CN101124408B - 具有多轴的圆形平移循环式真空泵 - Google Patents

具有多轴的圆形平移循环式真空泵 Download PDF

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Abstract

所述真空泵包括：一固定盘件(8)，其连接于一固定主体(2)并具有一螺旋体(14)；一活动盘件(4)，其面对着所述固定盘件(8)，并具有一螺旋体(16)，该螺旋体与所述固定盘件(8)的螺旋体(14)相互嵌插；所述固定主体(2)和所述活动盘件(4)之间的一连接件，所述连接件具有至少两个曲柄(18)，所述每个曲柄(18)包括两个平行的、但彼此偏移一相同偏心距的轴(26、28)；动力部件(6)，所述动力部件用于驱动所述活动盘件(4)进行一圆形平移运动，所述动力部件包括一马达(6)，所述马达有一输出轴(30)，该输出轴平行于所述盘件的轴线；所述马达(6)的输出轴(30)基本定中心于所述活动盘件(4)的轴线上，且借助一联轴元件(32)驱动所述活动盘件，所述联轴元件的偏心距对应于所述曲柄(18)的偏心距。

Description

具有多轴的圆形平移循环式真空泵
技术领域
本发明涉及具有多轴的圆形平移循环(cycle de translationcirculaire)式真空泵。
背景技术
一般地，一此类型的泵包括一固定主体、一固定盘件和一活动盘件，所述固定盘件在其表面之一上有一呈螺旋体状的凸起，所述活动盘件和所述固定盘件相面对且该活动盘件在所述固定盘件的一侧有呈一螺旋体状的对应凸起。所述一固定和一活动的两个螺旋体具有相同的角幅度(amplitude angulaire)，且相互嵌入对方。一机构可以驱动所述活动盘件相对于所述固定盘件作圆形平移运动。所述真空泵的活动盘件与其固定主体之间的连接由多条轴、最通常为三条轴来加以保证。
一种此类型的泵例如由文献FR-A-2 141 402给出。如该文献中所述的，一种此类型的泵可以是完全干的和密闭的泵。此类型的泵有很好的效果，但不足在于其包括元件较多且体积大。还要注意到，该文献中所述的泵使用冷却液以冷却元件。
发明内容
本发明的目的因而在于提供一种新的、干的、密闭且干净(也就是说没有泵送流体污染的风险)的真空泵，其结构简单且体积小。优选地，所述泵允许所吸入的气态流体排出到大气压中，从而形成相对于大气压的真空。另外，所述新泵的维护相对于现有技术的泵简化了。
为此，本发明提出一圆形平移循环式的真空泵，所述泵包括：
-一固定盘件，其连接于一固定主体，并且所述固定盘件在其表面之一上具有一呈螺旋体状的凸起，
-一活动盘件，其面对着所述固定盘件，并在所述固定盘件的一侧具有一呈螺旋体状的凸起，该凸起与所述固定盘件的呈螺旋体状的凸起相互嵌插，
-所述固定主体和所述活动盘件之间的一连接件，所述连接件具有至少两个曲柄，所述每个曲柄包括两个平行的、但彼此偏移一相同偏心距的轴，
-动力部件，所述动力部件用于驱动所述活动盘件相对于所述固定盘件进行一圆形平移运动。
根据本发明，所述动力部件包括一马达，所述马达有一输出轴，该输出轴平行于所述固定盘件的和所述活动盘件的轴线；所述马达的输出轴基本定中心于所述活动盘件的轴线上，且借助一联轴元件驱动所述活动盘件，所述联轴元件的偏心距对应于所述曲柄的偏心距；所述两个呈螺旋体状的凸起相互不接触，且它们具有一由所述曲柄的安配加以控制的轴向间隙，并且，施加在所述泵上的轴向力基本在所述曲柄处被承受而径向力由滚针轴承承受。
多轴真空泵的这种新结构是很有利的，因为它允许在泵中、尤其是在不同的滚动轴承处更好地分配力。一种此类型的泵是干净的，因为穿过泵的泵送气态流体不会与任何磨损元件例如垫圈或者类似元件接触。
在本发明给出的真空泵的一种优选的实施方式中，所述马达固定于一平行于所述活动盘件的板上；并且，所述板具有用于每个曲柄的轴的槽座。为此，所述板设置于所述泵的中心且同时支撑所述马达和所述活动盘件。这一方面可以简化所述泵的结构，且另一方面使其更紧凑。在所述实施方式中，所述板形成例如一柱形管子的底部，所述马达安置在所述管子中。所述固定主体因而包括例如一外部的罩壳，所述罩壳将所述柱形管子和所述固定盘件相连。
在本发明给出的真空泵中，可以使用一金属的风箱式折叠部分，以便以密闭的方式将所述真空泵的活动盘件的周边与其固定主体相连。一种此类型的风箱式折叠部分可以保证一(圆形)平移活动的元件和一固定主体之间的密闭性。在所述真空泵包括柱形管子的情况下，所述金属的风箱式折叠部分因而优选环围所述柱形管子。为此，所述风箱式折叠部分的尺寸可以相对较大，且作用于其上的应力较小尺寸的风箱式折叠部分因此更小。
有利地，本发明设置有第二金属的风箱式折叠部分，所述第二风箱式折叠部分同样以密闭的方式安装于所述活动盘件的周边与所述固定主体之间，所述第二风箱式折叠部分环围所述第一金属的风箱式折叠部分。因此，在所述两个金属的风箱式折叠部分之间获得一空间。通过监测该空间内的压力，可以立刻检测到所述风箱式折叠部分任何一个的缺陷。因此可以保证所述泵密闭性的良好控制。
在所述真空泵包括一柱形管子的实施方式中，可以考虑在所述板的相反侧，所述柱形管子接收一通风组，并且，在所述板中设置有一些孔，以便允许所述马达槽座的通风。
所述真空泵还可以包括通风部件，用以冷却所述固定盘件的相反于所述活动盘件的表面。
当所述泵装配有此类通风部件时，就不必设置用以避免工作时所述泵过热的一冷却液回路。这可以消除本发明给出的泵所泵送的气态流体的可能污染源。
为更好地冷却所述泵的盘件，可以设置至少一个在所述盘件上形成所述螺旋体的所述凸起，所述凸起在所述螺旋体的中心附近被挖空。
为将所泵送的气态流体排到大气压中，所述固定盘件例如基本在所述螺旋体的中心具有一排放孔，所述排放孔通到与所述螺旋体相反的表面上；并且，所述排放孔配设有一排放阀。
为了方便所述泵送流体排到大气压中，所述形成螺旋体的凸起的厚度在所述螺旋体的中心处具有一递增的厚度，从而形成一呈球状形部的螺旋体端部。
附图说明
借助下文参考附图进行的描述，本发明的细节和优点将得到更好的理解，附图包括：
图1为本发明给出的真空泵的纵剖面图，
图2是沿图1所示的剖面线II-II的剖面图，以及
图3是沿图1所示的剖面线III-III的剖面图。
具体实施方式
在图1上示出一圆形平移循环式真空泵。所述泵尤其包括一固定主体2、一活动盘件4和一马达6。
在图1所示的优选实施方式中，所述固定主体2主要由三个元件构成：一固定盘件8、一罩壳10和一柱形管子12。
所述固定盘件8在其内表面上有一呈螺旋体14状的凸起。所述螺旋体的形状在图2上可看到。所述活动盘件4和所述固定盘件8相面对。所述活动盘件在其朝所述固定盘件8的表面上也有一呈螺旋体16状的凸起。同样如图2所示(为了简化视图，图3未示出所述固定的螺旋体14和所述罩壳10)，所述活动盘件4的螺旋体16和所述固定盘件8的螺旋体14呈迭瓦状排列。无论所述活动盘件4相对于所述固定盘件8的位置如何，所述螺旋体14和16彼此间由一恒定的轴向间隙隔开。所述间隙例如约为5/100毫米。所述螺旋体之间还有一径向间隙。所述径向间隙和所述轴向间隙的数量级相同(约为0.05毫米)。
所述活动盘件4由所述固定主体2通过三个曲柄18支撑，所述三个曲柄具有相等的偏心距E，并且相互连接，且以相互同步的方式作用，从而在所述泵工作时，实现所述活动盘件4相对所述固定主体2、特别是相对固定主体的固定盘件8的圆形平移运动。
所述曲柄18使所述活动盘件4和所述固定盘件8相连，从而一方面所述活动盘件4可以被良好引导，以获得对所述呈螺旋体14、16状的凸起处的轴向间隙进行近乎完美的控制，且另一方面所述两盘件之间的轴向力在这些曲柄处被承受。这里所涉及的在所述螺旋体14、16状凸起处的轴向间隙表明：在一螺旋体14、16的顶部和与之相面对的盘件4、8之间有一基本恒定的间隙19(量级为0.05毫米)。
所述柱形管子12有一管体，该管体的纵轴线平行于所述固定盘件8和所述活动盘件4的轴线，并且该管子有一横向的底部20，所述底部因而位于一平行于所述盘件平面的平面内。所述底部20有三个孔腔22，每个孔腔接纳一曲柄18。每个曲柄18包括一支轴24、一下轴26和一上轴28。所述支轴24每次均被布置在所述底部20和所述活动盘件4之间的界面处。每个曲柄18的下轴26借助对应的轴承被安置于所述底部20的一孔腔22内，而每个所述上轴28借助对应的轴承被安置于所述活动盘件4内的为此而准备的槽座中。所述下轴26和上轴28的轴线相互平行，且偏移一对应于所述偏心距E的距离。
每个孔腔22有一凸肩，引导曲柄18的下轴26的滚珠轴承支靠于所述凸肩上。所述支轴24在前述凸肩相反的一侧支靠于这些滚珠轴承上。类似的安装在所述活动盘件4中设置的槽座处进行。每个所述槽座均有一凸肩，接纳所述曲柄18的上轴28的滚珠轴承将止挡在所述凸肩上，而在所述凸肩的相反侧，所述支轴24会支靠于所述滚珠轴承上。所述轴承借助一个由螺钉29保持的套圈，在它们的槽座中被同时保持于所述活动盘件4处及所述底部20处。
此类型的安装对应一真空泵，在所述真空泵中，所述活动盘件4趋于轴向靠近所述固定盘件8。
所述活动盘件4相对于所述固定盘件8的圆形平移运动由所述马达6控制。所述马达设置于所述柱形管子12内，且固定于所述管子的底部20上。在图示的本发明优选的实施方式中，所述马达6的输出轴30通过一联轴元件32和所述活动盘件4相连。所述联轴元件32这里呈一套筒的形式，该套筒包括两个圆柱形的槽座，这两个槽座之一在另一个的延长部分中，且它们偏移一对应于所述偏心距E的距离。位于所述马达侧的柱形槽座接纳所述马达的输出轴30，而位于所述活动盘件4侧的柱形槽座接纳一轴颈34和一滚针轴承，所述轴颈34从所述活动盘件4的与所述螺旋体16相反的表面凸起。在图示的所述实施方式中，所述轴颈34相对于所述活动盘件4定中心。所述滚针轴承主要承受所述马达轴处的径向力。图上可看到所述输出轴30附近的一滚珠轴承。该轴承的唯一目的在于：在马达被卸装以进行维护、维修或者更换时保持所述马达轴。
在图1和图3中可看到所述联轴元件32周围于所述轴颈34处存在一平衡质量块(masse d’équilibrage)36。所述平衡质量块出于实现所述泵工作时的其动态平衡的目的而加以计算并被定位。
在图1所示的实施方式中，所述固定主体的罩壳10连接所述固定盘件8的周边与所述柱形管子12的自由边，该自由边即为和所述底部20相对的自由边。
同样在图1中可看到存在两个金属的风箱式折叠部分(soufflet)38、38’。每个所述风箱式折叠部分38、38’以密封的方式一方面安装于所述活动盘件4的一周围边缘上，且另一方面安装于所述罩壳10上。所述风箱式折叠部分38、38’的固定例如通过焊接实现。
两个所述风箱式折叠部分38、38’因此环围所述(固定的)柱形管子12，在所述管子内部有所述马达6，所述风箱式折叠部分38’环围所述风箱式折叠部分38。单个风箱式折叠部分的存在足以允许本发明给出的真空泵工作良好。第二风箱式折叠部分这里出于安全的原因而加以设置。连接到两个所述风箱式折叠部分之间的自由空间的一压力传感器可以立刻检测出所述风箱式折叠部分之一处的最微小的泄露，另一风箱式折叠部分也可保证所述泵的密闭性。
金属的所述风箱式折叠部分38、38’被用于实现所述泵的整体密闭性。这些风箱式折叠部分被保护免受源于所述驱动系统运动的任何扭转作用。为了限制施加于这些风箱式折叠部分上的应力，所述风箱式折叠部分沿所述泵的几乎整个高度延伸，这可从图1中观察到。长度更小的风箱式折叠部分(或者单个风箱式折叠部分)同样可以适用。
所述罩壳10包括一进入口42，该进入口在所示的实施例中可以在所述固定盘件8和所述活动盘件4附近实现气态流体的径向进入。一待抽真空的围壳(enceinteàvider)(图上未示出)在所述进入口42处(通过未示出的部件)被联接到所述泵。所述泵一投入工作，待泵送的气态流体就承受到因所述两个螺旋体14和16之间的相对运动而获得的连续且渐进的压缩作用。已知地(例如参见FR-2141402)，位于在外部的风箱式折叠部分38’和所述罩壳10之间的空间内的气态流体被朝向一排放孔44驱动，所述排放孔44位于所述固定盘件8的螺旋体14的中心。所述排放孔44配设有一排放阀46，所述排放阀允许将气态流体排到大气压中。
在该运行中，所述螺旋体有变热的趋势。如图1示意性地示出的，在所述固定盘件8的与带有所述螺旋体14的表面相反的表面上，设置有第一通风组48。箭头50示出允许所述固定盘件8通风的一空气运动的例子。
在所述柱形管子12内设置有通风组52，该通风组52称为第二通风组，用以保证所述马达6和所述活动盘件4的冷却。极简易示出的所述通风组52抽吸所述泵外部的空气，以使空气以图中示例所示的箭头54表示的一路径输送到所述泵内。为了进行这样的空气流通，一方面在所述柱形管子的底部20上、且另一方面在所述固定主体2中设置有一些孔，从而允许外部空气进入所述柱形管子12的外表面与在内的风箱式折叠部分38的内部之间。
如在图上观察到的，还是为有利于所述固定盘件8和所述活动盘件4的冷却，每个所述螺旋体14和16中设置有挖空部56。所述螺旋体14和16的每一个在它们的基本位于所述对应盘件中心的端部，均有一球状形部57，所述球状形部57缘于形成对应螺旋体的凸起朝所述盘件中心的变大。因此，被所述通风组驱动的空气可以进入到所述挖空部56中，并因此实现更好地冷却所述螺旋体14和16，且因此冷却对应盘件8和4。
上面所述的真空泵是一完全干的、且在无油无冷却液下工作的真空泵。所述泵还是完全密闭的，并且尤其借助两个风箱式折叠部分，可以完美地控制该密闭性。
这里所述的泵是一称为干净的泵。所泵送的流体自进入口42进入直到其从所述排放孔44排出，不会接触任何磨损元件(垫圈等)。控制所述呈螺旋体14、16形式的凸起之间的轴向间隙，可以消除通常在每个螺旋体与面对该螺旋体的盘件之间经常存在的垫圈。沿整个泵送流体的行程不存在磨损元件，这可以使所述泵送流体远离污染。
如上面所述的一泵可以用于相对较小的流量。以非限定性的、但纯示意性的例子的形式，一此类的泵例如可以具有所形成的30立方米/小时量级的流量(volume)。
本发明给出的真空泵可以应用于例如核领域、电子元件的制造、医药工业、食品工业等中。该应用列表当然是非穷尽的。此类型的泵可以在需要非常注意避免所输运的流体发生任何污染的所有地方使用。
所述泵可以直接在大气压中排放，而对于现有技术给出的相等尺寸的泵，一般需要给初级泵配备一联轴件。所述的在大气压中直接排放在这里，尤其借助出口处的排放阀46和所述螺旋体端部的球状形部57而可以实现。由实施在所述球状形部处的挖空部56促进的所述泵的良好排气同样也是实现一此类排放的重要因素。实际上，考虑到压力变化，所述泵中的发热相对较大，且应考虑适当的冷却措施。
所述泵的结构简单，即使其包括四条轴。而且其可以实现一紧凑的泵。另外，所述泵的维护简化了。垫圈和磨损元件的数量极其有限。
上面所述的具有一中央马达轴和一些周向轴的结构的一重要优点在于径向力的承接。这些径向力主要由所述滚针轴承承受。所述周向轴处的轴承的负荷是有限的，并允许使用这样的轴承：所述轴承相对于现有技术的类似泵中使用的轴承，具有高的轴向刚度。
本发明不限于上面以非限定性例子的形式所述的优选实施方式。本发明还涉及在后续的权利要求的范围内本领域的技术专家理解范围内的所有实施变型。
因此例如，在不超出本发明的范围下，轴(曲柄)的数量可以改变。其它涉及例如所述固定主体的形状、所述元件的冷却(甚至可能使用冷却液)、所述马达的安装、所述风箱式折叠部分等的改变，同样可以在不超出本发明的范围的情况下进行。

Claims (10)

1.圆形平移循环式的真空泵，其包括：
-一固定盘件(8)，其连接于一固定主体(2)，并且所述固定盘件在其表面之一上具有一呈螺旋体(14)状的凸起，
-一活动盘件(4)，其面对着所述固定盘件(8)，并在所述固定盘件(8)的一侧具有一呈螺旋体(16)状的凸起，该凸起与所述固定盘件(8)的呈螺旋体(14)状的凸起相互嵌插，
-所述固定主体(2)和所述活动盘件(4)之间的一连接件，所述连接件具有至少两个曲柄(18)，所述每个曲柄(18)包括两个平行的、但彼此偏移一相同偏心距的轴(26、28)，
-动力部件(6)，所述动力部件用于驱动所述活动盘件(4)相对于所述固定盘件(8)进行一圆形平移运动，所述动力部件包括一马达(6)，所述马达有一输出轴(30)，该输出轴平行于所述固定盘件(8)的和所述活动盘件(4)的轴线，且所述马达(6)的输出轴(30)基本定中心于所述活动盘件(4)的轴线上，且借助一联轴元件(32)驱动所述活动盘件，所述联轴元件的偏心距对应于所述曲柄(18)的偏心距；
所述两个呈螺旋体(14、16)状的凸起相互不接触，
其特征在于，所述两个呈螺旋体(14、16)状的凸起具有一轴向间隙，该轴向间隙由所述曲柄(18)的安装加以控制；
施加在所述泵上的轴向力在所述曲柄(18)处被承受，而径向力由滚针轴承承受；
所述马达(6)固定于一平行于所述活动盘件(4)的板上；
所述板具有用于每个曲柄(18)的轴(26)的槽座；
并且，一金属的风箱式折叠部分(38)以密封的方式将所述活动盘件(4)的周边连接至所述真空泵的固定主体(2)。
2.按照权利要求1所述的真空泵，其特征在于，所述板形成一柱形管子(12)的底部(20)，所述马达(6)安置在所述柱形管子中。
3.按照权利要求2所述的真空泵，其特征在于，所述固定主体(2)包括一外部的罩壳(10)，所述罩壳将所述柱形管子(12)连接至所述固定盘件(8)。
4.按照权利要求2所述的真空泵，其特征在于，所述金属的风箱式折叠部分(38)环围所述柱形管子(12)。
5.按照权利要求1所述的真空泵，其特征在于，一第二金属的风箱式折叠部分(38’)环围所述第一金属的风箱式折叠部分(38)，所述第二金属的风箱式折叠部分(38’)同样以密封的方式安装在所述活动盘件(4)的周边与所述固定主体(2)之间。
6.按照权利要求2所述的真空泵，其特征在于，所述柱形管子(12)在所述板的相反侧接收一通风组(52)；并且，在所述板中设置有一些孔，以便允许所述马达(6)槽座的通风。
7.按照权利要求1到3中任一项所述的真空泵，其特征在于，通风部件被设置用于冷却所述固定盘件(8)的与所述活动盘件(4)相反的表面。
8.按照权利要求1到3中任一项所述的真空泵，其特征在于，所述固定盘件(8)基本在所述螺旋体(14)的中心处具有一排放孔(44)，所述排放孔通到与所述螺旋体(14)相反的表面上；并且，所述排放孔(44)配设有一排放阀(46)。
9.按照权利要求1到3中任一项所述的真空泵，其特征在于，至少一个在所述盘件(8、4)上形成所述螺旋体(14、16)的所述凸起在所述螺旋体(14、16)的中心附近被挖空。
10.按照权利要求1到3中任一项所述的真空泵，其特征在于，形成所述螺旋体(14、16)的所述凸起的厚度在所述螺旋体(14、16)的中心处具有一递增的厚度，从而形成一呈球状形部(57)的螺旋体端部。
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