CN102472285A - 干泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种干泵，具有中心气缸及侧盖，所述中心气缸具备：多个泵室，包括与吸入口连通的上级泵室和与吐出口连通的下级泵室；多个转子，分别收容于所述多个泵室的内部；转子轴，作为所述转子的旋转轴；以及侧面，与所述转子轴的轴心方向交叉，邻接于所述下级泵室，且形成有通气孔，所述侧盖通过覆盖包含所述通气孔的所述侧面而形成空间。

Description

干泵
技术领域
本发明涉及一种容积式干泵。
本申请基于2009年8月14日在日本提出的特愿2009-187974号要求优先权，在此援引其内容。
背景技术
为了进行排气而利用干泵。干泵具备在气缸内收容转子的泵室。干泵通过使转子在气缸内旋转，压缩废气并使废气移动，并以使设置于吸入口的密闭空间减压的方式进行排气(例如参照专利文献1)。特别是，在为了在密闭空间中获得中度真空或良好的真空而进行排气时，利用多级干泵，该多级干泵在中心气缸内形成多个泵室，并将该多个泵室从废气的吸入口向吐出口串联连接(例如参照专利文献2)。
当运转干泵时，废气在泵室中被压缩而发热，气缸温度上升。例如，多级干泵在希望获得一般良好的极限压力时，配置在接近极限压力的大气侧(吐出侧)泵室的泵室的内压高于配置在真空侧的泵室的内压。因此，配置在大气压侧的泵室中的发热量变大。
因此，例如已知有一种多级干泵通过冷却液槽冷却外周气体通路，并形成有用于将流过该外周气体通路的气体的一部分导入泵室的逆流口(例如参照专利文献3)。这种泵室的冷却方式被称为逆流冷却，通过将由冷却液槽冷却的气体的一部分导入泵室(逆流)，能够抑制泵室的温度上升。
专利文献1：特表2004-506140号公报
专利文献2：特开2003-166483号公报
专利文献3：特开平8-100778号公报
然而，如上所述的逆流冷却方式的多级干泵需要在外周气体通路和泵室之间形成逆流口，中心气缸的结构复杂，因此具有制造成本高，维修所需的作业负担增加的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是以低成本提供一种干泵，其能够通过降低局部的温度不均匀来提高排气效率。
为了解决上述问题，本发明提供如下的干泵。
即，本发明的干泵具有中心气缸及侧盖，所述中心气缸具备：多个泵室，包括与吸入口连通的上级泵室和与吐出口连通的下级泵室；多个转子，分别收容于所述多个泵室的内部；转子轴，作为所述转子的旋转轴；以及侧面，与所述转子轴的轴心方向交叉，邻接于所述下级泵室，且形成有通气孔，所述侧盖通过覆盖包含所述通气孔的所述侧面而形成空间。
在本发明的干泵中，所述通气孔可使内压彼此不同的所述多个泵室中最高压的泵室与所述空间连通。
在本发明的干泵中，所述空间可由形成在所述侧盖上的凹部和所述侧面限定。
在本发明的干泵中，所述空间可由形成在所述侧面上的凹部和所述侧盖限定。
在本发明的干泵中，在所述侧盖的外表面上可形成有凹凸部。
干泵通过转子的压缩功等发热。而且，各泵室的发热量在希望获得一般良好的极限压力时，越是接近极限压力的大气侧(吐出侧)泵室内压越高。在本发明的干泵中，流入泵室的气体的一部分经由形成在中心气缸的侧面上的通气孔流入形成于侧盖和中心气缸的侧面之间的空间(气密室)。
由于侧盖以较宽的面积与外部空气接触，因此空间内的热量通过侧盖迅速散热。即，通过使流入泵室的气体的一部分流入空间内，能够有效地抑制发热较多的泵室的温度上升。
附图说明
图1是表示本发明的干泵的一例的侧面剖视图。
图2是表示本发明的干泵的一例的正面剖视图。
图3是表示本发明的干泵的变形例的正面剖视图。
图4是表示本发明的干泵的变形例的侧面剖视图。
图5A是表示吸入口压力与排气速度关系的图表。
图5B是表示吸入口压力与动力的关系的图表。
图5C是表示吸入口压力与泵温的关系的图表。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的干泵的实施方式。在此，为了更好地理解发明宗旨，具体地说明本发明的实施方式。本发明的技术范围并不局限于以下实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内能够进行各种变更。此外，在以下说明中使用的各附图中，为了使各结构要素成为在图中可识别的大小，使各结构要素的尺寸及比例适当地不同于实际尺寸及比例。
图1是表示本发明的干泵的侧面剖视图。此外，图2是在图1中沿A-A线而获得的正面剖视图。多级干泵1具备中心气缸30和分别固定于该中心气缸30的两个侧面30a、30b的侧盖44(第一侧盖)及副侧盖46(第二侧盖)。中心气缸30中形成有气缸31、32、33、34、35。
干泵1在气缸31、32、33、34、35中分别收容厚度彼此不同的多个转子21、22、23、24、25。而且，沿转子轴20的轴心方向L形成有多个泵室11、12、13、14、15。
如图2所示，干泵1具备一对转子25a、25b和一对转子轴20a、20b。一对转子25a、25b配置为其中一个转子25a(第一转子)的凸部29p与另一个转子25b(第二の转子)的凹部29q相啮合。转子25a、25b随着转子轴20a、20b的旋转而在气缸35a、35b的内部旋转。若使一对转子轴20a、20b中的每一个向彼此相反的方向旋转，则配置于转子25a、25b的各个凸部29p之间的气体沿气缸35a、35b的内表面移动的同时被压缩。
沿转子轴20的轴心方向L配置有多个转子21～25。各转子21～25配合在形成于转子轴20的外周面的槽部26，从而其沿圆周方向及轴心方向L的移动被限制。各转子21～25分别收容于气缸31～35中，构成多个泵室11～15。各泵室11～15从废气的吸入口5向吐出口6串联连接，构成多级干泵1。
在多个泵室11～15中，与吸入口5连通的第一级泵室(上级泵室)11为真空侧、即低压侧。此外，与吐出口6连通的第五级泵室(下级泵室)15为常压侧、即高压侧。此外，在第一级泵室11(上级泵室)和第五级泵室15(下级泵室)之间设置有第二级泵室12(中级泵室)、第三级泵室13(中级泵室)及第四级泵室14(中级泵室)。在该结构中，由于从吸入口5(真空侧，低压级)的第一级泵室11向吐出口6(大气侧，高压级)的第五级泵室15，废气被压缩而压力上升，因此泵室的排气容量逐级减少。具体来说，在真空侧的第一级泵室11中被压缩的气体流动到第二级泵室12。在第二级泵室12中被压缩的气体流动到第三级泵室13。在第三级泵室13中被压缩的气体流动到第四级泵室14。在第四级泵室14中被压缩的气体流动到第五级泵室15。在第五级泵室15中被压缩的气体从吐出口6排出。因此，从吸入口5供给的气体通过泵室11～15被逐渐压缩并从吐出口6排出。
泵室11～15的排气容量与转子的掏出容量(掻き出し容積)及转速成比例。由于转子的掏出容量与转子的叶数(叶片数目，凸部的数目)以及厚度成比例，因此从低压级泵室11向高压级泵室15，转子的厚度被设定为厚度逐渐变薄。另外，在本实施方式的干泵1中，第一级泵室11配置在后述的自由轴承56侧，第五级泵室15配置在固定轴承54侧。
气缸31～35形成于中心气缸30的内部。在中心气缸30的轴心方向L的端部30a上并且在中心气缸30的端部30b上分别固定有侧盖44和副侧盖46。在这一对侧盖44及副侧盖46上分别固定有轴承54、56。
固定于侧盖44的第一轴承54为角接触轴承等轴心方向游隙较小的轴承，起到限制转子轴的轴心方向移动的固定轴承54的作用。固定于侧盖44的电动机壳体42优选保持固定轴承54的润滑油58。固定于副侧盖46的第二轴承56为球轴承等轴心方向游隙较大的轴承，起到允许转子轴的轴心方向移动的自由轴承56的作用。固定轴承54旋转自如地支撑转子轴20的中央部附近，自由轴承56旋转自如地支撑转子轴20的端部附近。
在副侧盖46上安装有罩48，以覆盖自由轴承56。罩48的内侧优选保持自由轴承56的润滑油58。另一方面，在侧盖44上固定有电动机壳体42。
在电动机壳体的内侧配置有DC无刷电动机等的电动机52。在一对转子轴20a、20b中，电动机52仅对一个转子轴20a(第一转子轴)赋予旋转驱动力。旋转驱动力通过配置在电动机52和固定轴承54之间的定时齿轮53传递到另一个转子轴20b(第二转子轴)。
在中心气缸30的外周部分形成有冷却剂通路38。例如水作为冷却剂在冷却剂通路38中流动，使泵室12～15冷却。
在侧盖44上，从与中心气缸30的侧面30a接触的表面向转子轴20的轴心方向L形成有凹部61。侧盖44在该凹部61的外侧、即在周缘部处固定于中心气缸30的侧面30a。通过这样的结构，在侧盖44和中心气缸30的侧面30a之间形成有由凹部61及中心气缸30的侧面30a限定的规定大小的空间62(气密室)。
此外，在侧盖44的外周面形成有凹凸65。该凹凸65使侧盖44的外周面的表面积增加。而且，凹凸65散发从空间62传递到侧盖44的热量，提高散热性。即，促进外部空气冷却空间62的效果。
另一方面，在中心气缸30的侧面30a上形成有使邻接于空间62的泵室15和空间62之间连通的通气孔63。该通气孔63使气体的一部分能够在内压彼此不同的多个泵室11～15中的最高压侧的泵室15和空间62之间流入和流出。
这种通气孔63优选在中心气缸30的侧面30a形成有多个。例如，在图2中，在靠近吐出口6的区域中形成有两个比较小的通气孔63a、63b和比其更大的通气孔63C总共三个通气孔63。
当运转如上结构的本实施方式的干泵1时，干泵1通过转子的压缩功等发热。而且，各个泵室11～15的发热量有时越是靠近高压侧(吐出侧)的泵室内压越高，发热量也越大。即，有时从泵室11向泵室15发热量变多，高压侧的第五级泵室15成为最高温。
但是，在本实施方式的干泵1中，从第四级泵室14流入第五级泵室15的气体的一部分经由形成在中心气缸30的侧面30a上的通气孔63，流入形成于侧盖44和中心气缸30的侧面30a之间的空间62(图1的虚线箭头R)。
侧盖44以较宽的面积与外部空气接触，且进一步通过形成凹凸65增加侧盖44的表面积，因此在侧盖44的凹部61中产生的热量迅速由侧盖44散热。由此，通过使流入第五级泵室15的气体的一部分流入空间62，能够有效地抑制发热最多的第五级泵室15的温度上升。
另外，这样的大气侧(高压级)的第五级泵室15的冷却仅通过由具有凹部61的侧盖44形成空间62，并在中心气缸30的侧面30a和第五级泵室15之间开设通气孔63便能够实现。因此能够以简单的结构和低成本实现能够确实地冷却大气侧(高压级)泵室的干泵。
而且，通气孔63的形成数目及配置方式可根据大气侧(高压级)泵室的升温程度而任意选择。例如，在图3所示的干泵70的变形例中的中心气缸71的侧面71a上形成有四个比较小的通气孔73a、73b、73c、73d和比其更大的通气孔73e总共五个通气孔73。由此，提高气体在空间76和大气侧(高压级)泵室77之间的流动性，并提高泵室77的升温抑制效果。
空间除了通过在侧盖形成凹部之外，还可通过例如在中心气缸的侧面形成凹部来实现。图4为表示本发明实施方式的变形例的侧面剖视图。而且，对与图1所示的实施方式同样的结构标注相同的附图标记，并省略冗长的说明。在该干泵80中，从中心气缸81的一个侧面81a朝向转子轴20的轴心方向L形成有凹部82。通过这样的结构，在侧盖84和中心气缸81的侧面81a之间形成有由凹部82及侧盖84限定的规定大小的空间85。
另一方面，在中心气缸81的侧面81a即凹部82的底面上形成有使邻接于空间85的泵室15和空间85之间连通的通气孔87。在这种结构的干泵80中，也能够使流入第五级泵室15的气体的一部分流入空间85，并通过侧盖84散热。由此，在希望获得一般良好的极限压力时，能够有效地抑制发热最多的泵室，例如第五级泵室15的温度上升。
实施例
下面示出验证本发明的效果的实施例。作为本实施例，采用如图1和图2所示在中心气缸30的侧面30a和侧盖44之间形成有空间62，且形成有使相邻的泵室15和空间62之间连通的通气孔63的干泵。而且，准备了通气孔的尺寸(开口直径)较大的干泵和较小的干泵这两种干泵。
此外，作为比较例准备了不具备如本发明的空间和通气孔等的现有的干泵。
分别运转这种本发明实施例的干泵(两种)和比较例的干泵，逐级改变吸入口的压力，并分别测定排气速度、动力及泵温。将如此得到的验证结果表示在图5A～图5C中。
根据图5A～图5C所示的验证结果确认了本实施例的干泵通过形成使泵室和空间之间连通的通气孔，与比较例的干泵相比，能够降低动力及泵温。特别是，确认了通气孔的尺寸(开口直径)越大，其效果(冷却效果)越好。另一方面，确认了即使形成通气孔，也不会大幅降低排气速度。
工业上的可利用性
根据本发明，能够以低成本提供通过降低局部的温度不均匀而能够提高排气效率的干泵。因此，本发明充分具有工业上的可利用性。
符号说明
1干泵
5吸入口
6吐出口
11～15泵室
30中心气缸
30a侧面
44侧盖
46副侧盖
61凹部
62空间(气密室)
65凹凸

Claims (5)

1.一种干泵，其特征在于，具有中心气缸及侧盖，
所述中心气缸具备：
多个泵室，包括与吸入口连通的上级泵室和与吐出口连通的下级泵室；
多个转子，分别收容于所述多个泵室的内部；
转子轴，作为所述转子的旋转轴；以及
侧面，与所述转子轴的轴心方向交叉，邻接于所述下级泵室，且形成有通气孔，
所述侧盖通过覆盖包含所述通气孔的所述侧面而形成空间。
2.根据权利要求1所述的干泵，其特征在于，
所述通气孔使内压彼此不同的所述多个泵室中最高压的泵室与所述空间连通。
3.根据权利要求1或2所述的干泵，其特征在于，
所述空间由形成于所述侧盖上的凹部和所述侧面限定。
4.根据权利要求1或2所述的干泵，其特征在于，
所述空间由形成于所述侧面上的凹部和所述侧盖限定。
5.根据权利要求1或2所述的干泵，其特征在于，
在所述侧盖的外表面上形成有凹凸部。
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