KR20190105594A - 다단식 진공 부스터 펌프 결합부 - Google Patents

Abstract

스테이지간 결합 유닛 진공 펌프를 갖는 다단식 진공 펌프가 개시된다. 다단식 진공 펌프의 스테이지간 결합부는, 다단식 진공 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 공통 로터를 수용하기 위한 공극의 제 1 부분을 형성하는 제 1 스테이지간 결합 부분과, 제 1 스테이지간 결합 부분으로부터 분리가능하고, 상기 다단식 진공 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 공통 로터를 수용하기 위한 상기 공극의 제 2 부분을 형성하는 제 2 스테이지간 결합 부분을 포함한다. 이러한 방식으로, 조립된 로터가 결합부의 분리가능한 부분 내에 수용될 수 있기 때문에 진공 펌프의 조립된 스테이지 및 조립된 로터가 함께 고정될 수 있게 하여 조립된 인접한 스테이지에 끼워맞춰질 수 있는 결합부가 제공된다. 이는 다단식 진공 펌프의 조립을 용이하게 하면서, 로터 및 인접한 스테이지의 기계적 완전성을 보존할 수 있게 한다.

Description

다단식 진공 부스터 펌프 결합부

본 발명은 다단식 진공 부스터 펌프를 위한 스테이지간 결합부, 진공 펌프 및 방법에 관한 것이다.

진공 펌프가 알려져 있다. 이러한 펌프는 전형적으로 디바이스를 진공 배기하는(evacuate) 진공 시스템의 구성요소로서 채용된다. 또한, 이러한 펌프는 예를 들면, 반도체 생산에 사용되는 제조 장비를 옮기는데 사용된다. 단일 펌프를 사용하는 단일 스테이지에서 진공으로부터 대기로 압축을 수행하는 대신, 각 스테이지가 진공으로부터 대기압으로 전이하는데 필요한 완전한 압축 범위의 일부를 수행하는 다단식 진공 펌프를 제공하는 것이 알려져 있다.

이러한 다단식 진공 펌프는 이점을 제공하지만, 이들은 또한 그들 자체의 단점도 갖는다. 따라서, 다단식 진공 펌프에 대한 개선된 구성체를 제공하는 것이 바람직하다.

제 1 관점에 따르면, 다단식 진공 펌프가 제공되며, 이 진공 펌프는, 제 1 일체형 스테이터를 포함하는 제 1 펌핑 스테이지와, 제 2 일체형 스테이터를 포함하는 제 2 펌핑 스테이지와, 상기 제 1 펌핑 스테이지를 상기 제 2 펌핑 스테이지와 결합시키기 위한 스테이지간 결합 유닛으로서, 상기 스테이지간 결합 유닛은 다단식 진공 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 공통 로터를 수용하기 위한 공극(void)의 제 1 부분을 형성하는 제 1 스테이지간 결합 부분과, 이 제 1 스테이지간 결합 부분으로부터 분리가능하고, 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 공통 로터를 수용하기 위한 공극의 제 2 부분을 형성하는 제 2 스테이지간 결합 부분을 포함하는, 상기 스테이지간 결합 유닛을 포함한다.

제 1 관점은, 기존의 다단식 진공 펌프의 문제점은 기계적으로 견고한 구성체를 제공하는 것은 달성하기 어렵고, 이는 펌프를 복잡하게 하고 조립하기 어렵게 만든다라는 것임을 인식한다. 따라서, 다단식 진공 펌프에는 결합 유닛이 제공된다. 결합 유닛은 다단식 진공 펌프의 상이한 펌핑 스테이지를 결합하는데 사용될 수도 있다. 결합부는 제 1 스테이지간 결합 부분을 구비할 수도 있다. 그 제 1 스테이지간 결합 부분은 로터를 수용할 수도 있는 공극 또는 개구부의 제 1 부분 또는 일부를 형성 또는 제공할 수도 있다. 그 로터는 진공 펌프의 인접한 또는 이웃하는 스테이지에 의해 공유되거나, 인접한 또는 이웃하는 스테이지로 연장될 수도 있다. 결합부는 또한 제 2 결합 부분을 제공할 수도 있다. 제 2 결합 부분은 제 1 결합 부분으로부터 분리가능하거나 연결 해제가능할 수도 있다. 제 2 결합 부분은 로터를 수용하는 공극 또는 개구부의 제 2 부분 또는 일부를 형성 또는 제공할 수도 있다. 이러한 방식으로, 조립된 로터가 결합부의 분리가능한 부분 내에서 수용될 수 있고, 이 결합부의 분리가능한 부분이 조립된 인접한 스테이지에 끼워맞춰질 수 있기 때문에, 진공 펌프의 조립된 스테이지 및 조립된 로터가 함께 고정될 수 있게 하는 결합부가 제공된다. 이는 다단식 진공 펌프의 조립을 여전히 용이하게 하면서, 인접한 스테이지 및 로터의 기계적 완전성이 보존될 수 있게 한다.

일 실시예에 있어서, 제 1 스테이지간 결합 부분 및 제 2 스테이지간 결합 부분은, 공통 로터가 공극에 의해 보유가능한 경우에는 결합 구성으로, 그리고 공통 로터가 제거가능한 경우에는 분리 구성으로 배치가능하다. 따라서, 2개의 결합 부분은 로터가 보유 또는 제거될 수 있게 하도록, 함께 결합 또는 고정될 수 있을 뿐만 아니라 결합 해제 또는 분리될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 공극은 원통형이고, 제 1 부분 및 제 2 부분 각각은 반원통부를 형성한다. 따라서, 결합 부분은 대응하는 대체로 원통형 로터를 수용하기 위해 대체로 원통형 공극을 제공할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 1 스테이지간 결합 부분은, 다단식 진공 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 각자의 공통 로터를 각각 수용하기 위한 복수의 공극의 각자의 제 1 부분을 형성하고, 제 2 스테이지간 결합 부분은 복수의 공극의 각자의 제 2 부분을 형성한다. 따라서, 하나 이상의 공극이 결합부에 의해 제공될 수도 있고, 각 결합 부분은 이러한 공극 각각의 일부를 형성한다. 이는 하나 이상의 로터가 결합 부분에 의해 수용될 수 있게 한다.

일 실시예에 있어서, 제 1 스테이지간 결합 부분은 제 1 및 제 2 결합면의 제 1 부분을 형성하고, 제 2 스테이지간 결합 부분은 제 1 및 제 2 결합면의 제 2 부분을 형성하며, 각각의 공극은 제 1 및 제 2 결합면 사이에서 연장된다. 따라서, 결합부는 결합면을 나타낼 수도 있고, 공극은 결합부를 통해 이러한 면 사이에서 연장될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 결합면 각각은 다단식 진공 펌프의 각자의 인접한 스테이지에 의해 수용되도록 구성된다. 따라서, 결합면은 진공 펌프의 인접한 스테이지의 하우징의 단부를 형성하기 위해, 그 인접한 스테이지에 부착되거나 결합하도록 치수설정될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 결합면 각각은 다단식 진공 펌프의 각자의 인접한 스테이지의 단부를 밀봉하는 헤드 플레이트로서 구성된다. 따라서, 각각의 면은 인접한 스테이지의 헤드 플레이트로서의 역할을 하여, 그 스테이지의 주변을 대체로 밀봉할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 1 결합면은 다단식 진공 펌프의 제 1 인접한 스테이지로부터의 배기가스(exhaust)를 수용하는 유입구 개구를 형성하고, 제 2 결합면은 다단식 진공 펌프의 제 2 인접한 스테이지에 배기가스를 전달하는 유출구 개구를 형성하며, 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 유입구 개구를 유출구 개구와 유체적으로 결합시키도록 구성된 이송 도관을 형성한다. 따라서, 하나의 결합면은 유입구 개구를 제공할 수도 있고, 다른 결합면은 유출구 개구를 형성할 수도 있다. 도관은 유입구 개구와 유출구 개구 사이에서 연장될 수도 있다. 유입구 개구는 인접한 스테이지로부터의 배기가스를 수용할 수도 있다. 배기가스는 도관에 의해 유출구 개구로 운반되어, 그 배기가스를 인접한 스테이지의 유입구로 전달할 수도 있다. 따라서, 결합부 자체는 추가적인 파이프 작업(pipework)을 필요로 하는 일 없이 하나의 스테이지에서 다른 스테이지로의 압축 가스의 이송을 용이하게 할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 유입구 개구는 다단식 진공 펌프의 제 1 인접한 스테이지의 유체적으로 하류측에 위치되고, 유출구 개구는 다단식 진공 펌프의 제 2 인접한 스테이지의 유체적으로 상류측에 위치된다. 따라서, 유입구 개구는 제 1 스테이지로부터 압축 가스 또는 배기가스를 수용하고, 추가 압축을 위해 제 2 스테이지의 유입구에 이들을 전달할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 유입구 개구를 형성하고, 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 유출구 개구를 형성한다. 따라서, 결합부의 부분 중 하나는 유입구를 제공할 수도 있고, 결합부 중 다른 부분은 유출구를 제공할 수도 있다. 이는 하나의 스테이지로부터의 배기가스가 공통 로터의 공통 회전으로 인해 다른 스테이지의 유입구로 이송될 수 있게 한다.

일 실시예에 있어서, 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 유입구 개구을 형성하고, 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 재순환 유출구 개구를 형성하며, 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 유입구 개구를 재순환 유출구 개구와 선택적으로 유체적으로 결합시키도록 구성된 재순환 도관을 형성한다. 따라서, 하나의 면의 일부분은 유입구 개구를 구비할 수도 있고, 이 면의 다른 부분은 재순환 개구를 구비할 수도 있다. 유입구 개구 및 재순환 개구는 필요한 경우, 유체가 재순환되게 하도록 유입구 개구를 유출구 개구와 선택적으로 결합시키는 재순환 도관에 의해 결합될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 유출구 개구를 형성하고, 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 제 2 재순환 유출구 개구를 형성하며, 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 유출구 개구를 제 2 재순환 유출구 개구와 선택적으로 유체적으로 결합시키도록 구성된 제 2 재순환 도관을 형성한다. 따라서, 다른 면은 또한 일부분에 유출구 개구를 구비하고, 다른 부분에 제 2 재순환 개구를 구비할 수도 있다. 유출구 개구 및 제 2 재순환 개구는 제 2 재순환 도관에 의해 결합될 수도 있다. 제 2 재순환 도관은 필요한 경우, 유체를 재순환시키기 위해 유출구 개구를 제 2 재순환 개구와 선택적으로 결합시킬 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 재순환 도관은 유입구 개구와 재순환 유출구 개구 사이의 선택된 압력차에 응답하여, 유입구 개구를 재순환 유출구 개구와 결합시키도록 작동가능한 압력 작동식 밸브를 포함한다. 따라서, 재순환 도관은 진공 펌프의 그 스테이지에 대한 손상을 방지하기 위해, 유입구 개구와 재순환 유출구 개구 사이에 사전결정된 압력차가 존재할 때 유체를 재순환시킬 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 제 2 재순환 도관은 유출구 개구와 제 2 재순환 유출구 사이의 선택된 압력차에 응답하여, 유출구 개구를 제 2 재순환 유출구 개구와 결합시키도록 작동 가능한 제 2 압력 작동식 밸브를 포함한다. 따라서, 제 2 재순환 도관은 진공 펌프의 그 스테이지에 대한 손상을 방지하기 위해, 유출구 개구와 제 2 재순환 유출구 개구 사이에 사전결정된 압력차가 존재할 때 유체를 재순환시킬 수도 있다.

제 3 관점에 따르면, 방법이 제공되며, 이 방법은, 스테이지간 결합부의 제 1 스테이지간 결합 부분에 의해 형성된 공극의 제 1 부분에서, 그리고 제 1 스테이지간 결합 부분으로부터 분리가능한 스테이지간 결합부의 제 2 스테이지간 결합 부분에 의해 형성된 공극의 제 2 부분에서, 다단식 진공 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유된 공통 로터를 수용하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 제 1 스테이지간 결합 부분 및 제 2 스테이지간 결합 부분이 분리 구성으로 있을 때, 공극의 제 1 부분에 공통 로터를 수용하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 제 1 스테이지간 결합 부분 및 제 2 스테이지간 결합 부분을 결합 구성으로 배치함으로써, 공극의 제 2 부분에서 공통 로터를 보유하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 공극은 원통형이고, 제 1 부분 및 제 2 부분 각각은 반원통부를 형성한다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 복수의 공극의 각자의 제 1 부분 및 복수의 공극의 각자의 제 2 부분에서 복수의 공통 로터를 수용하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 제 1 스테이지간 결합 부분은 제 1 및 제 2 결합면의 제 1 부분을 형성하고, 제 2 스테이지간 결합 부분은 제 1 및 제 2 결합면의 제 2 부분을 형성하며, 각각의 공극은 제 1 및 제 2 결합면 사이에서 연장된다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 제 1 및 제 2 결합면 각각에 의해 다단식 진공 펌프의 각자의 인접한 스테이지를 수용하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 제 1 및 제 2 결합면 각각을 사용하여 다단식 진공 펌프의 각자의 인접한 스테이지의 단부를 밀봉하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 다단식 진공 펌프의 제 1 인접한 스테이지로부터의 배기가스를 제 1 결합면의 유입구 개구를 통해 수용하는 것과, 이송 도관을 사용하여 유입구 개구를 유출구 개구와 유체적으로 결합시키는 것과, 이 배기가스를 제 2 결합면의 유출구 개구를 통해 다단식 진공 펌프의 제 2 인접한 스테이지로 전달하는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 본 방법은 다단식 진공 펌프의 제 1 인접한 스테이지의 유체적으로 하류측에 유입구 개구를 위치시키는 것과, 다단식 진공 펌프의 제 2 인접한 스테이지의 유체적으로 상류측에 유출구 개구를 위치시키는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 유입구 개구을 형성하고, 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 유출구 개구를 형성한다.

일 실시예에 있어서, 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 유입구 개구를 형성하고, 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 재순환 유출구 개구를 형성하고, 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 재순환 도관을 형성하며, 본 방법은 유입구 개구를 재순환 유출구 개구와 선택적으로 유체적으로 결합시키는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 유출구 개구을 형성하고, 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 제 2 재순환 유출구 개구를 형성하고, 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 제 2 재순환 도관을 형성하며, 본 방법은 유출구 개구를 제 2 재순환 유출구 개구와 선택적으로 유체적으로 결합시키는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 재순환 도관은 압력 작동식 밸브를 포함하고, 본 방법은 유입구 개구와 재순환 유출구 개구 사이의 선택된 압력차에 응답하여, 유입구 개구를 재순환 유출구 개구와 결합시키는 것을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 제 2 재순환 도관은 제 2 압력 작동식 밸브를 포함하고, 본 방법은 유출구 개구를 제 2 재순환 유출구 사이의 선택된 압력차에 응답하여, 유출구 개구를 제 2 재순환 유출구 개구와 결합시키는 것을 포함한다.

추가의 특정한 그리고 바람직한 관점은 첨부된 독립 청구항 및 종속 청구항에 기재된다. 종속 청구항의 특징부는 청구범위에 명시적으로 제시된 것 이외의 조합으로 그리고 적절하게 독립 청구항의 특징과 조합될 수 있다.

장치 특징부가 기능을 제공하도록 작동 가능한 것으로 설명되는 경우, 이는 그 기능을 제공하거나, 그 기능을 제공하도록 의도되거나 구성되는 장치 특징부를 포함하는 것으로 인식될 것이다.

이제, 본 발명의 실시예가 또한 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 2-스테이지 부스터 펌프를 도시하는 도면,
도 2는 도 1a 및 도 1b의 2-스테이지 부스터 펌프에 사용된 로터의 사시도,
도 3은 다른 실시예에 따른 2 스테이지 부스터 펌프의 사시도,
도 4는 도 3의 펌프의 분해도,
도 5는 스테이지간 결합 유닛을 도시하는 도면,
도 6은 대안적으로 구성된 결합 유닛을 도시하는 도면.

실시예를 임의로 더욱 상세히 논의하기 전에, 먼저, 개요가 제공된다. 실시예는 다단식 진공 펌프의 인접한 스테이지와 결합 또는 조합(join)하는 구성체를 제공한다. 2개의 인접한 스테이지 사이에 위치되는 결합 조립체는 다중 구성요소 구성체이다. 결합 조립체는 인접한 스테이지의 스테이터 하우징의 외측, 또는 인접한 스테이지의 하나 이상의 스테이터 하우징 내에 위치될 수 있다. 결합 조립체는 하나의 스테이지에서 다른 스테이지로 연장되는 일체형 또는 원피스형(one-piece) 로터가 사용될 수 있게 하도록 분리될 수 있다. 즉, 별개의 구성요소로 제조되고 그 다음에 제 자리에 조립될 필요가 있는 로터보다는, 대신에 로터는 단일 부품(single item)으로서 기계가공될 수 있고, 결합부가 로터 주위에 조립될 수 있다. 이는 실패할 가능성이 더 적은 상당히 더욱 견고한 로터를 제공한다. 결합 조립체는 또한 대체로 일체형의 하우징이 각 스테이지에 의해 사용되게 할 수 있도록 분리될 수 있다. 즉, 별개의 구성요소로 제조되고 그 다음에 제 자리에 조립될 필요가 있는 각 스테이지의 하우징보다는, 대신에 하우징은 단일 부품으로 기계가공될 수 있고, 결합부가 하우징을 완성하도록 조립된다. 이는 실패의 가능성이 더 적은 상당히 더욱 견고한 하우징을 제공한다. 결합부는 스테이지 사이에서 헤드 플레이트로서의 역할을 하고, 상류측 스테이지의 배기가스를 하류측 스테이지의 유입구로 운반한다. 이는 스테이지 사이에서 가스를 운반하기 위한 외부 파이프 작업에 대한 필요성을 회피하는 단순화된 구성체를 제공한다. 또한, 결합부는 손상을 줄이기 위해 높은 압력차가 있을 때에는 스테이지의 유출구를 스테이지의 유입구와 유체적으로 결합시키는 재순환 밸브를 수용할 수 있다.

2-스테이지 펌프

도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 2-스테이지 부스터 펌프(일반적으로, 10)를 도시한다. 제 1 펌핑 스테이지(20)는 스테이지간 결합 유닛(40)을 통해 제 2 펌핑 스테이지(30)와 결합된다. 제 1 펌핑 스테이지(20)는 제 1 스테이지 유입구(20A) 및 제 1 스테이지 배기구(20B)를 구비한다. 제 2 펌핑 스테이지(30)는 제 2 스테이지 유입구(30A) 및 제 2 스테이지 배기구(30B)를 구비한다.

결합부

스테이지간 결합부(40)는 제 1 부분(40A)과 제 2 부분(40B)으로 형성된다. 제 1 부분(40A)은 제 2 부분(40B)에 해제가능하게 고정될 수 있다. 합쳤을 때(bring together), 제 1 및 제 2 부분(40A, 40B)은 진공 펌프의 작동 중에 가스가 통과할 수도 있는 스테이지간 결합 유닛(40) 내에 갤러리(130)를 형성한다. 스테이지간 결합 유닛(40)은 이 스테이지간 결합 유닛(40)의 폭을 통해 연장되는 원통형 공극(100)을 형성한다. 제 1 부분(40A)은 공극(100)의 제 1 부분을 형성하고, 제 2 부분(40B)은 공극(100)의 제 2 부분을 형성한다. 공극(100)은 이제 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 일체형 로터(50)를 수용하기 위해 분리된다.

로터

도 2는 로터(50)의 사시도이다. 로터(50)는 로브(lobe)의 메쉬 쌍(meshing pair)을 활용하는 양변위 로브 펌프에 사용되는 유형의 로터이다. 각 로터는 회전가능한 샤프트에 대해 대칭으로 형성된 한 쌍의 로브를 구비한다. 각 로브(55)는 곡선의 접선 섹션을 교호함으로써 형성된다. 곡선은 알려진 바와 같이 원호, 또는 하이포사이클로이드(hypocycloid) 및 에피사이클로이드(epicycloid) 곡선, 또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 본 예에서, 로터(50)는 단일의 금속 요소로부터 일체형으로 기계가공되고, 원통형 공극(58)은 로브(55)를 통해 축방향으로 연장되어 질량을 감소시킨다.

샤프트의 제 1 축방향 단부(60)는 제 1 펌핑 스테이지(20)의 헤드 플레이트(도시되지 않음)에 의해 제공된 베어링 내에 수용되고, 제 1 스테이지(20)의 스테이터 내에 수용되는 제 1 회전 베인 부분(90A)으로부터 연장된다. 중간 축방향 부분(80)은 제 1 회전 베인 부분(90A)으로부터 연장되고, 공극(100) 내에 수용된다. 공극(100)은 중간 축방향 부분(80)의 표면 상에 억지 끼워맞춤(close fit)을 제공하지만, 베어링으로서의 역할을 하지는 않는다. 제 2 회전 베인 부분(90B)은 중간 축방향 부분(80)으로부터 축방향으로 연장되고, 제 2 스테이지(30)의 스테이터 내에 수용된다. 제 2 축방향 단부(70)는 제 2 회전 베인 부분(90B)으로부터 축방향으로 연장된다. 제 2 축방향 단부(70)는 제 2 펌핑 스테이지(30)의 헤드 플레이트(도시되지 않음) 내의 베어링에 의해 수용된다. 로터(50)는 한 쌍의 로브(55)의 표면을 형성하는 커터(cutter)로 단일 부품으로서 기계가공된다. 축방향 부분(60, 70, 80)은 제 1 회전 베인 부분(90A) 및 제 2 회전 베인 부분(90B)을 형성하도록 회전된다. 이해되는 바와 같이, 제 2 로터(50)(도시되지 않음)는 또한 스테이지간 결합부(40)의 폭을 통해 연장되지만, 제 1 공극(100)으로부터 측방향으로 이격되는 제 2 공극(100) 내에 수용된다. 제 2 로터(50)는 상기 언급된 로터(50)와 동일하고, 90° 만큼 회전 오프셋되어 2개의 로터(50)가 동기 시에 맞물린다.

펌프 스테이지 스테이터

도 1a로 돌아가서, 제 1 펌핑 스테이지(20)는 챔버(24)를 내부에 형성하는 일체형 스테이터(22)를 포함한다. 챔버(24)는 일단부가 헤드 플레이트(도시되지 않음)에 의해 밀봉되고, 타단부가 스테이지간 결합 유닛(40)에 의해 밀봉된다. 일체형 스테이터(22)는 제 1 내부면(20C)을 구비한다. 이 실시예에 있어서, 제 1 내부면(20C)은 로터(50)를 수용하는 공극/챔버(24)를 형성하도록 동일한 반원형 부분 사이에서 접선 방향으로 연장되는 직선 섹션에 결합된 반원형 부분으로 형성된다. 그러나, 실시예는 또한 대체로 8자형의 단면 공극을 형성할 수도 있다. 제 2 펌핑 스테이지(30)는 챔버(34)를 내부에 형성하는 일체형 스테이터(32)를 포함한다. 챔버(34)는 일단부가 헤드 플레이트(도시되지 않음)에 의해 밀봉되고, 타단부가 스테이지간 결합 유닛(40)에 의해 밀봉된다. 일체형 스테이터(32)는 로터(50)를 수용하는 약간 8자형의 단면 챔버(34)를 형성하는 제 2 내부면(30C)을 구비한다. 일체형 스테이터(22, 32)의 존재는 기계적 완전성을 크게 증가시키고 제 1 펌핑 스테이지(20) 및 제 2 펌핑 스테이지(30)의 복잡성을 감소시킨다. 대안적인 실시예에 있어서, 헤드 플레이트는 또한 버킷형 구성체를 형성하도록 각각의 스테이터 유닛(22, 32)에 통합될 수 있으며, 이러한 접근법은 존재하는 구성요소의 수를 더 감소시킨다.

로터(50)의 제 1 회전 베인 부분(90A)은 작동시에 맞물리고, 제 1 내부면(20C)을 따라서, 제 1 스테이지 유입구(20A)에서, 상류측 디바이스 또는 장치로부터 공급된 가스를 압축하고 제 1 스테이지 배기구(20B)에서, 압축 가스를 공급한다. 제 1 스테이지 배기구(20B)에서 공급된 압축 가스는 스테이지간 결합 유닛(40)의 제 1 면(110A)에 형성된 유입구 개구(120A)를 통과한다. 제 1 면(110A)은 제 1 펌핑 스테이지(20)와 갤러리(130) 사이의 경계부를 나타낸다. 압축 가스는 스테이지간 결합 유닛(40) 내에 형성된 갤러리(130)를 통해 이동하고, 스테이지간 결합 유닛(40)의 제 2 면(110B)의 유출구 개구(120B)를 통해 빠져나온다. 제 2 면(110B)은 갤러리(130)와 제 2 펌핑 스테이지(30) 사이의 경계부를 나타낸다. 유출구 개구(120B)를 빠져나온 압축 가스는 제 2 스테이지 유입구(30A)에서 수용된다. 제 2 스테이지 유입구(30A)에서 수용된 압축 가스는 로터(50)의 제 2 회전 베인 부분(90B)이 제 2 내부면(30C)과 맞물려서 따를 때, 로터(50)의 제 2 회전 베인 부분(90B)에 의해 더 압축되고, 가스는 제 2 스테이지 배기구(30B)를 통해 배출된다.

조립체

2-스테이지 부스터 펌프(10)의 조립은 전형적으로 턴오버 고정구(turnover fixture)에서 수행된다. 제 1 펌핑 스테이지(20)의 일체형 스테이터(22)는 빌드 고정구(build fixture)에 고정된다. 헤드 플레이트는 스테이터(22)에 부착되고, 그 다음에 조립체가 180도 회전된다.

2개의 로터(50)는 제 1 스테이지 스테이터(22) 내로 하강된다. 스테이지간 결합부(40)의 제 1 부분(40A) 및 제 2 부분(40B)은 제 1 펌핑 스테이지(20) 내에 제 1 회전 베인 부분(90A)을 보유하도록 중간 축방향 부분(80) 위로 함께 슬라이딩된다. 스테이지간 결합 유닛(40)의 제 1 부분(40A) 및 제 2 부분(40B)은 그래서 전형적으로 함께 다월 결합(dowel) 및 볼트 결합된다. 그 다음에, 조립된 스테이지간 결합부(40)의 절반부는 제 1 펌핑 스테이지(20)의 일체형 스테이터(22)에 부착된다.

이제, 제 2 펌핑 스테이지(30)의 일체형 스테이터(32)는 제 2 회전 베인 부분(90B) 위에 조심스럽게 하강되고 스테이지간 결합 유닛(40)에 부착된다.

이제, 헤드 플레이트는 제 2 스테이지 펌프(30)의 일체형 스테이터(32)에 부착된다. 2개의 로터(50)는 2개의 헤드 플레이트의 베어링에 의해 보유된다.

변경된 결합부

도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 2-스테이지 부스터 펌프(일반적으로, 10')를 도시한다. 제 1 펌핑 스테이지(20')는 스테이지간 결합 유닛(40')을 통해 제 2 펌핑 스테이지(30')와 결합된다. 스테이지간 결합부(40')는 제 2 펌핑 스테이지(30')의 하우징 또는 스테이터(32') 내에 위치한다. 이와 같이, 스테이지간 결합부(40')는 구조의 일부로서 제 2 펌핑 스테이지(30')의 하우징/스테이터(32')를 재사용하며, 이러한 구조는 부품 수를 감소시킴으로써 단순화된 구성체를 제공하고, 외부 밀봉부의 수를 감소시킴으로써 신뢰성을 증가시킨다. 도 4에서, 제 2 스테이지 펌프(30')의 스테이터(32')는 스테이지간 결합부(40')의 2개의 절반부를 나타내도록 멀리 이동되었다. 본 실시예에 있어서, 도 5에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 축방향으로 연장된 만곡형 웨브(web) 또는 스킨(112)이 플레이트(110A', 110B')의 외주의 적어도 일부를 따라 제공되어 박스 섹션을 형성하고, 갤러리(130')를 형성한다.

도 4로 돌아가서, 스테이지간 결합부(40')는 제 1 부분(40A') 및 제 2 부분(40B')으로 형성된다. 볼 수 있는 바와 같이, 한 쌍의 로터(50)는 제 1 스테이지 펌프(20')의 보어 내로 삽입되었다. 또한, 제 2 부분(40B')은 제 위치에 삽입되었다. 제 1 부분(40A')은 제 2 부분(40B')에 해제가능하게 고정가능하다. 제 1 부분(40A') 및 제 2 부분(40B')은 필요한 경우 고정될 수도 있다. 이는 스테이터 벽을 통해 스테이지간 결합부(40') 상의 플랜지 내로 반경반향으로 삽입된 그러브 나사(grub screw)를 사용하여 이루어질 수 있다. 이러한 나사는 실런트(sealant) 또는 PTFE 테이프를 사용하여 밀봉될 수 있다.

스테이지간 결합부(40')는 이 스테이지간 결합부(40')의 폭을 통해 연장되는 원통형 공극(100')을 형성한다. 제 1 부분(40A')은 각각의 공극(100')의 제 1 부분을 형성하고, 제 2 부분(40B')은 각각의 공극(100')의 제 2 부분을 형성한다. 각각의 공극(100')은 원피스형 로터(50)를 수용하도록 분리된다.

제 1 스테이지 펌프(20')는, 일단부가 헤드 플레이트(도시되지 않음)에 의해 밀봉되고, 타단부가 제 2 스테이지 펌프(30') 및 스테이지간 결합부(40')의 조합에 의해 밀봉된 일체형 챔버로 형성된다. 제 2 스테이지 펌프(30')는 일단부가 헤드 플레이트(도시되지 않음)에 의해 밀봉되고, 타단부는 제 1 스테이지 펌프(20') 및 스테이지간 결합부(40')의 조합에 의해 밀봉된 일체형 챔버로 형성된다.

이 실시예에 있어서, 스테이지간 결합부(40')는 제 2 스테이지 펌프(30') 내에 위치된다. 일체형 챔버의 존재는 기계적 완전성을 크게 증가시키고, 제 1 스테이지 펌프(20') 및 제 2 스테이지 펌프(30')의 복잡성을 감소시킨다. 다시 한번, 대안예에 있어서, 헤드 플레이트는 "버킷형" 스테이터 유닛을 제공하도록 제 2 스테이지 펌프의 스테이터와 통합될 수 있다.

제 1 부분(40A') 및 제 2 부분(40B')은 제 2 스테이지 펌프(30')의 스테이터(32')의 보어 내에 위치되도록 구성된다. 보어는 로터(50)가 회전하는 보어보다 약간 크다. 이는 제 2 스테이지 보어의 이러한 작은 단차부와, 제 1 스테이지 펌프(20')의 스테이터(22') 사이에 스테이지간 결합부(40')를 축방향으로 위치시키고, 이 제 1 스테이지 펌프(20')의 로터 보어는 제 2 스테이지 스테이터 보어에서와 동일하다.

로터(50)의 제 1 회전 베인 부분(90A)은 작동시에 맞물리고, 제 1 내부면(20C')을 따라서, 제 1 스테이지 유입구(20A')에서, 상류측 디바이스 또는 장치로부터 공급된 가스를 압축하고 제 1 스테이지 배기구에서, 압축 가스를 공급한다. 제 1 스테이지 배기구에서 공급된 압축 가스는 스테이지간 결합부(40')과 결합된 유입구 개구(120A')를 통과한다. 압축 가스는 스테이지간 결합부(40') 내에 형성된 갤러리(130')를 통해 이동하고, 스테이지간 결합부(40')와 결합된 유출구 개구(120B')를 통해 빠져나온다. 유출구 개구(120B')를 빠져나온 압축 가스는 제 2 스테이지 유입구에서 수용된다. 제 2 스테이지 유입구에서 수용된 압축 가스는 로터(50)의 제 2 회전 베인 부분(90B)이 제 2 스테이지 펌프(30')의 내부면과 맞물려서 따를 때, 로터(50)의 제 2 회전 베인 부분(90B)에 의해 더 압축되고, 제 2 스테이지 배기구(30B')를 통해 빠져나간다.

도 6에 도시된 대안적인 실시예에 있어서, 축방향으로 연장되는 스페이서 로드(114)가 플레이트(110A", 110B") 사이에 제공되어 갤러리(130)를 형성하고, 갤러리의 외부 범위는 스테이터(32) 자체에 의해 규정된다.

따라서, 실시예가 다단식 진공 펌프의 스테이지를 결합하는 결합부를 제공한다는 것을 알 수 있다. 즉, 다단식 진공 펌프의 스테이지 사이에 결합부가 위치한다. 다단식 진공 펌프는 임의의 수의 스테이지를 구비할 수도 있고, 하나 이상의 결합부는 펌프의 제 1 및 제 2 스테이지일 필요가 없는 이러한 스테이지 중 임의의 인접한 2개의 스테이지 사이에 위치할 수도 있다. 결합부는 인접한 스테이지에 부착하는 대향하는 한 쌍의 외측 대향 결합면을 구비한다. 결합부는 하나의 결합면에 형성된 유입구를 그 결합면에 형성된 유출구와 결합시키는 내부 구성체를 구비한다. 구성체는 유입구 및 유출구 사이의 압력차에 응답하여, 유입구를 유출구와 선택적으로 결합시키는 밸브를 구비할 수도 있다. 이 결합부는, 펌프를 통기할 때 발생할 수도 있는 것과 같이, 과도한 가스가 인접한 스테이지의 배기구 내로 도입되는 소위 "가스 덤프(gas dump)"가 발생하면, 펌프의 그 스테이지의 변형을 줄이기 위해 인접한 스테이지의 배기구로부터의 과도한 가스를 다시 그 스테이지의 유입구로 재순환시킨다. 다양한 상이한 압력 작동식 밸브가 구현될 수 있고, 일부 실시예는 재순환기의 일부를 제공하기 위해 기존의 스테이지간 이송 도관을 재사용할 수도 있다.

따라서, 실시예는 클램쉘(clamshell) 결합 유닛(이송 스테이지/이송 포트)을 구비하는 2-스테이지 부스터를 제공한다는 것을 알 수 있다. 제 1 및 제 2 스테이지 부스터 로터 모두는 종래의 기계가공된 원피스형 스테이터에서 작동한다. 제 1 스테이지로부터 제 2 스테이지로 가스를 이동시키는 이송 포트는 양자의 로터의 축을 따라 분할된 2개의 절반부로 이루어진 클램쉘 디자인을 갖는다.

실시예는 종래의 부스터 스테이터가 원피스형 디자인을 갖고 있음을 인식한다. 이들은 기계가공하기 쉽고 로터가 고장난 경우에 매우 강하다. 그러나, 실시예는 또한, 3개의 별개의 스테이터 구성요소(제 1 스테이지 스테이터, 원피스형 이송 스테이지 및 제 2 스테이지 스테이터)를 사용하는 2-스테이지 부스터에 의해서, 제 2 스테이지 부스터 로터는 펌프를 조립하기 위해 별개의 구성요소이어야 한다.

실시예는 또한 원피스형 로터가 사용된다면, 상부 및 하부 클램쉘 스테이터가 제 1 및 제 2 스테이지 로터를 수용하고 이송 스테이지를 형성할 수 있음을 인식한다. 그러나, 이러한 2개의 구성요소는 기계가공 및 조립 중 뒤틀림(distortion)을 회피하기 위해 매우 단단하게 되도록 설계되어야 한다. 또한, 이들은 이들의 크기 때문에 상대적으로 기계가공하기 어렵다.

실시예는 원피스형 로터 및 쉽게 기계가공된 구성요소의 사용을 가능하게 한다. 제 1 및 제 2 스테이지 부스터 로터 모두는 통상적으로 기계가공된 원피스형 스테이터에서 작동한다. 이송 스테이지는 제 1 스테이지 유출구로부터 제 2 스테이지 유입구로 가스를 이동시키고, 양 로터의 축을 따라 분할된 2개의 절반부로 구성된 클램쉘 디자인을 갖는다.

실시예는 원피스형 스테이터의 용이한 제조 및 높은 강도를 유지하지만, 이송 스테이지용 클램쉘을 이용한다. 이는 2-스테이지 부스터를 위한 원피스형 로터 디자인의 조립체를 가능하게 한다. 실시예는 다단 펌프, 특히 루츠 디자인의 다단 펌프를 제공한다. 클램쉘 이송 스테이지 및 원피스형 스루-보어(through-bore) 스테이터를 사용함으로써, 더욱 엄격한 공차가 유지될 수 있다. 스루-보어형 스테이터는 보통, 막힌(blind) 스테이터 보어의 코너부에서의 반경을 클리어링(clear)하는데 필요한 팁 반경 없이 로터를 사용할 수 있게 한다. 구성요소의 개선된 정확도 및 더욱 엄격한 공차 제어는, 여전히 동일한 저압을 사용할 수 있는 6 또는 7 스테이지 디자인보다는 5 스테이지 루츠 디자인을 가능하게 할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 스테이지간 결합 유닛의 클램쉘 절반부는 펌프의 외측으로 연장된다. 다른 실시예에 있어서, 스테이지간 결합부의 클램쉘 절반부는 스테이터 구성요소의 일단부에 수용된다. 특히, 클램쉘 절반부는 2개의 스테이터 중 하나, 바람직하게는 더 짧은 제 2 스테이지 스테이터 내에 수용될 수도 있다.

본 발명의 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 본 명세서에 상세하게 개시되었지만, 본 발명은 정확한 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위 및 그 동등물에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 다양한 변화 및 변경이 당업자에 의해 본 명세서에서 이루어질 수 있음이 이해된다.

10, 10' : 2-스테이지 부스터 펌프 20, 20' : 제 1 스테이지 펌프
20A, 20A' : 제 1 스테이지 유입구 20B : 제 1 스테이지 배기구
20C, 20C' : 제 1 내부면 30, 30' : 제 2 스테이지 펌프
30A : 제 2 스테이지 유입구
30B, 30B' : 제 2 스테이지 배기구 30C : 제 2 내부면
40, 40C : 스테이지간 결합부 40A, 40A' : 제 1 부분
40B, 40B' : 제 2 부분 50, 50', 50A, 50B : 로터
60 : 제 1 축방향 단부 70 : 제 2 축방향 단부
80, 80A : 중간 축방향 부분 90A : 제 1 회전 베인 부분
90B : 제 2 회전 베인 부분 100, 100' : 공극
11OA : 제 1 면 110B : 제 2 면
120A, 120A', 120C : 유입구 개구
120B, 120B', 120D, 120E : 유출구 개구 130, 130' : 갤러리
140, 140' : 이송 도관

Claims (12)

1. 다단식 진공 펌프에 있어서,
   제 1 일체형 스테이터를 포함하는 제 1 펌핑 스테이지와,
   제 2 일체형 스테이터를 포함하는 제 2 펌핑 스테이지와,
   상기 제 1 펌핑 스테이지를 상기 제 2 펌핑 스테이지와 결합시키는 스테이지간 결합 유닛을 포함하고,
   상기 결합 유닛은,
   상기 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 공통 로터를 수용하기 위한 공극의 제 1 부분을 형성하는 제 1 스테이지간 결합 부분과,
   상기 제 1 스테이지간 결합 부분으로부터 분리가능하고, 상기 펌프의 인접한 스테이지에 의해 공유되는 상기 공통 로터를 수용하기 위한 상기 공극의 제 2 부분을 형성하는 제 2 스테이지간 결합 부분을 포함하는
   다단식 진공 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 일체형 스테이터는 상기 스테이지 결합 유닛을 내부에 수용하도록 구성되는
   다단식 진공 펌프.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 스테이지간 결합 부분은 제 1 및 제 2 결합면의 제 1 부분을 형성하고, 상기 제 2 스테이지간 결합 부분은 제 1 및 제 2 결합면의 제 2 부분을 형성하며, 각 공극은 상기 제 1 및 제 2 결합면 사이에서 연장되는
   다단식 진공 펌프.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 결합면 각각은 상기 다단식 진공 펌프의 각자의 인접한 스테이지에 의해 수용되도록 구성되는
   다단식 진공 펌프.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 결합면 각각은 상기 다단식 진공 펌프의 각자의 인접한 스테이지의 단부를 밀봉하는 헤드 플레이트로서 구성되는
   다단식 진공 펌프.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 결합면은 상기 다단식 진공 펌프의 제 1 인접한 스테이지로부터의 배기가스를 수용하는 유입구 개구를 형성하고, 상기 제 2 결합면은 상기 다단식 진공 펌프의 제 2 인접한 스테이지로 상기 배기가스를 전달하는 유출구 개구를 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 상기 유입구 개구를 상기 유출구 개구와 유체적으로 결합시키도록 구성된 이송 도관을 형성하는
   다단식 진공 펌프.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 유입구 개구는 상기 다단식 진공 펌프의 제 1 인접한 스테이지의 유체적으로 하류측에 위치되고, 상기 유출구 개구는 상기 다단식 진공 펌프의 제 2 인접한 스테이지의 유체적으로 상류측에 위치되는
   다단식 진공 펌프.
8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 상기 유입구 개구를 형성하고, 상기 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 상기 유출구 개구를 형성하는
   다단식 진공 펌프.
9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 상기 유입구 개구를 형성하고, 상기 제 1 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 재순환 유출구 개구를 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 상기 유입구 개구를 상기 재순환 유출구 개구와 선택적으로 유체적으로 결합시키도록 구성된 재순환 도관을 형성하는
   다단식 진공 펌프.
10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 하나는 상기 유출구 개구를 형성하고, 상기 제 2 결합면의 제 1 및 제 2 부분 중 다른 하나는 제 2 재순환 유출구 개구를 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 스테이지간 결합 부분은 상기 유출구 개구를 상기 제 2 재순환 유출구 개구와 선택적으로 유체적으로 결합시키도록 구성된 제 2 재순환 도관을 형성하는
    다단식 진공 펌프.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 재순환 도관은 상기 유입구 개구와 상기 재순환 유출구 개구 사이의 선택된 압력차에 응답하여, 상기 유입구 개구를 상기 재순환 유출구 개구와 결합시키도록 작동가능한 압력 작동식 밸브를 포함하는
    다단식 진공 펌프.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 재순환 도관은 상기 유출구 개구와 상기 제 2 재순환 유출구 개구 사이의 선택된 압력차에 응답하여, 상기 유출구 개구를 상기 제 2 재순환 유출구 개구와 결합시키도록 작동가능한 제 2 압력 작동식 밸브를 포함하는
    다단식 진공 펌프.

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