KR20230000056U - 다단 진공 펌프 내의 펌핑된 유체를 냉각하기 위한 진공 펌프 냉각기 - Google Patents
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Abstract
다단 진공 펌프(100) 내의 펌핑된 유체를 냉각하기 위한 진공 펌프 냉각기(112, 114)는 제 1 표면(302, 322), 제 1 표면(302, 322)에 대향하는 제 2 표면(304, 324), 및 냉각 유체가 흐를 수 있는 채널(308, 328)을 포함하는 플레이트(300, 320)와, 플레이트(300, 320)의 제 2 표면(304, 324)으로부터 연장되는 하나 이상의 핀(306, 326)을 포함한다.
Description
본 고안은 다단 진공 펌프에서 펌핑된 유체를 냉각하기 위한 진공 펌프 냉각기에 관련된다.
진공 펌프는 다양한 기술 프로세스에서 가스를 프로세스 챔버 밖으로 펌핑하여, 각 프로세스에 대한 저압 조건을 생성하는데 사용된다.
다단 진공 펌프에서, 가스는 연속적인 펌핑 단을 통해 펌핑된다.
유체가 다단 진공 펌프의 순차적인 단을 통해 펌핑됨에 따라, 펌핑되는 유체의 온도는 상승하는 경향이 있다. 이는 예를 들면, 펌프의 펌핑 메커니즘에 의한 유체의 작동(예를 들면, 압축)으로부터 발생할 수도 있다.
다단 진공 펌프 내에서 열 부하를 관리하는 것은 예를 들면, 양호한 작동 온도를 유지하고, 펌프 내에서 정확한 간격을 유지하고, 다양한 구성 요소 및 작동 유체가 원하는 대로 작동하도록 하는데 중요한 경향이 있다. 열 관리가 불량하면 펌핑 성능과 신뢰성이 저하될 수 있다.
일반적으로, 진공 펌프의 외부 본체는 펌핑된 유체의 압축으로부터 발생하는 열을 제거하려고 시도하기 위해 냉각된다.
본 고안자는 유체가 하나의 단으로부터 다른 단으로 흐르는 단간 영역(interstage area)에서 펌핑된 유체를 냉각함으로써 보다 효과적인 냉각이 달성될 수 있다는 것을 깨달았다. 이러한 냉각은 "인터쿨링(intercooling)"으로 간주될 수도 있다.
본 고안의 관점은 펌핑된 유체의 인터쿨링을 제공하여 개선된 냉각 효과를 제공하고 따라서 개선된 펌핑 성능 및 신뢰성을 제공하는 진공 펌프 냉각기 및 진공 펌프를 제공한다.
일 관점에서, 다단 진공 펌프에서 펌핑된 유체를 냉각하기 위한 진공 펌프 냉각기가 제공된다. 진공 펌프 냉각기는 제 1 면과, 제 1 면에 대향하는 제 2 면과, 냉각 유체가 흐를 수 있는 채널을 포함하는 플레이트를 포함한다. 진공 펌프 냉각기는 플레이트의 제 2 면으로부터 연장되는 하나 이상의 핀을 더 포함한다.
진공 펌프 냉각기는 복수의 핀을 포함할 수도 있다.
채널은 제 1 면에 형성된 리세스에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수도 있다.
채널은 사행 경로(meandering pathway)를 형성할 수도 있다.
채널의 적어도 일부는 하나 이상의 핀에 형성될 수도 있다.
하나 이상의 핀 중 하나 이상은 실질적으로 U자형 단면을 가질 수도 있다.
플레이트는 하나 이상의 포트를 더 포함할 수도 있으며, 각각의 포트는 각각의 블로오프 밸브(blow-off valve)를 수용하도록 구성된다.
플레이트는 제 1 면과 제 2 면 사이에서 연장되는 개구를 더 포함할 수도 있으며, 개구는 진공 펌프의 유입구 또는 유출구를 형성한다.
진공 펌프 냉각기는 단일의 일체형 물품일 수도 있다.
진공 펌프 냉각기는 철, 철 합금, 강철, 양극산화 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어진 재료의 그룹으로부터 선택된 재료로 형성될 수도 있다.
추가 관점에서, 다단 진공 펌프가 제공되며, 이 펌프는 제 1 유입구 및 제 1 유출구를 구비하는 제 1 펌핑 챔버를 구비하는 제 1 단과, 제 2 유입구 및 제 2 유출구를 구비하는 제 2 펌핑 챔버를 구비하는 제 2 단과, 제 1 유출구 및 제 2 유입구를 유체적으로 결합하는 단간 덕트와, 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌핑 냉각기를 포함하며, 진공 펌프 냉각기는 하나 이상의 핀이 단간 덕트 내로 연장되도록 구성된다.
다단 진공 펌프는 추가의 진공 펌핑 냉각기를 더 포함할 수도 있고, 추가의 진공 펌핑 냉각기는 임의의 선행하는 관점에 따른 진공 펌핑 냉각기이며, 추가의 진공 펌프 냉각기는 추가의 진공 펌핑 냉각기 중 하나 이상의 핀이 단간 덕트 내로 연장되도록 배열된다.
진공 펌핑 냉각기 및 추가의 진공 펌핑 냉각기는 제 1 단, 제 2 단 및 단간 덕트를 수용하는 하우징의 대향 벽을 형성할 수도 있다.
진공 펌핑 냉각기는 진공 펌핑 냉각기의 제 1 면과 제 2 면 사이에서 연장되는 제 1 개구를 포함할 수도 있고, 제 1 개구는 다단 진공 펌프의 유입구를 형성한다. 추가의 진공 펌핑 냉각기는 추가의 진공 펌핑 냉각기의 제 1 면과 제 2 면 사이에서 연장되는 제 2 개구를 포함할 수도 있고, 제 2 개구는 다단 진공 펌프의 유출구를 형성한다.
도 1은 진공 펌프의 측단면도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 2는 진공 펌프의 정면 단면도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 3은 진공 펌프의 하우징의 분해 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 4는 진공 펌프의 하우징의 추가의 분해 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 5는 진공 펌프 냉각기의 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 2는 진공 펌프의 정면 단면도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 3은 진공 펌프의 하우징의 분해 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 4는 진공 펌프의 하우징의 추가의 분해 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 5는 진공 펌프 냉각기의 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
위 및 아래, 수평 및 수직, 상단 및 하단, 전방 및 후방 등과 같은 상대적인 용어는 단지 도면을 참조하기 쉽게 본 명세서에 사용되며, 이러한 용어는 그 자체로 제한되지 않으며, 그리고 임의의 2개의 상이한 방향 또는 위치 등이 실제 위 및 아래, 수평 및 수직, 상단 및 하단 외로 구현될 수도 있다는 것이 인식될 것이다.
도 1은 다단 진공 펌프(100)의 측단면도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 2는 다단 진공 펌프(100)의 정면 단면도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
본 실시예에서, 다단 진공 펌프(100)는 루츠(Roots) 진공 펌프이다.
본 실시예에서, 다단 진공 펌프(100)는 하우징(102)을 포함한다. 하우징(102)은 상류측 단부 벽(104)과, 상류측 단부 벽(104)에 대향하는 하류측 단부 벽(106)과, 제 1 측벽(108)과, 제 1 측벽(108)에 대향하는 제 2 측벽(110)과, 제 1 진공 펌프 냉각기(112)와, 제 2 진공 펌프 냉각기(114)를 포함한다. 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 하우징(102)의 상단 또는 상부 벽을 형성한다. 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 하우징(102)의 하단 또는 하부 벽을 형성한다. 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 제 1 진공 펌프 냉각기(112)의 반대측에 위치된다.
제 1 진공 펌프 냉각기(112) 및 제 2 진공 펌프 냉각기(114) 및 이들의 기능은 도 3 및 도 4를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
하우징(102)은 복수의 펌핑 단, 즉, 제 1 펌핑 단(121), 제 2 펌핑 단(122), 제 3 펌핑 단(123), 제 4 펌핑 단(124), 제 5 펌핑 단(125), 및 제 6 펌핑 단(126)을 형성한다. 다단 진공 펌프(100)의 펌핑 단(121 내지 126)은 하우징(102) 내의 칸막이벽(128)에 의해 한정된다. 칸막이벽(128)은 예를 들면, 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 1 측벽(108) 및 제 2 측벽(110) 중 하나 이상과 일체로 될 수도 있다.
각각의 펌핑 단(121 내지 126)에 대해, 하우징(102)은 스테이터 보어를 포함하는 각각의 스테이터를 형성한다. 따라서, 하우징은 제 1 스테이터 보어(131), 제 2 스테이터 보어(132), 제 3 스테이터 보어(133), 제 4 스테이터 보어(134), 제 5 스테이터 보어(135) 및 제 6 스테이터 보어(136)를 형성한다.
다단 진공 펌프(100)는 2개의 샤프트, 즉, 제 1 샤프트(141) 및 제 2 샤프트(142)를 포함하는 로터 조립체를 포함한다. 2개의 샤프트(141, 142)는 평행한 회전축에 대해 반대 방향으로 회전하도록 구성된다. 제 1 샤프트(141)는 제 1 회전축(143)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 제 2 샤프트(142)는 제 2 회전축(144)을 중심으로 회전하도록 구성된다.
각 샤프트(141, 142)는 복수의 로터를 포함한다. 각각의 샤프트(141, 142)의 각각의 로터는 스테이터 보어(131 내지 136) 중 각각의 하나 내에 위치된다. 따라서, 각각의 스테이터 보어(131 내지 136)는 그 내부에 각 쌍의 로터가 위치되며, 각 쌍의 로터의 각 로터는 2개의 샤프트(141, 142) 중 각각의 하나에 장착된다.
도 1은 복수의 제 1 로터(146)를 도시하며, 각각의 제 1 로터(146)는 각각의 스테이터 보어(131, 136) 내에 위치된다. 도 2는 한 쌍의 로터, 즉, 제 1 스테이터 보어(131)에 위치된 제 1 로터(146) 및 제 2 로터(148)를 도시한다.
각각의 로터(146, 148)는 3-로브 로터(three-lobed rotor)이다.
각각의 스테이터 보어(131 내지 136)에 대해, 그 내부에 위치된 한 쌍의 로터(146, 148)는 그 스테이터 보어(131 내지 136) 내에서 회전하도록 구성된 협력하는 로터이다. 각각의 스테이터 보어(131 내지 136)에 대해, 그 내부에 장착된 로터(146, 148)는 스테이터 보어(131 내지 136)와 협력하는 치수를 갖고, 그에 따라 다른 로터(146, 148)로부터 멀리 떨어져 있는 각 로터(146, 148)의 외부 에지가 스테이터 보어(131 내지 136) 내에서 회전할 때 스테이터 보어(131 내지 136)와 밀봉된다.
각각의 스테이터 보어(131 내지 136)는 각각의 유입구 및 각각의 유출구를 포함한다. 특히, 본 실시예에서, 제 1 스테이터 보어(131)는 제 1 유입구(151) 및 제 1 유출구(161)를 포함하고, 제 2 스테이터 보어(132)는 제 2 유입구(152) 및 제 2 유출구(162)를 포함하고, 제 3 스테이터 보어(133)는 제 3 유입구(153) 및 제 3 유출구(163)를 포함하고, 제 4 스테이터 보어(134)는 제 4 유입구(154) 및 제 4 유출구(164)를 포함하고, 제 5 스테이터 보어(135)는 제 5 유입구(155) 및 제 5 유출구(165)를 포함하며, 제 6 스테이터 보어(136)는 제 6 유입구(156) 및 제 6 유출구(166)를 포함한다.
다단 진공 펌프(100)는 펌핑 단(121 내지 126)을 함께 유체적으로 결합하고 연속적인 펌핑 단(121 내지 126)을 통한 유체 유동을 허용하는 복수의 단간 덕트를 포함한다. 본 실시예에서, 단간 덕트는 스테이터의 외부면 주위를 통과한다. 제 1 단간 덕트(도 2에 도면 부호 171로 나타냄)는 제 1 유출구(161)를 제 2 유입구(152)에 유체적으로 연결한다. 또한, 제 2 단간 덕트는 제 2 유출구(162)를 제 3 유입구(153)에 유체적으로 연결한다. 또한, 제 3 단간 덕트는 제 3 유출구(163)를 제 4 유입구(154)에 유체적으로 연결한다. 또한, 제 4 단간 덕트는 제 4 유출구(164)를 제 5 유입구(155)에 유체적으로 연결한다. 또한, 제 5 단간 덕트는 제 5 유출구(165)를 제 6 유입구(156)에 유체적으로 연결한다.
다단 진공 펌프(100)는 펌프 유입구(170) 및 펌프 유출구(172)를 포함한다. 펌프 유입구(170)는 제 1 스테이터 보어(131)의 제 1 유입구(151)에 연결된다. 펌프 유출구(172)는 제 6 스테이터 보어(136)의 제 6 유출구(166)에 연결된다.
작동시에, 샤프트(141, 142)는 (예를 들면, 전기 모터에 의해) 회전되어서, 스테이터 보어(131 내지 136) 내에서의 로터(146, 148)의 회전을 야기한다. 제 1 스테이터 보어(131) 내에서의 로터(146, 148)의 회전은 펌프 유입구(170) 및 제 1 유입구(151)를 통해, 제 1 스테이터 보어(131) 내로 가스를 끌어들인다. 다단 진공 펌프(100) 내로의 이러한 가스의 유동은 도 1 및 도 2에 점선 화살표 및 도면 부호 180로 나타난다. 스테이터 보어(131 내지 136) 내에서의 로터(146, 148)의 지속적인 회전은 단간 덕트를 통해 연속적인 펌핑 단(121 내지 126)을 통해 가스를 이동시킨다. 특히, 본 실시예에서, 펌핑된 가스는 이하와 같이 다단 진공 펌프(100)를 통해 펌핑된다: 가스는 제 1 스테이터 보어(131) 밖으로 제 1 유출구(161)를 통해 그리고 제 1 단간 덕트(171)를 통해 제 2 유입구(152)로 펌핑되며, 제 2 유입구(152)를 통해 가스는 제 2 스테이터 보어(132)로 들어가고(이 가스 유동은 도 1 및 2에 점선 화살표 및 도면 부호 182로 나타남); 그 다음에, 가스는 제 2 스테이터 보어(132) 밖으로 제 2 유출구(162)를 통해 그리고 제 2 단간 덕트를 통해 제 3 유입구(153)로 펌핑되며, 제 3 유입구(153)를 통해 가스는 제 3 스테이터 보어(133)로 들어가고; 그 다음에, 가스는 제 3 스테이터 보어(133) 밖으로 제 3 유출구(163)를 통해 그리고 제 3 단간 덕트를 통해 제 4 유입구(154)로 펌핑되며, 제 4 유입구(154)를 통해 가스는 제 4 스테이터 보어(134)로 들어가고; 그 다음에, 가스는 제 4 스테이터 보어(134) 밖으로 제 4 유출구(164)를 통해 그리고 제 4 단간 덕트를 통해 제 5 유입구(155)로 펌핑되며, 제 5 유입구(155)를 통해 가스는 제 5 스테이터 보어(135)로 들어가고; 그 다음에, 가스는 제 5 스테이터 보어(135) 밖으로 제 5 유출구(165)를 통해 그리고 제 5 단간 덕트를 통해 제 6 유입구(156)로 펌핑되며, 제 6 유입구(156)를 통해 가스는 제 6 스테이터 보어(136)로 들어가고; 그 다음에, 가스는 제 6 스테이터 보어(136) 밖으로 제 6 유출구(166)를 통해, 그리고 펌프(100) 밖으로 펌프 유출구(172)를 통해 펌핑된다. 다단 진공 펌프(100) 외부로의 이러한 가스 유동은 도 1에 점선 화살표 및 도면 부호 184로 나타낸다.
도 3은 하우징(102)의 분해 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
도 4는 하우징(102)의 추가의 분해 사시도를 도시하는 개략도(축척되지 않음)이다.
본 실시예에서, 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 하우징(102)의 상단 벽을 형성한다. 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 조립체의 상단면에 부착되고, 조립체는 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 1 측벽(108) 및 제 2 측벽(110)을 포함한다. 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 복수의 파스너를 사용하는 것과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 조립체에 부착될 수도 있다.
제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 제 1 면(302)과 제 1 면(302)에 대향하는 제 2 면(304)을 구비하는 제 1 플레이트(300)를 포함한다.
본 실시예에서, 제 1 면(302)은 제 1 플레이트(300)의 상단면이고, 제 2 면(304)은 제 1 플레이트(300)의 하단면이다. 제 1 진공 펌프 냉각기(112)가 조립체의 상단면에 부착될 때, 제 1 면(302)은 하우징(102)의 외부면을 형성한다. 또한, 제 1 플레이트(300)의 제 2 면(304)은 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 1 측벽(108), 및 제 2 측면의 상단 에지부와 접촉한다. 제 1 플레이트(300)의 제 2 면(304)은 예를 들면, 사이에 배치된 O-링 또는 실링 가스킷에 의해 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 1 측벽(108), 및 제 2 측면의 상단 에지부에 대해 밀봉될 수도 있다.
제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 제 1 플레이트(300)의 제 2 면(304)으로부터 하향으로 연장되는 복수의 제 1 핀(306)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 8개의 제 1 핀(306)이 있다. 바람직하게는, 제 1 핀(306)은 제 1 플레이트(300)와 일체로 형성된다. 이는 제 1 핀(306)과 제 1 플레이트(300) 사이의 에어 갭 또는 조인트를 감소시키거나 제거하여, 개선된 열 전도성 및 이들 사이의 개선된 열 전달을 제공하는 경향이 있다.
제 1 진공 펌프 냉각기(112)가 하우징(102)의 상부 벽을 형성하기 위해 조립체의 상단면에 부착될 때, 제 1 핀(306)은 단간 덕트 내로 연장된다. 하나 이상의 제 1 핀(306)은 단간 덕트의 각각 내로 연장될 수도 있다. 보다 바람직하게는, 복수의 제 1 핀(306)이 각각의 단간 덕트 내로 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 제 1 핀(306)은 제 1 플레이트(300)의 제 2 면(304)으로부터 제 1 단간 덕트(171) 내로 하향 연장된다.
본 실시예에서, 정면에서 바라볼 때, 제 1 핀(306)은 실질적으로 U자형의 핀인 것처럼 보이며, 즉, 실질적으로 U자형의 단면을 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 이는 제 1 핀(306)이 스테이터의 양측부 주위에서 단간 덕트를 통해 연장되게 할 수도 있다. 일부 실시예에서, 아래에서 바라볼 때, 제 1 핀(306)은 실질적으로 U자형의 핀으로 보일 수도 있고, 즉, 실질적으로 U자형의 단면을 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 이는 제 1 핀(306)이 단간 덕트를 따라 연장되게 할 수도 있다. 제 1 핀(306)의 형상은 용도에 따라 달라질 수도 있으며, 하우징(102)이 조립될 때 제 1 핀(306)이 관통 연장되는 단간 덕트의 크기 및 형상에 따라 달라질 수도 있다.
제 1 플레이트(300)는 제 1 채널(308)을 포함한다. 제 1 채널(308)은 냉각 유체가 흐를 수 있는 채널이다. 본 실시예에서, 제 1 채널(308)은 제 1 플레이트(300)의 제 1 면(302)에 형성된 리세스에 의해 형성된다. 본 실시예에서, 제 1 채널(308)은 제 1 플레이트(300)의 제 1 면(302) 위에 사행 또는 나선형 경로를 형성한다. 일부 실시예에서, 제 1 채널은 하나 이상의 공극 또는 공동으로 구성될 수도 있다.
본 실시예에서, 제 1 플레이트(300)는 복수의 포트(310)를 포함한다. 각 포트(310)는 제 1 플레이트(300)를 통해 제 1 면(302)으로부터 제 2 면(304)으로 연장되는 개구이다. 각 포트(310)는 각각의 블로오프 밸브를 수용하도록 구성된다.
본 실시예에서, 조립된 다단 진공 펌프(100)에서, 복수의 블로오프 밸브가 제공된다. 각각의 블로오프 밸브는 복수의 포트(310)의 각각에 배치된다. 하나 이상의 블로오프 밸브는 다단 진공 펌프(100)의 스테이터 보어(131 내지 136)의 압력을 완화하도록 구성된 압력 릴리프 시스템이다. 하나 이상의 블로오프 밸브는 하나 이상의 스테이터 보어(131 내지 136)의 압력이 임계 압력보다 낮을 때, 폐쇄 위치에 순응하여, 이를 통한 가스 유동을 방지하거나 반대로 향하게 하도록 구성된다. 또한, 하나 이상의 블로오프 밸브는 하나 이상의 스테이터 보어(131 내지 136)의 압력이 임계 압력보다 크거나 동등할 때 개방되도록 구성되어, 하나 이상의 스테이터 보어(131 내지 136) 밖으로 외부 대기로의 가스 유동을 허용한다. 이렇게 하여, 다단 진공 펌프(100) 내부의 압력이 완화될 수도 있다. 이는 유리하게는 로터(146, 148)에 대한 부하를 저감시키고, 펌핑되는 가스의 과압축을 방지하는 경향이 있다.
본 실시예에서, 제 1 플레이트(300)는 제 1 개구(312)를 더 포함한다. 제 1 개구(312)는 제 1 플레이트(300)를 통해 제 1 면(302)으로부터 제 2 면(304)으로 연장된다. 제 1 개구(312)는 펌프 유입구(170)를 제 1 유입구에 유체적으로 연결한다. 따라서, 제 1 개구(312)는 다단 진공 펌프(100)의 유입구를 적어도 부분적으로 형성하는 것으로 간주될 수도 있다. 작동시에, 가스가 펌프 유입구(170) 내로 제 1 개구(312)를 통해 그 다음에 제 1 유입구(151)를 통해 제 1 스테이터 보어(131)로 펌핑된다.
본 실시예에서, 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 단일의 일체형 물품이다. 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 모놀리식 부품 또는 제품일 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "모놀리식"은 일부 실시예에서 조인트 또는 시임(seam) 없이 형성, 구성 또는 생성된 단일 피스일 수도 있고, 실질적으로 균일하지만 반드시 강성이 아닌 전체를 포함하는 실질적으로 단일 유닛을 포함하는 것을 의미할 수도 있다. 제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 구분화되지 않을 수 있고, 즉, 단일 재료로 형성될 수도 있으며, 이는 그 부분 전체에 걸쳐서 실질적으로 균질화될 수도 있다.
제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 철, 철 합금, 강철, 양극산화 알루미늄, 및 알루미늄 합금으로 이루어진 재료의 그룹으로부터 선택된 재료와 같은 열 전도성 재료로 형성된다.
제 1 진공 펌프 냉각기(112)는 고체 워크피스 또는 블랭크로부터의 기계가공, 주조, 또는 적층 가공을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 제조 기술에 의해 제조될 수도 있다.
본 실시예에서, 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 제 1 진공 펌프 냉각기(112)에 의해 형성된 상단 벽에 대향하여 하우징(102)의 하단 벽을 형성한다. 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 조립체의 하단면에 부착되고, 조립체는 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 2 측벽(108) 및 제 2 측벽(110)을 포함한다. 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 복수의 파스너를 사용하는 것과 같이, 임의의 적절한 수단에 의해 조립체에 부착될 수도 있다.
제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 제 1 면(322)과, 제 1 면(322)에 대향하는 제 2 면(324)을 구비하는 제 2 플레이트(320)를 포함한다.
본 실시예에서, 제 1 면(322)은 제 2 플레이트(300)의 하단면이고, 제 2 면(324)은 제 2 플레이트(320)의 상단면이다. 제 2 진공 펌프 냉각기(114)가 조립체의 하단면에 부착될 때, 제 1 면(322)은 하우징(102)의 외부면을 형성한다. 또한, 제 2 플레이트(320)의 제 2 면(324)은 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 1 측벽(108) 및 제 2 측벽(110)의 하단 에지부와 접촉한다. 제 2 플레이트(320)의 제 2 면(324)은 예를 들면, 사이에 배치된 O-링 또는 밀봉 가스킷에 의해 상류측 단부 벽(104), 하류측 단부 벽(106), 제 1 측벽(108) 및 제 2 측벽(110)의 하단 에지부에 대해 밀봉될 수도 있다.
제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 제 2 플레이트(300)의 제 2 면(304)으로부터 상향으로 연장되는 복수의 제 2 핀(326)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 13개의 제 2 핀(306)이 있다. 바람직하게는, 제 2 핀(326)은 제 2 플레이트(320)와 일체로 형성된다. 이는 제 2 핀(326)과 제 2 플레이트(320) 사이의 에어 갭 또는 조인트를 감소시키거나 제거하여, 개선된 열 전도성 및 이들 사이의 개선된 열 전달을 제공하는 경향이 있다.
제 2 진공 펌프 냉각기(114)가 하우징(102)의 하부 벽을 형성하기 위해 조립체의 하단면에 부착될 때, 제 2 핀(326)은 단간 덕트 내로 연장된다. 하나 이상의 제 2 핀(326)은 단간 덕트의 각각 내로 연장될 수도 있다. 보다 바람직하게는, 복수의 제 2 핀(326)이 각각의 단간 덕트 내로 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 제 2 핀(326)은 제 2 플레이트(320)의 제 2 면(324)으로부터 제 2 단간 덕트(171) 내로 상향으로 연장된다.
본 실시예에서, 정면에서 바라볼 때, 제 2 핀(326)은 실질적으로 U자형의 핀으로 보여진다, 즉, 실질적으로 U자형의 단면을 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 이는 제 2 핀(326)이 스테이터의 양측부 주위에서 단간 덕트를 통해 연장되게 할 수도 있다. 일부 실시예에서, 위에서 바라볼 때, 제 2 핀(326)은 실질적으로 U자형 핀으로 보일 수도 있다, 즉, 실질적으로 U자형 단면을 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 이는 제 2 핀(326)이 단간 덕트를 따라 연장되게 할 수도 있다. 제 2 핀(326)의 형상은 용도에 따라 달라질 수도 있으며, 하우징(102)이 조립될 때, 제 2 핀(326)이 관통 연장되는 단간 덕트의 크기 및 형상에 따라 달라질 수도 있다.
제 2 플레이트(320)는 제 2 채널(328)을 포함한다. 제 2 채널(328)은 냉각 유체가 흐를 수 있는 채널이다. 본 실시예에서, 제 2 채널(328)은 제 2 플레이트(320)의 제 1 면(322)에 형성된 리세스에 의해 형성된다. 본 실시예에서, 제 2 채널(328)은 제 2 플레이트(320)의 제 1 면(322) 위에 사행 또는 나선형 경로를 형성한다.
본 실시예에서, 제 2 플레이트(320)는 제 2 개구(332)를 더 포함한다. 제 2 개구(332)는 제 2 플레이트(320)를 통해 제 1 면(322)으로부터 제 2 면(324)으로 연장된다. 제 2 개구(332)는 펌프 유출구(172)를 제 6 유출구(166)에 유체적으로 연결한다. 따라서, 제 2 개구(332)는 다단 진공 펌프(100)의 유출구를 적어도 부분적으로 형성하는 것으로 간주될 수도 있다. 작동시에, 가스는 제 6 스테이터 보어(136) 밖으로 제 6 유출구(166)를 통해, 제 2 개구(332)를 통해, 그 다음에 펌프 유출구(172)를 통해 펌핑된다.
본 실시예에서, 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 단일의 일체형 물품이다. 제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 모놀리식 부품 또는 제품일 수도 있다.
제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 철, 철 합금, 강철, 양극산화 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어진 재료의 그룹으로부터 선택된 재료와 같은 열 전도성 재료로 형성된다.
제 2 진공 펌프 냉각기(114)는 고체 워크피스 또는 블랭크로부터의 기계가공, 주조, 또는 적층 가공을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 제조 기술에 의해 제조될 수도 있다.
작동시에, 가스는 상기 더 상세하게 설명된 바와 같이 다단 진공 펌프(100)의 연속적인 단(121 내지 126)을 통해 펌핑된다. 펌핑된 가스는 제 1 덕트(171)와 같은 단간 덕트를 통해 펌프(100)의 연속적인 단(121 내지 126) 사이를 이동한다. 펌핑된 가스가 단간 덕트를 통해 이동함에 따라, 이는 단간 덕트 내에 위치된 제 1 핀(306) 및 제 2 핀(326) 위로 이동(접촉)한다. 펌핑된 가스가 제 1 및 제 2 핀(306, 326) 위로 이동함에 따라, 가스로부터의 열이 핀(306, 326)으로 전달된다. 따라서, 펌핑된 가스는 냉각된다. 제 1 및 제 2 핀(306, 326)이 각각 제 1 및 제 2 플레이트(300, 320)와 일체형(또는 적어도 부착됨)에 따라, 핀(306, 326)으로 전달된 열은 플레이트(300, 320)로 전달된다. 또한, 작동시에, 냉각 유체(즉, 가스, 또는 부식 방지 첨가제가 있는 물 또는 물과 같은 액체 냉각제)는 제 1 및 제 2 플레이트(300, 320)에 각각 형성된 제 1 및 제 2 채널(308, 328)을 따라 흐르게 된다. 채널(308, 328)을 통한 냉각 유체의 이러한 유동은 플레이트를 냉각시킨다. 따라서, 핀(306, 326)에 의해 펌핑된 가스로부터 플레이트(300, 320)로 전달된 열은 플레이트로부터 제거된다.
본 실시예에서, 유리하게는 냉각 유체가 진공 펌프 냉각기(112, 114)에 직접 인가된다. 이는 진공 펌프 냉각기(112, 114)로부터의 보다 효율적인 열 전달, 그리고 따라서 펌핑된 가스의 보다 효율적인 냉각을 제공하는 경향이 있다.
냉각 유체는 다단 진공 펌프(100)의 외부에 있는 냉각 유체원으로부터 제 1 및 제 2 플레이트(300, 320)에 형성된 제 1 및 제 2 채널(308, 328) 내로 흐를 수도 있다. 제 1 및 제 2 플레이트(300, 320)에 형성된 채널(308, 328) 밖으로 다단 진공 펌프(100) 외부에 있는 냉각 유체 싱크로 흐를 수도 있다.
상술된 진공 펌프 냉각기는 펌핑된 가스의 "인터쿨링", 즉, 다단 진공 펌프의 단간 영역에서 펌핑된 가스의 냉각을 제공한다.
다단 루츠 진공 펌프의 순차적인 단 사이의 가스 경로는 역 클로 펌프 또는 스크류 기계 펌프와 같은 다른 진공 펌프에 비해 상대적으로 긴 경향이 있다. 상술된 진공 펌프 냉각기는 효과적인 인터쿨링을 제공하기 위해 이러한 비교적 긴 단간 가스 경로 또는 덕트를 이용한다.
유리하게는, 상술된 진공 펌프 냉각기에 의해 제공되는 경향이 있는 개선된 냉각은 펌프의 양호한 작동 온도의 유지 및 펌프 내의 정확한 간극의 유지를 용이하게 하는 경향이 있고, 다양한 구성요소 및 작동 유체가 원하는 대로 작동하는 것을 보장하는 경향이 있다.
상술된 진공 펌프 냉각기에 의해 제공되는 경향이 있는 개선된 냉각은 개선된 펌핑 성능 및 신뢰성을 제공하는 경향이 있다.
유리하게는, 진공 펌프 냉각기는 열전도성 재료로 형성된 단일 피스의 모놀리식 개체이다. 따라서, 알루미늄 또는 구리와 같은 전도성이 높은 재료로 구성될 때 피로 파손을 일으킬 수도 있는 냉각 튜브와 같은 보다 작은 구성요소의 사용을 회피하는 경향이 있다.
유리하게는, 상술된 진공 냉각기는 제 2 재료의 지지 구조체, 예를 들면, 캐스팅 내에 적어도 부분적으로 매설된 제 1 재료의 파이프의 사용을 회피한다. 이와 같이 2개의 상이한 재료 사이에 단열 에어 포켓의 가능성이 제거되는 경향이 있다. 상술된 냉각기는 사전결정된 또는 원하는 열 전도성을 갖는 단일 재료로 실질적으로 형성될 수도 있다. 따라서, 상술된 진공 펌프 냉각기는 개선된 열 전도성 그리고 결과적으로 펌핑된 유체의 보다 효과적인 냉각을 제공하는 경향이 있다.
유리하게는, 상술된 진공 냉각기는 예를 들면, 진공 펌프에 의해 펌핑되는 부식성 및/또는 고온 가스에 의해 야기되는 피로 및 파손에 강건한 경향이 있다.
상술된 진공 펌프 냉각기는 예를 들면, 세척 또는 검사를 위해 하우징으로부터 쉽게 분해될 수도 있다.
상기 실시예에서, 다단 진공 펌프는 루츠 진공 펌프이다. 그러나, 다른 실시예에서, 다단 진공 펌프는 상이한 유형의 다단 진공 펌프, 예를 들면, 다단 클로 펌프이다.
상기 실시예에서, 다단 진공 펌프는 2개의 진공 펌프 냉각기를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 펌프는 단일 냉각기만 또는 2개 초과의 냉각기와 같은 상이한 수의 진공 펌프 냉각기를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1 또는 제 2 진공 냉각기 중 하나는 생략되고, 표준 또는 통상적인 하우징 벽으로 대체될 수도 있다.
상기 실시예에서, 제 1 진공 펌프 냉각기는 하우징의 상단 또는 상부 벽을 형성한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 1 진공 냉각기는 하우징의 측벽과 같은 하우징의 상이한 벽을 형성한다.
상기 실시예에서, 제 2 진공 펌프 냉각기는 하우징의 하단 또는 하부 벽을 형성한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 2 진공 냉각기는 하우징의 측벽과 같은 하우징의 상이한 벽을 형성한다.
상기 실시예에서, 다단 진공 펌프는 6개의 단을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 다단 진공 펌프는 상이한 수, 즉, 6개 미만, 또는 6개 초과의 단을 포함한다.
상기 실시예에서, 각각의 펌핑 단은 각각의 쌍의 협력하는 로터를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 하나 이상의 펌핑 단은 상이한 유형의 펌핑 메커니즘, 예를 들면, 상이한 수의 로터를 구비한 펌핑 메커니즘을 포함할 수도 있다.
상기 실시예에서, 로터는 3-로브 로터이다. 그러나, 다른 실시예에서, 하나 이상의 로터는 상이한 수의 로브, 예를 들면, 2개의 로브, 또는 3개 초과의 로브를 구비한다.
상기 실시예에서, 제 1 진공 펌프 냉각기는 8개의 제 1 핀을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 1 진공 펌프 냉각기는 상이한 수, 예를 들면, 8개 미만, 또는 8개 초과의 제 1 핀을 포함한다. 제 1 진공 펌프 냉각기의 핀의 수는 용도에 따라 달라질 수도 있으며, 펌핑 단의 수 및 단간 덕트의 치수를 포함하지만 이에 제한되지 않는 요인에 따라 달라질 수도 있다.
상기 실시예에서, 제 2 진공 펌프 냉각기는 13개의 제 2 핀을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 2 진공 펌프 냉각기는 상이한 수, 예를 들면, 13개 미만, 또는 13개 초과의 제 1 핀을 포함한다. 제 2 진공 펌프 냉각기의 핀의 수는 용도에 따라 달라질 수도 있다. 제 2 진공 펌프 냉각기의 핀의 수는 펌핑 단의 수 및 단간 덕트의 치수를 포함하지만 이에 제한되지 않는 요인에 따라 달라질 수도 있다.
상기 실시예에서, 제 1 핀은 실질적으로 U자형 핀일 수도 있으며, 즉, 실질적으로 U자형 단면을 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 하나 이상의 제 1 핀은 U자형이 아닌 다른 형상을 갖는다.
상기 실시예에서, 제 2 핀은 실질적으로 U자형 핀일 수 있으며, 즉 실질적으로 U자형 단면을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 하나 이상의 제 2 핀은 U자형이 아닌 다른 형상을 갖는다.
상기 실시예에서, 제 1 플레이트는 블로오프 밸브가 수용되는 복수의 포트를 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 1 플레이트는 도면에 도시된 것과 상이한 수의 포트 및 블로오프 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 포트 및 블로오프 밸브는 생략된다. 일부 실시예에서, 포트 및 블로오프 밸브의 일부 또는 전부는 제 1 진공 냉각기 외에 하우징의 상이한 벽, 즉, 상단 벽에 위치된다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 상류측 단부 벽, 하류측 단부 벽, 제 1 측벽, 제 2 측벽 및 하단 벽(즉, 제 2 진공 냉각기) 중 하나 이상은 각각의 블로오프 밸브에 수용될 수도 있는 하나 이상의 포트를 포함할 수도 있다.
상기 실시예에서, 제 1 및 제 2 플레이트는 각각 냉각 유체가 흐르게 하는 각각의 채널을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 플레이트 중 하나 또는 둘 모두는 상이한 수의 이러한 채널, 즉, 다중 채널을 포함한다. 채널 또는 채널들은 임의의 적절한 형상을 가질 수도 있다.
따라서, 진공 펌프 냉각기 중 하나 또는 둘 모두는 상술된 것과 상이한 형상 또는 구성을 가질 수도 있다. 도 5는 추가의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 진공 펌프 냉각기(112, 114)를 도시하는 개략도이다. 도 5에 도시된 실시예에서, 핀(306, 326)의 수 및 형상, 제 1 채널(308)의 형상 및 구성, 및 포트(310)의 수 및 구성은 도 3 및 4에 도시되고 상술된 것과 상이하다.
상기 실시예에서, 냉각 유체 채널은 제 1 및 제 2 플레이트의 제 1 면에 있는 리세스에 의해 형성된다. 그러나 다른 실시예에서, 채널 중 하나 또는 둘 모두의 적어도 일부는 진공 펌프 냉각기 표면의 리세스에 의해 형성되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나 이상의 채널은 진공 펌프 냉각기의 플레이트를 통해 형성된 덕트, 튜브 또는 보어이다. 일부 실시예에서, 진공 펌프 냉각기의 채널의 적어도 일부는 하나 이상의 핀의 본체 내로 연장되는 덕트, 튜브 또는 보어이다. 다시 말해서, 채널의 적어도 일부는 하나 이상의 핀에 형성될 수도 있다. 따라서, 냉각 유체는 하나 이상의 핀을 통해 흐르게 될 수도 있다. 이는 핀 그리고 따라서 펌핑된 가스의 개선된 냉각을 제공하는 경향이 있다.
100 : 다단 진공 펌프
102 : 하우징
104 : 상류측 단부 벽
106 : 하류측 단부 벽
108 : 제 1 측벽
110 : 제 2 측벽
112 : 제 1 진공 펌프 냉각기
114 : 제 2 진공 펌프 냉각기
121 : 제 1 펌핑 단
122 : 제 2 펌핑 단
123 : 제 3 펌핑 단
124 : 제 4 펌핑 단
125 : 제 5 펌핑 단
126 : 제 6 펌핑 단
128 : 칸막이 벽
131 내지 136 : 스테이터 보어
141 : 제 1 샤프트
142 : 제 2 샤프트
146 : 제 1 로터
148 : 제 2 로터
151 내지 156 : 유입구
161 내지 166 : 유출구
170 : 펌프 유입구
171 : 단간 덕트
172 : 펌프 유출구
180, 182, 184 : 가스 유동 방향
300 : 제 1 플레이트
302 : 제 1 플레이트의 제 1 면
304 : 제 1 플레이트의 제 2 면
306 : 제 1 핀
308 : 제 1 채널
310 : 포트
312 : 제 1 개구
320 : 제 2 플레이트
322 : 제 2 플레이트의 제 1 면
324 ; 제 2 플레이트의 제 2 면
326 : 제 2 핀
328 : 제 2 채널
332 : 제 2 개구
102 : 하우징
104 : 상류측 단부 벽
106 : 하류측 단부 벽
108 : 제 1 측벽
110 : 제 2 측벽
112 : 제 1 진공 펌프 냉각기
114 : 제 2 진공 펌프 냉각기
121 : 제 1 펌핑 단
122 : 제 2 펌핑 단
123 : 제 3 펌핑 단
124 : 제 4 펌핑 단
125 : 제 5 펌핑 단
126 : 제 6 펌핑 단
128 : 칸막이 벽
131 내지 136 : 스테이터 보어
141 : 제 1 샤프트
142 : 제 2 샤프트
146 : 제 1 로터
148 : 제 2 로터
151 내지 156 : 유입구
161 내지 166 : 유출구
170 : 펌프 유입구
171 : 단간 덕트
172 : 펌프 유출구
180, 182, 184 : 가스 유동 방향
300 : 제 1 플레이트
302 : 제 1 플레이트의 제 1 면
304 : 제 1 플레이트의 제 2 면
306 : 제 1 핀
308 : 제 1 채널
310 : 포트
312 : 제 1 개구
320 : 제 2 플레이트
322 : 제 2 플레이트의 제 1 면
324 ; 제 2 플레이트의 제 2 면
326 : 제 2 핀
328 : 제 2 채널
332 : 제 2 개구
Claims (14)
- 다단 진공 펌프에서 펌핑된 유체를 냉각하기 위한 진공 펌프 냉각기에 있어서,
플레이트로서,
제 1 면,
상기 제 1 면에 대향하는 제 2 면, 및
냉각 유체가 흐를 수 있는 채널을 포함하는, 상기 플레이트와,
상기 플레이트의 제 2 면으로부터 연장되는 하나 이상의 핀을 포함하는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항에 있어서,
상기 진공 펌프 냉각기는 복수의 핀을 포함하는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 채널은 상기 제 1 면에 형성된 리세스에 의해 적어도 부분적으로 형성되는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널은 사행 경로를 형성하는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널의 적어도 일부는 상기 하나 이상의 핀에 형성되는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 핀 중 하나 이상이 실질적으로 U자형 단면을 갖는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트는 하나 이상의 포트를 더 포함하고, 각각의 포트는 각각의 블로오프 밸브를 수용하도록 구성되는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에서 연장되는 개구를 더 포함하고, 상기 개구는 상기 진공 펌프의 유입구 또는 유출구를 형성하는
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 펌프 냉각기는 단일의 일체형 물품인
진공 펌프 냉각기. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 펌프 냉각기는 철, 철 합금, 강철, 양극산화 알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어진 재료의 그룹으로부터 선택된 재료로 형성되는
진공 펌프 냉각기. - 다단 진공 펌프에 있어서,
제 1 유입구 및 제 1 유출구를 구비하는 제 1 펌핑 챔버를 구비하는 제 1 단과,
제 2 유입구 및 제 2 유출구를 구비하는 제 2 펌핑 챔버를 구비하는 제 2 단과,
상기 제 1 유출구와 상기 제 2 유입구를 유체적으로 결합하는 단간 덕트와,
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌프 냉각기를 포함하며,
상기 진공 펌프 냉각기는 상기 하나 이상의 핀이 상기 단간 덕트 내로 연장되도록 구성되는
다단 진공 펌프. - 제 11 항에 있어서,
추가의 진공 펌핑 냉각기를 더 포함하고, 상기 추가의 진공 펌핑 냉각기는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 펌핑 냉각기이고, 상기 추가의 진공 펌프 냉각기는 상기 추가의 진공 펌핑 냉각기의 하나 이상의 핀이 상기 단간 덕트 내로 연장되도록 구성되는
다단 진공 펌프. - 제 12 항에 있어서,
상기 진공 펌핑 냉각기 및 추가의 진공 펌핑 냉각기는 제 1 단, 제 2 단 및 단간 덕트를 수용하는 하우징의 대향 벽을 형성하는
다단 진공 펌프. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 진공 펌핑 냉각기는 상기 진공 펌핑 냉각기의 제 1 면과 제 2 면 사이에서 연장되는 제 1 개구를 포함하고, 상기 제 1 개구는 상기 다단 진공 펌프의 유입구를 형성하고,
상기 추가의 진공 펌핑 냉각기는 상기 추가의 진공 펌핑 냉각기의 제 1 면과 제 2 면 사이에서 연장되는 제 2 개구를 포함하고, 상기 제 2 개구는 상기 다단 진공 펌프의 유출구를 형성하는
다단 진공 펌프.
Applications Claiming Priority (2)
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| GB2109341.4 | 2021-06-29 |
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|---|---|---|---|
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