20)가 로터(30)에 대해 반경 방향으로 움직일 수 있다. 이들 슬롯들(48, 50)에 의해 로터(30)와 베인 부재(20)가 공통적인 회전을 위해 함께 결합된다.

도 2로부터 더 살펴볼 수 있는 바와 같이, 베인들(26, 28)의 팁(tip)들에는 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)와 접촉하고 있는 실링 수단(22, 24)이 제공된다. 로터(30)는 공동(18)의 측부에 제공되어 있고 따라서 로터 벽체(36)는 보이는 바와 같이, 한 지점에서 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)와 밀착된 관계가 된다. 도 2에 따르면, 이 접촉 지점은 최상측 지점이다. 로터(30)는 공동(18) 내부의 고정된 위치에 배치되고, 그 회전축(AR) 둘레로 회전할 수만 있다(도 1 참조).

편심 엘리먼트(42)와, 편심 엘리먼트(42)와 중공 재킷(21)의 결합은 물론 중앙축(40) 자체도 로터(30)에 의해 반경방향으로 둘러싸이고 따라서 내부 공간(38) 내부에 패킹된다는 점으로 인해, 어떠한 연결 라인, 슬롯 또는 예컨대 중앙축(40)을 위한 개구(52)와 같은 개구도 로터 벽체(36)와 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19) 사이의 공간에서 바닥 플레이트(54)에 존재하지 않는데, 이는 각각의 베인(26, 28)이 진공 펌프(1)의 작동 중에 이런 연결 라인, 슬롯 또는 개구 위를 지나 움직일 때 누설로 이끌 수 있다.

도 3을 참조하면, 진공 펌프(1)의 움직이는 주요 부분들의 조립체가 도시되어 있다. 도 3의 도시에 따르면 하우징(4)은 도시하는 예로서만 나타나 있으며 실제로는 다른 외부 형상을 가질 것이다.

도 3에 따르면, 하우징(4)은 내측 주변부 벽체(19)를 구비한 공동(8)을 형성한다. 하우징(4)과 통합되어 바닥 플레이트(54)가 제공된다. 상응하는 엔드 플레이트(56)는 도 3에서 커버(5)의 뒷편에 제공되어 있다. 바닥 플레이트(54)는 베어링(32)(도 1 참조)과 로터(30)의 베어링 저널(60)을 수용하기에 적합한 원형 리세스(58)를 포함한다. 이에 더하여 리세스된 부분(58) 내부에는 중앙축(40)이 통과하여 공동(18) 내부로 연장되는 개구(52)가 제공된다.

도 3으로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 벽체(36)를 포함하는 로터(30)가 개구(52)를 둘러싸고 봉하여서 주변 환경에 대한 공동(18)의 실링이 향상된다. 로터(30)는 리세스(58)에 맞물리기에 적합한 제1 베어링 저널(60) 이외에도, 엔드 플레이트(58)에 형성된 베어링(34)에 수용되기에 적합한 제2 베어링 저널(62)을 포함한다. 따라서 로터(30)는 2개의 마주보는 베어링들(32, 34)에 수용될 수 있어서 안정적인 배열과 공동(18)의 효율적인 실링을 제공한다. 로터(30)는 또한 중앙축(40)의 단부 연장부(66)가 통과하여 돌출되어 커버(5)에 형성된 베어링(68)과 맞물릴 수 있는 개구(64)를 포함한다. 이 단부(66)에서 카운터 웨이트(35)가 고정될 수 있다.

도 4 및 도 5는 조립된 상태에서 도 3의 진공 펌프(1)를 도시하고 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 중앙축(40)은, 중앙축(40)의 바닥부(65)가 바닥 플레이트(54)에 있는 개구(52)를 통과하여 연장되고, 이어서 중앙축(40)의 중간부가 베인 부재(20)의 중공 재킷(21)을 통과하여 지나가며, 중앙축(40)의 단부(66)가 베어링(68)에 수용되는 지점인 커버(5) 안으로 돌출된다는 점에서 공동(18)을 통과하여 연장되어 있다. 따라서 중앙축(40)은 공동(18)의 마주보는 측부들 상의 2개의 베어링들(52, 68)에 수용되어 있다.

편심 엘리먼트(42)는 중앙축(40) 상의 캠으로서 형성된다. 이 실시예에 따르면 중앙축(40)과 편심 엘리먼트(42)는 괴상 소재로부터 예컨대 주조, 밀링 또는 터닝에 의해 통합적으로 형성된다. 캡은 중앙축(40)을 따라 제1 축방향 위치(41A)로부터 제2 축방향 위치(41B)까지 연장된다. 중앙축(40)과 편심 엘리먼트(42)는 모두 원형 단면을 가지며 일반적으로 실린더형 축의 일부로서 형성된다. 편심 엘리먼트(42)의 직경은 중앙축(40)의 직경의 대략 두 배이다. 도 3에서 도 5의 관계로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 로터(30)의 회전축(AR)은 중앙축(40)의 회전축(AS)로부터 오프셋되어 있고, 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)은 중앙축(40)의 회전축(AS)으로부터 오프셋되어 있다. 여기서 중심축(AE)은 편심 엘리먼트(42)에 의해 규정되는 실린더형 부분의 중심축(AE)이다. 따라서, 중앙축(40)이 회전할 때, 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)은 중앙축(40)의 회전축(AS) 둘레를 회전한다. 예컨대 괴상 소재로부터 주조 또는 밀링에 의해 단일한 원피스형 베인 부재로서 형성되는 베인 부재(20)가 중공 재킷(21) 만에 의해 중앙축(40)에 결합되는데, 중공 재킷은 편심 엘리먼트(42) 둘레에 안착되어 있다. 중공 재킷(21)의 내부 직경은 편심 엘리먼트(42)의 외부 직경에 실질적으로 대응하며 따라서 베인 부재(20)는 중앙축(40)에 결합되었을 때 편심 엘리먼트(42) 둘레로 자유롭게 회전할 수 있다. 이에 더하여, 베인 부재(20)는 베인들(26, 28)이 로터(30)에 제공된 슬롯들(48, 50)에 안착되어 있다는 점에서 로터(30)에 결합되어 있다. 로터(30)와 중앙축(40)은 모두 로터(60)가 베어링 저널들(60, 62)에 의해 리세스된 부분(58, 59)에 수용되어 있다는 점 때문에 고정된 위치로 유지된다. 따라서 모든 움직이는 부분들, 즉 로터(30), 베인 부재(20), 중앙축(40) 및 편심 엘리먼트(42)는 함께 확동적으로 결합되어 있으며 도 6a 내지 도 6d를 참조로 더 상세히 설명되는 바와 같이 중앙축(40)의 회전 시에 로터(30)가 회전하도록 힘을 받으며 그 반대도 마찬가지이다.

도 6a 내지 도 6d는 작동 과정에서의 움직임 또는 움직이는 부분들을 도시하고 있다. 중앙축(30)의 완전한 일회전 시에 로터(30)가 어떻게 회전하는지, 베인 부재(20)가 어떻게 움직이는지가 나타나 있다. 주요 부분들이 도 6a에 참조 기호들로 표시되어 있다; 도면을 단순화하기 위해 도 6b 내지 도 6d에서 이 참조 기호들이 생략되어 있다. 그러나 이하에서 설명되는 바와 같이 도 6b 내지 도 6d가 도 6a와 동일한 부분들을 다른 회전 위치에서 보여주고 있다는 것을 알 수 있다.

로터(30), 중앙축(40) 및 베인 부재(20)에는 이들 부분들의 회전 위치를 표시하기 위해 화살표의 형태로 된 I1, I2, I3의 표시자가 부여되어 있다. 도 6a에 따르면, 3개의 표시자 I1, I2, I3는 모두 도 6a의 아래를 가리키고 있으며, 따라서 시계에 비교해보면 세 개의 표시자 I1, I2, I3는 모두 6시 위치를 가리키고 있다. 예를 들어 중앙축(40)이 그 회전축(AS)(도 5 참조) 둘레로 시계방향으로 90도 정도 회전할 때, 중앙축(40)에 형성된 편심 엘리먼트(42)는 물론 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)도 90도 정도 회전하며, 따라서 편심 엘리먼트(42)의 작용점이 6시 위치로부터 9시 위치로 90도 정도 원편 상에서 움직인다. 베인 부재(20)는 중앙 중공 재킷(21)이 편심 엘리먼트(42) 둘레에 안착되어 있다는 점에서 편심 엘리먼트(42)와 맞물려 있으므로, 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)과 일치하는 베인 부재(20)의 작용점 역시 9시 위치로 움직여진다. 그러나 베인 부재(20)는 자유롭게 움직일 수 있는 것이 아니고 슬롯들(58, 60)(도 4 및 도 5 참조)에 의해 로터(30)에 확동적으로 결합되어 있으므로, 베인 부재(20)는 회전하지 않고서 도 6a의 배향인 베인들에 수직한 방향으로 움직일 수 없다.

따라서 베인 부재(20)와 로터(30)는 도 6b에 따를 때 표시자 I2, I3로 표시된 바와 같이 45도 정도 함께 회전하도록 힘을 받는다. 따라서 진공 펌프(1)는 제1 회전 위치(P1)(도 6a 참조)로부터 중간 위치(PI)(도 6b 참조)로 움직여진다.

중앙축(40)이 180도 위치(도 6c 참조)로 더 회전할 때, 표시자 I1은 12시 위치를 가리키며, 역시 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)과 일치하는 베인 부재(20)의 작용점은 중앙축(40)의 회전축(AS) 둘레로 더 회전하고, 따라서 베인 부재(20)와 로터(30) 모두가 90도 정도 회전되어 표시자 I2, I3가 9시 위치를 가리키게 된다. 진공 펌프(1)는 이제 제2 회전 위치(P2)에 있다.

도 6a와 도 6c를 비교하면 알 수 있는 바와 같이 중앙축(40)에 대한 편심 엘리먼트(42)의 반경 방향 최외곽 지점은 베인 부재(20)의 길이방향 평면 상에서 제1 회전 위치(P1)에 위치하고 베인 부재(20)의 길이방향 평면으로부터 먼 제2 회전 위치(P2)에 위치한다. 제1 회전 위치(P1)에서는 베인 부재(20)의 한 팁만이 로터(30)의 바깥으로 돌출되고 제2 회전 위치(P2)에서는 두 팁들이 로터(30)로부터 실질적으로 동일한 거리로 돌출된다. 또한, 힘 작용 지점에서 구동력 F의 방향은 제1 회전 위치(P1)에서 베인 부재(20)의 평면에 실질적으로 수직하고, 제2 회전 위치(P2)에서 베인 부재(20)의 평면에 실질적으로 평행하다.

끝으로, 중앙축(40)이 완전히 360도를 회전했을 때(도 6d 참조), 베인 부재(20) 및 로터(30)는 도 6d에서 표시자 I1, I2, I3로 표시된 바와 같이 180도 정도의 절반의 회전을 한 것이 된다. 진공 펌프는 이제 제3 위치(P3)에 있으며 다시 베인 부재(20)의 한 팁만이 로터(30) 바깥으로 돌출된다. 따라서 본 발명의 진공 펌프(1)는 중앙축(40)과 베인 부재(20)의 회전 사이의 전달을 포함한다. 베인 부재(20)는 항상 중앙축(40)의 회전 각도의 절반을 회전하며, 따라서 절반의 속도로 회전한다. 이는 편심 엘리먼트(42)와, 편심 엘리먼트(42), 따라서 베인 부재(20)의 작용점, 중앙축(40) 및 로터(30) 사이의 오프셋에 기인한 것이다. 회전 시에, 베인 부재(20)는 중앙축(40)에 대해 회전되며 베인 부재(20)의 중앙 중공 재킷(21)은 편심 엘리먼트(42)의 외측 표면 상에서 슬라이드된다. 따라서, 일종의 마찰 베어링이 편심 엘리먼트(42)와 베인 부재(20)의 중앙 중공 재킷(21) 사이에 제공된다.

이제 도 7 내지 도 9를 참조하여 진공 펌프(1)의 기하학적 특성이 더 상세히 설명된다. 도 7에 묘사된 진공 펌프(1)의 입면도에 대한 참조가 이루어진다. 도 7의 저면도에 따르면, 하우징(4)이 생략되어 있고 로터(30) 상의 자유 시점에서 편심 엘리먼트(42)를 구비한 중앙축(40)과 베인 부재(20)가 바닥으로부터, 따라서 도 1에 나타낸 바와 같은 구동 모터(2)로부터 나타나 있다. 이 실시예에 따르면 로터(30)는 2개의 림(rim)으로서 형성된 하측 베어링 저널(60a, 60a)을 포함하는데, 이는 로터(30)의 하측 단부로부터 돌출되고 일반적으로 원편의 형상이다. 베인 부재(20)는 베인 부재(20)를 중앙축(40)에 형성된 편심 엘리먼트(42) 둘레에 안착시키기 위해 사용되는 중앙 중공 재킷(21)과 중앙 중공 재킷(21)으로부터 돌출된 2개의 베인들(26, 28)을 포함한다. 두 베인들(26, 28)에는 모두 실링 수단(22, 24)이 제공되고 로터에 있는 슬롯들(48, 50)에 의해 로터(30)에 결합되는데, 이 슬롯들을 통과해 베인들이 연장된다. 도 7에는 하우징(4) 뿐만 아니라 내측 주변부 벽체(19)도 도시되어 있지 않다. 공동(18)만을 도 7로부터 도출할 수 있다. 참조 기호 70으로, 회전시 실링 수단(22, 24)을 통해 베인 부재(20)에 의해 생성되는 궤도 외곽선이 나타내어져 있다. 이 외곽선(70)은 콘코이드의 형태이다. 일반적으로, 도 7에 나타낸 진공 펌프(1)는 도 4, 도 2 및 도 6a에 나타낸 바와 유사하게 6시 위치에 있다.

도 8에서, 동일한 진공 펌프(1)가 베인 부재(20) 및 로터(30)가 각도 G 정도로 반시계 방향으로 약간 회전된 채로 나타나 있다. 이에 더하여 도 7에 묘사되었던 몇 가지 참조 기호들이 명확성을 위해 도 8에서는 생략되어 있다. 그러나 세 개의 축들, 로터(30)의 회전축(AR), 중앙축(40)의 회전축(AS) 및 동시에 베인 부재(20)의 작용점이기도 한 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)이 표시되어 있다. 추가로 표시된 것은 로터(30)의 회전축(AR)과 중앙축(40)의 회전축(AS) 사이의 편심 오프셋(e1)과, 중앙축(40)의 회전축(AS)과 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE) 사이의 편심 오프셋(e2)이다. 추가적으로 도 7에 나타낸 바와 같은 6시 위치와 도 8에 나타낸 바와 같은 베인 부재(20)와 로터(30)의 회전된 위치 사이의 측정값인 각도 G와, 중앙축(40)의 개별적인 회전 위치인 각도 T도 표시되어 있다. 한 베인의 이론적인 길이, 즉 베인 부재(20)의 작용점(즉, 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE))과 실링 수단(24)의 팁(P)(도 7 참조) 사이의 길이가 L로 표시되어 있다.

도 9는 도 8에 표시된 바와 같은 기하학적 관계를 다이어그램으로 나타내고 있다. 도 8에 표시된 바와 같은 회전 위치에 맞추어 각도 G, 각도 T 는 물론 편심 오프셋들(e1, e2)이 표시되어 있다. 각도 G 및 T를 참조로 추가적인 기하학적 특성들이 나타나 있다. 도 8 및 도 9로부터 도출할 수 있는 수학적인 관계는 다음과 같다:

다음은 삼각함수 항등식이다:

u = T이고 G = V인 경우, 항등식은:

수학식 6과 수학식 8로부터

사인 함수는 주기적이며 2π마다 반복된다. 제1 해는,

일 것이다.

이것은 로터 각도 G가 항상 편심 각도의 절반이라는 것을 뜻하기 때문에 중요하다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 로터(30)가 더욱 상세하게 묘사되어 있다. 로터(30)는 베인 부재(20)(도 4 및 도 7 참조)를 가이드하기 위한 2개의 마주보는 슬롯들(48, 50)을 구비한 실질적으로 실린더형인 벽체(36)를 포함한다. 도 10에 따르면, 로터(30)는 2개의 슬롯들(48, 50)에 수직한 평면을 따라 잘려져 있어서 슬롯(48)이 도 10에서 보인다. 로터(30)는 공동(18) 내에 놓여 있고 한 지점에서, 도 10에 따르면 최상측 지점에서 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)와 접촉한다. 로터(30)는 또한 로터(30)의 벽체(36)의 바닥부로부터 축방향으로 돌출되고 실질적으로 링 세그먼트(ring segment)로서 형성된 2개의 림들(60a, 60b)로서 형성된 제1 베어링 저널(60)을 더 포함한다. 베어링 저널(60a, 60b)은 하우징(4)과 통합되어 형성된 공동(18)의 바닥 플레이트(54)에 있는 리세스된 부분(58)과 맞물리기에 적합하다. 리스세된 부분(58) 내부에서 베어링(32)이 베어링 저널(60a, 60b)과의 맞물림을 위해 배열되어 있다. 베어링(32)은 로터 벽체(36)와 베어링 저널들(60a, 60b) 사이에 형성된 에지(72a, 72b)에 맞아 들어가도록 직사각형 단면을 가진 PEEK 링으로서 형성된다.

제2 베어링 저널(62)은 일반적으로 제1 베어링 저널(60a, 60b)의 반대측에서 로터 벽체(36)로부터 연장되는 링 형상 플레이트로서 형성된다. 제2 베어링 저널(62)은 엔드 플레이트(56)를 규정하는 커버(5)에 형성된 리세스된 부분(59)과 맞물리기에 적합하다. 커버(5)와 하우징(4) 사이에서 하우징(4)에 대해 커버(5)를 실링하기 위해 오링(74)이 하우징(4)에 형성된 그루브(76)에 배열된다. 제2 베어링 저널(62)은 실질적으로 직사각형 단면을 가진 PEEK 링으로서 형성되는 베어링(34)과 맞물린다. 제2 베어링 저널(62)이 관통 구멍(64)을 가진 링 형상 플레이트로서 형성된다는 사실로 인해, 베어링 저널(62)은 베어링(34)과 불변적으로 접촉하는데, 이는 역시 어떤 간격이나 홈 등도 없이 연속적이고, 따라서 하우징(4) 및 커버(5)에 대한 로터(30)를 위한 실링으로서 기능한다.

도 12 내지 도 17은 베인 부재(20)를 위한 실링 수단의 다른 실시예들을 도시하고 있다. 도 12에 따르면, 베인 부재(20)는 중앙 중공 재킷(21)과 중앙 중공 재킷(21)의 마주보는 측부들로부터 돌출된 2개의 베인들(26, 28)을 구비한 것으로 나타나 있다. 2개의 실링 수단(22, 24)은 각각의 베인들(26, 28)로부터 분리된 분해도로 나타내어져 있다. 베인들(26, 28)은 베인들(26, 28)의 3개의 측부들(26a, 26b, 26c, 28a, 28b, 28c)을 따라 연장된 홈(78, 80)을 포함한다. 실링 수단(22, 24)은 전반적으로 U자 형상이며 베인들(26, 28)과의 맞물림을 위해 홈(78, 80) 안으로 안착되기에 적합하다. 최외곽 측부들(26b, 28b)은 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)와 긴밀한 관계로 움직이는 베인 팁들을 형성한다.

도 13은 베인 팁과 실링 수단(22)의 단면도를 보여주고 있다. 이 실시예에 따른 실링 수단(22)은 몸체(82)와 몸체(82)로부터 연장된 립(84)을 구비한 압력 변형 실로서 형성된다. 몸체는 홈(78) 내부에 안착되기에 적합하며 홈(78) 전체를 실질적으로 가득 채워서 베인(26, 28)의 표면과 정렬된다. 립(84)은 유연하며, 몸체(82)로부터 먼저 중앙 중공 재킷(21)으로부터 반경 방향 바깥으로 연장되고, 이어서 한 쪽, 즉 베인 부재(20)의 움직임 방향으로 구부러진다. 따라서 립(84)은 립(84)과 몸체(82) 사이에 공동(86)을 형성하는데, 베인 부재(20)의 작동 중 이 안으로 공동(18) 내부의 유체가 도입될 수 있고, 따라서 예컨대 도 13의 왼쪽에서 도 13의 오른쪽보다 압력이 높을 때 립(84)이 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)에 대해 압박되고 따라서 실링 효율성을 향상시킨다.

도 14는 압력 변형 실의 대안적인 배열을 나타내고 있다. 동일하거나 유사한 부분들은 도 13과 동일한 참조 기호로 묘사되고 있으며, 이 한도에서 도 13의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 도 13의 압력 변형 실과 대조적으로, 도 14의 압력 변형 실(22)은 립(84)과 동일한 두께를 가진 몸체(82)를 구비하고 있다. 몸체(82)는 홈(78) 내에 안착되는데, 이는 이 실시예(도 14)에 따르면 슬롯으로서 형성되어 있다. 도 14에 따른 실링 수단(22)은 제조하기에 더 간단하다는 장점이 있지만, 실링 수단(22)을 슬롯들(78)에 끼우는 것이, 증가된 폭을 가지는 도 13에 나타낸 홈(78)으로 끼우는 것보다 더 어려울 수 있다.

도 12, 도 13, 도 14에 따를 때 실링 수단(22)은 각각 하나의 단일한 부분으로 형성되는 반면, 도 15 내지 도 17에 따른 실링 수단(22, 24)은 분리된 부분들로서 형성된다. 도 15는 다시 중앙 중공 재킷(21)과 2개의 베인들(26, 28)을 구비한 베인 부재(20)를 보여주고 있다. 역시 동일하거나 유사한 부분들은 동일한 참조 기호로 묘사되며, 이 한도에서 도 12 내지 도 14 및 이들 도면과 관련된 위의 설명들에 대한 참조가 이루어진다.

각각의 베인(26, 28)은 다시 세 측부(26a, 26b 26c 및 28a, 28b, 28c)를 따라 이어지는 홈(78, 80)을 포함한다. 이 실링 수단(22, 24) 각각은 홈(78, 80)에 맞물리기에 적합한 세 엘리먼트들(22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c)을 포함한다. 위의 실링 배열(도 12 내지 도 14 참조)과 달리, 도 15 및 도 16은 압력 활성화 실(pressure activated seal)을 묘사하고 있다.

따라서 홈(78)은 압력 갤러리(88)와 연결되고 홈(80)은 압력 갤러리(90)와 연결된다. 이것은, 실링 수단(22)의 각 세그먼트, 즉 세그먼트(22a, 22b, 22c) 및 세그먼트(24a, 24b, 24c)와 홈(78, 80)의 바닥 사이에서 도 15 및 도 16에서 압력 갤러리(88)로 묘사된 바와 같이 베인(26, 28)의 측면에 연결되는 공동이 형성된다는 것을 의미한다. 따라서, 예컨대 도 16의 오른쪽 편에서의 압력이 도 16의 왼쪽 편에서의 압력보다 높을 때, 유체가 압력 갤러리(88)로 도입되고 세그먼트(22b)가 홈(78) 바깥으로 베인(26)의 반경 방향으로 움직여 나가 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)와 맞물리도록 강제하며, 따라서 공동 벽체(19)와 엔드 플레이트(54, 56)의 바닥에 대한 베인들(26, 28)의 향상된 실링으로 이끈다. 그러므로 이런 실시예에 따른 실링 수단(22, 24)이 세 세그먼트들(22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c)로 이루어져서 각 세그먼트가 서로에 대해 독립적으로 움직일 수 있어서 각각의 공동 벽체(19, 54, 56)와 맞물리는 것 또한 유리하다. 도 17에서 다른 대안으로서 정적 실이 나타나 있다. 도 17에 따른 실(22)은 베인 팁(26b)에서 홈(78) 내부에 배열된 팁 세그먼트(22b)를 포함한다. 세그먼트(22b)는 접착 또는 억지끼움에 의해 홈 내부에 고정될 수 있다.

끝으로 도 18 내지 도 20은 진공 펌프(1)의 다른 일반적인 실시예를 도시하고 있는데, 이 실시예에 따르면 전기 구동 모터(2)에 연결되어 있지 않다. 도 18, 도 19, 도20의 진공 펌프(1)는 하우징(4) 뿐만 아니라 예컨대 도 1에 나타낸 진공 펌프(1)도 포함하고 있다. 또한, 진공 펌프(1)는 스크루(92)에 의해 하우징(4)에 고정되고 하우징(4) 내부의 공동(18)을 폐쇄하는 커버(5)를 포함한다. 공동(18) 내부에 로터(30), 베인 부재(20) 및 중앙축(40)이 제공되고, 도 1 내지 도 9를 참조로 더욱 상세하게 설명된 바와 같이 중앙축(40)은 편심 엘리먼트(42)를 구비한다.

제1 실시예들과는 달리, 중앙축(40)은 하우징(4) 바깥으로 돌출된 바닥 단부 축(65)을 포함한다. 벨트 구동기로부터 중앙축(40)으로 구동력을 전달하기 위해 바닥 단부 축(65)에는 풀리(94)가 고정되어 있다. 따라서 이 실시예에 따르면 중앙축(40)은 구동축으로서 작용한다. 공동(18)의 반대측에서 칼라(collar)의 형태로 되어 있는 하우징(4)의 단부(96)에서 단부 축 부분(65)이 반경 방향 축 실(98)에 의해 추가적으로 실링된다. 반경 방향 축 실(98)은 칼라(96) 내의 내측 홈(97)에 맞물린 내측 스냅 링(99)에 의해 제자리에 유지된다. 하우징(4)의 칼라(96)와 공동(18) 사이에 배열된 부분은 중앙축(40)에 대한 마찰 베어링(100)을 형성한다. 같은 방식으로, 축의 정상부(66)(도 5 참조)는 커버(5)에서 각각의 마찰 베어링(102)에 수용된다. 따라서 중앙축(40)은 편심 엘리먼트(42)의 마주보는 측부들 상의 2개의 베어링들(100, 102)에 수용된다.

도 20은 도 18 및 도 19에 따른 진공 펌프(1) 조립체를 나타내고 있다. 앞서 도 3의 설명에 대한 참조도 이루어진다; 도 20에서 동일하거나 유사한 부분들은 동일한 참조 기호로 묘사되어 있고, 이 한도에서 앞서 도 3의 설명에 대한 참조도 이루어진다.

1 진공 펌프 2 구동 로터
4 진공 펌프의 하우징 5 커버
6 모터의 하우징 8 로터
10 구동축 12 연결부
14 프레임 15 전기 연결
18 공동 19 내측 주변부 벽체
20 베인 부재 21 중앙 중공 재킷
22 (제1 베인의) 실링 수단
22a, b, c (제1 베인의) 실링 세그먼트
24 (제2 베인의) 실링 수단
24a, b, c (제2 베인의) 실링 세그먼트
26 제1 베인
26a, b, c 제1 베인 및 제1 베인 팁의 상하 측부
28 제2 베인
28a, b, c 제2 베인 및 제2 베인 팁의 상하 측부
30 로터 32 베어링
35 카운터 웨이트 36 로터 벽체
38 로터의 내부 공간 40 중앙축
41A 중앙축 상의 제1 축방향 위치 41B 중앙축 상의 제2 축방향 위치
42 편심 엘리먼트
43 편심 엘리먼트의 반경 방향 최외곽 지점
44 제1 작업 챔버(흡입측) 46 제2 작업 챔버(압력측)
48 로터의 슬롯 50 슬롯 로터
52 개구 54 바닥 플레이트
56 엔드 플레이트 58 (하우징측의) 리세스된 부분
59 (커버측의) 리세스된 부분 60 제1 베어링 저널
60a, b 베어링 저널을 형성하는 림들 62 제2 베어링 저널
65 축의 바닥부 66 축의 단부
68 베어링 70 궤도 외곽선
72a, b 에지 74 오링
76 오링을 위한 하우징의 홈
78 제1 베인의 에지에 있는 제1 홈
80 제2 베인의 에지에 있는 제2 홈
82 몸체 84 립
86 공동 88 제1 베인의 제1 압력 갤러리
90 제2 베인의 제2 압력 갤러리 92 스크루
94 풀리 96 단부
97 내측 홈 98 반경 방향 축 실
99 스냅 링 100 마찰 베어링
102 마찰 베어링
D 베인팁과 공동의 내측 벽체 사이의 거리
e1 AS와 AR 사이의 편심 오프셋
e2 AS와 AE 사이의 편심 오프셋
F 힘 G 각도
I1, I2, I3 표시자 L 이론적 길이
P 팁 T 각도
P1 제1 위치 P2 제2 위치
P3 제3 위치

Claims

진공 펌프(1), 특히 회전형 진공 펌프로서,
- 유입구와 배출구를 구비한 공동(18)을 형성하는 하우징(4),
- 공동(18) 내부에서 회전 구동 움직임을 위한 구동 가능한 베인 부재(20),
- 공동(18) 내부의 로터(30),
- 공동(18) 내로 연장된 회전 가능한 중앙축(40)을 포함하되,
베인 부재(20)는 중앙축(40) 상의 편심 엘리먼트(42)에 의해 중앙축(40)에 결합되고 로터(30) 내에서 슬라이드 가능하게 배열되되, 로터(30)는 베인 부재(20)의 회전 시에 상기 베인 부재(20)와 함께 회전 가능하며,
중앙축(40)의 회전축(AS)은 로터(30)의 회전축(AR)으로부터 오프셋되어 있고 베인 부재(20)의 작용점(AE)은 중앙축(40) 상의 편심 엘리먼트(42)에 의해 중앙축(40)의 회전축(AS)로부터 오프셋되어 있으며,
로터(30)는 중앙축(40)의 편심 엘리먼트(42)를 반경 방향으로 둘러싸는 진공 펌프.
제1항에 있어서,
상기 로터(30)는 외측 벽체(36)를 포함하고 내부 공간(38)을 형성하되, 중앙축(40)의 상기 편심 엘리먼트(42)는 중앙축(40)이 회전 중일 때 로터(30)의 반경 방향으로 앞뒤로 움직이는 진공 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서,
로터(30)의 상기 내부 공간(38)은 편심 엘리먼트(42)의 중심축(AE)과 로터(30)의 회전축(AR)의 최대 오프셋의 적어도 두 배인 내부 직경을 가지는 진공 펌프.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 로터 벽체(36)는 중앙축(40) 및/또는 로터(40)가 회전 중일 때 베인 부재(20)가 로터(30)의 반경 방향으로 슬라이드 가능하도록, 반경 방향 상의 제1 및 제2 마주보는 위치에 제1 및 제2 슬롯들(48, 50)을 포함하는 진공 펌프.
제1항 내지 제4항 중 한 항에 있어서,
중앙축(40), 로터(30), 및 베인 부재(20)는 함께 확동적으로 결합되어 있는 진공 펌프.
제1항 내지 제5항 중 한 항에 있어서,
중앙축(40)은 베인 부재(20) 및 로터(30)의 회전 각도(G)의 두 배 회전하는 진공 펌프.
제1항 내지 제6항 중 한 항에 있어서,
편심 엘리먼트(42)의 중앙축(40)에 대한 반경 방향 최외곽 지점(43)은:
- 베인 부재(20)의 길이 방향 평면 상의 제1 회전 위치(P1); 및
- 베인 부재(20)의 길이 방향 평면으로부터 먼 제2 회전 위치(P2)
에 위치하되, 제1 회전 위치(P1)에서는 베인 부재(20)의 한 팁만이 로터(30)의 바깥으로 돌출되고 제2 회전 위치(P2)에서는 양쪽 팁들 모두가 로터(30) 바깥으로 실질적으로 동일한 거리로 돌출되는 진공 펌프.
제7항에 있어서,
힘 작용 지점(PF)에서 구동력(F)의 방향은:
- 제1 회전 위치(P1)에서 베인 부재(20)의 평면에 실질적으로 수직하고; 그리고
- 제2 회전 위치(P2)에서 베인 부재(20)의 평면에 실질적으로 평행한
진공 펌프.
제1항 내지 제8항 중 한 항에 있어서,
편심 엘리먼트(42)는 중앙축(40) 상의 캠으로서 형성되고, 베인 부재(20)는 중앙 중공 재킷(21)을 포함하며 베인 부재(20)는 재킷(21)에 의해 캠 둘레에 안착되는 진공 펌프.
제9항에 있어서,
베인 부재(20)는 재킷(21)의 마주보는 측부 상에서 반경 방향으로 돌출된 중공 재킷(21) 상의 제1 및 제2 베인들(26, 28)을 구비한 단일한 원피스형 베인 부재(20)로서 형성되는 진공 펌프.
제9항 또는 제10항에 있어서,
캠은 중앙축(40)을 따라 제1 축방향 위치(41A)로부터 제2 축방향 위치(41B)로 연장되고, 제1 및 제2 위치(41A; 41B)는 모두 공동(18) 이내에 위치된 진공 펌프.
제1항 내지 제11항 중 한 항에 있어서,
중앙축(40)은 로터(30)를 통과하여, 바람직하게는 공동(18)을 통과하여 연장되어서 중앙축(40)의 단부들(65, 66)이 로터(30) 및 바람직하게는 공동(18)의 마주보는 측부들로부터 돌출되는 진공 펌프.
제1항 내지 제12항 중 한 항에 있어서,
중앙축(40)의 회전축(AS)의 로터(8)의 회전축(AR)에 대한 오프셋(e1)이 베인 부재(20)의 작용점(AE)의 중앙축(40)의 회전축(AS)에 대한 오프셋(e2)과 실질적으로 일치하는 진공 펌프.
제1항 내지 제13항 중 한 항에 있어서,
로터(30)는, 로터(30)를 공동(18)의 바닥 플레이트(54) 및/또는 엔드 플레이트(56)에 대해 지지하기 위해 적어도 하나의 베어링 저널(60, 62)을 포함하는 진공 펌프.
제14항에 있어서,
베어링 저널(60, 62)은 바닥 플레이트(54) 및/또는 엔드 플레이트(56)에 있는 베어링(32, 34)에 수용된 진공 펌프.
제1항 내지 제15항 중 한 항에 있어서,
베인 부재의 팁(26b, 28b), 특히 베인 부재(20)의 제1 및 제2 단부에서 제1 및 제2 베인들(26, 28)의 제1 및 제2 팁들(26b, 28b)은, 팁(26b, 28b)과 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19) 사이에 남아 있는 거리(D)를 가지고 공동(18)의 내측 주변부 벽체(19)를 따라 움직여지는 진공 펌프.
제1항 내지 제16항 중 한 항에 있어서,
로터(30)는 공동(18)의 바닥 플레이트(54) 및/또는 엔드 플레이트(56)에 대해 실질적으로 유체 밀봉 방식으로 실링된 진공 펌프.
제1항 내지 제17항 중 한 항에 있어서,
베인 부재 팁들(26b, 28b) 및/또는 베인 부재(20)의 제1 및 제2 측부들(26a, 26c, 28a, 28c)은 공동(18)에 대해 베인 부재(20)를 실링하기 위한 실링 수단(22, 24)을 포함하는 진공 펌프.
제18항에 있어서,
상기 실링 수단(22, 24)은 적어도 베인 부재(20)의 세 측부들(26a, 26b, 26c, 28a, 28b, 28c)에 배열되고, 공동 벽체(19)와 접촉하며 베인 부재(20)의 회전 방향으로 구부러진 립(84)을 구비한 압력 변형 실(22)을 포함하는 진공 펌프.
제1항 내지 제19항 중 한 항에 있어서,
중앙축(40)은 구동축이고 진공 펌프(1)를 구동하기 위한 구동 모터(2)에 연결된 진공 펌프.
제1항 내지 제19항 중 한 항에 있어서,
로터(30)는 구동 로터이고 진공 펌프(10)를 구동하기 위한 구동 모터(2)에 연결된 진공 펌프.