CN103573627A

CN103573627A - 一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法

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Publication number: CN103573627A
Application number: CN201210278393.3A
Authority: CN
Inventors: 倪诗茂
Original assignee: Scroll Laboratories Inc
Current assignee: Scroll Laboratories Inc
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，包括若干真空泵，每一真空泵包括：一固定涡卷基座；一位于基座上的固定涡卷；以及一与固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷；其中，位于所述固定涡卷外圈涡卷元件的端板上开设进气口，位于所述固定涡卷内圈涡卷元件的端板上开设排气口，所述排气口具有一排气阀组件；每一下游的真空泵的进气口通过气管与相邻的上游的真空泵的排气口连接。使用本发明，下游真空泵从上游真空泵的排气口中抽气，以此降低上游真空泵排气口下容积内的压力。打破进气口和排气口的动态平衡。从排气口向进气口的回流减少，增加了从进气口抽取的气体，从而降低上游进气口的气体压力，提高进气口的极限真空度。

Description

一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种真空泵的技术领域，尤其涉及一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法的技术领域。

背景技术

在机械领域，涡卷式装置用于压缩机和膨胀机，涡卷是在一个端板上延伸出一个具有螺旋剖面的柱面的元件。通常一个是固定的，叫做固定涡卷。另一个涡卷具有与固定涡卷的螺旋柱面相共轭的螺旋柱面，并相对于固定涡卷做圆形的平动，也叫绕动，被称为绕动涡卷。

这两种涡卷的互相共轭的螺旋式涡卷柱面相互啮合形成线接触。

一对相邻的线接触与端板表面之间至少形成一个密封的压缩气室。当一个绕动涡卷相对于固定涡卷做绕动运动时，在螺旋型侧壁上的线接触会沿着该侧壁移动，从而改变密封气室的大小。而绕动运动的方向将决定密封气室膨胀或是压缩流体。

通过固定涡卷和绕动涡卷之间形成密闭性线接触的真空泵，通过进气口抽取气体，以降低进气口的气体压力，提高进气口真空度。现有的真空泵常采用固定涡卷和绕动涡卷多圈涡卷元件的方式。涡卷的圈数越多则从排气口到进气口通过压缩气室之间的内泄漏会越低，从而提高了真空泵的抽气极限真空度。但采用多圈涡卷元件的话，由于做绕动运动时位于压缩区内的空气压力会提高，尤其是在抽真空的早期阶段，进气压力接近于大气压，多圈涡卷原件会使压缩气室内的气体产生较大的压力提升，而内部压力会过大，导致产生作用在绕动涡卷和固定涡卷很大的轴向和径向的分离力，增大了能耗。

发明内容

本发明提供了一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，以解决现有固定涡卷和绕动涡卷采用多圈涡卷元件方式的真空泵，由于做绕动运动时位于压缩区内的空气压缩比过高，内部压力过大，导致产生很大的轴向和径向的分离力和能耗大的问题，无法进一步通过增加涡卷的圈数来提高真空泵的极限真空度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，包括若干串联连接的真空泵，每一所述真空泵包括：

一固定涡卷基座；

一位于所述固定涡卷基座上的固定涡卷；以及

一相对于所述固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷；

其中，位于所述固定涡卷外圈涡卷元件的端板上开设进气口，位于所述固定涡卷内圈涡卷元件的端板上开设排气口；所述排气口具有一排气阀组件，用于开启或关闭所述排气口；所述真空泵还包括气管，每一下游的真空泵的进气口通过所述气管与相邻的上游的真空泵的排气口连接。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，所述排气阀组件包括舌簧阀片和限位板，所述固定涡卷内圈涡卷元件的端板上还具有气阀室，所述气阀室通过所述气管与下游的所述真空泵的进气口连接，并且所述气阀室贯穿所述固定涡卷基座，所述限位板的一端固设在所述气阀室内的固定涡卷的端板上，并且所述限位板下压所述舌簧阀片，所述限位板的另一端限制所述舌簧阀片的开启角度，同时，所述舌簧阀片贴合于位于所述固定涡卷端板中部的排气口上。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，所述舌簧阀片可弹性地开启或关闭所述排气口；当所述舌簧阀片紧贴所述排气口时，所述舌簧阀片关闭所述排气口，当所述舌簧阀片开启时，并紧贴所述限位板的另一端，以此限制所述舌簧阀片的上升。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，还包括有一阀盖，所述阀盖覆盖于所述固定涡卷基座上的所述气阀室。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，所述气管贯穿所述阀盖，并与所述气阀室连通。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，所述真空泵的数量为两个。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，上游的所述真空泵未安装所述排气阀组件，下游的所述真空泵安装有所述排气阀组件。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，所述真空泵的数量为三个以上。

上述的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，其中，最上游的所述真空泵未安装所述排气阀组件，最下游的所述真空泵安装有所述排气阀组件。

一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，使用相连通的多个真空泵，通过所述气管从最上游的真空泵的进气口中抽气，从最下游的真空泵的排气口中排气，以提高真空度。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

通过本发明的两级串联真空泵的使用，使得下游真空泵能够从上游真空泵的排气口抽气，从而降低上游真空泵排气口下容积内的压力。打破进气口和排气口的气体动态平衡。从排气口向进气口的回流减少，增加从进气口抽取的气体，从而降低进气口的气体压力，以此提高进气口的极限真空度。

附图说明

图1是本发明的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法中一个单级真空泵（未包括固定涡卷基座）的示意图；

图2是本发明的一种由两个单级真空泵串联而成的多级浮动涡旋真空泵及其使用方法的示意图；

图3是本发明的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法中一个单级真空泵的涡卷的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法的具体实施方式。

图1是本发明的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法中一个单级真空泵（未包括固定涡卷基座）的示意图，图2是本发明的一种由两个单级真空泵串联而成的多级浮动涡旋真空泵及其使用方法的示意图，图3是本发明的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法中一个单级真空泵的涡卷的剖视图，请参见图1、图2和图3所示。本发明的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，包括有若干真空泵10，该若干真空泵10之间通过气管相互串联（为方便表述起见，对串联的上游真空泵和下游真空泵都采用“10”表示，但并不意味着所有串联的真空泵必须是完全一模一样的。这些真空泵可以是一样的，也可以是不一样的，但本发明用“10”表示和叙述，不失其普遍性）。其中，每一个真空泵10包括有一固定涡卷基座20，在该固定涡卷基座20上设置有一固定涡卷30，固定涡卷30具有一第一端板31，在第一端板31上固定设置有涡卷元件32，涡卷元件32固定其上并由此向外延伸；该固定涡卷基座20还包括设置有一绕动涡卷40，绕动涡卷40具有一第二端板41，在第二端板41上固定设置有涡卷元件42，涡卷元件42固定其上并由此向外延伸；同时，设有涡卷元件32的第一端板31与设有涡卷元件42的第二端板41相互靠近，使得涡卷元件32与涡卷元件42之间相互啮合形成线接触，并且涡卷元件32与涡卷元件42分别抵于第二端板41和第一端板31上，并保持180°的相位角位移和等于绕动半径Ror的径向位移。涡卷元件32和涡卷元件42之间一对相邻的线接触与端板表面之间至少形成一个密封的压缩气室。当绕动涡卷40相对于固定涡卷30做绕动时，在螺旋型侧壁上的接触线会沿着该侧壁移动，从而改变密封气室的容积大小。在固定涡卷30的涡卷元件32的外圈的第一端板31上开设有进气口51，在固定涡卷30的涡卷元件32的内圈的第一端板31上还开设有排气口52，并且在排气口52处设置有一排气阀组件60，用于开启或关闭排气口52。该排气阀组件60具有弹性的舌簧阀片61，可以根据舌簧阀片61所覆盖的位于动静涡卷元件中心部位的涡卷排气气室的气压的周期性变化来封住排气口52或者开启排气口52进行排气。还包括有气管80，通过气管80将每一个下游的真空泵10的进气口51与其相邻的上游的真空泵10的排气口52相连接，以此形成串联气路，使得相邻的两个真空泵10能够通过气管80从上游进气口51中抽气，从下游的真空泵10的排气口52中排气。

本发明在上述基础上还具有如下实施方式：

本发明的第一实施例中，请继续参见图1、图2和图3所示。排气阀组件60包括上述的舌簧阀片61和限位板62。在固定涡卷30的第一端板31上还设置有一气阀室53，气阀室53与排气口52相互连接，并且气阀室53贯穿固定涡卷基座20。限位板62的一端固定设置在气阀室53内的固定涡卷30的第一端板31上，并且限位板62下压舌簧阀片61，限位板62的另一端成弯形翘起，以限制舌簧阀片61的开启角度，使得舌簧阀片61的开启位置得以限制。同时，舌簧阀片61贴合在位于固定涡卷30第一端板31中部的排气口52中。

本发明的第二实施例中，舌簧阀片61可弹性地开启或关闭排气口52；当舌簧阀片61紧贴排气口52时，舌簧阀片61关闭排气口52，当舌簧阀片61开启时，并紧贴限位板62的另一端，以此限制舌簧阀片61的上升。

本发明的第三实施例中，真空泵10还包括有一阀盖70，该阀盖70设置在固定涡卷基座20上，并且阀盖70能够覆盖于固定涡卷基座20的气阀室53，同时，气管80贯穿阀盖70，并与气阀室53相互连通。

本发明的第四实施例中，上述的真空泵10的数量为两个，上游的真空泵10不安装排气阀组件60，而下游的真空泵10需安装排气阀组件60舌簧阀片61和限位板62。上游的真空泵10的排气口52通过气管80连接下游的真空泵10的进气口51。同时，下游的真空泵10的抽气速度不大于上游的真空泵10的抽气速度。

本发明的第五实施例中，上述的真空泵10的数量也可为N个，N为三或三以上。最上游的真空泵10不安装排气阀组件60，而最下游的真空泵10需安装排气阀组件60舌簧阀片61和限位板62。第N-1级真空泵10的排气口52通过气管80连接第N级真空泵10的进气口51。

本发明的一种多级浮动涡旋真空泵及其使用方法，通过使用相连通的多个真空泵10，通过气管80从最上游的真空泵10的进气口51中抽气，从最下游的真空泵10的排气口52中排气，以提高真空度。

真空泵10的固定涡卷30和绕动涡卷40的线型是渐开线，固定涡卷30和绕动涡卷40的渐开线侧壁在做180°的角位移和相当于绕动半径Ror相对的径向位移后，侧壁之间的形成密闭性的线接触。在侧壁上每隔360°会有一条线接触。相邻的接触线和固定涡卷30、绕动涡卷40的端板的顶面形成了密闭的气室。涡卷的线型有N圈，就会形成对称的两组成串联状分布的由外向内的（N-0.5）个密闭气室。

真空泵10运行一段时间达到了排气口52 下的气体与该真空泵10进气口51的气体的动态平衡，即真空泵10将气体由进气口51抽取到排气口52，同时气体又从排气口52通过涡卷之间的间隙又回流到进气口51。此时真空泵10达到了极限真空。

以二级真空泵10为例，下游真空泵10从上游真空泵10的排气口52中抽气，以此降低上游真空泵10排气口52下容积内的压力。打破进气口51和排气口52的动态平衡。从排气口52向进气口51的回流减少，增加了从进气口51抽取的气体，从而降低上游进气口51的气体压力，提高进气口51的极限真空度。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多级浮动涡旋真空泵，包括若干串联连接的真空泵，每一所述真空泵包括：

一固定涡卷基座；

一位于所述基座上的固定涡卷；以及

一相对于所述固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷；

其特征在于，位于所述固定涡卷外圈涡卷元件的端板上开设进气口，位于所述固定涡卷内圈涡卷元件的端板上开设排气口；所述排气口具有一排气阀组件，用于开启或关闭所述排气口；所述真空泵还包括气管，每一下游的真空泵的进气口通过所述气管与相邻的上游的真空泵的排气口连接。

2.根据权利要求1所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，所述排气阀组件包括舌簧阀片和限位板，所述固定涡卷内圈涡卷元件的端板上还具有气阀室，所述气阀室通过所述气管与下游的所述真空泵的进气口连接，并且所述气阀室贯穿所述基座，所述限位板的一端固设在所述气阀室内的固定涡卷的端板上，并且所述限位板下压所述舌簧阀片。

3.根据权利要求2所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，所述舌簧阀片可弹性地开启或关闭所述排气口；当所述舌簧阀片紧贴所述排气口时，所述舌簧阀片关闭所述排气口，当所述舌簧阀片开启时，并紧贴所述限位板的另一端，以此限制所述舌簧阀片的上升。

4.根据权利要求3所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，还包括有一阀盖，所述阀盖覆盖于所述基座上的所述气阀室。

5.根据权利要求4所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，所述气管贯穿所述阀盖，并与所述气阀室连通。

6.根据权利要求1所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，所述真空泵的数量为两个。

7.根据权利要求6所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，下游的所述真空泵安装所述排气阀组件。

8.根据权利要求1所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，所述真空泵的数量为三个以上。

9.根据权利要求8所述多级浮动涡旋真空泵，其特征在于，最下游的所述真空泵安装所述排气阀组件。

10.一种如权利要求1至9中任意一项所述多级浮动涡旋真空泵的使用方法，其特征在于，使用相连通的多个真空泵，通过所述气管从最上游的真空泵的进气口中抽气，从最下游的真空泵的排气口中排气，以提高真空度。