CN104329257A - 一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，属于泵技术领域。它解决了现有的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置冷却效果差、加工不方便的问题。本螺杆转子冷却装置包括液压泵和冷却液箱，螺杆转子上具有螺旋齿，螺旋齿上沿螺旋方向开设有冷却液通道，冷却液通道的上表面具有相对于外界敞开的开口，冷却通道的开口处固定有与开口形状相匹配的镶块，螺旋齿外侧包覆有工程塑料附层，工程塑料附层覆盖镶块和开口连接处，冷却液通道的进液端通过液压泵与冷却液箱连通，冷却液通道的出液端与冷却液箱连通。本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中在螺杆转子的螺旋齿内部形成冷却液通道，确保螺杆转子的冷却效果更好。

Description

一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置

技术领域

本发明属于泵技术领域，涉及一种螺杆真空泵，特别是一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置。

背景技术

螺杆真空泵是利用一对螺杆转子，在泵壳中作同步高速反向旋转而产生的吸气和排气作用的抽气设备。螺杆真空泵的两根螺杆转子需要进行精细动平衡校正，并由轴承支撑安装在泵壳中，两根螺杆转子之间都有一定的间隙，因此泵工作时，相互之间无磨擦，运转平稳，噪音低，工作腔无需润滑油。

现有的螺杆真空泵的冷却方式是直接冷却泵壳，即在泵壳上开有冷却水通道，往泵壳或者轴承外侧通冷却水，用来冷却螺杆泵体外壳和排气口温度。螺杆真空泵如果冷却效果不好，会造成螺杆转子变形，进而引起螺杆卡死的故障。为了提高冷却效果，螺杆真空泵生产企业通过螺杆转子加工成中空的结构，以提高冷却效果。一种方式是，在螺杆转子上加工沿轴向贯通的冷却液通道，这种方式加工方便，但是冷却效果相对较差。

另一种方式是在螺杆转子的螺旋齿上加工冷却液通道，例如，中国专利【申请号201310125129.0；公开号CN103267015A】热管内冷却干式螺杆真空泵以及中国专利【申请号201310125103.6；授权公告号CN103195715A】不锈钢中空螺杆，以上两篇专利文献公开了一种不锈钢中空螺杆，由杆体和螺旋齿组成，螺旋齿的中空结构作为冷却腔，在冷却腔内注入冷却介质，排除空气并密封，从而形成热管式内冷却结构，在后盖上装有冷却油泵对螺杆轴进行冷却。

上述的螺杆真空泵的螺杆采用中空的结构，螺杆的螺旋齿为中空结构形成冷却腔，并通过注入冷却介质用于对螺杆的冷却。由于现有螺杆通常采用铸造成型加工，从两篇专利文献的文字和图纸公开的内容可知，螺旋齿的中空结构在铸造过程中得到，这样的结构存在的问题在于，铸造难以准确控制冷却腔大小，进而严重影响了螺杆转子的动平衡性能，铸造件容易产生各种缺陷，造成成品率底，螺杆真空泵的噪音和震动也会增加。并且，通过冷却油泵单独对螺杆轴进行冷却，没有很好的利用冷却腔，冷却效果不佳。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，本发明解决的技术问题是如何在螺杆转子的螺旋齿上加工冷却液通道以提高对螺杆转子的冷却效果。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，所述螺杆真空泵包括泵体和设置在泵体内的螺杆转子，所述螺杆转子采用金属材料制成，其特征在于，本螺杆转子冷却装置包括液压泵和冷却液箱，所述螺杆转子上具有螺旋齿，所述螺旋齿上沿螺旋方向开设有冷却液通道，所述冷却液通道的上表面具有相对于外界敞开的开口，所述冷却通道的开口处固定有与开口形状相匹配的镶块，所述螺旋齿外侧包覆有工程塑料附层，所述工程塑料附层覆盖所述镶块和开口连接处，所述冷却液通道的进液端通过液压泵与冷却液箱连通，所述冷却液通道的出液端与冷却液箱连通。

本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置的工作原理是：当螺杆真空泵工作时，螺杆转子转动进行吸气和排气。螺杆转子转动过程中，液压泵抽取冷却液箱内的冷却液并送往冷却液通道的进液端，冷却液流过沿螺旋齿的螺旋方向分布在螺旋齿内部的冷却液通道，并通过冷却液通道的出液端回到冷却液箱，完成了一次冷却液的循环。冷却液反复在冷却液通道中循环，能够带走螺杆转子，特别是螺杆转子螺旋齿上的热量，改善了螺杆转子的冷却效果，防止螺杆转子过热导致变形影响抽气效率和螺杆转子的使用寿命。螺杆转子的加工过程中，先铸造出螺杆转子胚料，使用高精度的机床在螺杆转子的螺旋齿上加工出冷却液通道，再将镶块固定在冷却液通道敞开的开口上，使冷却液通道的上表面与外界封闭，最后通过注塑的方式在螺旋齿外侧包覆工程塑料附层。机加工能保证螺杆转子的动平衡性能，并且，加工出的冷却液通道可根据转子的动平衡量的分布情况进行设计，再精确加工，可在通道中去除金属材料进行动平衡校正。工程塑料附层覆盖了开口与镶块配合的位置，能够避免开口与镶块之间的缝隙受到腐蚀或者发生冷却液的泄漏，同时也提高了螺旋齿的耐腐蚀性能。本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置通过对螺杆转子中的冷却液通道结构的改进，能在保证螺杆转子性能的前提下在螺杆转子的螺旋齿内部加工出冷却液通道，从而提高了对螺杆转子的冷却效果。

作为优选，在上述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中，所述螺杆转子的一端具有沿轴向分布的进液通道，所述进液通道贯通螺杆转子的一个端面；所述螺杆转子的另一端具有沿轴向分布的出液通道，所述出液通道贯通螺杆转子的另一个端面；所述冷却液通道的进液端通过进液通道与液压泵相连，所述冷却液通道的出液端通过出液通道与冷却液箱连通。进液通道和出液通道都位于螺杆转子内部，并沿轴向分布，经过进液通道和出液通道的冷却液可以带走螺杆转子杆身上的热量，进一步提高冷却效果，有利于保持整个螺杆转子上的温度一致性；螺杆转子加工时，进液通道和出液通道可以直接从螺杆转子两端面中心位置打孔加工，加工更方便，并且对螺杆转子动平衡性能影响较小。

作为进一步优选，在上述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中，所述泵体上设置有端盖，所述端盖内具有安装腔，所述螺杆转子穿过泵体伸入安装腔内，所述液压泵设置在安装腔内，所述端盖侧部还具有进液口，所述进液口与冷却液箱连通，所述泵体和螺杆转子之间还设置有油封。液压泵安装在端盖和泵体之间的安装腔内，使液压泵更好的与螺杆真空泵集成，减小了设备的整体体积，并且，这样的安装方式更有利于控制冷却液的流量和流速，可以根据实际的负载大小调节冷却液供给量。

作为进一步优选，在上述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中，所述螺杆转子的侧面具有与出液通道相连通的出液口，所述出液通道位于螺杆转子端部处通过堵塞封闭。这样的结构在满足出液口开设位置的要求外，保持了出液通道结构所带来的加工方便、冷却效果好的优点。

在上述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中，所述镶块采用金属材料制成的一体式结构，所述镶块呈条形并沿着冷却通道的开口分布，所述冷却通道的开口处具有卡槽，所述镶块上具有与上述卡槽匹配的卡沿。镶块采用整体式结构保证螺旋齿开口处的密封性，采用柔韧性好的金属便于镶块的安装，金属材料的强度相对较大且热传导性能更好。

与现有技术相比，本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置的优点在于：

1、本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中在螺杆转子的螺旋齿内部形成冷却液通道，并与泵外部的冷却液箱相连，冷却液温度升降，监控简便。冷却液反复在冷却液通道中与冷却液箱中循环，能够带走螺杆转子，特别是螺杆转子螺旋齿上的热量，从而确保螺杆转子的冷却效果更好。

2、本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中螺杆转子铸造好之后，对螺杆转子进行机加工，螺旋齿上加工出沿螺旋方向分布的开口敞开的冷却液通道，再将镶块固定在冷却液通道的开口处，使镶块的开口相对于外界部分封闭，从而使冷却液能够在冷却液通道能循环流动。通过机加工形成冷却液通道，能够保证螺杆转子的动平衡性能，同时保证了螺杆转子壁厚均匀，在提高对螺杆转子的冷却效果的同时，也保持了螺杆转子的性能，提高了螺杆转子的成品率。

3、本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中螺杆转子的螺旋齿外侧包覆工程塑料附层，工程塑料附层覆盖了开口与镶块配合的位置，能够密封开口与镶块之间的缝隙使螺杆转子基体免受腐蚀或者避免发生冷却液的泄漏，同时也提高了螺旋齿的耐腐蚀性能。

附图说明

图1是本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图中，1、泵体；2、螺杆转子；21、螺旋齿；211、冷却液通道；22、进液通道；23、出液通道；24、出液口；3、液压泵；4、镶块；41、卡沿；5、工程塑料附层；6、端盖；61、安装腔；62、进液口；7、油封；8、堵塞。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

螺杆真空泵包括泵体1和螺杆转子2，螺杆转子2安装在泵体1内，螺杆转子2采用金属材料制成。本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置包括液压泵3、冷却液箱和冷却液通道211。

具体来说，如图1所示，螺杆转子2上具有螺旋齿21，冷却液通道211沿螺旋齿21螺旋方向开设在螺杆转子2的螺旋齿21上。冷却液通道211的上表面具有相对于外界敞开的开口，冷却通道的开口处固定有与开口形状相匹配的镶块4。本实施例中，如图2所示，镶块4采用金属材料制成的一体式结构，呈条形的镶块4沿着冷却通道的开口分布，冷却通道的开口处具有卡槽，镶块4上具有与卡槽匹配的卡沿41。镶块4将冷却液通道211的开口封闭，保留冷却液通道211位于螺杆转子2的螺旋齿21内的部分，用于冷却液的循环。冷却液通道211的进液端通过液压泵3与冷却液箱连通，冷却液通道211的出液端与冷却液箱连通。在实际的产品中，冷却液箱可以为螺杆泵本身具有的齿轮箱，冷却液由齿轮箱供给，使用过的冷却液回到齿轮箱进行降温冷却后重复利用。

如图1所示，作为优选方案，螺杆转子2的一端具有沿轴向分布的进液通道22，进液通道22贯通螺杆转子2的一个端面。螺杆转子2的另一端具有沿轴向分布的出液通道23，出液通道23贯通螺杆转子2的另一个端面。冷却液通道211的进液端通过进液通道22与液压泵3相连，冷却液通道211的出液端通过出液通道23与冷却液箱连通。在实际的加工过程中，可以在冷却液通道211中分别与进液通道22和出液通道23正对的位置处打孔，使进液通道22和出液通道23分别与冷却液通道211连通。进液通道22和出液通道23都位于螺杆转子2内部，并沿轴向分布，经过进液通道22和出液通道23的冷却液可以带走螺杆转子2杆身上的热量，进一步提高冷却效果，有利于保持整个螺杆转子2上的温度一致性。螺杆转子2加工时，进液通道22和出液通道23可以直接从螺杆转子2两端面中心位置打孔加工，加工更方便，并且对螺杆转子2动平衡性能影响较小。

作为进一步优选，泵体1上固定有端盖6，端盖6具有安装腔61，螺杆转子2穿过泵体1伸入安装腔61内，液压泵3安装在端盖6和泵体1之间的安装腔61内，液压泵3工作能将冷却液通过螺杆转子2端部的进液通道22送到冷却液通道211中。端盖6侧部还具有进液口62，进液口62与冷却液箱连通，泵体1和螺杆转子2之间设置有油封7，防止冷却液进入泵体1内。这样的安装方式更有利于控制冷却液的流量和流速，可以根据实际的负载大小，调节冷却液供给。

作为进一步优选，螺杆转子2的侧面具有与出液通道23相连通的出液口24，出液通道23位于螺杆转子2端部处通过堵塞8封闭。这样的结构在满足出液口24开设位置的要求外，保持了出液通道23结构所带来的加工方便、冷却效果好的优点。

如图1所示，螺杆转子2的螺旋齿21外侧包覆有工程塑料附层5，工程塑料附层5覆盖镶块4。工程塑料附层5覆盖了开口与镶块4配合的位置，能够避免开口与镶块4之间的缝隙受到腐蚀或者发生冷却液的泄漏，同时也提高了螺旋齿21的耐腐蚀性能。

本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置中的螺杆转子2的加工过程，先铸造出螺杆转子2胚料，使用高精度的机床在螺杆转子2的螺旋齿21上加工出冷却液通道211，冷却液通道211采用机加工能保证螺杆转子2的动平衡性能。再将镶块4固定在冷却液通道211敞开的开口上，使冷却液通道211的上表面与外界封闭，最后通过注塑的方式在螺旋齿21外侧包覆工程塑料附层5，提高了螺旋齿21的耐腐蚀性能。

本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置的工作原理是：当螺杆真空泵工作时，螺杆转子2转动进行吸气和排气。螺杆转子2转动过程中，液压泵3抽取冷却液箱内的冷却液并送往冷却液通道211的进液端，冷却液流过沿螺旋齿21的螺旋方向分布在螺旋齿21内部的冷却液通道211，并通过冷却液通道211的出液端回到冷却液箱，完成了一次冷却液的循环。冷却液反复在冷却液通道211中循环，能够带走螺杆转子2，特别是螺杆转子2螺旋齿21上的热量，改善了螺杆转子2的冷却效果，防止螺杆转子2过热导致变形，影响抽气效率和螺杆转子2的使用寿命。本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置通过对螺杆转子2中的冷却液通道211结构的改进，能在保证螺杆转子2性能的前提下在螺杆转子2的螺旋齿21内部加工出冷却液通道211，从而提高了对螺杆转子2的冷却效果。螺杆空压机的工作原理与螺杆真空泵类似，本螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置还可以直接应用于螺杆空压机中，以改善螺杆空压机的冷却效果。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了泵体1、螺杆转子2、螺旋齿21、冷却液通道211、进液通道22、出液通道23、出液口24、液压泵3、镶块4、卡沿41、工程塑料附层5、端盖6、安装腔61、进液口62、油封7、堵塞8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，所述螺杆真空泵包括泵体(1)和设置在泵体(1)内的螺杆转子(2)，所述螺杆转子(2)采用金属材料制成，其特征在于，本螺杆转子冷却装置包括液压泵(3)和冷却液箱，所述螺杆转子(2)上具有螺旋齿(21)，所述螺旋齿(21)上沿螺旋方向开设有冷却液通道(211)，所述冷却液通道(211)的上表面具有相对于外界敞开的开口，所述冷却通道的开口处固定有与开口形状相匹配的镶块(4)，所述螺旋齿(21)外侧包覆有工程塑料附层(5)，所述工程塑料附层(5)覆盖所述镶块(4)和开口连接处，所述冷却液通道(211)的进液端通过液压泵(3)与冷却液箱连通，所述冷却液通道(211)的出液端与冷却液箱连通。

2.根据权利要求1所述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，其特征在于，所述螺杆转子(2)的一端具有沿轴向分布的进液通道(22)，所述进液通道(22)贯通螺杆转子(2)的一个端面；所述螺杆转子(2)的另一端具有沿轴向分布的出液通道(23)，所述出液通道(23)贯通螺杆转子(2)的另一个端面；所述冷却液通道(211)的进液端通过进液通道(22)与液压泵(3)相连，所述冷却液通道(211)的出液端通过出液通道(23)与冷却液箱连通。

3.根据权利要求2所述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，其特征在于，所述泵体(1)上设置有端盖(6)，所述端盖(6)内具有安装腔(61)，所述螺杆转子(2)穿过泵体(1)伸入安装腔(61)内，所述液压泵(3)设置在安装腔(61)内，所述端盖(6)侧部还具有进液口(62)，所述进液口(62)与冷却液箱连通，所述泵体(1)和螺杆转子(2)之间还设置有油封(7)。

4.根据权利要求3所述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，其特征在于，所述螺杆转子(2)的侧面具有与出液通道(23)相连通的出液口(24)，所述出液通道(23)位于螺杆转子(2)端部处通过堵塞(8)封闭。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的螺杆真空泵的螺杆转子冷却装置，其特征在于，所述镶块(4)采用金属材料制成的一体式结构，所述镶块(4)呈条形并沿着冷却通道的开口分布，所述冷却通道的开口处具有卡槽，所述镶块(4)上具有与上述卡槽匹配的卡沿(41)。