CN102032141A - 立式无油污节能真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式无油污节能真空泵，包括泵体(27)和气缸(7)，在泵体(27)内分别设有十字头(28)和连杆(30)，在十字头(28)的顶部设有集油储罐槽(281)；集油储罐槽(281)通过小润滑流道孔(282)与十字头(28)和活塞杆(14)之间的间隙相连通；在十字头(28)的外侧壁上还设置至少2道的水平油槽(284)，集油储罐槽(281)通过大润滑流道孔(283)与水平油槽(284)相连通，在十字头(28)的底部中心处设置中心滴孔(285)，在连杆(30)的顶部设置位于中心滴孔(285)正下方的连杆上端孔润滑孔(301)。该立式无油污节能真空泵具有润滑可靠、运行平稳、过滤便捷的特点。

Description

立式无油污节能真空泵

技术领域

本发明涉及一种通用机械产品——曲柄连杆十字头传动的立式真空泵，特别涉及一种立式无油污节能真空泵。

背景技术

在公知的真空泵中，特别是大排量抽真空的真空泵，曲柄连杆传动的活塞式真空泵被广泛所采用。一般应用于化工、医药等气体高污染领域，由于压力低、排气量大，运动件活塞显得特别硕大而笨重，因此，卧式结构单侧磨损厉害，已经逐步被具有受力磨损均匀等诸多优点的直立结构所取代，但直立结构的真空泵长期以来仍存在有以下几种问题：

1)、十字头与泵体滑道间的受力最大，磨损也最厉害，其有效润滑必须要配置一套复杂的润滑系统，容易发生额外故障。如果仅靠自身飞溅润滑，则根本难以满足十字头滑道的强力摩擦，导致极短时间内就会烧坏十字头滑道而卡死。且，如果仅靠自身飞溅润滑根本无法保证十字头销与连杆上端孔等高位相对摩擦面的有效润滑。

2)、活塞杆与气缸颈处的密封，单级一体密封不可靠，难免有高污染废气通过活塞杆至上而下渗漏到泵体中的润滑油里去，很短时间内就会造成因润滑油变质失效而导致机器销毁的严重后果。

而分体结构的两级密封，虽然密封效果好，但占用空间高大，不但制造成本高，样子也难看，还会因气缸等硕大部件过高导致整体安装不够稳定而影响真空泵使用寿命。

3)、此外，进气管路没有过滤或所设置的过滤不合理，带有杂质的腐蚀性气体，使得活塞、气阀等工作部件选材处于两难状态：金属怕腐蚀、非金属则容易被杂质磨损。此外，真空过程中的冷凝残液还会导致真空过程中冷凝液对活塞、气缸的危害隐患大；各类高污染气体中的残渣更是会直接导致气阀开闭困难、活塞等容易被堵塞，不但直接导致排气压力升高，功耗大增，频繁故障更带来维修麻烦且影响生产工艺的连续性等诸多问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种润滑可靠、运行平稳、过滤便捷的立式无油污节能真空泵。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种立式无油污节能真空泵，包括泵体以及带有气体通道和冷却水通道的气缸，在泵体内分别设有十字头、连杆和曲轴，电动机带动曲轴转动，在泵体的上方设置气缸，在气缸与泵体之间设置气缸颈；进气管与气体通道相连通，在气缸内设有相连的活塞和活塞杆；活塞杆向下依次贯穿气缸、气缸颈后插入十字头内，且活塞杆与十字头固定相连；在泵体内设有泵体滑道，位于泵体滑道内的十字头沿着泵体滑道上下滑行；连杆的上端孔通过十字头销轴与十字头摆动相连；连杆的下端孔与曲轴为圆周滑动相连；在十字头的顶部设有集油储罐槽；位于十字头内部的小润滑流道孔的一端与集油储罐槽相连通、另一端与十字头和活塞杆之间的间隙相连通；在十字头的侧壁内设置大润滑流道孔，在十字头的外侧壁上还设置至少2道的水平油槽，大润滑流道孔的一端与集油储罐槽相连通、另一端与水平油槽相连通；在十字头的底部中心处设置中心滴孔，中心滴孔与十字头和活塞杆之间的间隙相连通；

在连杆的顶部设置与连杆外表面相连通的连杆上端孔润滑孔，连杆上端孔润滑孔位于中心滴孔的正下方，连杆上端孔润滑孔的下端与连杆和十字头销轴之间的摩擦面相连通。

作为本发明的立式无油污节能真空泵的改进：在气缸颈上设有废气/油污排放孔，在气缸颈与活塞杆之间从上至下依次设置上密封件、隔离圈和下密封件，在隔离圈上设有与废气/油污排放孔相连通的通孔。

作为本发明的立式无油污节能真空泵的进一步改进：在进气管处设置过滤器，过滤器包括过滤器外壳和位于过滤器外壳中的过滤器内芯，过滤器内芯的中心轴线与进气管的中心轴线成45°的夹角；在过滤器外壳的底部设有底部通孔，在过滤器外壳的侧壁设有侧壁通孔，底部通孔与进气管的进口端相连通，侧壁通孔与进气管的出口端相连通；过滤器外壳的顶部外接过滤残液罐，过滤残液罐与过滤器内芯相连通，过滤残液罐的两端分别设置过滤低位阀门和过滤高位阀门。

作为本发明的立式无油污节能真空泵的进一步改进：废气/油污排放孔外接带有排放孔阀门的连管。

作为本发明的立式无油污节能真空泵的进一步改进：水平油槽相互之间平行。

本发明的立式无油污节能真空泵，对作为关键零部件的十字头进行了改进，从而无需额外配置润滑系统就能收集到足够的润滑油来保证了十字头与泵体滑道、连杆上端孔与十字头销轴等关键部位的有效润滑。本发明还在气缸颈上设置了废气/油污排放孔，从而实现了隔离式密封一体配置，既确保安全密封又降低了真空泵总高度，使运行更加平稳。此外，本发明在进气管上联接内置斜角45度滤芯的过滤器，来保证气阀(即吸排气控制阀)、活塞长期正常运行工作；过滤器结合过滤残液罐，做到了不间断工作过滤以及排除残液，彻底消除了真空过程中冷凝液对活塞、气缸的危害。

综上所述，本发明的立式无油污节能真空泵凭借独特的结构实现了润滑可靠、运行平稳、过滤便捷等优点，消除了以往立式真空泵的各种老大难问题，还取得省电节能20％的效果。本发明具有构思新颖、容易制造的特点，市场潜力巨大。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的立式无油污节能真空泵的剖视结构示意图；

图2是图1中十字头28和连杆30作最大摆幅时的放大示意图。

图中：

过滤低位阀门1、过滤残液罐2、过滤高位阀门3、过滤器内芯4、过滤器外壳5、进气管6、气缸7、气体通道8、冷却水通道9、汽缸盖10、工艺闷盖11、吊钩螺钉12、活塞杆上螺母13、活塞杆14、活塞15、吸排气控制阀16、气阀固定架17、气阀外盖18、气缸颈19、上密封件20、隔离圈21、废气/油污排放孔22、下密封件23；密封件盖板24、阀门25、活塞杆下螺母26、泵体27、十字头28、十字头销轴29、连杆30、泵体滑道31、曲轴32、大皮带轮33、底座34、传动带35、电动机36、连管37、平衡块38、轴承座39；

盖板41、底部通孔51、侧壁通孔52、残液连接管53、进口端61、出口端62；

曲轴32旋转中心“O”点100；圆周线101；

集油储罐槽281、小润滑流道孔282、大润滑流道孔283、水平油槽284、中心滴孔285、连杆上端孔润滑孔301。

图3是活塞15向上运动时，图1中的吸排气控制阀16的工作原理图；

图4是活塞15向下运动时，图1中的吸排气控制阀16的工作原理图。

具体实施方式

图1～图4结合给出了一种立式无油污节能真空泵，包括进气管6、气缸7、气缸颈19、泵体27、底座34和电动机36等。

在气缸7的顶部设置汽缸盖10，汽缸盖10与气缸7的侧壁密封地固定相连，从而使气缸7的内腔成为一个密闭的空腔。位于汽缸盖10上方的工艺闷盖11和汽缸盖10固定相连，在工艺闷盖11上设置吊钩螺钉12，吊钩螺钉12用于安装时吊装用。

在气缸7的内腔中设有活塞15和活塞杆14，活塞15与气缸7的内侧壁无间隙地滑动相连，活塞杆14的顶端利用活塞杆上螺母13与活塞15固定相连。

活塞15中的导向环和活塞环均可采用聚四氟乙烯材料制成，从而实现气缸7的无油润滑和无污染排放。聚四氟乙烯材料具备干润滑特性(像石墨一样)，但只适合不含杂质硬颗粒的清洁气体，已经被广泛地应用于空气压缩机领域。以往在真空领域应用失败的主要原因就是真空泵的上游工业气体多种多样，而非空气压缩机的上游气体是干净空气。因此，气体必须经过有效过滤处理后才可以使用聚四氟乙烯材料来替代金属材料。此属于公知技术。

在气缸7的外侧壁上设有冷却水通道9和与气缸7内腔相连通的气体通道8(此内容同现有技术)，进气管6与气体通道8密封的相连通。在进气管6处设置过滤器，该过滤器包括过滤器外壳5和位于过滤器外壳5中的过滤器内芯4，过滤器内芯4的端部设有与过滤器内芯4一体化的盖板41。过滤器内芯4的中心轴线与进气管6的中心轴线成45°的夹角；在过滤器外壳5的底部设有底部通孔51，在过滤器外壳5的侧壁设有侧壁通孔52，底部通孔51与进气管6的进口端61相连通，侧壁通孔52与进气管6的出口端62相连通。从进气管6的进口端61进入的气体依次流经底部通孔51、过滤器内芯4、侧壁通孔52和进气管6的出口端62，接着进入气体通道8内，经过吸排气控制阀16后进入气缸7内腔(活塞15的工作空间区)。过滤器内芯4负责对流经进气管6的气体进行过滤。过滤器内芯4上的盖板41贯穿过滤器外壳5的顶部后与过滤器外壳5的顶部密封相连。

在过滤器外壳5的外部设置一个过滤残液罐2，残液连接管53的一端贯穿盖板41后与过滤器内芯4相连通，残液连接管53的另一端与滤残液罐2相连通；在过残液连接管53上设有过滤高位阀门3，在过滤残液罐2的出口处设置过滤低位阀门1，因此过滤高位阀门3和过滤低位阀门1分别位于过滤残液罐2的进口端和出口端。过滤低位阀门1为常闭阀门，过滤高位阀门3为常开阀门；过滤残液罐2采用透明或可视外壳，便于对内部的残液及时采取排泄措施。

斜角45度的过滤器内芯4能有效过滤废气中的残渣和冷凝水，并方便整体拆卸冲洗，过滤低位阀门1和过滤高位阀门3的交替开关作用，能做到不间断过滤又排除残液，彻底消除了真空过程中冷凝液对活塞15和气缸7的危害。经过滤器内芯4过滤后的清洁气体，使得气阀(吸排气控制阀16)开闭灵敏，不但直接降低了排气压力，取得省电节能20％的效果，还具有降低故障频繁、减少维修带来的麻烦、确保生产工艺的连续性等诸多好处。

在气缸7外侧壁的上下部各设置数量相等的吸排气控制阀16，此吸排气控制阀16与气缸7的内腔相连通；每个吸排气控制阀16分别利用1个气阀固定架17与气缸7相连，气阀固定架17的作用既压迫吸排气控制阀16与气缸7周边密封，又能使得经过吸排气控制阀16的气体能通畅地流动。在每个吸排气控制阀16上均设置1个气阀外盖18，气阀外盖18的作用为了既压紧吸排气控制阀16，又避免产生漏气。当活塞15向上运动时，吸排气控制阀16的工作原理如图3所示：上排气阀开启，上进气阀关闭；而下排气阀关闭，下进气阀开启。当活塞15向下运动时，吸排气控制阀16的工作原理如图4所示：上排气阀关闭，上进气阀开启；下排气阀开启，下进气阀关闭。

泵体27位于气缸7的正下方，在泵体27和气缸7之间设置气缸颈19；该气缸颈19与泵体27和气缸7均保证密封性。在气缸颈19的下方设置与泵体27连成一体的密封件盖板24，密封件盖板24起到密封作用，其作用类似工艺闷盖。

在泵体27内设有泵体滑道31，位于泵体滑道31内的十字头28能沿着泵体滑道31上下滑行，泵体滑道31与十字头28之间存在着微小间隙，起到既能滑动、又能定位的作用。活塞杆14的下端向下依次贯穿气缸7、气缸颈19、密封件盖板24后插入十字头28顶部的凹槽内；依靠活塞杆下螺母26，活塞杆14的下端与十字头28固定相连。在泵体27内还设有曲轴32和连杆30，连杆30呈上小下大的形状。套装在泵体滑道31内的连杆30的上端孔通过十字头销轴29与十字头28摆动相连，具体为：十字头销轴29的两端与十字头28为过盈配合(即十字头销轴29与十字头28固定相连)，十字头销轴29的中间与连杆30的上端孔有微小的间隙配合，从而便于连杆30作摆动运动。连杆30的下端(即连杆30的大头)与曲轴32滑动相连，连杆30的下端与曲轴32之间存在着微小间隙，起到既能滑动，又能定位的作用。曲轴32上带有平衡块38，平衡块38的作用是用于减少曲轴32旋转的不均匀度。泵体27内设有与泵体27固定相连的轴承座39，曲轴32通过轴承与轴承座39转动相连。在泵体27内腔中设置的润滑油的高度以淹没到该轴承的下方滚珠中心为宜。在底座34上分别固定设置泵体27和电动机36，电动机36通过传动带35带动大皮带轮33转动，曲轴32穿越泵体27后与大皮带轮33相连；大皮带轮33带动曲轴32转动，从而具备飞轮功能。

在十字头28的顶部设有集油储罐槽281，集油储罐槽281用于收集被曲轴32的平衡块38飞溅起来的润滑油。位于十字头28内部的小润滑流道孔282的一端与集油储罐槽281相连通、另一端与十字头28和活塞杆14之间的间隙相连通。在十字头28的侧壁内设置左右相互对称(相对于十字头28的中心轴线而言)的大润滑流道孔283，大润滑流道孔283与集油储罐槽281相连通；在十字头28的侧壁上还设置若干道(例如为4道)上下相互平行且凹进去1～2毫米的水平油槽284，该水平油槽284贴着十字头28和泵体滑道31之间的摩擦面，将排列在中间位置的(相对于上下排列而言)1～2个水平油槽284与大润滑流道孔283相连通，流经大润滑流道孔283的润滑油通过水平油槽284分布到十字头28和泵体滑道31之间的摩擦面各个角落，保证了良好润滑；其余的水平油槽284还能起到储存润滑油的作用。

在十字头28的底部中心处设置中心滴孔285，中心滴孔285与十字头28和活塞杆14之间的间隙相连通。

在连杆30的顶部设置与连杆30外表面相连通的连杆上端孔润滑孔301，连杆上端孔润滑孔301位于中心滴孔285的正下方，连杆上端孔润滑孔301的下端与连杆30和十字头销轴29之间的摩擦面相连通。

集油储罐槽281内的部分润滑油(约为集油储罐槽281内润滑油的1/10)通过小润滑流道孔282流至十字头28和活塞杆14之间的间隙，再由中心滴孔285滴注到连杆30顶部的连杆上端孔润滑孔301内，再流至连杆30和十字头销轴29之间的摩擦面(即用于润滑十字头销轴29与连杆30的连杆上端孔内铜套)。

集油储罐槽281内的其余润滑油(约为集油储罐槽281内润滑油的9/10)通过大润滑流道孔283流至十字头28和泵体滑道31之间的间隙内，并被存储在水平油槽284内，从而实现对十字头28和泵体滑道31之间的摩擦面进行润滑。

在气缸颈19上设有废气/油污排放孔22，在气缸颈19与活塞杆14之间从上至下依次设置上密封件20、隔离圈21和下密封件23；上密封件20和下密封件23之间用隔离圈21巧妙隔开。在隔离圈21的侧壁上设置横向通孔，该横向通孔有与废气/油污排放孔22相连通；在气缸颈19设置一根与废气/油污排放孔22相连通的连管37，在连管37上设置阀门25；即，废气/油污排放孔22的一端与隔离圈21上的横向通孔相连通、另一端与连管37相连通。上密封件20用于密封气缸7内腔中的气体，下密封件23用于隔离泵体27内的润滑油；各自的微小泄漏能通过隔离圈21后从废气/油污排放孔22排放掉，既延长了使用寿命，又能从排放的废气中的油、汽成分含量来及时分析发现是哪部分被磨损。

上述结构能解决单体密封不可靠、而分体密封又占用空间高大的缺陷，且能延长整个真空泵的使用寿命和整体安装稳定性。具体为：上述结构做到了隔离式两级密封一体配置，上密封件20密封气体用，下密封件23隔离润滑油用；即使上密封件20和下密封件23中的任意一个失效，废气或油污也能通过隔离圈21上的横向通孔后经废气/油污排放孔22、最后从连管37排出。维修人员根据连管37中排出的废气或油污，能相应的对上密封件20和下密封件23进行检修。

本发明的立式无油污节能真空泵实际工作时，进气管6的进口端61与待排的废气源相连，具体工作内容如下：

1、电动机36借助传动带35带动大皮带轮33，继而带动曲轴32做旋转运动，进一步带动连杆30的大头部位以1/2活塞行程为半径做圆周运动(曲轴32的拐颈中心线偏离曲轴32两轴承中心线“O”点----曲轴32旋转中心“O”点100的距离称之为曲轴回转半径，即活塞15的总工作行程等于两倍的曲轴32回转半径)。图2中的圆周线101就是连杆30的大端孔随着曲轴32拐颈所做的回转圆周线。

连杆30的上端孔通过十字头销轴29定位在十字头28，使十字头28在泵体滑道31内作上下往复运动，在活塞杆14传递下带动活塞15上下工作，借助吸排气控制阀16完成压缩排气，膨胀吸气的工作全过程(如图3和图4所示)。

具体为：

1)、当活塞15向上运动时，气缸7内活塞15上方的压力升高，位于气缸7上部的吸排气控制阀16中的排气阀被打开，气缸7内活塞15上方的气体被从位于气缸7上部的吸排气控制阀16中的排气阀通道排出；

气缸7内活塞15下方的压力降低，位于气缸7内活塞15下方的气体膨胀后产生真空，位于气缸7下部的吸排气控制阀16中的吸气阀被打开；待排的废气依次通过进气管6(包括过滤器内芯4)、气体通道8、位于气缸7下方的吸排气控制阀16中的吸气阀进入气缸7的内腔中。

2)、当活塞15向下运动时，气缸7内活塞15下方的压力升高，气缸7内活塞15上方产生真空；位于气缸7下部的吸排气控制阀16中的排气阀被打开，气缸7内的气体被从位于气缸7下部的吸排气控制阀16中的排气阀通道排出；

气缸7内活塞15上方的气体膨胀后产生真空，位于气缸7上部的吸排气控制阀16中的吸气阀被打开；待排的废气依次通过进气管6(包括过滤器内芯4)、气体通道8、位于气缸7上方的吸排气控制阀16的吸气阀进入气缸7的内腔中。

冷却水通道9内流通的冷却水能带走气体被压缩时所产生并被气缸7内壁吸收的热量，从而降低气缸7的工作温度，降低总能耗，提高效率。

3)、平常，过滤低位阀门1关闭，过滤高位阀门3开启。废气通过进气管6的进口端61进入过滤器内芯4，残渣被过滤在过滤器内芯4的滤网上，冷凝液碰壁后汇集一起流过开启的过滤高位阀门3，被关闭的过滤低位阀门1堵在过滤残液罐2中，当过滤残液罐2中出现过半残液时，关闭过滤高位阀门3，开启过滤低位阀门1，让残液排放到制定的地方就行，方便快捷。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种立式无油污节能真空泵，包括泵体(27)以及带有气体通道(8)和冷却水通道(9)的气缸(7)，在泵体(27)内分别设有十字头(28)、连杆(30)和曲轴(32)，电动机(36)带动曲轴(32)转动，在泵体(27)的上方设置气缸(7)，在气缸(7)与泵体(27)之间设置气缸颈(19)；进气管(6)与气体通道(8)相连通，在气缸(7)内设有相连的活塞(15)和活塞杆(14)；所述活塞杆(14)向下依次贯穿气缸(7)、气缸颈(19)后插入十字头(28)内，且活塞杆(14)与十字头(28)固定相连；在泵体(27)内设有泵体滑道(31)，位于泵体滑道(31)内的十字头(28)沿着泵体滑道(31)上下滑行；所述连杆(30)的上端孔通过十字头销轴(29)与十字头(28)摆动相连；连杆(30)的下端孔与曲轴(32)为圆周滑动相连；其特征是：

在十字头(28)的顶部设有集油储罐槽(281)；位于十字头(28)内部的小润滑流道孔(282)的一端与集油储罐槽(281)相连通、另一端与十字头(28)和活塞杆(14)之间的间隙相连通；在十字头(28)的侧壁内设置大润滑流道孔(283)，在十字头(28)的外侧壁上还设置至少2道的水平油槽(284)，所述大润滑流道孔(283)的一端与集油储罐槽(281)相连通、另一端与水平油槽(284)相连通；在十字头(28)的底部中心处设置中心滴孔(285)，所述中心滴孔(285)与十字头(28)和活塞杆(14)之间的间隙相连通；

在连杆(30)的顶部设置与连杆(30)外表面相连通的连杆上端孔润滑孔(301)，所述连杆上端孔润滑孔(301)位于中心滴孔(285)的正下方，所述连杆上端孔润滑孔(301)的下端与连杆(30)和十字头销轴(29)之间的摩擦面相连通。

2.根据权利要求1所述的立式无油污节能真空泵，其特征是：在气缸颈(19)上设有废气/油污排放孔(22)，在气缸颈(19)与活塞杆(14)之间从上至下依次设置上密封件(20)、隔离圈(21)和下密封件(23)，在隔离圈(21)上设有与废气/油污排放孔(22)相连通的通孔。

3.根据权利要求2所述的立式无油污节能真空泵，其特征是：在进气管(6)处设置过滤器，所述过滤器包括过滤器外壳(5)和位于过滤器外壳(5)中的过滤器内芯(4)，所述过滤器内芯(4)的中心轴线与进气管(6)的中心轴线成45°的夹角；在过滤器外壳(5)的底部设有底部通孔(51)，在过滤器外壳(5)的侧壁设有侧壁通孔(52)，所述底部通孔(51)与进气管(6)的进口端(61)相连通，所述侧壁通孔(52)与进气管(6)的出口端(62)相连通；

过滤器外壳(5)的顶部外接过滤残液罐(2)，所述过滤残液罐(2)与过滤器内芯(4)相连通，所述过滤残液罐(2)的两端分别设置过滤低位阀门(1)和过滤高位阀门(3)。

4.根据权利要求3所述的立式无油污节能真空泵，其特征是：所述废气/油污排放孔(22)外接带有排放孔阀门(25)的连管(37)。

5.根据权利要求4所述的立式无油污节能真空泵，其特征是：所述水平油槽(284)相互之间平行。

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