CN101660527A - 一种小抽速无油涡旋真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空泵技术领域，是一种小抽速无油涡旋真空泵，具有结构紧凑，体积小，极限压力低等特点，抽速为4L/s。本发明所述的转子涡旋盘为三点定位结构，依靠均布的三个曲柄轴部件使转子涡旋盘绕定子涡旋盘沿固定圆轨迹平动，完成抽气过程。所述的涡旋盘表面经硬质氧化处理并喷涂特氟隆。所述的密封垫片采用特氟隆材料。本发明是干式真空泵的一种，清洁度高，适用于半导体、科学仪器、精细化工、医疗等行业。

Description

一种小抽速无油涡旋真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵技术领域，是一种小抽速无油涡旋真空泵。

背景技术

涡旋的概念相当久远，20世纪初世界上就已经有了涡旋技术的专利。但由于当时技术水平的限制，涡旋机构制造不出来，涡旋的概念也就被淡忘了。1973年涡旋机构被重新提起并制造出第一台模型机构，使这项技术实际应用成为可能。涡旋机构的可靠性高、运行平稳、噪音极低、节省能源等潜力和巨大优势马上引起了冰箱行业的重视和迫切需求，大受行业领先者青睐，迅速被投入工业化应用。Trance、Hitachi、Copland等著名公司的涡旋压缩机技术与产品弓领了世界涡旋技术实用化的浪潮，带动了如冰箱、空调等诸多行业的技术进步和产品的更新换代。

今天涡旋技术已经应用到真空泵制造业，实现了全无油、运行更平稳、噪音更低、更加节省能源的涡旋清洁真空获得技术的实用化。人们应用涡旋概念与原理制造出了对真空应用仪器设备和环境没有污染，并且抽速、寿命、能耗等指标均优于普通油泵的单级、双级涡旋无油真空泵系列产品。

清洁的真空环境一直是科学家和企业界追求的理想真空环境。自能够创造真空环境开始，人们就试图采用不同手段达到清洁真空的效果。时至今日，清洁真空获得设备已经发展到冷凝泵、柱赛泵、爪式泵、涡旋泵以及隔膜泵等多种产品。现在无油真空泵已经被广泛应用到下述科学研究与生产领域：①半导体行业——薄膜制备设备、半导体器件封装设备；②真空冶金行业——真空炉、纳米材料制备设备、真空检测设备；③科学仪器行业——同步辐射光束线、电子显微镜、分析测试仪器；④医疗设备——牙科仪器、透析机；⑤生物制品行业——材料提纯、药品制备；⑥包装行业——食品、药品、生物制品等包装设备。

涡旋真空泵与其他干式泵相比拥有其特殊优势：

1.间隙小，泄漏小，具有较高的压缩比，在较宽的压力范围内有稳定的抽速。

2.作压力范围宽，由于压缩腔内容积的变化是连续的，因而驱动力矩变化小，功率变化小。

3.结构简单紧凑，体积小，维修方便。

4.非接触式工作，振动和噪音小。

5.空气冷却，无需水冷。

由于国内对涡旋泵的研制起步晚，并且受加工工艺等因素的限制，市场上的国产涡旋泵产品只有抽速为8L/s的产品。本发明提出了一种小抽速的无油涡旋真空泵，其结构紧凑，体积小，极限压力低，抽速为4L/s。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小抽速的无油涡旋真空泵，其结构紧凑，体积小，极限压力低，抽速为4L/s。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种小抽速无油涡旋真空泵，包括转子涡旋盘、定子涡旋盘、曲轴，所述转子涡旋盘和定子涡旋盘设置有相对应的涡旋型盘状结构体，所述涡旋型盘状结构体的涡旋壁高度h、渐开线基圆半径Rg、渐开线半厚展开角α、终止角φ_E是按照下列公式设定的：

$S_{\mathrm{th}}=\frac{\mathrm{nh}}{45}{R_g}^2({-6\mathrm{\π}}^2+{24\mathrm{\α}}^2+9{\mathrm{\φ}}_E\mathrm{\π}-{6\mathrm{\φ}}_E\mathrm{\α}+4\mathrm{\π\α})$

式中：S_th-理论抽速；n-电机转速；h-涡旋壁高度；Rg-渐开线基圆半径；α-渐开线半厚展开角；φ_E-终止角

为使抽速为4L/s，取n＝1400；h＝28；Rg＝2.4；α＝0.811；φ_E＝39.12；

为提高效率，所述转子涡旋盘为双侧对称结构；

为防止转子涡旋盘自转及定位，所述转子涡旋盘与定子涡旋盘A间设置曲柄轴定位，曲柄轴的偏心距离与曲轴的偏心距离相同。

所述转子涡旋盘与定子涡旋盘A间为三点定位；

为减少摩擦、提高泵的寿命，所述涡旋盘表面经硬质氧化处理，并喷涂特氟隆薄膜；

为起到冷却和平衡重心的作用，泵的两侧设置有风扇；

所述转子涡旋盘、定子涡旋盘间动摩擦密封采用密封垫片；

所述密封垫片采用特氟隆材料；

所述泵体为卧式。

本发明具有如下优点：

1.本发明的抽速为4L/s。

2.本发明的转子涡旋盘为三点定位，结构紧凑，泵的外型为圆型。

3.本发明的涡旋盘表面经硬质氧化处理，并喷涂特氟隆薄膜，提高了硬度，减少了摩擦系数，增强了耐腐蚀性和耐磨性，提高了泵的使用寿命。

4.本发明的密封形式包括涡旋壁端面的动摩擦密封、涡旋壁侧面的间隙密封和定子涡旋盘间的静密封。静密封采用O型氟橡胶圈；动摩擦密封采用密封垫片，在涡旋壁端面嵌入特氟隆材料的密封垫片。由于相互摩擦的密封垫片和泵体表面均是特氟隆材料，摩擦系数小，因此提高了泵的使用寿命。

5.本发明泵体的两侧装有风扇，起到冷却泵体和平衡转动部件的不平衡度的作用。

6.本发明在抽气过程中可保持真空环境清洁无油，适用于半导体、科学仪器、精细化工、医疗等行业。

附图说明

图1为泵体装配图；

图2为转子涡旋盘结构图；

图3为曲柄销结构图。

其中：1、电机，2、电机联轴器，3、风扇A，4、曲轴，5、曲柄轴结构，6、定子涡旋盘A，7、转子涡旋盘，8、定子涡旋盘B，9、风扇B，10、密封垫片，11、转子密封垫片，12、定位孔，13、轴承A，14、曲柄轴，15、轴承B。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明包括转子涡旋盘7、定子涡旋盘6、8、曲轴4，所述转子涡旋盘7和定子涡旋盘A6、定子涡旋盘B 8设置有相对应的涡旋型盘状结构体，所述涡旋型盘状结构体的涡旋壁高度h、渐开线基圆半径Rg、渐开线半厚展开角α、终止角φ_E是按照下列公式设定的：

$S_{\mathrm{th}}=\frac{\mathrm{nh}}{45}{R_g}^2({-6\mathrm{\π}}^2+{24\mathrm{\α}}^2+9{\mathrm{\φ}}_E\mathrm{\π}-{6\mathrm{\φ}}_E\mathrm{\α}+4\mathrm{\π\α})$

式中：S_th-理论抽速；n-电机转速；h-涡旋壁高度；Rg-渐开线基圆半径；α-渐开线半厚展开角；φ_E-终止角。

为满足抽速为4L/s，取n＝1400；h＝28；Rg＝2.4；α＝0.811；φ_E＝39.12。

本发明为小抽速无油涡旋真空泵，其具体结构如下：电机1由电机联轴器2、风扇A3与曲轴4直连，带动曲轴4和通过轴承安装在曲轴4上的转子涡旋盘7转动。

转子涡旋盘7是双侧对称结构，采用三点定位方式，三个定位孔12均布在转子涡旋盘7的四周，曲柄轴14依靠轴承A13与转子涡旋盘7的定位孔12连接，依靠轴承15与定子涡旋盘A6连接。曲柄轴14的偏心距离与曲轴4的偏心距离相同，在曲轴4带动转子涡旋盘7转动的同时，曲柄轴14同时转动，因此限制了转子涡旋盘7的自转，保证了转子涡旋盘7能够绕定子涡旋盘A6、定子涡旋盘B8沿固定圆轨迹平动，从而完成抽气过程。

在转子涡旋盘7和定子涡旋盘A6、定子涡旋盘B8的涡旋壁端部都存在涡旋槽，密封垫片10嵌入涡旋槽内，涡旋泵工作时，密封垫片10直接与转子涡旋盘7和定子涡旋盘A6、定子涡旋盘B8的涡旋壁底部接触。

风扇A3与风扇B9安装于泵体的两侧，起到冷却泵体和平衡转动部件的不平衡度的作用。

泵体采用卧式结构。

Claims (10)

1.一种小抽速无油涡旋真空泵，包括转子涡旋盘、定子涡旋盘、曲轴，所述转子涡旋盘和定子涡旋盘设置有相对应的涡旋型盘状结构体，其特征在于：所述涡旋型盘状结构体的涡旋壁高度h、渐开线基圆半径Rg、渐开线半厚展开角α、终止角φ_E是按照下列公式设定的：

$S_{\mathrm{th}}=\frac{\mathrm{nh}}{45}{R_g}^2(-{6\mathrm{\π}}^2+{24\mathrm{\α}\mathrm{}}^2+9{\mathrm{\φ}}_E\mathrm{\π}-6{\mathrm{\φ}}_E\mathrm{\α}+4\mathrm{\π\α})$

式中：S_th-理论抽速；n-电机转速；h-涡旋壁高度；Rg-渐开线基圆半径；α-渐开线半厚展开角；φ_E-终止角。

2.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：取n＝1400；h＝28；Rg＝2.4；α＝0.811；φ_E＝39.12；则抽速为4L/s。

3.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：转子涡旋盘为双侧对称结构。

4.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：所述转子涡旋盘与定子涡旋盘A间设置曲柄轴定位，曲柄轴的偏心距离与曲轴的偏心距离相同。

5.按权利要求4所述的真空泵，其特征在于：转子涡旋盘与定子涡旋盘A间三点定位。

6.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：涡旋盘表面经硬质氧化处理，并喷涂特氟隆薄膜。

7.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：泵的两侧还设置有风扇，起到冷却和平衡重心的作用。

8.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：转子涡旋盘、定子涡旋盘间动摩擦密封采用密封垫片。

9.按权利要求7所述的真空泵，其特征在于：所述密封垫片采用特氟隆材料。

10.按权利要求1所述的真空泵，其特征在于：泵体为卧式。

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