KR20200130310A - 건식 진공 펌프 - Google Patents

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KR20200130310A
KR20200130310A KR1020207026509A KR20207026509A KR20200130310A KR 20200130310 A KR20200130310 A KR 20200130310A KR 1020207026509 A KR1020207026509 A KR 1020207026509A KR 20207026509 A KR20207026509 A KR 20207026509A KR 20200130310 A KR20200130310 A KR 20200130310A
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vacuum pump
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drip tray
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KR1020207026509A
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스테판 크로세이
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파이퍼 배큠
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Abstract

본 발명은, 건식 진공 펌프(1)로서: - 적어도 하나의 기름받이(2), - 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e), - 개별적으로 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e) 내에서 연장되는 적어도 하나의 로터(5)를 유지하는 2개의 회전 샤프트(4)로서, 로터들(5)은, 진공 펌프(1)의 흡입구와 배출구 사이에서 펌핑되어야 할 기체를 운반하기 위해 서로 반대 방향으로 동기화된 방식으로 회전하도록 구성되고, 샤프트들(4)은, 기름받이(2) 내에 수용되는 윤활유에 의해 윤활되는 베어링들에 의해 지지되는 것인, 2개의 회전 샤프트, - 각 샤프트 통로에서 기름받이(2)와 펌핑 스테이지(3e) 사이에 삽입되는 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)로서, 함께 회전하도록 샤프트(4) 상에 장착되는 대체로 디스크 형상의 편향기(14)를 포함하는 것인, 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)를 포함하는 것인, 건식 진공 펌프(1)에 있어서, 상기 편향기(14)의 디스크가, 유지 리세스를 형성하도록 상기 펌핑 스테이지(3e)를 향해 연장되는, 자체의 둘레 상의 환형 단부(16)를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프(1)에 관한 것이다.

Description

건식 진공 펌프
본 발명은, 루츠(Roots) 펌프, 클로(claw) 펌프, 또는 스크류 펌프와 같은 건식 진공 펌프에 관한 것이다. 본 발명은, 더욱 구체적으로, 진공 펌프의 윤활유-밀폐성에 관한 것이다.
건식 1차-진공 펌프들(Dry Rough-vacuum pumps)은, 흡입구와 배출구 사이에서 펌핑되어야 할 기체를 그 내부에서 유동시키는, 직렬의 하나 이상의 펌핑 스테이지를 구비한다. 공지의 1차-진공 펌프들 중에서, 2개 이상의 로브를 갖는 명칭 "루츠"로 또한 공지되는 회전형 로브 펌프들, 클로 펌프들 및 스크류 펌프들 사이에 구별이 이루어진다. 고 유동 상황에서 펌핑 용량을 증가시키기 위해 1차-진공 펌프들의 상류에서 사용되는, 루츠 송풍기 진공 펌프들이 또한 공지된다. 이러한 진공 펌프들은, 작동 도중에, 로터들이, 스테이터 내측에서, 로터들 사이의 또는 스테이터와의 어떠한 기계적 접촉 없이, 회전하고, 이는, 펌핑 스테이지 내에서 오일을 사용하지 않는 것을 가능하게 하기 때문에, "건식"으로 지칭된다.
회전 샤프트들은, 오일에 의해 윤활되는 볼 베어링들에 의해 지지된다. 작동 도중에, 베어링들 내에서의 샤프트들의 회전은, 압력 변동에 종속될 때, 펌핑 스테이지를 향해 이동할 수 있는, 오일의 액적들과 같은 오염물을 생성한다. 그러나, 반도체 기판 제조 프로세스들과 같은 소위 "건식" 적용들을 위한 펌핑 스테이지 내에 오일의 흔적이 존재하지 않는 것이, 중요하다. 윤활되는 베어링들은 그에 따라, 샤프트들이 그를 통해 여전히 회전할 수 있는 밀봉 수단에 의해, 건식 펌핑 스테이지로부터 격리되어야만 한다.
사용되는 밀봉 수단은 주로, 베어링들 상의 플랜지들, 마찰 조인트들, 이젝터 디스크들, 기체 블리더들, 팽창 및 응축 챔버들과 같은 오일 트랩들, 또는 라비린스 및 시케인(chicanes)과 같은 장애물들과 같은, 물리적 장벽들을 포함한다. 이러한 해법들은 주로, 오일 이동을 차단하거나 제한하도록 시도한다. 그러나, 작동 도중에, 진공 펌프들 내에 작용하는 압력은, 상당히 변동할 수 있으며 그리고, 특히 다량의 기체가 주기적으로 배출되는 적용들에서, 펌핑 스테이지들로부터 기름받이로 오염 입자들을, 뿐만 아니라 베어링들로부터 펌핑 스테이지들로 오일 미스트 또는 증기를 운반할 수 있는, 윤활되는 베어링들과 펌핑 스테이지들 사이에서의 추진력을 생성할 수 있다.
펌핑 스테이지들 또는 마찰 조인트들로부터 기름받이로의 고체 또는 액체 입자들의 이동을 제한하는 것이, 때때로 연마성인 이러한 입자들이, 예를 들어 볼 베어링의 비정상적으로 빠른 마모를 초래할 수 있는, 윤활 속성의 저하를 야기할 수 있음에 따라, 특히 요구된다.
그에 따라, 본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점들을 적어도 부분적으로 치유하는, 건식 진공 펌프를 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 건식 진공 펌프로서:
- 적어도 하나의 기름받이,
- 적어도 하나의 펌핑 스테이지,
- 개별적으로 상기 적어도 하나의 펌핑 스테이지 내에서 연장되는 적어도 하나의 로터를 유지하는 2개의 회전 샤프트로서, 상기 로터들은, 진공 펌프의 흡입구와 배출구 사이에서 펌핑되어야 할 기체를 운반하기 위해 서로 반대 방향으로 동기화된 방식으로 회전하도록 구성되고, 샤프트들은, 상기 기름받이 내에 수용되는 윤활유에 의해 윤활되는 베어링들에 의해 지지되는 것인, 2개의 회전 샤프트,
- 각 샤프트 통로에서 상기 기름받이와 펌핑 스테이지 사이에 삽입되는 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치로서, 함께 회전하도록 상기 샤프트 상에 장착되는 대체로 디스크 형상의 편향기를 포함하는 것인, 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치
를 포함하는 것인, 건식 진공 펌프에 있어서,
상기 편향기의 디스크가, 유지 리세스를 형성하도록 상기 펌핑 스테이지를 향해 연장되는, 자체의 둘레 상의 환형 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프에 관한 것이다.
편향기의 유지 리세스는, 진공 펌프의 펌핑 스테이지들로부터 또는 마찰 조인트들로부터 들어올 수 있으며 그리고 편향기에 의해 반경 방향으로 배출될 수 있는, 임의의 입자들 또는 먼지를 유지하는 것을 가능하도록 한다. 볼 베어링들 또는 기름받이를 향한 입자들의 진행은, 그에 따라 제한된다.
베어링들의 수명은 이때, 증가될 수 있으며, 그리고 오일의 오염물은, 감소될 수 있고, 이는, 오일 소모를 감소시키는 것을 가능하도록 한다. 30% 정도의 오일 소모의 감소 및 거의 전체적으로 오염 입자들이 없는 "깨끗한" 오일이, 그에 따라, 그러한 편향기를 포함하는 진공 펌프의 1,000 작동 시간 이후에, 관찰될 수 있었다.
이러한 방식으로 이루어지는 편향기는, 제조하기 간단하며 그리고 저렴하다. 부가적으로, 이는, 밀봉 장치의 상이한 유형의 "동적" 또는 마찰 링 시일들과 호환 가능하다.
진공 펌프는, 단일 기름받이를 포함할 수 있다. 이러한 기름받이는, 멀티-스테이지 진공 펌프 상의 소위 저압 펌핑 스테이지 옆에 또는 소위 고압 펌핑 스테이지 옆에 배열될 수 있다. 다른 한편, 베어링들은, 그리스에 의해 윤활될 수 있다.
진공 펌프는 또한, 2개의 기름받이를 포함할 수 있다. 이러한 기름받이들은, 개별적으로 진공 펌프의 하나의 단부에, 즉 그들 중 하나는 멀티-스테이지 진공 펌프 상의 소위 고압 스테이지 옆에 그리고 다른 하나는 소위 저압 스테이지 옆에, 배열된다. 루츠 송풍기 진공 펌프와 같은, 단일-스테이지 진공 펌프 상에서, 기름받이들은, 단일 펌핑 스테이지의 양 측부에 배열된다.
환형 단부는, 임의의 형상일 수 있다. 이는, 경사질 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 환형 단부는, 샤프트의 회전축과 동축인, 대체로 원통형의 형상을 갖는다.
환형 단부는 또한, 방사형 테두리를 구비한다. 방사형 테두리는, 유지 리세스의 입자 또는 먼지 유지 능력을 개선하는 것을 가능하도록 한다.
밀봉 장치는, 마찰 링 시일 또는 동적 시일과 같은, 링 시일을 포함할 수 있다. 마찰 링 시일은, 예를 들어 단일-립 링(single-lip ring) 또는 이중-립 링을 포함한다. 동적 시일은, 예를 들어 분할된 시일(segmented seal)을 포함한다.
하나의 실시예에 따르면, 편향기의 환형 단부는, 적어도 부분적으로 링 시일 둘레로 연장된다.
하나의 실시예에 따르면, 밀봉 장치는, 샤프트 상에 장착되는 슬리브를 포함하고, 편향기는, 슬리브 상에 장착된다.
슬리브는 예를 들어, 편향기 내의 중앙 오리피스 내로 삽입되기에 적당한 외경의 제1 원통형 스테이지 및 편향기를 위한 축방향 정지부를 형성하는 제2 원통형 스테이지를 포함하는, 2-스테이지 원통 형상을 갖는다.
환형 단부를 지탱하는 디스크의 면은, 샤프트의 회전축에 수직일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 환형 단부를 지탱하는 편향기의 면은, 편향기의 중심과 동축 상에 놓이며 그리고 그의 정점이 기름받이 측에 위치하게 되는, 대략적인 절두 원추 형상을 갖는다. 이러한 절두 원추 형상은, 유지 리세스 내에 포획되지 않은 펌핑 스테이지로부터 들어올 수 있는 임의의 입자들 또는 먼지의 펌핑 스테이지로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다.
환형 단부를 지탱하는 면 반대편의 디스크의 면은, 샤프트의 회전축에 수직일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 환형 단부를 지탱하는 면 반대편의 면은, 편향기의 중심과 동축 상에 놓이며 그리고 그의 정점이 펌핑 스테이지 측에 위치하게 되는, 절두 원추 형상을 갖는다. 편향기의 이러한 절두 원추 형상은, 회전 시, 편향기를 타격하는 윤활유의 임의의 비산 액적의 기름받이로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다.
부가적으로, 진공 펌프의 스테이터를 환형 단부를 지탱하는 면 반대편의 편향기의 면의 에지로부터 분리하기 위한, 3 mm 미만의 축방향 거리 및 3 mm 미만의 수직 거리에 대한 준비가, 이루어질 수 있다. 그에 따라 형성되는 통로는, 스테이터와 편향기 사이에서 매우 좁다. 이는, 편향기 너머로의 윤활유의 이동을 그에 따라 제한하도록, 윤활유에 대한 낮은 전도도를 생성하는 가운데, 서로 접촉하는 부품들 없이 부품들의 상대적 팽창을 허용한다.
본 발명은 또한, 건식 진공 펌프로서:
- 적어도 하나의 기름받이,
- 적어도 하나의 펌핑 스테이지,
- 개별적으로 상기 적어도 하나의 펌핑 스테이지 내에서 연장되는 적어도 하나의 로터를 유지하는 2개의 회전 샤프트로서, 상기 로터들은, 진공 펌프의 흡입구와 배출구 사이에서 펌핑되어야 할 기체를 운반하기 위해 서로 반대 방향으로 동기화된 방식으로 회전하도록 구성되고, 샤프트들은, 상기 기름받이 내에 수용되는 윤활유에 의해 윤활되는 베어링들에 의해 지지되는 것인, 2개의 회전 샤프트,
- 각 샤프트 통로에서 상기 기름받이와 펌핑 스테이지 사이에 삽입되는 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치로서, 함께 회전하도록 상기 샤프트 상에 장착되는 대체로 디스크 형상의 편향기를 포함하는 것인, 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치
를 포함하는 것인, 건식 진공 펌프에 있어서,
상기 편향기의 디스크가, 상기 편향기의 중심과 동축 상에 놓이는, 절두 원추 형상을 갖는 적어도 하나의 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프에 관한 것이다.
절두 원추 형상을 갖는 편향기의 하나의 면은, 펌핑 스테이지에 대향하는 면일 수 있고, 절두 원추 형상의 정점은, 기름받이 측에 위치하게 된다. 이러한 절두 원추 형상은, 펌핑 스테이지로부터 들어올 수 있는 임의의 입자들 또는 먼지의 펌핑 스테이지로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다.
절두 원추 형상을 갖는 편향기의 하나의 면은, 기름받이에 대향하는 면일 수 있고, 절두 원추 형상의 정점은, 펌핑 스테이지 측에 위치하게 된다. 작동 도중에, 편향기의 "오목하게 들어간(re-entrant)" 절두 원추 형상은, 회전 시, 편향기를 타격하는 윤활유의 임의의 비산 액적의 기름받이로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다.
편향기의 양면 모두, 절두 원추 형상을 가질 수 있다.
다른 이점들 및 특징들이, 첨부 도면과 함께 본 발명의 설명을 읽는 것에 기초하여 명백해질 것이다.
도 1은 건식 진공 펌프의 예에 대한 매우 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는, 특히 밀봉 장치를 도시하는, 도 1의 진공 펌프의 일부분에 대한 부분적 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 밀봉 장치의 세부사항에 대한 확대도를 도시한다.
도 4는 도 2의 밀봉 장치의 편향기의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4의 편향기의 단면도를 도시한다.
도 6은 도 5의 세부사항에 대한 확대도를 도시한다.
도 7은 도 2의 밀봉 장치의 슬리브의 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7의 슬리브의 단면도를 도시한다.
도 9는 편향기의 제2 실시예에 대한 도 3과 유사한 도면을 도시한다.
도 10은 편향기의 제3 실시예에 대한 도 3과 유사한 도면을 도시한다.
도 11은 편향기의 제4 실시예에 대한 도 3과 유사한 도면을 도시한다.
도 12는 링 시일의 제2 실시예에 대한 도 3과 유사한 도면을 도시한다.
도면들에서, 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 갖는다. 도면들 내의 도해들은, 이해의 편의를 위해 단순화된다.
뒤따르는 실시예들은, 예들이다. 비록 설명이 하나 이상의 실시예를 참조하지만, 이는 반드시, 각각의 참조가 동일한 실시예에 관련된다는 것, 또는 특징부들이 단지 단일 실시예에만 적용된다는 것을 의미하지 않는다. 상이한 실시예들의 단순한 특징부들이 또한, 다른 실시예들을 제공하기 위해, 조합되거나, 또는 교환될 수 있다.
도 1은 건식 진공 펌프(1)를 도시한다.
진공 펌프(1)는, 적어도 하나의 기름받이(2), 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e), 2개의 회전 샤프트(4) 및, 기름받이(2)와 펌핑 스테이지(3e) 사이에 삽입되는, 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)를 포함한다.
샤프트들(4)은 개별적으로, 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e) 내에서 연장되는 적어도 하나의 로터(5)를 유지한다.
예시적인 예에서, 진공 펌프(1)는, 흡입구(7)와 배출구(8) 사이에 직렬로 장착되며 그리고 펌핑될 기체가 그 내부에서 유동할 수 있는, 5개와 같은, 여러 개의 펌핑 스테이지(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)를 구비한다. 여기서, 밀봉 장치(6)에 인접한 펌핑 스테이지(3e)는, 마지막 펌핑 스테이지(3e)(본 명세서에서, 대기압에서 펌핑될 기체를 방출하도록 구성됨에 따라 "고압" 펌핑 스테이지로 공지됨)이다.
각 펌핑 스테이지(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)는, 개별적인 유입구 및 배출구를 구비한다. 연속적인 펌핑 스테이지들(3a-3e)은, 이전 펌핑 스테이지의 배출구를 다음 펌핑 스테이지의 유입구에 연결하는 개별적인 스테이지-간 채널들에 의해, 직렬로 차례차례 연결된다.
로터들(5)은, 예를 들어, 동일한 윤곽을 갖는, 예를 들어 루츠(8-자 형상 또는 콩 형상 단면) 또는 클로 타입의, 로브들(lobes)을 구비하거나, 또는 스크류 로터들이거나 또는 다른 유사한 양변위 진공 펌프 원리에 기초하게 된다.
동일한 윤곽을 갖는 로브들을 갖는 로터들(5)은, 각도 방향으로 오프셋된다. 로터들(5)은, 이들이 흡입구(7)와 배출구(8) 사이에서 펌핑될 기체를 운반하기 위해 각 스테이지 내에서 반대 방향으로 동기화된 방식으로 회전하도록, 구동된다. 회전 도중에, 유입구로부터 취해진 기체는, 로터들(5) 및 스테이터에 의해 생성되는 공간 내에 포획되며, 그리고 이어서 다음 스테이지로 로터들(5)에 의해 운반된다.
진공 펌프(1)는, 예를 들어 1차-진공 펌프이고, 진공 펌프(1)의 방출 압력은, 그에 따라, 대기압이다. 다른 예에 따르면, 진공 펌프(1)는, 1차-진공 펌프와 직렬로 그리고 1차-진공 펌프의 상류에서 사용되는, 루츠 송풍기로 공지되는 루츠 펌프이다.
샤프트들(4)은, 예를 들어 배출구(8) 측의, 진공 펌프(1)의 모터(M)에 의해 구동된다. 이들은, 기름받이(2) 내에 수용되는 윤활유에 의해 윤활되는, 베어링들에 의해 지지된다. 오일과 같은 윤활유는, 베어링들 중의 특히 볼 베어링들(9) 및 기어들(도 2)을 윤활하는 것을 가능하도록 한다.
윤활유 밀봉 장치(6)가, 기름받이(2)와 펌핑 스테이지(3e) 사이의 각 샤프트 통로에 삽입된다. 그에 따라, 구동 샤프트(4) 상의 밀봉 장치(6) 및 종동 샤프트(4) 상의 밀봉 장치(6)가, 존재한다.
도 2에서 더욱 명백하게 확인될 수 있는 바와 같이, 밀봉 장치(6)는, 적어도 하나의 링 시일(11)을 포함할 수 있다.
링 시일(11)은, 예를 들어 "동적" 시일을, 즉, 분할된 시일, 라비린스 시일 또는 시케인 또는 기체 "벽"과 같은, 비-마찰 시일, 또는 립 시일과 같은 마찰 링 시일, 또는 이러한 실시예들의 조합을 포함한다. 링 시일(11)은, 회전 샤프트들(4) 둘레에서 매우 낮은 전도도를 생성하며, 이는, 샤프트들(4)이 회전하는 것을 허용하는 가운데, 기름받이(2)로부터 건식 펌핑 스테이지들(3a-3e)로의 그리고 그 반대로의 윤활유의 통과를 크게 제한하는 것을 가능하도록 한다.
도 1 내지 도 11에 도시된 예들에서, 링 시일(11)은, 마찰 시일이다.
마찰 링 시일(11)은, 예를 들어, 2개의 립부(12a, 12b)(도 3)를 갖는 링을 포함한다.
도 12는, 링 시일(11)이 분할된 시일을 포함하는 동적 시일인, 다른 예를 도시한다.
분할된 시일은, 스테이터(21) 내에 단단하게 장착되는 하나 이상의 링(13a)을 포함한다. 몇 십 분의 일 정도의 작은 간극이, 샤프트 통로들에 밀봉을 제공하기 위해, 함께 회전하도록 샤프트(4) 상에 장착되는 상보적 링들(13b)로부터 이러한 고정된 링들(13a)을 분리한다.
밀봉 장치(6)는 또한, 함께 회전하도록 샤프트(4) 상에 장착되는, 대체로 디스크 형상의 편향기(14)를 포함한다. 디스크는, 샤프트(4) 상에의 장착을 위한 중앙 오리피스(15)를 구비한다. 편향기(14)의 빠른 회전에 의해 생성되는 원심력은, 링 시일(11)을 향한 오일의 진행을 제한한다.
오일 회수 채널(10)이, 기름받이(2)(도 2)로 윤활유를 복귀시키기 위해 스테이터(21) 내에 형성될 수 있다. 오일 회수 채널(10)로의 입구는, 예를 들어, 스테이터(21)의 아래쪽 부분 내에 편향기(14)에 대향하도록 형성된다. 예를 들어, 구동 샤프트(4)의 편향기(14)에 대향하는 제1 오일 회수 채널(10) 및 종동 샤프트(4)의 편향기(14)에 대향하는 제2 오일 회수 채널(10)이, 존재한다.
편향기(14)의 디스크는 또한, 유지 리세스를 형성하도록 펌핑 스테이지(3e)를 향해 연장되는, 자체의 둘레 상의 환형 단부(16)를 가질 수 있다. 유지 리세스는, 진공 펌프(1)의 펌핑 스테이지들(3a-3e)로부터 또는 마찰 링 시일들(11)로부터 들어올 수 있으며 그리고 편향기(14)의 면(23)에 의해 반경 방향으로 배출될 수 있는, 임의의 입자들 또는 먼지를 유지하는 것을 가능하도록 한다. 베어링들(9) 또는 기름받이(2)를 향한 입자들의 이동은, 그에 따라 방지된다.
편향기(14)는, 예를 들어 강철로 이루어진다.
제1 실시예에 따르면, 환형 단부(16)는, 샤프트(4)의 회전축(I-I)과 동축인, 대체로 원통형의 형상을 갖는다(도 2, 도 5 및 도 6). 환형 단부(16)는 그에 따라, 회전축(I-I)과 평행한 방향으로 편향기(14)의 디스크에 수직으로 연장된다. 유지 리세스는 그에 따라, 대체로 원통형이다.
하나의 실시예에 따르면, 편향기(14)의 환형 단부(16)는, 편향기(14)와 펌핑 스테이지(3e) 사이에 삽입되는 링 시일(11) 둘레로 적어도 부분적으로 연장된다(도 2 및 도 3). 달리 표현하면, 환형 단부(16)는, 링 시일(11)을 적어도 부분적으로 커버한다.
도 2 및 도 3에 도시된 예에서, 링 시일(11)은, 링의 후면이 예를 들어 그 내부에 매립되는, 진공 펌프(1)의 스테이터(21)의 캐비티를 부분적으로 채운다. 링 시일(11)의 링은, 예를 들어, 대체로 평행 육면체형의 단면을 갖는다. 시케인이 그에 따라, 스테이터(21)와 편향기(14)의 환형 단부(16) 사이에, 그리고 편향기(14)의 유지 리세스와 링 시일(11)의 고정된 부분 사이에, 형성될 수 있다.
도 12에 도시된 예에서, 편향기(14)의 유지 리세스 내로 돌출하는 링 시일(11)의 돌출된 형상은, 분할된 시일의 고정된 부분에서 스테이터(21)에 의해 형성된다(도 12).
이러한 시케인은, 편향기(14)의 유지 리세스 내에서의 펌핑 스테이지들(3a-3e)로부터의 입자들의 유지에 기여한다.
밀봉 장치(6)는 또한, 샤프트(4) 상에 장착되며 그리고 편향기(14)가 자체 상에 장착되는, 슬리브(18)를 포함할 수 있다(도 3 및 도 7).
슬리브(18)와 샤프트(4) 사이의 밀봉은, 직렬로 샤프트(4) 상에, 샤프트(4) 내에 형성되는 환형 홈들 내에, 장착되는, 적어도 하나의, 예를 들어 2개의, O-링(19)에 의해 제공된다. 슬리브(18)는, 샤프트(4) 상에 유지되며, 그리고 샤프트(4)는, 예를 들어 슬리브들(18)과 스테이터(21) 사이에 삽입되는 프리스트레스 스프링 와셔들(22)에 의해, 그의 베어링들 내에 유지된다.
슬리브(18)는 예를 들어, 편향기(14) 내의 중앙 오리피스(15) 내로 삽입되기에 적당한 외경의 제1 원통형 스테이지(18a) 및 편향기(14)를 위한 축방향 정지부를 형성하는 제2 원통형 스테이지(18b)를 포함하는, 2-스테이지 원통 형상을 갖는다(도 3 및 도 7). 다른 실시예에 따르면, 슬리브(18) 및 편향기(14)는, 단일 부재로 제작된다.
링 시일(11)의 립부들(12a, 12b)은, 예를 들어 슬리브(18)의 제2 원통형 스테이지(18b) 상에서 마찰한다. 제1 립부(12a)의 하나의 단부는, 기름받이(2)를 향해 배향될 수 있으며, 그리고 제2 립부(12b)의 하나의 단부는, 펌핑 스테이지(3e)를 향해 배향될 수 있다. 립부들(12a, 12b)은 또한, 적용에 의존하여, 기름받이(2)를 향해 또는 펌핑 스테이지(3e)를 향해, 동일한 방향으로 배향될 수 있다.
도 12의 예에서, 분할된 시일의 상보적 링들(13b)은, 슬리브(18) 상에 형성된다.
슬리브(18)는, 특히 샤프트(4) 상에 편향기(14)를 장착하는 것을 가능하도록 한다.
슬리브(18)는, 예를 들어 강철로 이루어지며, 그리고 슬리브(18)의 외표면은, 담금질 및/또는 템퍼링과 같은 열처리에 의해, 뒤따르는 연마 작업에 의해, 처리될 수 있다. 이러한 유형의 처리는, 마찰 링 시일들(11)의 작동 사양과 호환 가능한 표면 상태 및 경도를 획득하는 것을 가능하도록 한다.
하나의 실시예에 따르면, 환형 단부(16)를 지탱하는 면 반대편의, 기름받이(2)를 지향하는 편향기(14)의 면(17)은, 편향기(14)의 중심과 동축 상에 놓이며 그리고 그의 정점이 펌핑 스테이지(3e) 측에 위치하게 되는, 절두 원추 형상을 갖는다(도 2, 도 3, 도 4 및 도 5).
작동 도중에, 편향기(14)의 "오목하게 들어간" 절두 원추 형상은, 회전 시, 편향기(14)를 타격하는 윤활유의 임의의 비산 액적의 기름받이(2)로의 복귀를 안내한다.
부가적으로, 스테이터(21)를 환형 단부(16)를 지탱하는 면 반대편의 편향기(14)의 면(17)의 에지로부터 분리하기 위한, 3 mm 미만의, 회전축(I-I)에 평행한 방향으로의, 축방향 거리(da) 및 3 mm 미만의, 회전축(I-I)에 수직인 방향으로의, 수직 거리(dv)에 대한 준비가, 이루어질 수 있다(도 3).
예를 들어, 2개의 인접한 원통형 캐비티가, 스테이터(21) 내에 형성된다. 제1 원통형 캐비티는, 편향기(14)의 직경과 동일한 정도의 크기의 직경을 가지며, 따라서 수직 거리(dv)는 0.5 mm 미만이다. 편향기(14)를 수용하는, 인접한 제2 원통형 캐비티가, 더 큰 직경을 갖는다. 스테이터(21)를 편향기(14)의 면(17)의 에지로부터 분리하는 축방향 거리(da)는, 예를 들어 1 mm의 정도이다. 그에 따라 형성되는 통로는, 스테이터(21)와 편향기(14) 사이에서 매우 좁다. 이는, 편향기(14) 너머로의 윤활유의 이동을 그에 따라 제한하도록, 윤활유에 대한 낮은 전도도를 생성하는 가운데, 서로 접촉하는 부품들 없이 부품들의 상대적 팽창을 허용한다.
작동 도중에, 함께 회전하도록 샤프트(4) 상에 장착되는 편향기(14)는, 샤프트(4)와 동일한 회전 속도로 회전한다.
편향기(14)의 빠른 회전 및 기름받이(2)에 대향하는 편향기(14)의 면(17)의 절두 원추 형상에 의해 생성되는 원심력은, 기름받이(2)로부터 들어올 수 있는 그리고 기름받이(2)를 향해 편향기(14)를 타격할 수 있는, 모든 윤활유를 방출한다. 펌핑 스테이지(3e)를 향한 윤활유의 진행은, 그에 따라 제한되고, 이는, 펌핑 스테이지들(3a-3e)에서의 윤활유-밀폐성을 개선하는 것을 가능하도록 한다.
편향기(14)의 환형 단부(16)는, 펌핑 스테이지들(3a-3e)로부터 들어올 수 있는 임의의 입자들 또는 먼지를 유지 리세스 내에 유지하며, 그에 따라 기름받이(2)를 향한 입자들의 진행을 제한하도록 한다. 기름받이(2) 내의 오일의 오염은, 그에 따라 감소될 수 있고, 이는, 볼 베어링들(9)의 수명을 증가시키는 것 및 오일 소모를 감소시키는 것을 가능하도록 한다. 30% 정도의 오일 소모의 감소 및 거의 전체적으로 오염 입자들이 없는 "깨끗한" 오일이, 그에 따라, 그러한 편향기(14)를 포함하는 진공 펌프(1)의 1,000 작동 시간 이후에, 관찰될 수 있었다.
이러한 방식으로 이루어지는 편향기(14)는, 제조하기 간단하며 그리고 저렴하다. 이는, 상이한 유형의 "동적" 또는 마찰 링 시일들(11)과 호환 가능하다.
도 9는 편향기(24)의 제2 실시예를 도시한다.
이러한 제2 실시예에서, 환형 단부(16)는, 방사형 테두리(25)를 구비한다. 방사형 테두리(25)는, 샤프트(4)의 회전축(I-I)에 대해 대략 수직으로 연장된다. 이는, 유지 리세스 내에서의, 편향기(24)에 의해 반경 방향으로 배출되는 입자들 또는 먼지의 유지 용량을 개선하는 것을 가능하도록 한다.
이러한 처음 2개의 실시예에서, 환형 단부(16)를 지탱하는 디스크의 면은, 회전축(I-I)에 대해 수직이다.
도 10은, 환형 단부(16)를 지탱하는 디스크의 면(27)이, 편향기(26)의 중심과 동축 상에 놓이며 그리고 그의 정점이 기름받이(2) 측에 위치하게 되는, 대략적인 절두 원추 형상을 갖는, 편향기(26)의 제3 실시예를 도시한다.
환형 단부(16)는, 원통형이거나, 선택적으로 이상에 설명된 예들에서와 같이 방사형 테두리(25)를 같도록 제공되거나, 또는 도 10에 도시된 바와 같이 경사진 형상과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
작동 도중에, 편향기(26)의 빠른 회전에 의해 그리고 펌핑 스테이지(3e)에 대향하는 편향기(26)의 면(27)의 절두 원추 형상에 의해 생성되는 원심력은, 유지 리세스 내에 포획되지 않은 펌핑 스테이지(3e)로부터 들어올 수 있는 임의의 입자들 또는 먼지의 펌핑 스테이지(3e)로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다.
도 11은 편향기(28)의 제4 실시예를 도시한다.
이 실시예는, 편향기(28)가 환형 단부(16)를 구비하지 않는다는 점에서, 이상의 실시예들과 상이하다.
이러한 예에서, 편향기(28)의 디스크는, 편향기(28)의 중심과 동축 상에 놓이는, 절두 원추 형상을 갖는 적어도 하나의 면(17, 29)을 구비한다.
단지 하나의 면만, 절두 원추 형상을 가질 수 있으며, 그리고 다른 면은, 샤프트(4)의 회전축(I-I)에 대해 수직일 수 있다.
절두 원추 형상을 갖는 편향기(28)의 면(29)은, 예를 들어 펌핑 스테이지(3e)에 대향하는 면이고, 절두 원추 형상의 정점은, 기름받이(2) 측에 위치하게 된다.
절두 원추 형상을 갖는 편향기(28)의 면(17)은, 예를 들어 기름받이(2)에 대향하는 면이고, 절두 원추 형상의 정점은, 펌핑 스테이지(3e) 측에 위치하게 된다.
편향기(28)의 양면 모두, 절두 원추 형상을 가질 수 있다(도 11).
작동 도중에, 기름받이(2)에 대향하는 면(17)의 절두 원추 형상은, 기름받이(2)로부터 들어올 수 있으며 그리고 편향기(28)를 타격할 수 있는, 임의의 윤활유의 기름받이(2)로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다. 펌핑 스테이지(3e)에 대향하는 면(29)의 절두 원추 형상은, 펌핑 스테이지(3e)로부터 들어올 수 있는, 임의의 입자들 또는 먼지의 펌핑 스테이지(3e)로의 복귀를 안내하는 것을 가능하도록 한다.

Claims (13)

  1. 건식 진공 펌프(1)로서:
    - 적어도 하나의 기름받이(2),
    - 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e),
    - 개별적으로 상기 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e) 내에서 연장되는 적어도 하나의 로터(5)를 유지하는 2개의 회전 샤프트(4)로서, 상기 로터들(5)은, 진공 펌프(1)의 흡입구(7)와 배출구(8) 사이에서 펌핑되어야 할 기체를 운반하기 위해 서로 반대 방향으로 동기화된 방식으로 회전하도록 구성되고, 샤프트들(4)은, 상기 기름받이(2) 내에 수용되는 윤활유에 의해 윤활되는 베어링들에 의해 지지되는 것인, 2개의 회전 샤프트(4),
    - 각 샤프트 통로에서 상기 기름받이(2)와 펌핑 스테이지(3e) 사이에 삽입되는 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)로서, 함께 회전하도록 상기 샤프트(4) 상에 장착되는 대체로 디스크 형상의 편향기(14; 24; 26)를 포함하는 것인, 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)
    를 포함하는 것인, 건식 진공 펌프에 있어서,
    상기 편향기(14; 24; 26)의 디스크가, 유지 리세스를 형성하도록 상기 펌핑 스테이지(3e)를 향해 연장되는, 자체의 둘레 상의 환형 단부(16)를 갖는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환형 단부(16)는, 상기 샤프트(4)의 회전축(I-I)과 동축인, 대체로 원통형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 환형 단부(16)는, 방사형 테두리(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 장치(6)는, 링 시일(11)을 포함하고, 상기 편향기(14; 24; 26)의 상기 환형 단부(16)는, 적어도 부분적으로 상기 링 시일(11) 둘레로 연장되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 장치(6)는, 상기 샤프트(4) 상에 장착되는 슬리브(18)를 포함하고, 상기 편향기(14; 24; 26)는, 상기 슬리브(18) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬리브(18)는, 상기 편향기(14) 내의 중앙 오리피스(15) 내로 삽입되기에 적당한 외경의 제1 원통형 스테이지(18a) 및 상기 편향기(14; 24; 26)를 위한 축방향 정지부를 형성하는 제2 원통형 스테이지(18b)를 포함하는, 2-스테이지 원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환형 단부(16)를 지탱하는 상기 편향기(26)의 면(27)이, 상기 편향기(26)의 중심과 동축 상에 놓이며 그리고 그의 정점이 상기 기름받이(2) 측에 위치하게 되는, 대략적인 절두 원추 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편향기(14; 24; 26)는, 상기 편향기(14; 24; 26)의 중심과 동축 상에 놓이며 그리고 그의 정점이 상기 펌핑 스테이지(3e) 측에 위치하게 되는 대략적인 절두 원추 형상을 갖는, 상기 환형 단부(16)를 지탱하는 면(23; 27) 반대편의 면(17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    3 mm 미만의 축방향 거리(da) 및 3 mm 미만의 수직 거리(dv)가, 진공 펌프(1)의 스테이터(21)를, 상기 환형 단부(16)를 지탱하는 상기 면(23; 27) 반대편의 상기 편향기(14; 24; 26)의 면(17)의 에지로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉 장치(6)는, 단일 립부 또는 이중 립부(12a, 12b)를 갖는 링과 같은, 링 시일(11), 또는 분할된 시일을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  11. 건식 진공 펌프(1)로서:
    - 적어도 하나의 기름받이(2),
    - 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e),
    - 개별적으로 상기 적어도 하나의 펌핑 스테이지(3a-3e) 내에서 연장되는 적어도 하나의 로터(5)를 유지하는 2개의 회전 샤프트(4)로서, 상기 로터들(5)은, 진공 펌프(1)의 흡입구(7)와 배출구(8) 사이에서 펌핑되어야 할 기체를 운반하기 위해 서로 반대 방향으로 동기화된 방식으로 회전하도록 구성되고, 샤프트들(4)은, 상기 기름받이(2) 내에 수용되는 윤활유에 의해 윤활되는 베어링들에 의해 지지되는 것인, 2개의 회전 샤프트(4),
    - 각 샤프트 통로에서 상기 기름받이(2)와 펌핑 스테이지(3e) 사이에 삽입되는 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)로서, 함께 회전하도록 상기 샤프트(4) 상에 장착되는 대체로 디스크 형상의 편향기(14)를 포함하는 것인, 적어도 하나의 윤활유 밀봉 장치(6)
    를 포함하는 것인, 건식 진공 펌프(1)에 있어서,
    상기 편향기(28)의 디스크가, 상기 편향기(28)의 중심과 동축 상에 놓이는, 절두 원추 형상을 갖는 적어도 하나의 면(17, 29)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  12. 제11항에 있어서,
    절두 원추 형상을 갖는 상기 편향기(28)의 면(29)이, 상기 펌핑 스테이지(3e)를 지향하고, 절두 원추 형상의 정점은, 상기 기름받이(2) 측에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    절두 원추 형상을 갖는 상기 편향기(28)의 면(17)이, 상기 기름받이(2)를 지향하고, 절두 원추 형상의 정점은, 상기 펌핑 스테이지(3e) 측에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 건식 진공 펌프.
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