CN103443400A - 带纵向和环形密封件的真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级真空泵，包括：第一半壳定子部件(102)和第二半壳定子部件(104)，限定多个泵送腔室(6)至(116)并且用于沿着相应纵向延伸面(118)、(20)组装在一起；第一端部定子部件(122)和第二端部定子部件(124)，用于在第一半壳定子部件与第二半壳定子部件的相应纵向端面(126)、(128)处组装；纵向密封件(12)，用于当在纵向延伸面处组装在一起时在第一半壳定子部件与第二半壳定子部件(10)之间进行密封；以及，环形密封件(146)，用于当组装时在所述第一端部定子部件和第二端部定子部件与第一和第二半壳定子部件之间进行密封；其中所述纵向密封件具有端部(24)，端部(24)邻接抵靠着环形密封件用于在环形密封件之间进行密封并且第一半壳定子部件和第二半壳定子部件具有用于当端部压缩于第一半壳定子部件与第二半壳定子部件之间时抵抗端部(1)远离环形密封件移动的构造(26)。

Description

带纵向和环形密封件的真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵，特别地多级真空泵和这样的泵的定子。

背景技术

可由例如罗茨或爪式泵这样的正排量泵形成真空泵，其具有一个或多个串联的泵送级。需要多级泵，因为与串联的多个单级泵相比它们涉及更少的制造成本和组装时间。

多级罗茨或爪式泵可被制造和组装为呈蛤壳形式。如图1中所示，这样的泵的定子100包括第一半壳定子部件102和第二半壳定子部件104，第一半壳定子部件102和第二半壳定子部件104一起限定多个泵送腔室106、108、110、112、114、116。半壳中的每一个具有第一纵向延伸面和第二纵向延伸面，当半壳装配在一起时，第一纵向延伸面和第二纵向延伸面与另一半壳的相应纵向延伸面彼此接合。在图中仅可以看到半壳102的两个纵向延伸面118、120。在组装期间，在由箭头R所示的大体上径向上使两个半壳组装在一起。

定子100还包括第一端部定子部件122和第二端部定子部件124。当半壳已被装配在一起时，第一端部部件和第二端部部件在由箭头L所示的大体上轴向或纵向上被装配到联结的半壳的相应端面126、128上。端部部件的内面130、132与半壳的相应端面126、128相互接合。

泵送腔室106至116中的每一个被形成于半壳的横向壁134之间。在图1中可看出仅半壳102的横向壁。当半壳组装时，横向壁在一个泵送腔室与一种相邻泵送腔室之间、或者在端部泵送腔室106、116与端部定子部件之间提供轴向分隔/分离。本示例示出了用于罗茨泵或爪式泵的典型定子布置，其具有两个纵向延伸轴杆(未图示)，当半壳装配在一起时这两个纵向延伸轴杆位于在横向壁134中所形成的孔口136中。在组装之前，转子(未图示)被装配到轴杆上从而使得两个转子位于每一个泵送腔室中。尽管在此简化图中未示出，端部部件各自具有两个孔口，轴杆穿过孔口延伸。由端部部件中的轴承来支承着轴杆，并且由马达和齿轮机构来驱动所述轴杆。

多级真空泵在泵送腔室内以小于大气和可能低至10^-3mbar的压力操作。因此，在大气与泵内侧之间将具有压差。因此在定子部件之间的接头处必须防止周围气体泄露到泵内，定子部件之间的接头形成于半壳的纵向延伸表面118、120之间和半壳的端面126、128与端部部件的内面130、132之间。粘合剂通常用于在半壳之间与在半壳与端部部件之间的密封，但粘合剂特别地易于被腐蚀性泵送气体损坏、并且始终一致地涂覆/应用是较难的并且耗时的。其也可妨碍拆卸和维护。

已知的替代密封布置被公开于US2002155014中，其提供单件式密封构件，包括两个纵向部和两个环形部。但密封构件一般在装配就位方面是复杂的，并且制造起来较为昂贵。

发明内容

本发明提供一种用于密封蛤壳式泵的改进的密封布置。

本发明提供一种真空泵，包括：第一半壳定子部件和第二半壳定子部件，限定至少一个泵送腔室并且用于沿着相应纵向延伸面组装在一起；第一端部定子部件和第二端部定子部件，用于在第一半壳定子部件与第二半壳定子部件的相应纵向端面处组装；纵向密封件，用于当在纵向延伸面处组装在一起时在第一半壳定子部件与第二半壳定子部件之间进行密封；以及，环形密封件，用于当组装时在第一端部定子部件与第二端部定子部件以及第一和第二半壳定子部件之间进行密封；其中纵向密封件具有端部，端部邻接抵靠着环形密封件用于在环形密封件之间进行密封并且第一半壳定子部件和第二半壳定子部件具有的构造用于当端部被压缩于第一半壳定子部件与第二半壳定子部件之间时抵抗端部远离环形密封件移动。

在附属权利要求中限定了本发明的其它优选和/或可选特征。

附图说明

为了使本发明可更好理解，现将参考附图，更详细地描述本发明的某些实施例，在附图中：

图1总体上示出了蛤壳式定子的部件；

图2示出了仅出于解释说明目的而提供的用于半壳定子部件和两个定子端部部件的理论上可能但不合需要的密封布置；

图3示出了具有图2的密封布置的半壳；

图4示出了具有图2的密封布置的端部部件；

图5示出了根据本发明的一实施例用于多级真空泵的半壳定子部件和两个定子端部部件的密封布置；

图6更详细地示出了图5所示的布置的一部分；

图7更详细地示出了图5所示的布置的一种修改的部分；

图8示出了当在组装期间受压缩时的图7的密封布置；

图9更详细地示出了图5所示的布置的另一修改的部分；

图10示出了根据本发明的另一实施例的密封布置；

图11示出了根据了另一密封布置的半壳和端部定子部件；

图12示出了用于定位于图11所示的通道中的纵向密封件；

图13示出了在最终组装和压缩之前，位于图11所示的半壳定子部件中的适当位置的纵向密封件，以及示出了一种环形密封件；以及

图14示出了在最终组装和在压缩后在使用中的图11中的密封件。

具体实施方式

根据本发明的背景，US2002155014讨论了密封一种蛤壳式定子的问题，特别地，其表明泄露线存在于提供周围径向密封的纵向衬垫与在端部处提供轴向密封的O形环之间，这导致令人不满意的密封。因此，该专利提出了如上文所讨论的单件式密封构件。

现在更详细地研究这个问题，图2示出了半壳102的平面图和穿过端部部件122、124所截取的截面图。图3示出了联结的半壳102、104的一个端面126的视图。图4示出了端部部件124的内面132的视图。

参考图2至图4，两个纵向密封构件138位于在第一半壳102和第二半壳104的纵向延伸面118、120和142、144中所形成的通道140中。纵向密封构件138抵抗周围空气泄露到泵内，如由半壳长度上的箭头G1所示。

两个大体上环形密封构件146位于端部部件122、124的内面130、132的相应大体上环形通道148中。密封构件146抵抗周围气体泄露到泵内，如由在端部部件与半壳之间的接头周围的箭头G2所示。因此，大体上防止了气体通过在端部部件中的孔口150或在联结的半壳的端部中的孔口134泄露。

这种密封布置的问题在于在纵向密封构件138与环形密封构件146之间设置不一致的密封件，如由图2中的空间S所示。不一致的密封件允许气体在两个密封构件138、146之间泄露。纵向密封构件138被配置成当半壳被组装在一起以提供紧密配合时被压缩于两个半壳之间。但是，当压缩时，存在着密封构件138在通道140中有某些移动的倾向，由此能形成或者增加空间S。纵向密封构件可被制造成具有比通道140的长度更长的长度，但在此情况下，在半壳之间的压缩可造成密封构件扭结，导致泄漏。

现参考图5所示的本发明的第一实施例，示出了蛤壳式多级真空泵的一部分，其大体上类似于关于图1至图4详细地讨论的蛤壳式泵，除了密封布置不同。因此，泵的总体布置将不在此处再加以描述并且相似的特征被给予相同的附图标记。

在图5中，示出了穿过端部定子部件122、124和仅一个半壳16所截取的截面图。定子10包括两个纵向延伸的密封构件12，纵向延伸的密封构件12位于半壳定子部件16、18的相应通道14中。通道14凹入于半壳16的纵向延伸面20、22内。仅部件16在此图中示出，但半壳18优选地具有类似的布置。当装配在一起时，半壳压缩着所述密封构件12，造成略微膨胀从而使得在密封构件与通道之间存在气密配合。每对相互接合的纵向面可具有用于定位一种密封构件12的通道，或者替代地仅一个这样的面可具有通道，而其它面保持为大体上平坦的。

密封构件12的纵向端部24被配置为用以与通道的相应端部26协同工作以当定子部件组装并且密封构件12受压缩时抵抗密封件端部24远离环形密封构件146移动。以此方式，当泵组装并且操作时，端部24保持与环形密封构件相接触。在本示例中，与密封构件的中部28相比则所述端部扩大。与通道的中部30相比，通道的端部26同样扩大，并且被成形为与密封件端部24的形状互补。更特定而言，并且如在图6的放大图中所示，端部24、26在两个横向维度(垂直于纵向轴线)向外呈锥形并且呈截头圆锥的形式。当然，存在着端部24、26的许多互补的配置，其抵抗纵向密封件远离环形密封件的移动。例如，端部可为梯形，具有平面锥形侧(即，仅在一个横向维度上向外呈锥形)或者可为直线，具有相对于密封构件和通道的纵向配置在大体上横向延伸的侧部。

纵向密封件12的长度可比半壳16、18的通道14长度略微更短，并且需要略微拉伸以便装配就位。在端部24之间生成了在密封件中部28中的少量张力。张力帮助确保端部24略微抵靠通道的端部26而承座从而使得远离环形密封件的移动在初始压缩时立即受到抵抗。

在图7和图8所示的另一布置中，密封件端部32被配置成使得当定子被组装并且密封构件被压缩时，纵向密封构件朝向环形密封构件膨胀。这种膨胀在密封构件之间增加了密封力并且优选地如图8所示，当端部抵靠环形密封件变形时，也使得密封表面延伸，密封表面抵抗气体泄露到泵内。

更详细地，纵向密封构件32包括中部28，中部28大体上为圆柱形，如先前所描述的那样。密封构件的端部34具有端部配置，其朝向环形密封构件146在环形密封件的任一侧上在更大程度上延伸、并且被配置成用以安放成从半壳的端面隆起（proud of）。如图7所示，端部配置大体上为弯曲的。当不压缩时，端部突起35优选地在纵向方向与环形密封件146重叠，从而使得在压缩期间需要更少的膨胀以便在两个密封件之间形成良好的密封。在此布置中，端部部件36包括大体上环形通道38用于接纳所述环形密封件。此外，在纵向密封件的区域中，凹部40形成于端部部件的表面30中。如图8所示，当密封件被压缩时，半壳的通道42的端部抵抗着端部34远离环形密封件移动，并且导致端部朝向环形密封件膨胀，如由箭头所示。在此示例中设置凹部40允许端部34绕环形密封构件的截面膨胀。因此，增加了在密封件之间的密封力并且密封表面44延伸，呈现弓形界面。尽管在图7和图8中并未具体地示出，并且取决于纵向密封件和环形密封件的材料性质，环形密封件也可由于纵向密封件在组装期间朝向它移动而变形。

在图9所示的替代布置中，纵向密封构件46可具有端部48，端部48被配置成类似于箭上的羽毛，具有向内呈锥形的端部表面50，两个大体上平行的直侧52和朝向中部28呈锥形的表面54。半壳的通道的端部53被配置成与端部48的形状互补并且抵抗其远离环形密封件的移动。端部48当被压缩到端部34时以类似的方式起作用，如上文关于图7和图8所描述的那样，从而使得在密封件46与146之间的密封力增加并且延长了泄露路径。

在图10所示的另一布置中，纵向密封构件47可具有端部49，端部49大体上为梯形，且具有从大体上平坦中部51向外呈锥形的上表面和下表面(如在图中定向)和并不呈锥形的侧表面。在纵向密封表面中的通道53具有端部55，端部55的形状与密封构件47的端部49互补。在修改中，密封构件57具有大体上圆形凹槽59用于接纳环形密封构件和用于在构件之间延伸该密封表面。

在图11至图14中示出了本发明的另一实施例。图11以放大图示出了无纵向或环形密封构件的端部部件56和半壳58的部分。半壳的纵向延伸面60具有在其表面内以埋头孔方式钻出的纵向凹部、或通道62，用于定位所述纵向延伸的密封构件(在图12中示出)。从凹部大体上正交直立的是壁64，其具有与面60齐平的上表面。在另一布置中，壁可延伸到对立半壳的凹部内。在半壳的端面66中以埋头孔方式钻出大体上环形通道68用于接纳一种环形密封构件(在图13中示出)。图11仅示出了环形通道68的截面，环形通道68大体上垂直于凹部62并且形成于凹部62中。形成了一种凹入肩部69以用于与纵向密封构件的定位肩部协同工作，如在下文中更详细地描述的那样。

纵向密封构件70在图12中示出并且形状为与凹部62的形状互补。密封件70包括两个细长部72，这两个细长部72装配于凹部62中并且在横向间隔开用于紧密地邻近着直立壁64而装配。密封件的横向延伸部74在细长部之间延伸并且被配置成与壁的端部76紧密地相邻。爪形构造从横向延伸部74延伸，具有两个突起78和大体上半圆形的凹部80，半圆形的凹部80的大小和形状类似于环形通道68的截面。端部定子部件56具有大体上平面的内面82用于当环形密封构件位于环形通道68中时压缩所述环形密封构件。定位肩部71在横向向外延伸以用于与通道62的凹入肩部69协同工作。

图13示出了装配于定子半壳中适当位置但在完全组装和压缩之前的环形密封构件146和纵向密封构件70。将看出，在这种条件下，密封构件的定位肩部71安放成抵靠着通道的相应凹入肩部69而齐平。以此方式，密封构件能容易地装配于通道中其正确的位置。在压缩之前，间隙73存在于壁的端表面76与密封构件的横向部74之间。间隙73的大小可被控制在设计公差内以在最终组装和压缩期间增加或减小由纵向密封构件施加到环形密封构件的力。

如图14所示，在最终压缩后，纵向密封构件70和环形密封构件146分别在(一方面)在半壳58与(另一方面)端部部件56之间受压缩，并且纵向密封构件的横向部74膨胀到间隙73内并且邻接抵靠着壁76。横向部也朝向环形密封构件膨胀并且爪78在横向朝向环形密封构件膨胀，如由箭头所示。优选地，密封件在某种程度上变形以提供紧密配合和良好的密封。虽然密封件抵靠彼此变形，形成了抵抗着到定子内的泄漏的大体上半圆形的密封表面。

在上文所描述的实施例中，纵向密封构件可呈衬垫形式，其具有大体上平坦的配置，其中，其在两个维度具有更大的伸展并且在第三维度具有更小的伸展。衬垫可由相对较硬的材料诸如金属而形成。在此情况下，重要的是控制在衬垫与环形密封构件之间的密封力从而使得当它们被压缩在一起时衬垫并不损坏环形密封构件。

Claims (12)

1.一种多级真空泵，包括：

第一半壳定子部件和第二半壳定子部件，限定多个泵送腔室并且用于沿着相应纵向延伸面组装在一起；

第一端部定子部件和第二端部定子部件，用于在所述第一半壳定子部件与第二半壳定子部件的相应纵向端面处组装；

纵向密封件，用于当在所述纵向延伸面处组装在一起时在所述第一半壳定子部件与第二半壳定子部件之间进行密封；以及

环形密封件，用于当组装时在所述第一和第二端部定子部件与第一和第二半壳定子部件之间进行密封；

其中所述纵向密封件具有邻接抵靠着所述环形密封件的端部以用于在所述环形密封件之间进行密封，并且所述第一半壳定子部件和第二半壳定子部件具有用于当所述端部压缩于第一半壳定子部件与第二半壳定子部件之间时抵抗所述端部远离所述环形密封件移动的构造。

2.根据权利要求1所述的多级真空泵，其中，所述半壳定子部件的彼此接合的纵向延伸面在它们之间形成用于定位所述纵向密封件的相应纵向通道，且其中由所述通道的扩大端部形成所述构造，所述构造配置成用于接纳所述纵向密封件的扩大端部。

3.根据权利要求1或2所述的多级真空泵，其中，所述纵向密封件和所述通道的所述扩大端部从其中部在横向向外呈锥形。

4.根据权利要求3所述的多级真空泵，其中，所述纵向密封件和所述通道的所述扩大端部从其中部在至少两个正交横向维度上向外呈锥形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，当位于所述通道中时，所述纵向密封件的所述端部延伸成从所述半壳部件的相应端面隆起以用于邻接抵靠着所述环形密封件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，所述纵向密封件的所述端部配置成使得当在组装期间受压缩时，它们抵靠所述环形密封件变形以在它们之间延伸所述密封表面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，所述纵向密封件的所述端部包括纵向突起，所述纵向突起之间具有凹部，所述凹部的形状与所述环形密封件的截面互补从而使得当组装时所述环形密封件位于所述凹部中并且所述密封表面在所述密封件之间延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，所述半壳定子部件的端面当组装在一起时形成用于定位所述环形密封件的环形通道，并且所述环形通道延伸穿过所述纵向通道的端部。

9.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，所述纵向通道凹入于所述半壳的所述纵向延伸面内、并且所述纵向壁从所述凹部直立并且与所述纵向延伸面大体上齐平，其中所述纵向密封件装配于所述壁周围从而使得当压缩时所述壁防止所述纵向密封件远离所述环形密封件变形。

10.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，所述纵向密封件和所述第一半壳定子部件和第二半壳定子部件的构造抵抗所述纵向密封件的密封表面远离相应环形密封件移动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，当定位于所述第一半壳定子部件和第二半壳定子部件中时并且在压缩之前，在所述纵向密封件的构造与所述第一半壳部件和第二半壳部件的构造之间存在着间隙，在压缩期间所述纵向密封件能膨胀到所述间隙内。

12.根据前述权利要求中任一项所述的多级真空泵，其中，所述纵向密封件为衬垫，所述衬垫在两个维度具有更大伸展并且在第三维度具有更小伸展。

Images