CN102654126A - 油旋转真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种不使用自我润滑性高的固体润滑材料而确保轴承部润滑性的油旋转真空泵。油旋转真空泵具有主体、气缸座、旋转件、驱动部和滑动轴承。主体具有存储泵油的油箱部。气缸座具有泵腔及润滑线，润滑线使泵油在油箱部与泵腔之间连通。旋转件可旋转地配置在泵腔中，并具有在泵腔的内表面上滑动的滑动部。驱动部安装在主体上并具有使旋转件旋转的旋转轴。滑动轴承设置在气缸座上，并可旋转地支撑旋转轴。滑动轴承具有与润滑线连通的通道。

Description

油旋转真空泵

技术领域

本发明涉及一种油旋转真空泵。

背景技术

油旋转真空泵通过在使旋转件在泵腔内旋转的同时吸入、压缩并排出气体来实现预期的泵功能。此时，真空泵油被用于滑动于泵腔的内表面的旋转件的润滑和支撑使旋转件旋转的旋转轴的轴承部的润滑等。例如，下面的专利文献1中记载有一种具备两个串联连接的旋转件的两段式油旋转真空泵。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平7-77184号公报

发明内容

旋转轴的轴承部通常采用滑动轴承结构。在这种情况下，由于轴承部与旋转轴之间的间隙非常狭窄，覆盖轴承部的油膜间断可能导致发生润滑不足。另一方面，虽然可使用含铅等的固体润滑材料作为构成滑动轴承结构的轴承材料，然而，从降低环境负担的角度看，使用含铅较多的材料并不是最佳方式。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油旋转真空泵，其不使用自我润滑性较高的固体润滑材料也能够确保轴承部的润滑性。

为达到上述目的，根据本发明的油旋转真空泵包括：主体、气缸座、旋转件、驱动部和滑动轴承。

所述主体具有用于存储泵油的油箱部。

所述气缸座具有泵腔和第一通道，所述第一通道用于使所述泵油在所述油箱部和所述泵腔之间连通。所述气缸座安装在所述主体上。

所述旋转件可旋转地配置在所述泵腔中，且具有在所述泵腔的内表面上滑动的滑动部。

所述驱动部安装在所述主体上，且具有使所述旋转件旋转的旋转轴。

所述滑动轴承具有与所述第一通道连通的第二通道。所述滑动轴承设置在所述气缸座中，并可旋转地支撑所述旋转轴。

附图说明

图1为示出了根据本发明实施方式的油旋转真空泵的构成的部分剖面侧视图；

图2为所述油旋转真空泵的主要部分的放大图；

图3为图2沿[A]-[A]线方向的箭头方向视图；

图4为用于说明所述油旋转真空泵的轴承结构的图，图4(A)为侧面剖视图，图4(B)为滑动轴承的正面剖视图；

图5为用于说明根据本发明第二实施方式的油旋转真空泵的轴承结构的图，图5(A)为侧面剖视图，图5(B)为滑动轴承的正面剖视图；

图6为用于说明根据本发明第三实施方式的油旋转真空泵的轴承结构的图，图6(A)为侧面剖视图，图6(B)为滑动轴承的正面剖视图。

附图标记说明

1             油旋转真空泵

10            主体

13            油箱部

20            驱动部

21            旋转轴

30            泵机构

31            第一气缸座

32            第二气缸座

41            第一转子

42            第二转子

51            第一叶片

52            第二叶片

70            通道

70R           凹部

71、72、73    滑动轴承

L             润滑线

P1            第一泵腔

P2            第二泵腔

R1            第一旋转件

R2            第二旋转件

具体实施方式

根据本发明第一实施方式的油旋转真空泵具有主体、气缸座、旋转件、驱动部和滑动轴承。

所述主体具有用于存储泵油的油箱部。

所述气缸座具有泵腔和第一通道，所述第一通道用于使所述泵油在所述油箱部与所述泵腔之间连通。所述气缸座安装于所述主体中。

所述旋转件可旋转地配置在所述泵腔中，且具有在所述泵腔内表面上滑动的滑动部。

所述驱动部安装在所述主体上，且具有用于使所述旋转件旋转的旋转轴。

所述滑动轴承具有与所述第一通道连通的第二通道。所述滑动轴承设置在所述气缸座上，且可旋转地支撑所述旋转轴。

在所述油旋转真空泵中，旋转件受到经由旋转轴被传递的驱动部的旋转驱动力，从而在泵腔内旋转，并利用滑动部在泵腔内表面上的移动来吸入、压缩并排出气体。将泵油从油箱部经由形成于气缸座中的第一通道被导入泵腔，并在泵腔中润滑滑动部。

并且，在所述油旋转真空泵中，利用设置于气缸座中的滑动轴承可旋转地支撑使旋转件旋转的旋转轴。利用与第一通道连通的第二通道将泵油供给至所述滑动轴承。由此，可以提高滑动轴承的润滑性，确保真空泵的动作稳定。另外，可以不使用含铅较多的固体润滑材料。

所述油旋转真空泵的类型不作特别限定，通常是旋片式，但除此之外的膜式、摇动活塞式等类型也可适用。在旋片式的情况下，所述旋转件对应于包含转子和多个叶片的旋片。

所述滑动轴承可以由筒状轴套构件构成。所述轴套构件具有与所述旋转轴的周向表面相对的内周向表面和由所述气缸座支撑的外周向表面，且所述轴套构件沿所述旋转轴的轴向以第一宽度形成。在这种情况下，所述第二通道由贯穿所述内周向表面和所述外周向表面之间的通孔构成。

由此，简化了轴承部结构，并且可以向旋转轴周围稳定地供给润滑油(泵油)。

所述第二通道的形成位置例如可以位于所述旋转轴在重力方向的上方侧。由此，通过增加了重力的作用，可以顺畅地向轴承部供给泵油。

所述滑动轴承可以具有在所述内周向表面内形成的凹部，该凹部以小于所述第一宽度的第二宽度形成。通过形成所述凹部，在滑动轴承和旋转轴之间形成泵油积液，由此可以得到稳定的润滑作用。

所述凹部还可以形成于与所述第二通道的形成区域相对的所述内周向表面上。在这种情况下，由于所述凹部位于旋转轴在重力方向的下方侧，因此，可以确保轴承部稳定的润滑作用。

所述泵腔还可以具有第一泵腔和第二泵腔，所述第一泵腔和第二泵腔沿所述旋转轴的轴向排列且分别配置有所述旋转件。这种情况下，所述滑动轴承设置于所述第一泵腔和所述第二泵腔之间。

在下文中，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1为示出了根据本发明实施方式的油旋转真空泵的部分剖面侧视图。在本实施方式中，以两段式油旋转真空泵为例进行说明。

本实施方式的油旋转真空泵1具有主体10、驱动部20和泵机构30。在图1中，X轴向和Y轴向表示水平方向，Z轴向表示垂直方向(重力方向)。

主体10具有第一外壳101和第二外壳102。其中，第一外壳101构成主体10的主要部分，且分别安装有驱动部20和泵机构30。第二外壳102安装于第一外壳101的一端(图1中的右端)，且在第二外壳102内部形成有存储泵油(真空泵油)的油箱部13。在第二外壳102的规定位置处安装有用于确认油箱部13内泵油的液面Ps的液位计103。

主体10具有吸气管连接部11和排气管连接部12。其中，吸气管连接部11安装于第一外壳101，且经由吸气管(图中未示出)与真空室等连接。在第一外壳101中形成有用于连接吸气管连接部11和泵机构30之间的吸气通道111。排气管连接部12安装于第二外壳102，并将利用泵机构30经由吸气管连接部11吸入的气体排出至装置外部。排气管连接部12连接有排气管等(图中未示出)。

驱动部20安装于主体10(第一外壳101)，由用于驱动泵机构30的马达和用于容纳该马达的马达外壳等构成。驱动部20具有在Y轴向上延伸的旋转轴21，并使旋转轴21绕其轴旋转。旋转轴21可以是连接于所述马达的驱动轴的轴构件。在这种情况下，所述轴构件可以直接与所述驱动轴连接，也可以经由传送带或齿轮等旋转传送机构与驱动轴连接。

泵机构30由两段(two-stage)式旋片式泵单元构成。图2为表示泵机构30的详细结构的放大图。泵机构30具有第一气缸座31、第二气缸座32和侧盖33。

第一气缸座31固定在构成第一外壳101的间隔壁112上。第二气缸座32固定在第一气缸座31上，并具有贯通用于支撑旋转轴21的滑动轴承71的贯通孔322。贯通孔322形成在第二气缸座32的基部321上，基部321在第一气缸座31的内部形成有第一泵腔P1。

侧盖33固定在第二气缸座32上，由此，在第二气缸座32的内部形成第二泵腔P2。第一气缸座31、第二气缸座32及侧盖33例如通过以Y轴向为轴向的多根螺钉构件B固定在间隔壁112上。

图3为图2沿[A]-[A]线方向的剖视图。第一泵腔P1形成为相对于旋转轴21呈偏心的圆筒状。第一泵腔P1的周向表面分别形成有与吸气通道111连通的第一吸气端口T1和在径向贯穿第一气缸座31的第一排气端口E1。第一排气端口E1可以形成为多个，但是也可以形成为单个。另外，第一气缸座31的周向表面上分别配置有覆盖各排气端口E1的排气阀V1。排气阀V1为簧片阀式的止回阀，当第一排气端口E1内的压力超过规定值时打开阀门，排出气体。

第一泵腔P1可旋转地容纳有第一旋转件R1。其中，第一旋转件R1具有与旋转轴21连接的第一转子41和径向上可滑动地安装于第一转子41的周围的一对第一叶片51。其中，第一转子41形成为具有和第一泵腔P1大致同等高度的圆柱状，其轴心固定有旋转轴21。各个第一叶片51分别配置于在第一转子41周围以180度间隔呈放射状形成的一对槽内，在这些叶片51之间，以预先压缩的状态安装有径向贯穿第一转子41和旋转轴21的多个弹簧61。

各个第一叶片51受到第一转子41旋转所产生的离心力和弹簧61的弹力，从而被向第一转子41的径外方向上推动，各叶片51的前端部推压在第一泵腔P1的内壁面上。并且，各叶片51的前端部起到在第一泵腔P1的内壁面上滑动的滑动部的作用，从而从第一吸气端口T1向第一排气端口E1输送气体。此时，由于第一转子41为相对于第一泵腔P1偏心配置，因此，在第一转子41的旋转位置中，第一叶片51的突出量发生变化，从而气体的输送空间的容积也发生变化。由于第一排气端口E1形成在所述输送空间的容积最小的区域中，因此，能够一边压缩气体一边将其导入第一排气端口E1。

第二泵腔P2与第一泵腔P1相同，也形成为相对于旋转轴21呈偏心的圆筒状，但其中，第二泵腔P2的容积形成为小于或等于第一泵腔P1的容积的尺寸。第二泵腔P2的周向表面处分别形成有第二吸气端口T2和第二排气端口E2。第二吸气端口T2经由横跨第一气缸座31及第二气缸座32而形成的连接通道121与第一排气端口E1连通。第二排气通道E2径向贯穿第二气缸座32。第二排气通道E2可以是单个也可以是多个。另外，在第二气缸座32的周向表面上分别配置有覆盖第二排气端口E2的排气阀V2。排气阀V2为簧片阀式的止回阀，如果第二排气端口E2内的压力超过规定值时，打开阀门排出气体。

第二泵腔P2可旋转地容纳有第二旋转件R2。其中，第二旋转件R2具有与旋转轴21连接的第二转子42和径向上可滑动地安装于第二转子42的周围的一对第二叶片52。第二转子42形成为具有与第二泵腔P2大致同等高度的圆柱状，其轴心固定于旋转轴21。各个第二叶片52分别配置于在第二转子42周围以180度间隔呈放射状形成的一对槽内，在这些叶片52之间，以预先压缩的状态安装有径向贯穿第二转子42及旋转轴21的弹簧62。并且，通过旋转第二转子42，第二旋转件R2起到使各个第二叶片52在第二泵腔P2的内壁面上滑动的滑动部的作用，并从第二吸气端口T2向第二排气端口E2输送气体。

通过存储在泵部13中的泵油来润滑泵机构30。泵机构30中设有分别用于将泵油供给至第一泵腔P1及第二泵腔P2的润滑线(第一通道)。所述润滑线使泵油在油箱部13和泵腔P1、P2之间连通。

所述润滑线具有第一通孔L1、第二通孔L2、第三通孔L3和第四通孔L4。在以下说明中，除个别说明的情况以外，将第一至第四通孔L1-L4总称为润滑线L。

第一通孔L1形成于从旋转轴21的轴心仅偏离规定距离的位置处，从而在Y轴向贯穿侧盖33。另外，第二通孔L2形成在从旋转轴21的轴心仅偏离所述规定距离的位置处，从而在Y轴向贯穿第二转子42，并可以在第二转子42的任意旋转位置处和第一通孔L1排成一条直线。

第三通孔L3形成于从旋转轴21的轴心仅偏离所述规定距离的位置处，从而在Y轴向贯穿第二气缸座32，并可以在第二转子42的任意旋转位置处和第二通孔L2排成一条直线。第三通孔L3的形成位置不作特别限定，但在本实施方式中形成于旋转轴21在重力方向的上方侧。

并且，第四通孔L4形成于从旋转轴21的轴心仅偏离所述规定距离的位置处，从而在Y轴向贯穿第一转子41，且可以在第一转子41的任意的旋转位置处和第三通孔L3排成一条直线。

利用转子41、42的旋转在各泵腔P1、P2处形成负压，从而在油箱部13和泵腔P1、P2之间产生压力差。由此，将存储在油箱部13中的泵油通过润滑线L供给至第一泵腔P1及第二泵腔P2。

并且，在第一泵腔P1和驱动部20之间，在旋转轴21的周围安装有油封。由此，可以防止泵油从第一泵腔P1浸入驱动部20。

另一方面，本实施方式的油旋转真空泵1具有可旋转地支撑的旋转轴21的滑动轴承71。在本实施方式中，滑动轴承71由筒状的轴套构件形成。滑动轴承71配置在第一泵腔P1和第二泵腔P2之间，设置在将各泵腔P1、P2划分开来的第二气缸座32的基部321上。

图4(A)、图4(B)为用于说明滑动轴承71的详细结构的图，图4(A)为泵机构30主要部位的侧面剖视图，图4(B)为滑动轴承71的正面剖视图。

滑动轴承71由例如黄铜等的非固体润滑材料构成，沿旋转轴21的轴向(Y轴向)具有与基部321的厚度相同的宽度或长度。并且，滑动轴承71具有与旋转轴21的周向表面相对的内周向表面701和支撑于贯通孔322的内周向表面上的外周向表面702，其中，所述贯通孔322形成在第二气缸座32的基部321中。在旋转轴21的周向表面和滑动轴承71的内周向表面701之间形成有例如0.01～0.04mm的间隙，通过在该间隙充满泵油，从而在旋转轴21的周向表面形成油膜。

滑动轴承71具有与第三通孔L3连通的通道70(第二通道)。通道70由贯穿滑动轴承71的内周向表面701和外周向表面702之间的通孔构成，形成在滑动轴承71的径向上。通道70的孔径例如是1mmφ，当然，并不限于此。

在本实施方式中，以与第三通孔L3正交的方式在滑动轴承71的周向表面仅形成1条通道70。在本实施方式中，通道70经由以与第三通孔L3交叉的方式形成的中转孔L0与第三通孔L3连通。。

在如上所述构成的本实施方式的油旋转真空泵1中，第一转子41受到经由旋转轴21被传递的驱动部20的旋转驱动力，从而在第一泵腔P1内进行旋转。然后，利用在第一泵腔P1的内壁面上滑动的第一叶片51而从第一吸气端口T1吸入气体并压缩后，将气体输送至第一排气端口E1。

这里，例如，在开始运转时，当向第一排气端口E1输送的气体的压力超过规定值时，经由排气阀V1向油箱部13释放气体，并将气体从排气管连接部12排出。并且，如运转稳定时等，当从第一排气端口E1排出的气体的压力处于规定值以下时，不打开排气阀V1，而是通过连接通道121将气体导入第二泵腔P2。

第二转子42也受到经由旋转轴21被传递的驱动部20的旋转驱动力，从而在第二泵腔P2内旋转。然后，利用在第二泵腔P2的内壁面上滑动的第二叶片52而从第二吸气端口T2吸入气体并压缩后，将气体输送至第二排气端口E2，并打开排气阀V2向油箱部13排出。

这里，由于第二泵腔P2所吸入的气体是从第一泵腔P1排出并经由连接通道121到达第二吸气端口T2的气体，因此，在第二泵腔P2中，该气体进一步被压缩并排气。从而本实施方式的油旋转真空泵1可以实现高压缩比和低极限压强。

通过上述的各泵腔P1、P2中的泵的作用，在泵腔P1、P2和油箱部13之间产生压力差。泵油经由润滑线L从油箱部13导入至各泵腔P1、P2，从而在各泵腔P1、P2中润滑滑动部。

同时，经由与润滑线L连通的通道70，向滑动轴承71的内周向表面701与旋转轴21的周向表面之间的环状间隙中供给泵油。由此，提高滑动轴承71与旋转轴21之间的润滑性，从而稳定地支撑旋转轴21。

根据如上所述的本实施方式，可以在滑动轴承71的内周向表面701与旋转轴21的周向表面之间稳定地形成由泵油构成的油膜，从而确保真空泵的动作稳定。并且，作为滑动轴承的滑动轴承71即使不使用含铅较多的固体润滑材料也可以确保稳定的润滑性。

并且，根据本实施方式，利用滑动轴承71与旋转轴21之间形成的油膜，第一泵腔P1和第二泵腔P2之间的油膜可以确保良好的气密性。

进而，根据本实施方式，由于形成在滑动轴承71上的通道70位于旋转轴21轴心在重力方向的上方侧，因此，通过引入重力的作用，从而可以轻易将泵油供给至滑动轴承71的内周向表面701。

<第二实施方式>

图5(A)、图5(B)表示本发明的第二实施方式。在下文中，主要说明与第一实施方式不同的组成，与上述实施方式相同的组成部分以相同的附图标记表示，并省略或简化对其的说明。

在本实施方式中，作为滑动轴承的滑动轴承72的组成与上述第一实施方式不同。图5(A)、图5(B)为说明滑动轴承72的详细结构的图，图5(A)为泵机构30主要部分的侧面剖视图，图5(B)为滑动轴承72的正面剖视图。

本实施方式的滑动轴承72在其内周向表面701上具有凹部70R。如图5(A)所示，凹部70R以小于滑动轴承72的宽度(沿旋转轴21的轴向的长度)的宽度(第二宽度)形成。并且，凹部70R设置在通道70的形成位置处。凹部70R例如是使用硬质棒来形成。

在具有所述结构的滑动轴承72的本实施方式的油旋转真空泵中，在滑动轴承72的内周向表面701处所形成的凹部70R实现了储油的功能，在滑动轴承72和旋转轴21之间的间隙稳定地形成油膜。由此，如在低温下(例如5℃)启动泵时等，即使在泵油的粘度较高时，也可以确保旋转轴的润滑作用稳定。

并且，由于凹部70R的形成宽度小于滑动轴承72的形成宽度，因此，可以在横跨滑动轴承72的内周向表面701的整个周向表面上保持与旋转轴21之间的最小间隙(0.01～0.04mm)。由此，利用滑动轴承72与旋转轴21之间的油膜可以确保良好的气密性。根据本发明的发明人的实验，确认可以得到0.7Pa以下的极限真空度。

凹部70R的形状、形成位置等不作特别限定。另外，凹部70R的形成个数不限于单个，还可以是多个。但是，该凹部的总容积过大可能导致气密性降低。而且由于凹部内排气需要时间，所以可能导致排气速度的降低。

<第三实施方式>

图6(A)、图6(B)表示本发明的第三实施方式。在下文中，主要说明与第一实施方式不同的组成，与上述实施方式相同的组成部分以相同的附图标记表示，并省略或简化对其的说明。

在本实施方式中，作为滑动轴承的滑动轴承73的组成与上述第二实施方式不同。图6(A)、图6(B)为说明滑动轴承73的详细结构的图，图6(A)为泵机构30主要部分的侧面剖视图，图6(B)为滑动轴承73的正面剖视图。

本实施方式的滑动轴承73在其内周向表面701上具有凹部70R。如图6(A)所示，凹部70R以小于滑动轴承73的宽度(沿旋转轴21轴向的长度)的宽度(第二宽度)形成。并且，凹部70R形成在与通道70的形成区域相对的内周向表面701上。凹部70R例如是使用硬质棒形成。

在具有所述结构的滑动轴承73的本实施方式的油旋转真空泵中，在滑动轴承73的内周向表面701处所形成的凹部70R实现了储油的功能，在滑动轴承73与旋转轴21之间的间隙中稳定地形成油膜。由此，如低温下(例如5℃)启动泵时等，即使在泵油的粘度较高时，也可以确保旋转轴的润滑作用稳定。

并且，由于凹部70R的形成宽度小于滑动轴承73的形成宽度，因此，可以在横跨滑动轴承73的内周向表面701的整个周向表面上保持与旋转轴21之间的最小间隙(0.01～0.04mm)。由此，利用滑动轴承73与旋转轴21之间的油膜可以确保良好的气密性。根据本发明的发明人的实验，确认可以得到0.7Pa以下的极限真空度。

进一步，由于凹部70R形成于与通道70相对的位置处，因此，凹部70R位于旋转轴21在重力方向上的下方侧。由此，通过引入重力作用，可以轻易在凹部70R积存泵油，从而可以在滑动轴承73和旋转轴21之间快速形成油膜。由此，可以确保滑动轴承73的润滑作用稳定。根据本发明的发明人的实验，确认可以从大气压的状态开始在5秒以内的排气时间下得到9.3Pa的真空状态。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限于此，基于本发明的技术思想可以进行各种变形。

例如以上的实施方式中，举例说明了两段式油旋转真空泵，但并不限于此，还可以适用于一段式油旋转真空泵。

另外，在以上的实施方式中，构成滑动轴承的轴套构件可以以黄铜等非固体润滑材料形成，也可以由取而代之由含铅较少的(例如10,000ppm以下)青铜铸件(BC3)形成。

另外，在以上的实施方式中，泵机构30由两段(two-stage)式的旋片式泵单元构成，但还可以适用与除此之外的膜式、摇动活塞式等。

Claims (6)

1.一种油旋转真空泵，其特征在于，包括：

主体，具有用于存储泵油的油箱部；

气缸座，安装在所述主体上，且所述气缸座具有泵腔和使泵油在所述油箱部与所述泵腔之间连通的第一通道；

旋转件，可旋转地配置在所述泵腔内，且所述旋转件具有在所述泵腔的内表面上滑动的滑动部；

驱动部，安装在所述主体上，且所述驱动部具有用于使所述旋转件旋转的旋转轴；

滑动轴承，具有与所述第一通道连通的第二通道，所述滑动轴承设置在所述气缸座中并可旋转地支撑所述旋转轴。

2.根据权利要求1所述的油旋转真空泵，其特征在于，所述滑动轴承具有与所述旋转轴的周向表面相对的内周向表面和由所述气缸座支撑的外周向表面，且所述滑动轴承为沿所述旋转轴的轴向以第一宽度形成的筒状轴套构件；

所述第二通道为贯穿所述内周向表面和所述外周向表面之间的通孔。

3.根据权利要求2所述的油旋转真空泵，其特征在于，所述第二通道形成于所述旋转轴在重力方向上的上方侧。

4.根据权利要求3所述的油旋转真空泵，其特征在于，所述滑动轴承具有在所述内周向表面上以小于所述第一宽度的第二宽度形成的凹部。

5.根据权利要求4所述的油旋转真空泵，其特征在于，所述凹部形成在与所述第二通道的形成区域相对的所述内周向表面上。

6.根据权利要求1所述的油旋转真空泵，其特征在于，所述泵腔具有第一泵腔和第二泵腔，所述第一泵腔和第二泵腔沿所述旋转轴的轴向排列且分别配置有所述旋转件；

所述滑动轴承设置在所述第一泵腔和所述第二泵腔之间。

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