CN101128674A - 霍尔威克真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种霍尔威克真空泵，其包括泵转子(16)、泵定子(12、14)和转子叶轮(28)，泵转子(16)具有转子管(24)，每个泵定子(12、14)具有螺旋式螺纹槽(21、23)并且定位在转子管(24)的径向外侧和径向内侧，转子叶轮(28)包括支撑转子管(24)的支撑环(30)。叶轮的叶片(18)在转子侧上具有凸肩(40)，凸肩(40)支承支撑环(30)。

Description

霍尔威克真空泵
技术领域
本发明涉及一种霍尔威克(Holweck)真空泵，其包括带有转子管的泵转子。
背景技术
从WO 2004/055375 A1可知双程霍尔威克真空泵，其包括在转子管径向内侧和径向外侧的泵定子，所述泵定子分别由螺旋式螺纹槽构成。为了提高泵的性能，转子叶轮设置在入口侧上，所述转子叶轮包括支撑转子管的支撑环。支撑环的轴向长度比叶轮的叶片轴向长度大，使得支撑环穿透叶片，即，在径向上将叶片分成两部分。支撑环的一部分从转子叶片的平面在轴向上延伸。例如，转子管通过装到支撑环外侧紧固在支撑环的悬臂部分。所有作用在支撑环和转子管之间的力直接传送到叶轮的叶片。测试显示，尤其是由离心力产生的径向力和切向力在叶片上——尤其是在支撑环上——施加相当大的机械应力，并降低了它们的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种双程霍尔威克真空泵，其提高了叶轮的使用寿命。
根据本发明，通过权利要求1所述的特征达到了此目的。
在根据本发明的霍尔威克真空泵中，叶轮的叶片包括转子侧的近侧凸肩，凸肩支撑支撑环。支撑环不再沿轴向突出越过叶片，而是通过限定在叶片内相应的台阶状凸肩朝向径向内侧支撑。从而，叶片的在支撑环径向内侧的轴向长度大于在支撑环径向外侧的轴向长度。叶片的凸肩构造成使得支撑环支承在台阶状凸肩的径向外侧上。从而，支撑环基本上在整个轴向长度上被叶轮的叶片支撑。支撑支撑环的叶片结构被显著地加强，使得作用在叶片和支撑环之间的力导致较小的作用在叶片上的局部峰值应力。转子管从径向外侧被推到支撑环的由叶片支撑的部分上。优选地由高抗张强度的轻质材料制成的转子管包围支撑环，使得转子管被支撑以承受在10,000rpm的高转速时产生的高离心力。这允许产生于支撑环的切向力保持在如此低的水平，使得支撑环能够承受相应的高转速。
优选地，支撑环不沿轴向延伸到叶片的非台阶状区域。支撑环的轴向长度近似相应于叶片的轴向台阶的轴向长度。支撑环没有穿透叶片在它们整个径向长度上的大部分。从而，保证了作用在转子管和支撑环之间的力仅在叶片凸肩附近直接作用到叶片上，而不是作用到叶片的整个轴向长度上。通过将支撑环的轴向延伸限制到凸肩的轴向长度保证支撑环在它整个轴向长度上在外侧被转子管支撑以承受高离心力。
根据优选实施方式，叶轮的叶片包括吸入侧(远侧)台阶状凸肩，其支撑垫圈。从而支撑垫圈的台阶状凸肩轴向上设置成相对于支撑支撑环的叶片的台阶状凸肩，而轴向中间区域不包括任何台阶和支撑环。当转子管夹到支撑环外侧时，相应的垫圈能够补偿被夹住的转子管施加到叶片上不均的应力。以这种方式，垫圈提高作用到叶片的力的匀称性。
优选地，叶片的轴向长度从凸肩朝着径向内侧减小。临近的内部泵定子的轮廓相应地适于此形状。轴向长度朝着径向内侧减小的叶片，在叶片硬度足够时，允许内部形状在流量方面尽量保持在最优水平。这允许实现更高的泵吸能力。
根据优选实施方式，转子管由纤维增强材料制成。非金属材料尤其是合适的，例如，碳纤维增强塑料材料。纤维增强非金属材料相对较轻，同时又提供高的机械稳定性，尤其是高的抗拉强度。因此由纤维增强材料制成的转子管能够高速旋转，而其直径不会显著地增大。这种情况对实现转子和定子之间的小间隙是非常重要。另外，高抗拉强度保证转子管也能够克服破坏性的切向力支撑垫圈。
优选地，螺纹槽的螺纹，也就是它们的螺纹底部，从入口朝着出口在径向上逐渐变细。从而，螺纹槽的深度和横截面从入口朝着出口减小。因此，双霍尔威克泵级或双霍尔威克泵程的入口横截面相当大，使得霍尔威克泵级的泵吸能力提高。
附图说明
下面参照附图详细地描述本发明的两种实施方式，图中：
图1示出包括设置有支撑环的叶轮的霍尔威克真空泵的纵剖面图，以及
图2示出包括设置有支撑环和垫圈的叶轮的霍尔威克真空泵的纵剖面图。
具体实施方式
图1和2分别示出包括两个平行的霍尔威克泵级12、14的霍尔威克真空泵10、50。在入口侧，两个霍尔威克真空泵10、50分别包括转子叶轮28、28’，转子叶轮28、28’分别具有多个叶片18、58。
两个霍尔威克泵级12、14基本上分别由径向外部泵定子20、径向内部泵定子22以及设置在两个定子20、22之间的转子管24构成。内部和外部泵定子20、22分别包括螺旋式螺纹槽21、23，螺旋式螺纹槽21、23的槽底部分别朝向出口在径向上逐渐变细。
泵转子16基本上包括轴26、毂27、叶片18、支撑环30以及转子管24，轴26由滚动轴承和/或磁力轴承支撑。图2所示的真空泵50的泵转子56还包括第二垫圈60。毂27、叶片18和支撑环30和可能的支撑环60互相一体地形成，并且由铝制成，但是也可以制成单独的部件，然后装配在一起。特别地，支撑环60可以制成为单独的部件，然后附连到叶片58。转子管24由纤维增强材料制成，例如由碳纤维增强塑料材料制成。
在转子侧上，叶片18、58包括台阶状凸肩40，台阶状凸肩40支撑支撑环30。轴向凸肩长度大约等于支撑环30的轴向长度。沿泵入口的方向，支撑环30不轴向延伸到叶片18内，使得凸肩40外侧的叶片18之间的径向空间在径向上连续。支撑环30是圆柱形的，并且支撑转子管24，转子管24被夹配到或压配到支撑环30上。
叶片18的轴向长度从凸肩40朝着径向内侧减小。然而，叶片18靠近毂的轴向长度超过叶片18在凸肩部40和/或支撑环30径向外部的轴向长度。
在图2所示的霍尔威克真空泵50中，叶片58在入口侧上包括第二凸肩62，第二凸肩62支撑垫圈60。在入口附近，叶片58的轴向长度也朝着毂27连续地减小。
通过在叶片18处设置凸肩40，支撑环30以可能最好的方式被支撑在其支撑转子管24的区域内。因为这允许支撑环30不穿透入口侧附近的叶片18，所以在转子管24、支撑环30和凸肩40之间传递的力的作用显著地减小。另外，支撑环30中产生的切向力显著减小，因为支撑环30在其整个轴向长度上径向上通过转子管24支撑克服离心力。

Claims (7)

1.一种霍尔威克真空泵(10)，包括：
泵转子(16)，其具有转子管(24)和入口侧转子叶轮(28)，所述转子叶轮(28)设置有支撑所述转子管(24)的支撑环(30)，以及
泵定子(20、22)，其分别设置在所述转子管(24)的径向内侧和径向外侧并且设置有螺旋式螺纹槽(21、23)，
其特征在于，所述叶轮(28)的叶片(18)包括转子侧凸肩(40)，所述凸肩(40)支撑所述支撑环(30)。
2.如权利要求1所述的霍尔威克真空泵(10)，其特征在于，所述支撑环(30)不沿轴向延伸到所述叶片(18)的非台阶状区域。
3.如权利要求2所述的霍尔威克真空泵(10)，其特征在于，所述转子管(24)覆盖所述支撑环(30)的整个轴向长度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的霍尔威克真空泵(50)，其特征在于，所述叶轮(28’)的所述叶片(58)还包括入口侧凸肩(62)，所述凸肩(62)支撑垫圈(60)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的霍尔威克真空泵(10)，其特征在于，所述叶片(18、58)的轴向长度分别从所述凸肩(40、62)朝着径向内侧减小。
6.如权利要求1至5中任一项所述的霍尔威克真空泵(10)，其特征在于，所述转子管(24)由纤维增强材料制成，尤其是由碳纤维增强塑料材料制成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的霍尔威克真空泵(10)，其特征在于，所述定子螺纹槽(21、23)从入口朝向出口沿径向逐渐变细。
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