KR20230031679A

KR20230031679A - 벨로우즈 펌프

Info

Publication number: KR20230031679A
Application number: KR1020210114166A
Authority: KR
Inventors: 박해신; 이승종; 윤여준; 박민경
Original assignee: 주식회사 이노디스
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2023-03-07
Also published as: TWI795071B; CN115717586A; KR102537942B1; TW202309398A

Abstract

본 발명은 벨로우즈 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프는 반도체 공정에 사용되는 벨로우즈 펌프에 있어서, 내부에 약액을 펌핑하여 공급하는 한 쌍의 펌핑실이 형성되고, 상기 펌핑실에 유입된 약액을 압축하여 공급하는 한 쌍의 벨로우즈가 구비되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 양측에 각각 나사 결합으로 조립되어 상기 펌핑실의 개방된 부분을 막아 밀폐시키는 커버; 및 상기 커버가 조립된 상기 메인 바디의 일측면에 결합되고, 상기 메인 바디의 내부로 압축 공기의 공급을 제어하는 컨트롤 바디를 포함하고, 상기 커버에서 상기 메인 바디에 조립되는 압입리브는은 압입되어 결합되는데, 압입된 상기 전단 원주면이 외측으로 돌출된 면가공부는 상기 메인 바디의 일측면에 대응되도록 면가공되고, 상기 컨트롤 바디의 적어도 일부분이 상기 면가공부에 밀착되게 접촉될 수 있다.

Description

벨로우즈 펌프{BELLOWS PUMP}

본 발명은 벨로우즈 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 벨로우즈 펌프는 반도체 제조 장비 예를 들어 반도체 제조장치에 있어서의 IC나 액정의 표면세정 등의 각종 처리에 사용되는 약액의 순환 수송 등에 이용된다.

이러한 벨로우즈 펌프는 외형을 구성하는 메인 바디와, 상기 메인 바디에 설치되어 약액을 가압하여 배출시키는 한 쌍의 벨로우즈와, 압축 공기가 공급됨에 따라 상기 벨로우즈를 교호로 이동시키면 팽창/수축이 이루어지도록 하는 이동축과, 상기 한 쌍의 벨로우즈 각각에 구비되는 압축판을 포함할 수 있다.

이때, 상기 메인 바디의 내부에는 상기 벨로우즈가 설치되는 한 쌍의 펌핑실이 형성되고, 상기 펌핑실을 밀폐시키기 위해 메인 바디의 양측에는 각각 커버가 체결된다. 그리고, 메인 바디의 내부에는 압축 공기가 주입되면 이동되면서 벨로우즈가 수축/팽창되도록 하기 위한 피스톤 하우징이 설치된다. 피스톤 하우징은 몸체와 헤드부를 포함하는데, 몸체의 헤드부의 결합은 일측을 관통하는 체결핀에 의해 이루어진다.

하지만, 상기 몸체와 헤드부를 관통하는 체결핀은 결합된 상태에서 벨로우즈펌프이 구동 중에 발생하는 진동에 의해 헐거워지면서 후방으로 빠지는 문제가 있었다. 체결핀은 후방으로의 이동이 제한되지 않고 체결핀의 압입에 의해서만 몸체와 헤드부의 결합이 이루어졌기 때문에, 체결핀이 후방으로 빠지면 피스톤 하우징의 결합이 견고하지 못하게 되는 것이다.

또한, 메인 바디와 피스톤 하우징이 형성하는 공간은 기존에는 별도의 배출구가 형성되지 않아 피스톤 하우징의 이동 시 내부 압력 부하가 걸리는 문제가 있었다.

본 발명은 벨로우즈 펌프의 내부에 설치되는 피스톤 하우징을 구성하는 몸체와 헤드부의 결합을 견고하게 할 수 있는 구조를 가진 벨로우즈 펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 벨로우즈 펌프의 내부에서 피스톤 하우징에 가해지는 내부 압력 부하가 걸리지 않도록 하기 위한 벨로우즈 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프는 내부에 약액을 펌핑하여 공급하는 펌핑실이 형성되는 메인 바디; 상기 펌핑실에 수축 또는 팽창되게 설치되고, 상기 펌핑실에 유입된 약액을 압축하여 공급하는 벨로우즈; 상기 메인 바디의 중앙을 관통하여 이동가능하게 설치되고, 양측 가장자리는 상기 벨로우즈의 각각에 구비된 압축판과 연결되는 이동축; 상기 메인 바디의 양측에 각각 결합되어 상기 펌핑실의 개방된 부분을 막아 밀폐시키는 커버; 상기 압축판에 선단부가 결합되고, 후단부는 상기 커버의 내측에 이동가능하게 결합되는 피스톤 하우징; 및 상기 피스톤 하우징에 이동가능하게 결합되고, 공기가 주입되면 상기 피스톤 하우징을 밀어 상기 벨로우즈가 수축되도록 하는 피스톤을 포함할 수 있다.

상기 피스톤 하우징은, 상기 압축판에 결합되는 헤드부; 상기 헤드부를 관통하여 상기 압축판에 결합되는 체결핀; 및 상기 체결핀이 헤드부에 결합된 상태에서 상기 체결핀의 후단을 지지하면서 상기 헤드부에 결합되는 몸체부를 포함할 수 있다.

상기 몸체부에는 상기 헤드부의 내면에 형성된 압입홈에 압입되어 체결되는 압입리브가 원주방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 헤드부와 몸체부에는 상기 피스톤이 위치한 외부와 연통되는 벤트홀이 관통하여 형성될 수 있다.

상기 헤드부에는 상기 벤트홀을 통해 유입된 공기가 배출되도록 배출홈이 외측을 향하여 개구되게 형성될 수 있다.

상기 벨로우즈 펌프의 후단부에는 상기 메인 바디와의 실링을 위한 실링부가 구비되는데, 상기 실링부는, 상기 메인 바디 및 커버의 각각 양측이 압입되어 결합되고, 한 쌍이 이격되어 배치되는 실링돌기; 및 이격된 상기 실링돌기의 사이에 삽입되는 오링을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 벨로우즈 펌프의 내부에 설치되는 피스톤 하우징을 구성하는 몸체부와 헤드부의 결합을 견고하게 할 수 있어 벨로우즈 펌프의 작동 중에 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 벨로우즈 펌프의 내부에서 피스톤 하우징에 가해지는 내부 압력 부하가 걸리지 않아 안정적인 벨로우즈 펌프의 작동이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프의 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프의 측단면도이다.
도 3은 피스톤 하우징의 결합 구조를 확대한 단면도이다.
도 4는 피스톤 하우징의 단면도이다.
도 5는 도 1의 점선 부분으로서, 벨로우즈 펌프의 실링 구조를 확대한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 것만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 것, 물리적으로 연결되는 것뿐만 아니라 전기적으로 연결되는 것, 또는 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 일체인 것을 의미할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 벨로우즈 펌프의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프의 정단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프의 측단면도이며, 도 3은 피스톤 하우징의 결합 구조를 확대한 단면도이고, 도 4는 피스톤 하우징의 단면도이며, 도 5는 도 1의 점선 부분으로서, 벨로우즈 펌프의 실링 구조를 확대한 단면도이다.

이에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 벨로우즈 펌프는 내부에 약액을 펌핑하여 공급하는 펌핑실(20)이 형성되는 메인 바디(10); 상기 펌핑실(20)에 수축 또는 팽창되게 설치되고, 상기 펌핑실(20)로 유입된 약액을 압축하여 공급하는 벨로우즈(30); 상기 메인 바디(10)의 중앙을 관통하여 이동가능하게 설치되고, 양측 가장자리는 상기 벨로우즈(30)의 각각에 구비된 압축판(32)과 연결되는 이동축(11); 상기 메인 바디(10)의 양측에 각각 결합되어 상기 펌핑실(20)의 개방된 부분을 막아 밀폐시키는 커버(60); 상기 압축판(32)에 선단부가 결합되고, 후단부는 상기 커버(60)의 내측에 이동가능하게 결합되는 피스톤 하우징(40); 및 상기 피스톤 하우징(40)에 이동가능하게 결합되고, 공기가 주입되면 상기 피스톤 하우징(40)을 밀어 상기 벨로우즈(30)가 수축되도록 하는 피스톤(58)을 포함할 수 있다.

메인 바디(10)는 벨로우즈 펌프의 전체적인 외관을 형성하는 것으로서, 대략 직육면체 형상으로 형성되되 일 측면은 곡면으로 형성될 수 있다. 메인 바디(10)의 내부에는 한 쌍의 펌핑실(20), 한 쌍의 공급실(22)이 형성되고 이들은 약액의 이동 거리를 최소화하기 위해 직교로 배치된다. 예를 들어, 펌핑실(20)은 내부에 약액을 펌핑하여 공급하는 것으로서 도 1에서와 같이 메인 바디(10)의 내부 좌측 및 우측에 배치되고, 공급실(22)은 도 2에서와 같이 펌핑실(20)과 직교하게 전방 및 후방에 배치될 수 있다.

각각의 펌핑실(20)에는 한 쌍의 벨로우즈(30)가 수축 또는 팽창되게 설치된다. 각각의 벨로우즈(30)의 선단에는 압축판(32)이 구비되어 펌핑실(20)에 유입된 약액을 가압하여 송출한다. 그리고, 벨로우즈(30)의 후단은 커버(60)에 고정된다.

도 2를 참조하면, 메인 바디(10)의 일측면에는 록킹홈(12)이 형성된다. 록킹홈(12)은 컨트롤 바디(70)의 록킹부(74)가 슬라이딩 결합되는 부분으로서, 메인 바디(10)의 일측면의 하단에서 상방으로 일정 높이만큼 연장되어 형성된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 메인 바디(10)의 상면 및 하면에는 각각 상부 플레이트(14) 및 하부 플레이트(16)가 결합된다. 본 실시예에서 하부 플레이트(16)는 메인 바디(10)의 일측면에 컨트롤 바디(70)가 결합된 상태에서 메인 바디(10)의 하면에 결합됨으로써, 메인 바디(10)의 하면 뿐만 아니라 컨트롤 바디(70)의 하면도 커버하여 컨트롤 바디(70)의 결합을 견고하게 유지하도록 한다.

한편, 메인 바디(10)의 양측에는 펌핑실(20)의 개방된 부분을 막아 밀폐시키는 커버(60)가 결합된다. 커버(60)는 메인 바디(10)와 마주하는 면이 함몰되어 소정의 공간을 형성하며 대략 원통 형상으로 형성된다. 본 실시예에서 커버(60)는 메인 바디(10)의 양측에 결합되는 선단부에 나사 결합을 위한 나사 결합부(62)가 구비된다. 나사 결합부(62)는 메인 바디(10)의 양측 외주면에 구비된 바디 나사 결합부(18)와 나사 결합된다.

한편, 메인 바디(10)의 내부에는 이동축(11)이 중앙을 관통하여 설치된다. 이동축(11)은 메인 바디(10)의 좌우 방향으로 왕복 이동하는 것으로서 양측 단부는 펌핑실(20)까지 연장되어 각각의 벨로우즈(30)와 연결된다.

체크밸브(28)는 공급실(22)에 설치됨과 동시에 공급실(22) 상부 및 하부에 위치하여 교호로 동작되며 약액의 이동을 막거나, 개방하여 약액이 펌핑실(20)에 번갈아 가며 공급되도록 하고, 벨로우즈(30)에 의해 펌핑된 약액의 배출을 가능하게 한다.

메인 바디(10)의 일측면 하부에는 약액을 공급실(22)로 유입시키는 약액 유입부(80)가 구비되고, 상면에는 펌핑실(20)과 연결되는 약액 배출부(82)가 구비된다.

도 3을 참조하면, 피스톤 하우징(40)은 선단부가 압축판(32)에 결합되기 때문에 피스톤(58)에 의해 압축 공기가 주입되면 압축판(32) 및 이동축(11)과 함께 이동된다. 그리고, 피스톤 하우징(40)의 후단부는 커버(60)의 내측에 이동가능하게 결합된다. 보다 구체적으로, 피스톤 하우징(40)의 후단부는 커버(60)의 내측에 이동가능하게 끼워진 상태로 결합되기 때문에 커버(60)에 대해서 상대 이동될 수 있다.

피스톤 하우징(40)은 압축판에 결합되는 헤드부(50), 상기 헤드부(50)를 관통하여 상기 압축판(32)에 결합되는 체결핀(56), 및 상기 체결핀(56)이 헤드부(50)에 결합된 상태에서 상기 체결핀(56)의 후단을 지지하면서 상기 헤드부(50)에 결합되는 몸체부(42)를 포함할 수 있다.

몸체부(42)는 중앙에 이동홀(41)이 관통하여 형성되고, 이동홀(41)에는 피스톤(58)이 이동가능하게 결합된다. 몸체부(42)의 후단에는 걸림돌기(44)가 내측으로 돌출되어 형성되어 피스톤(58)의 이탈방지 돌기(59)가 걸어짐으로써, 피스톤(58)이 이동과정에서 이탈되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 몸체부(42)의 선단에는 헤드부(50)이 내면에 형성된 압입홈(55)에 압입되어 체결되는 압입리브(46)가 원주방향을 따라 형성된다. 압입리브(46)가 상기와 같이 형성되기 때문에 압입홈(55) 또한 원주방향을 따라 링 형상으로 형성된다.

이와 같이 몸체부(42)의 압입리브(46)가 압입홈(55)에 압입되어 체결되면 몸체부(42)가 체결핀(56)의 후단을 지지하면서 헤드부(50)에 결합되기 때문에, 피스톤 하우징(40)의 전체적인 결합 구조가 견고하게 유지될 수 있고 체결핀(56)이 진동에 의해 후방으로 빠지는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 즉, 기존에는 체결핀(56)의 후단을 지지하는 구조가 없어 벨로우즈 펌프의 작동 과정에서 발생하는 진동에 의해 체결핀(56)이 빠지는 문제가 있었으나, 상술한 구조를 적용하면 체결핀(56)이 체결된 상태에서 피스톤 하우징(40)의 결합이 견고하게 유지될 수 있다. 또한, 헤드부(50)에 몸체부(42)를 결합할 때 압입리브(46)에 의해 압입 체결되기 때문에 조립방식도 간편해지고 결합 상태도 견고해질 수 있다.

헤드부(50)는 선단에 압축판(32)에 나사 결합되는 나사봉(51)이 구비된다. 그리고, 몸체부(42)와 헤드부(50)에는 피스톤(58)이 위치한 외부와 연통되는 벤트홀(52)이 관통하여 형성된다. 벤트홀(52)은 도 4에서와 같이 복수개가 일정한 중심각을 가지고 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 피스톤(58)이 위치한 공간은 커버(60)에 끼워진 피스톤 하우징(40)과 커버(60) 사이의 공간인데 벨로우즈 펌프의 작동 중에 내부 압력 부하가 걸릴 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 이를 해결하기 위해 몸체부(42)와 헤드부(50)에 벤트홀(52)을 형성하여 공기가 빠져나갈 수 있도록 함으로써, 안정적인 벨로우즈 펌프의 작동이 가능하다.

또한, 헤드부(50)에는 벤트홀(52)을 통해 유입된 공기가 배출되도록 배출홈(54)이 외측을 향하여 개구되게 형성될 수 있다. 배출홈(54)은 전후방으로 길게 형성되는 벤트홀(52)의 선단과 연통되게 형성될 수 있으며, 헤드부(50)의 외면을 원주 방향으로 소정 깊이만큼 함몰하여 형성한다.

체결핀(56)은 도 3에서 하나가 체결되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 복수개가 원주 방향을 따라 배치되어 체결될 수 있다.

피스톤(58)은 상술한 바와 같이 피스톤 하우징(40)의 이동홀(41)을 따라 이동가능하게 결합된다. 피스톤(58)은 압축 공기가 주입되면 피스톤 하우징(40)을 이동시켜 벨로우즈(30)가 교호로 수축/팽창하도록 보조한다.

도 5를 참조하면, 벨로우즈(30)의 후단부에는 메인 바디(10)와의 실링을 위한 실링부(34,36)가 구비된다. 실링부(34,36)는 실링돌기(34)와 오링(36)을 포함한다. 실링돌기(34)는 벨로우즈(30)의 후단부에서 돌출되게 형성되어 메인 바디(10) 및 커버(60)의 양측이 압입되어 결합된다. 실링돌기(34)는 한 쌍이 상하로 이격되어 배치될 수 있고, 이격된 실링돌기(34)의 사이에는 오링(36)이 삽입되어 밀폐성을 향상시킬 수 있다. 본 도면에서 오링(36)은 좌측에만 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 양측으로 각각 접하도록 구비될 수도 있다.

결국, 본 실시예에서는 실링돌기(34)의 압입 결합 구조 및 오링(36)의 실링 구조를 적용함으로써, 벨로우즈(30)의 후단부 측에서 리크가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 메인 바디 11: 이동축
12: 록킹홈 14: 상부 플레이트
16: 하부 플레이트 18: 바디 나사 결합부
20: 펌핑실 22: 공급실
28: 체크밸브 30: 벨로우즈
32: 압축판 40: 피스톤 하우징
41: 이동홀 42: 몸체부
44: 걸림돌기 46: 압입리브
50: 헤드부 51: 나사봉
52: 벤트홀 54: 배출홈
56: 체결핀 58: 피스톤
59: 이탈방지 돌기 60: 커버
62: 나사 결합부 70: 컨트롤 바디
74: 록킹부 80: 약액 유입부
82: 약액 배출부

Claims

내부에 약액을 펌핑하여 공급하는 펌핑실이 형성되는 메인 바디;
상기 펌핑실에 수축 또는 팽창되게 설치되고, 상기 펌핑실에 유입된 약액을 압축하여 공급하는 벨로우즈;
상기 메인 바디의 중앙을 관통하여 이동가능하게 설치되고, 양측 가장자리는 상기 벨로우즈의 각각에 구비된 압축판과 연결되는 이동축;
상기 메인 바디의 양측에 각각 결합되어 상기 펌핑실의 개방된 부분을 막아 밀폐시키는 커버;
상기 압축판에 선단부가 결합되고, 후단부는 상기 커버의 내측에 이동가능하게 결합되는 피스톤 하우징; 및
상기 피스톤 하우징에 이동가능하게 결합되고, 공기가 주입되면 상기 피스톤 하우징을 밀어 상기 벨로우즈가 수축되도록 하는 피스톤을 포함하고,
상기 피스톤 하우징은,
상기 압축판에 결합되는 헤드부;
상기 헤드부를 관통하여 상기 압축판에 결합되는 체결핀; 및
상기 체결핀이 헤드부에 결합된 상태에서 상기 체결핀의 후단을 지지하면서 상기 헤드부에 결합되는 몸체부를 포함하는 벨로우즈 펌프.
제1항에 있어서,
상기 몸체부에는 상기 헤드부의 내면에 형성된 압입홈에 압입되어 체결되는 압입리브가 원주방향을 따라 형성되는 벨로우즈 펌프.
제1항에 있어서,
상기 헤드부와 몸체부에는 상기 피스톤이 위치한 외부와 연통되는 벤트홀이 관통하여 형성되는 벨로우즈 펌프.
제3항에 있어서,
상기 헤드부에는 상기 벤트홀을 통해 유입된 공기가 배출되도록 배출홈이 외측을 향하여 개구되게 형성되는 벨로우즈 펌프.
제1항에 있어서,
상기 벨로우즈 펌프의 후단부에는 상기 메인 바디와의 실링을 위한 실링부가 구비되는데,
상기 실링부는, 상기 메인 바디 및 커버의 각각 양측이 압입되어 결합되고, 한 쌍이 이격되어 배치되는 실링돌기; 및 이격된 상기 실링돌기의 사이에 삽입되는 오링을 포함하는 벨로우즈 펌프.