KR890001683B1 - 스크롤 진공펌프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스크롤 진공펌프

제1도는 발명에 의한 스클롤 진공펌프의 한 실시예의 종단면도.

제2도는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 구동스크롤의 종단면도.

제3도는 제2도의 저면도.

제4도는 전계(全系)회전형의 스크롤 압축기의 작동원리도, 도면에 있어서, 1은 구동스크롤, 1a는 와권돌기체, 1c는 배출구, 2는 종동스크롤, 2a는 와권돌기체, 3은 압축실, 4는 구동축, 4a는 배출구명, 6은 용기, 7은 하부 하우징, 9는 상부 하우징 10은 베어링지지부, 12는 대기압실, 13은 도출공, 14-16은 베어링, 22는 구동원(전동기), 30은 기름, 31은 유면계, 33은 유로, 41, 42는 절결부.

이 발명은 구동 스크롤과 종동스크롤을 회전시키는 전계(全系)회전형 스크롤 압축기의 원리를 응용한 스크롤 진공펌프에 관한 것이다.

스크롤 압축기의 원리는 종전에서부터 알려져 있는데, 한쌍의 와권돌기체를 조합시켜 압축장용을 행하는 용적형 압축기의 일종이다.

통상적으로, 와권돌기체의 한쪽을 교정하고, 다른쪽을 요동운동시켜 압축작용을 행하지만, 쌍방의 와권돌기체를 각중심의 주위로 회전시키는, 소위 전계회전형의 것도 그 원리는 공지인 것이다.

이 전계회전형 스크롤 압축기의 원리를 제4도에 표시한다. 구동스크롤(1)은 전동기, 기관 또는 터빈등의 구동원에 의하여 그 축중심 0₁을 중심으로 하여 회전운동을 한다.

종동스크롤(2)도 그 축중심 0₂을 중심으로 하여 구동스크롤(1)의 회전에 동기하여 회전운동한다. 쌍방의 회전에 의하여 압축실(3)은 중심측으로 이동하여 가서 그 융적을 감소시켜 압축기체의 압력의 상승하고 배출구(2c)에서 고압기체로서 압출된다.

제4도(a)의 0°상태에서는, 압축실(3)에 기체가 흡입된 상태인데, (b)-(d)에 표시한 이후 0°→ 180°→ 270°→ 360°(0°)의 회전에 의하여 압축실(3)은 점차로 중심측으로 이동하여 용적이 감소한다. 그 사이에, 쌍방의 스크롤(1), (2)의 와권돌기체(1a), (2a)에 의한 반경방향의 시일부 S는 ; 반경방향으로 일직선상에 연이어서 정지 상태에서 일정위치를 점유하고 있는 것을 알 수 있다.

상기와 같은 종래의 스크롤 압축기에서는, 기체의 흡입실을 배출측에 대하여 고진공도를 유지한다는 것을 지극히 곤란하였다. 이때문에, 종래 스크롤 압축기의 원리를 진공펌프에 응용할 수 없다는 문제점이 있었고, 또 그 응용예를 볼 수 없는 실상인 것이다.

이 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명된것으로써, 스크롤 압축기의 원리를 응용하여 구조가 간단하고 신뢰도가 높은 스크롤 진공펌프를 얻는데 그 목적이 있다.

이 발명은 관한 스크롤 지공펌프는 쌍방의 와권돌기체의 접촉에 의하여 구동스크롤의 회전에 종동스크롤을 추종시켜 회전하는 전계회전형으로 하고 종동스크롤을 하부에, 그리고 구동스크롤을 상부에 각각 설치하여 쌍방을 수용하는 용기내에 종동스크롤의 하부측에 기름을 고이게하여, 흡입운전에 의하여 진공흡입하는 기체를 흡입함과 동시에, 상기 기름을 유인하여 압축실에 넣어 압축기체를 구동스크롤의 배출구에서 외부로 배기되도록 하고 있다. 한편, 배출 기체에 포함된 기름을 대기압실에서 분리시켜 구동스크롤의 배면측에 충만시킴과 동시에 대기압실의 대기압에 의하여 가압하고, 그 배면측의 기름이 흘러 내리도록한 것이다. 이 발명에 있어서는, 용기 하부에 고인 기름은 쌍방의 스크롤의 회전에 의하여 흡입기체중에 유인되어 압촉실로 들어가서 밀봉작용을 한다. 기체와 함께 배출구에서 나온 기름은 대기압실에서 분리되어 구동스크롤의 배면측을 충만시켜 흡입실측과의 밀봉작용을 한다. 이렇게 해서, 기체의 흡입실측은 배출측과 기밀하게 밀봉되어 고진공흡입작용이 된다. 제1도는 이 발명에 의한 스크롤 진공펌프의 한 실시예의 단면도 이다.

도면에 있어서, 1은 상부에 설치된 구동스크롤인데, 원판부(1b)에 와권돌기체(1a)가 설치되며, 축중심 0₁에 배출구(1c)가 설치되어 있으며 상방에 구동축(4)이 일체로 또는 고착에 의하여 장착되어 있다. 4a는 배출구(1c)에 연통되어 반경방향으로 열려진 복수개의 배출공이다. 2는 하방에 설치된 종동스크롤인데, 원판부(2b)에 설치된 와권돌기체(2a)가 와권돌기체(1a)에 조합되어 있으며(제4도 참조), 하부에 보스부(5)가 돌출되어 있다. 6은 원통형용기, 7은 이용기(6)의 하단에 볼르(19)에 의하여 0령(20)을 개제시켜 기밀하게 설치된 하부 하우징인데, 원주형돌기(8)가 설치되어 있으며 베어링(4)을 통하여 종동스크롤(12)을 지지하고 있다.

9는 용기(6)의 상단에 볼트(19)에 의하여 0링 (21)을 개재시켜 기밀하게 설치된 상부 하우징인데 중앙부에 원통형 베어링지지부(10)가 설치되어 있다.

이 베어링지지부(10) 내주부에는 환상배출실(11)이 설치 되어 있으며 외원주측에는 대기압실(12)이 형성되어 있고 배출실(11)에서 대기압실(12)로 통하는 도출공(13)이 천설되어 있다. 15 및 16은 베어링지지부(10)에 끼워져 구동축(4)을 지지하는 베어링, 17은 베어링(15)을 상방에서 교 고정시키는 C형 지륜이다. 상기 베어링(14)-(16)은 필요에 의하여 라디얼스러스트형 베어링을 사용한다.

22는 구동원의 전동기인데, 그 프렌지(24)에서 상부 하우징(9)위에 볼트(25)에 의하여 취부되어있다. 23은 전동기(22)의 회전축인데 축이음(26)에 의하여 구동축(4)을 연결하고 있다. 27은 용기(6)에 설치되어 있으며 피진공흡 입체에서 진공흡입하기 위한 흡입구금인데, 예컨대 흡입태프(Tap)이다, 28은 상부 하우징(9)에 설치되어 대기압실(12)에서 압력기체를 외부로 방출하는 배기관이다.

용기(6)내의 하방에 형성된 기름고임부(29)에 기름(30)이 수용되어 있다. 31은 용기(6)에 설치된 내부의 유면(由面)을 표시하는 유면계, 32는 용기(6), 하부 하우징(7)및 상부 하우징(9)에 의하여 형성된 밀폐흡 일실, 33은 구동스크롤(1)의 원판부(1b)의 배면과 상부 하우징(9)의 하단과의 사이에 형성된 유로이다. 상기 한실시예의 펌프동작은 다음과 같다.

전동기(22)를 회전시키면, 구동스크롤(1)은 축중심 O, 을 중심으로 하여 회전되고, 그 화권돌기체(1a)에 와권돌기체(2a)가 접촉하여 종동스크롤(2)이 O₂를 중심으로 하여 추종되어 회전한다. 쌍방의 스클롤(1), (2)의 회전에 의하여 제4도에 표시한바와 같이 기체의 흡입, 압축, 배출이 이루어진다.

상기 스클롤(1), (2)의 회전에 의하여 흡입구금(27)에서 피진공 흡입체(도시생략)의 기체가 흡입되어 흡입실(32)에 흡입되며 기름(30)을 포함하여 압축실(3)에 들어간다. 이렇게 해서, 압축실(3)이 중심축으로 이동하여 기체 가압축장요을 하는 동안, 포함되고 있는 기름은 쌍방의 와권돌기체(1a)(2a)의 선단 및 대응하는 양측벽의 접촉부를 밀봉한다.

압축된 기체는 배출구(1c)에서 배출공(4c)을 경우하여 배출실(11)로 배출되어, 도출공(13)을 통해 대기압실(12)에 이르게된다.

이 대기압실(12)는 상당히 큰 용적으로 되어 있는데, 여기에서 기체와 기름은 분리되며, 기체는 배기관(28)에서 외부의 대기중으로 배출된다. 분리된 기름(30)은 대기압실(12)의 저부에 고이며 구동스크롤(1)의 원판부(1b)의 배면에 충만되어 대기압을 전달하게 된다. 이때, 구동스크롤(1)이 축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있는 기구의 경우, 구동스크롤(1)은 배면압에 의하여 아래로 밀려지서 종동스크롤(2)와 쌍방의 완권돌기체 (1a), (2a)의 단면이 접촉하여 빈틈의 밀봉을 도와 준다. 또 베어링(14), (15)가 스러스트를 받는 형의 경우는, 구동스크롤(1)에 가해지는 배면압을 베아링(14), (15)에 의하여 받아져서 정지하게된다. 대기압실(12)의 하부에 고여있는 기름(30)은 대기압과 흡입실(32)의 압력의 차이에 의하여 유로(33)를 유통하여 흡입실(32)을 흐르게 된다.

이와 같이 유로(33)를 유동하는 기름(30)에 의하여 대기압실(12)과 흡입실(32)사이를 밀봉하게 된다. 흡입실(32)을 흘러내려온 기름(30)은 기름고입부 (29)로 되돌아와서 흡입실(32)에 흡입된 기체에 재차 포함되어 압축실(3)로 들어간다. 이와같은 기름(30)에 의한 작용을 반복하여 흡입실(32)이 대기압측에서 기밀하게 밀봉되어 고도한 진공이 이루어진다.

상기 베어링(14), (16)의 윤활은, 기름(30)의 순환에 이어서 자동적으로 행해진다. 또는 베어링(15)는 기름(30)의 비말(飛沫)에 의하여 윤활 되지만, 그리스 밀봉회전 베어링 또는 자기윤활 베어팅등을 사용하여도 된다.

또 제2도 및 제3도는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 구동스크롤의 종단면도 및 하면도이다. 구동스크롤(1)의 와권돌기체(1a)는 축중심 O₁에 비대 칭인데, 그 중심(重心)G₁은 축중심 O₁에서 엇갈려있다.

이 때문에, 회전에 의한 원심력에 의해 편심된 힘 F1이 작용하며 이로 인한 하중이 베어링(15)(16)에 가해진다. 이것을 없애기 위해서, 원판부(1b)의 외주측에 중심 G1의 반대방향위치에 절결부(41)를 설치하고 구동축(4)에는 중심 G1의 반대방향위체 절결부(42)를 설치하여 구동스크롤(1)의 정직 및 동적평형을 동시에 취하고 있다.

절결부(41)의 의하여 원판부(1b)의 중심은 G2로 되며 구동축(4)의 중심은 G3로 되고 축중심 O1에서 편심하게 된다. 이렇게 해서, 회전에 의한 원심력을 바탕으로 해서 힘 F₁, F₂, F₃, 가 구동스크롤(1)전체로서 상쇄되어 평형되어 외부로 작용하지 않는다. 이로인하여, 베어링(15), (16)에는 편심에 의한 불평형력이 가해지지 않는다.

종동스크롤(2)도 필요에 의하여 상기 구동스크롤(1)과 동일하게 절결부등에 의하여 균형을 잡는다. 상기 절결부(41), (42)대신에, 균형추를 설치하여 정적 및 동적으로 평형을 이루도록 하여도 된다.

이상과 같이 이 발명에 의하면, 구동스크롤(1)을 상방에 배치하고, 이것에 조합되어 추종하여 회전도는 종동스클로을 하방에 배치하며 이 쌍방의 스크롤부를 외측주위에서 용기로 포위하고 이용기의 하단에 하부 하우징을 기밀하게 설치하였으며, 이 하부 하우징에 베어링을 통해 종동 스크롤을 지지케하고 용기의 상단에 상부 하우징을 기밀하게 설치하며 또한 상부 하우징의 베어링지지부에 베어링을 통해 구동스크롤의 구동축을 지지케하고 상부 하우징에는 베어링지지부의 외원주측에 대기압실을 형성시켰으며, 상기 용기내 하부에 기름을 고이게하며 용기에 흡입된 진공 기체에 기름을 유인시켜서 압축실에서 상기구동축의 배출구를 지나 상기 대기압실에 도달한 압력기체에서 함유유(含有油)를 분리시켜 대기압실의 하부에 고이게하고 구동스크롤의 배면의 빈틈을 충만케하였으므로 간단한 구조로 고진공도로 할 수 있어 신뢰성을 높아진다.

Claims (6)

1. 상방에 구동축이 나오고 축중심에 배출구가 설치되며 상부에 배치되어, 구동회동 되는 구동스크롤, 이 구동수크롤의 하부에 배치되며 쌍방의 와권돌기체의 접촉에 의하여 추종회전되는 종동스크롤 원통형을 이루고 상기 쌍방의 스크롤부의 외측주위를 포위하며 진공기체가 흡입되는 용기, 이용기의 하단에 기밀하게 설치되고 상기 종동스크롤을 베어링을 통해지지 하는 하부 하우징, 상기 용기의 상단에 설치되며 상방으로 나온 베어링지지부로 베어링을 통해 상기 구동스크롤의 구동축을 지지케하고 이 베어링지지부의 외원주측에 환상 대기압실이 형성되어 방출공에 의해 외부로 통해 있고, 상기 구도축의 배출구에서 압력기체가 반경방향으로 상기 대기압실로 통하는 구멍이 설치된 상부 하우징, 및 이상부 하우징상에 설치되며 상기 구동축에 연결되어 상기 구동수크롤을 회전시키는 구동원을 구비하고 상기 용기내의 하부에는 기름이 고여있고 상기 쌍방의 스크롤에 의해 압축실로 넣어지는 진공기체에 상기 기름을 유인시키며 상기 배출구에서 상기 대기압실에 도달한 압력기체에서 분리된 기름을 상기 대기압실의 하부에 고이게하고 상기 두동스크롤의 배면과 상기 상부하우징의 하단과 사이에 형성된 유로를 충만시켜 흡입측과 대기 압실측을 기밀하게 밀봉하도록 한 것을 특징으로 하는 스크롤질공펌프.
2. 청구범위 제1항에 있어서, 구동스크롤은 축방향으로 이동 가능하게 지지되어 있으며 대기압실 하부의 기름을 통해 대기압에 의하여 압압되어 와권돌기체 선단의 축방향의 빈틈이 밀봉되도록한 스크롤 진공펌프.
3. 청구범위 제1항에 있어서, 대기압실의 대기압에 의한 구동스크롤의 스러스트를 구동축의 베이링에 의하여 받아서 정지되도록한 스크롤 진공펌프.
4. 청구범위 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 용기의 외부에 유면게를 설치한 스크롤 진공펌프.
5. 청구범위 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 구동스크롤의 구동축에 배출구로 연통하는 반경방향의 배출공을 설치한 스크롤 진공펌프.
6. 청구범위 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 쌍방의 스크롤중, 적어도 그 한쪽에 와권돌기체에 의한 중심의 편심을 바탕으로한 원심력의 불평형을 제거하기 위한 절결부를 설치한 스크롤 진공펌프.

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