KR20190017111A - 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 관한 것으로 주동축을 중심으로 회전하는 주동 스크류와 종동축을 중심으로 상기의 주동 스크류와 맞물려 회전하는 종동 스크류 및 상기의 주, 종동 스크류가 내장되는 케이싱으로 구성되는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 있어서, 주, 종동축에 각각 구비되는 주, 종동 스크류 로터의 유체 배기부 측 말단에 케이싱 내주 면에 구비되는 가스 퍼지 씰과 상기의 가스 퍼지 씰 외측에 구비되는 더블 립 씰과 상기의 가스 퍼지 씰 일측에 구비되는 드레인 챔버와 상기의 드레인 챔버를 기준으로 유체 배기부 측 케이싱 외주 면에 구비되는 그루브와 상기의 그루브를 기준으로 유체 배기부 측에 구비되는 메카니컬 씰 및 유체 배기부 측 말단 케이싱 내주 면에 구비되는 오일 씰로 구성되어 진공펌프 케이싱 내의 응축 현상을 최소화하는 것은 물론, 케이싱 내로 유입되는 오일과 불순물에 의하여 케이싱 및 스크류의 손상을 방지하고 메카니컬 씰을 보호하여 펌프의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프{Dry Screw Vacuum Pump having Drain Chamber and Grooves and Mechanical Seals}
본 발명은 건식진공펌프에 관한 것으로 보다 상세하게는 건식진공펌프에서 진공을 형성하는 스크류 로터의 날개의 형상 및 결합 구조를 최적화하고 케이싱 내부에 그루브를 생성하여 고진공과 고효율을 갖는 것은 물론 응축 및 부식을 방지하며, 불순물에 의한 케이싱의 손상을 최소화하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 진공펌프는 기밀용기 내의 기체분자를 제거하는 장치로 대기압 이하의 저압에서 기체를 흡입, 압축해 대기 중에 방출하여 용기 속의 진공도를 높인다. 이러한 진공펌프는 크게 건식과 습식으로 각각 대변되는 기계적 진공펌프와 확산·이온펌프로 분류된다. 확산·이온펌프가 고진공을 실현하기 위해 기름 또는 수은을 사용하는 습식형인 것과 달리 기계적 진공펌프는 상대적으로 진공도가 낮기는 하지만 기름을 사용하지 않는 건식형이므로 상대적으로 구조가 간단하고 내구성이 좋고, 또한 안정된 진공도를 보여주므로 사용자가 손쉽게 운전할 수 있고 유지하는데 드는 비용이 적게 들어가는 장점이 있어 여러 산업분야에서 널리 쓰이고 있다. 그러나, 건식진공펌는 폴리고머, 올리고머, 파우더, 먼지 등이 응축성 증기와 함께 응축될 경우 스크류 및 케이싱에 손상이 발생하고 부식성을 가진 다른 공정물질이 유입될 경우 내부 부식이 발생하는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-1641887호에서는 주동축을 중심으로 회전하는 적어도 3개 이상의 로터가 구비되는 주동 스크류와 종동축을 중심으로 회전하는 적어도 3개 이상의 로터가 구비되어 상기의 주동 스크류와 맞물려 회전하는 종동 스크류와 상기의 주동 스크류와 종동 스크류 내장되는 케이싱과 상기의 케이싱 내주 면에 적어도 2개 이상의 그루브로 구성되어 케이싱 내부의 응축방지와 응축이 발생할 경우 생성되는 응축물을 원활하게 이동 및 제거하여 이물질이 내부로 유입되는 경우에도 스크류 및 케이싱 손상 및 내부 부식을 최소화하는 효과를 갖는 건식진공펌프가 개시되어 있으나, 이 역시 응축을 최소화하고 응축물을 외부로 배출하는 데에 그쳐 케이싱 내부로 유입되는 오일이나 증기 응축물 같은 공정 물질에 의하여 케이싱 내부와 스크류 축과 로터 및 메카니컬 씰에 직접적인 손상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1641887호(2016.07.18)
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 진공펌프 케이싱 내의 응축 현상을 최소화하는 것은 물론, 케이싱 내로 유입되는 오일과 불순물에 의하여 케이싱 및 스크류의 손상을 방지하고 메카니컬 씰을 보호하여 펌프의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
목적을 달성하기 위한 구성으로는 주동축을 중심으로 회전하는 주동 스크류와 종동축을 중심으로 상기의 주동 스크류와 맞물려 회전하는 종동 스크류 및 상기의 주, 종동 스크류가 내장되는 케이싱으로 구성되는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 있어서, 주, 종동축에 각각 구비되는 주, 종동 스크류 로터의 유체 배기부 측 말단에 케이싱 내주 면에 구비되는 가스 퍼지 씰과 상기의 가스 퍼지 씰 외측에 구비되는 더블 립 씰과 상기의 가스 퍼지 씰 일측에 구비되는 드레인 챔버와 상기의 드레인 챔버를 기준으로 유체 배기부 측 케이싱 외주 면에 구비되는 그루브와 상기의 그루브를 기준으로 유체 배기부 측에 구비되는 메카니컬 씰 및 유체 배기부 측 말단 케이싱 내주 면에 구비되는 오일 씰로 구성되는 것을 특징으로 하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프이다.
본 발명의 다른 특징으로는 상기의 가스 퍼지 씰은 오링과 슬립 슬리브로 구성되며, 유체 배기부 측 말단 케이싱 내주 면에 오일 씰이 구비되고, 상기의 가스 퍼지 씰이 결합하는 케이싱 부위에 씰 퍼지 라인이 구비되어 펌프 작동 시 상기의 씰 퍼지 라인을 통하여 비응결 질소 또는 건조 공기가 1.3 ~ 1.7㎏/㎠의 압력으로 공급된다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기의 주동축을 중심으로 회전하는 주동 스크류와 종동축을 중심으로 상기의 주동 스크류와 맞물려 회전하는 종동 스크류가 각각 2개씩 구비되어 대칭되도록 구비되어 케이싱에 내장되며, 상기의 드레인 챔버 일 측에 토출구가 구비된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프는 비교적 응축이 자주 발생하는 유체 흡입부 측 스크류가 위치하는 케이싱 내주 면에 다양한 씰을 구비하여 진공펌프 케이싱 내의 응축 현상을 최소화하는 것은 물론, 케이싱 내로 유입되는 오일과 불순물에 의하여 케이싱 및 스크류의 손상을 방지하고 메카니컬 씰을 보호하여 펌프의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 기존의 스크류 로터와 그루브를 구비한 건식진공펌프의 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프의 횡단면도.
도 3은 본 발명에 따른 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프의 세부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프의 종단면도.
도 2와 3은 각각 본 발명에 따른 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프의 횡단면도와 세부 확대도로서 이를 참고하여 본원발명의 구성을 설명하면 하기와 같다.
주동축(11)을 중심으로 회전하는 주동 스크류(10)와 종동축(21)을 중심으로 상기의 주동 스크류(10)와 맞물려 회전하는 종동 스크류(20) 및 상기의 주, 종동 스크류(10, 20)가 내장되는 케이싱(30)으로 구성되는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 있어서, 주, 종동축(11, 21)에 각각 구비되는 주, 종동 로터(12, 22)의 유체 배기부(B) 측 말단에 케이싱 내주 면에 구비되는 가스 퍼지 씰(Gas Purge Seal, 31);과 상기의 가스 퍼지 씰(31) 외측에 구비되는 더블 립 씰(Double Lip Seal, 32);과 상기의 가스 퍼지 씰(31) 일측에 구비되되 케이싱(30) 하측에 형성되는 드레인 챔버(Drain Chamber, 33);와 상기의 드레인 챔버(33)를 기준으로 유체 배기부(B) 측 케이싱(30) 외주 면에 구비되는 그루브(Grooves, 34);와 상기의 그루브(34)를 기준으로 유체 배기부(B) 측에 구비되는 메카니컬 씰(Mechanical Seal, 35); 및 유체 배기부(B) 측 말단 케이싱(30) 내주 면에 구비되는 오일 씰(Oil Seal, 36);로 구성되는 것을 특징으로 하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프이다.
그리고, 상기의 가스 퍼지 씰(31)은 오링(O-Ring, 31a)과 슬립 슬리브(Slip Sleeve, 31b)로 구성되며, 상기의 가스 퍼지 씰(31)이 결합하는 케이싱(30) 부위에 씰 퍼지 라인(Seal Purge Line, 37)이 구비되어 펌프 작동 시 상기의 씰 퍼지 라인(37)을 통하여 질소 또는 건조 공기가 1.3 ~ 1.7㎏/㎠의 압력으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에서 드레인 챔버(33)가 위치하는 부위에 종단면도로서 이를 참고하면, 상기의 주동축(11)을 중심으로 회전하는 주동 스크류(10)와 종동축(21)을 중심으로 상기의 주동 스크류(10)와 맞물려 회전하는 종동 스크류(20)가 각각 2개씩 구비되어 대칭되도록 구비되어 케이싱(30)에 내장되며, 상기의 드레인 챔버(Drain Chamber, 33) 일 측에 측면 방향으로 토출구(33a)가 구비된다.
상기와 같이 구성되는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 있어서, 주, 종동 스크류(10, 20)에 의하여 압축되는 응축물의 배출 원리는 다음과 같다.
주, 종동 로터(12, 22)에 의하여 유체 배기부(B) 측으로 이송되는 응축물은 가스 퍼지 씰(31)을 지나 드레인 챔버(33)로 배출된다. 이때, 드레인 챔버(33)는 케이싱(30) 하측에 구비되어 응축물이 중력에 의하여 자유 낙하하여 케이싱(30) 외부로 배출된다. 그리고, 응축물이 가스 퍼지 씰(31)을 지날 때, 기어 박스 오일, 부식성 공정 증기와 같은 공정물질 유입을 방지하며 특히, 주, 종동 로터(12, 22)가 위치하는 케이싱(30) 내부로 유입되는 것을 방지한다.
그리고, 유체 배기부(B) 측으로 유입되는 공정물질은 드레인 챔버(33)와 메카니컬 씰(35) 사이에 구비되는 그루브(34)에 축적되어 메카니컬 씰(35)의 파손을 방지할 뿐 아니라 드레인 챔버(33)로 미처 배출되지 못한 응축물과 씰 퍼지 라인(37) 측으로 유입되는 공정물질도 그루브(34)에 축적되어 주, 종동 스크류(10, 20) 및 주, 종동 축(11, 21)에 손상을 최소화할 수 있다. 특히, 증기에 의하여 유입되는 불순물이 그루브(34)에 축적되어 케이싱(30) 내주 면으로 넘칠 경우 메카니컬 씰(35)에 의하여 드레인 챔버(33)로 배출된다. 따라서, 상기의 그루브(34)는 드레인 챔버(33)와 메카니컬 씰(35) 사이에 비교적 좁은 간격으로 이격되어 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 씰 퍼지 라인(37)을 통하여 공급되는 1.3 ~ 1.7㎏/㎠의 압력의 비응결 질소 또는 건조 공기는 유체 흡입부(A) 측으로부터 생성되는 응축물이 드레인 챔버(33)로 배출되는 경우 유체 배기부(B) 측으로부터 유입되는 공정물질이 주, 종동 스크류 로터(12, 22)가 위치하는 케이싱(30) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 양압을 유지시켜 준다. 압력이 이보다 큰 경우에는 유체 흡입부(A) 측으로부터 생성되는 응축물이 드레인 챔버(33)로 배출되는 것이 원활하지 않으며, 반대로 압력이 이보다 작은 경우에는 유체 배기부(B) 측으로부터 유입되는 공정물질이 주, 종동 스크류 로터(12, 22)가 위치하는 케이싱(30) 내부로 유입될 수 있다.
또한, 더블 립 씰(32)은 가스 퍼지 씰(31) 외측에 구비되되 씰 퍼지 라인(37)과 드레인 챔버(33)의 유입구 사이에 형성되어 공정 증기로 유입되는 불순물을 차단하여 불순물에 의한 메카니컬 씰(35)에 직접적인 손상을 방지할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 구성에 의하여 보호되는 메카니컬 씰(35)은 기어박스 내부로 유입되는 공정물질을 차단함으로써 진공 펌프의 신뢰성 및 충분한 수명을 확보할 수 있다.
본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
A : 유체 흡입부 B : 유체 배기부
10. 주동 스크류 11. 주동축
12. 주동 스크류 로터 20. 종동 스크류
21. 종동축 22. 종동 스크류 로터
30. 케이싱 31. 가스 퍼지 씰
31a. 오링 31b. 슬립 슬리브
32. 더블 립 씰 33. 드레인 챔버
33a. 토출구 34. 그루브
35. 메카니컬 씰 36. 오일 씰
37. 씰 퍼지 라인

Claims (4)

  1. 주동축(11)을 중심으로 회전하는 주동 스크류(10)와 종동축(21)을 중심으로 상기의 주동 스크류(10)와 맞물려 회전하는 종동 스크류(20) 및 상기의 주, 종동 스크류(10, 20)가 내장되는 케이싱(30)으로 구성되는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프에 있어서,
    주, 종동축(11, 21)에 각각 구비되는 주, 종동 스크류 로터(12, 22)의 유체 배기부(B) 측 말단에 케이싱 내주 면에 구비되는 가스 퍼지 씰(Gas Purge Seal, 31);과
    상기의 가스 퍼지 씰(31) 외측에 구비되는 더블 립 씰(Double Lip Seal, 32);과
    상기의 가스 퍼지 씰(31) 일측에 구비되되 케이싱(30) 하측에 형성되는 드레인 챔버(Drain Chamber, 33);와
    상기의 드레인 챔버(33)를 기준으로 유체 배기부(B) 측 케이싱(30) 외주 면에 구비되는 그루브(Grooves, 34);와
    상기의 그루브(34)를 기준으로 유체 배기부(B) 측에 구비되는 메카니컬 씰(Mechanical Seal, 35); 및
    유체 배기부(B) 측 말단 케이싱(30) 내주 면에 구비되는 오일 씰(Oil Seal, 36);로 구성되는 것을 특징으로 하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기의 가스 퍼지 씰(31)은 오링(O-Ring, 31a)과 슬립 슬리브(Slip Sleeve, 31b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기의 가스 퍼지 씰(31)이 결합하는 케이싱(30) 부위에 씰 퍼지 라인(Seal Purge Line, 37)이 구비되어 펌프 작동 시 상기의 씰 퍼지 라인(37)을 통하여 비응결 질소 또는 건조 공기가 1.3 ~ 1.7㎏/㎠의 압력으로 공급되는 것을 특징으로 하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 주동축(11)을 중심으로 회전하는 주동 스크류(10)와 종동축(21)을 중심으로 상기의 주동 스크류(10)와 맞물려 회전하는 종동 스크류(20)가 각각 2개씩 구비되어 대칭되도록 구비되어 케이싱(30)에 내장되며, 상기의 드레인 챔버(Drain Chamber, 33) 일 측에 측면 방향으로 토출구(33a)가 구비되는 것을 특징으로 하는 드레인 챔버와 그루브와 메카니컬 씰을 구비한 건식 스크류 진공펌프.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101641887B1 (ko) 2016-01-15 2016-07-25 이영수 스크류 로터와 그루브를 구비한 건식진공펌프

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