CN104712551B - 具有包括挠曲件的轴向柔性系统的涡旋泵 - Google Patents

Abstract

一种涡旋泵，包括：框架，定涡旋盘，一个或多个非赋能型末端密封，组装到框架并由其支撑的偏心驱动机构，动涡旋盘组装于所述偏心驱动机构从而可由偏心驱动机构在绕泵的纵向轴线的轨道上驱动，以及包括挠曲件的轴向柔性系统。所述挠曲件插入偏心驱动机构的轴承与偏心驱动机构的挠曲件定位表面之间。该挠曲件在组装过程的情况下允许动涡旋盘从定涡旋盘移开，否则会导致末端密封过于强烈地与相对的涡旋盘的盘接合。

Description

具有包括挠曲件的轴向柔性系统的涡旋泵

技术领域

本申请涉及涡旋泵，所述涡旋泵包括涡旋盘(plate scroll)和末端密封，所述涡旋盘具有嵌套的涡旋叶片，而所述末端密封在涡旋盘之一的涡旋叶片末端与另一个涡旋盘的盘之间提供密封。

背景技术

涡旋泵是一种包括具有螺旋形固定涡旋叶片的定涡旋盘和具有螺旋形绕动涡旋叶片(orbiting scroll blade)的动涡旋盘的泵。固定和绕动涡旋叶片嵌套起来，有间隙和预定的相对角位置，使得由各涡旋叶片在其间限制出一个或多个空洞(pocket)。涡旋泵还具有固定该定涡旋盘的框架和由此框架所支撑的偏心驱动机构。这些部分通常构成可被称为涡旋泵的泵压头(组件)的组件。

动涡旋盘及其绕动涡旋叶片耦接到偏心驱动机构并受其驱动，以绕着穿过固定涡旋叶片轴向中心的泵的纵向轴线轨道运动。泵的涡旋叶片所限制出的空洞的容量随着绕动涡旋叶片相对于固定涡旋叶片运动而改变。绕动涡旋叶片的轨道绕动运动还导致空洞在泵压头组件内移动，使得空洞选择性地处于与涡旋泵的入口和出口开放连通的位置。

在这样的涡旋泵的一个示例中，绕动涡旋叶片相对于固定涡旋叶片的运动导致空洞相对泵的出口密封而与泵的入口开放连通从而扩大。于是，流体通过入口被抽入到空洞内。然后此空洞移动到相对泵入口密封而与泵出口开放连通的位置，此时空洞骤缩。于是，空洞内的流体受到压缩从而通过泵出口排出。固定、绕动涡旋叶片的侧壁表面不需要相互接触以形成符合要求的空洞。相反，在空洞端部，各侧壁表面之间可以保有微小的间隙。

如上所描述的涡旋泵可以是真空型的，在这种情况下，泵的出口连接到将被抽空的腔。

另外，在固定、动涡旋盘叶片之间可能用油形成密封，也即，形成用涡旋叶片限制空洞的密封。另一方面，被称为“干式”涡旋泵的某些类型涡旋泵避免使用油，因为油可能污染泵所操作的流体。代替油，干式涡旋泵采用分别座放在沟槽内的末端密封，所述沟槽在各自涡旋叶片末端(轴向端)内并沿其长度方向延伸(故此沟槽也具螺旋线形式)。更具体来说，各末端密封布置在各自涡旋盘的涡旋叶片的末端与另外的涡旋盘的盘之间，以产生在固定、动涡旋盘之间保持空洞的密封。在这方面进一步地，以上所描述类型的涡旋泵通常需要在泵压头组件的各部分之间有某一程度的轴向柔性，以在相对的涡旋叶片和盘之间保持有效的密封。

一般来说，有两种类型的末端密封布置来满足这些要求：赋能的和不赋能的。赋能型的末端密封布置包括末端密封和弹簧，所述末端密封座放在涡旋盘之一的涡旋叶片的末端内，所述弹簧向另一涡旋盘的盘偏压所述末端密封。典型的非赋能型末端密封布置只有一个固体塑性末端密封，所述密封座放在涡旋盘之一的涡旋叶片的末端内，所述固体塑性末端密封直接面对另一涡旋盘的盘。

在弹簧偏压的末端密封布置中，末端密封和相对的涡旋盘的接合所产生的摩擦力受到限制，因为其不超过与弹簧能够施加在末端密封上的最大力对应的数值。然而，弹簧偏压末端密封是持续磨损的，因为其是持续偏压成与相对的涡旋盘相接合。因此，弹簧偏压的末端密封必须相当频繁地替换。非赋能型布置的固体塑性末端密封比常规的弹簧偏压末端密封有相对更长的使用寿命。然而，固体末端密封的使用表现出它所特有的一组问题。

例如，采用非赋能型末端密封的涡旋泵的各组件在轴向方向上的公差必须保持在小的范围内，以确保末端密封合适地定位于泵压头内。更具体地来说，精准的轴向定位确保在固体末端密封与相对的涡旋盘之间的任意缝隙最小。如果缝隙太大，末端密封就不能和相对的涡旋盘形成有效的密封。然而，如果在涡旋叶片和相对的涡旋盘之间的末端密封压缩太多，导致的摩擦和热会过载，不仅破坏密封本身，还会破坏泵的部分，诸如驱动机构的轴承。

发明内容

本申请被给出以克服在涡旋泵中使用非赋能型末端密封所表现出的一个或多个问题、不足及/或局限。

本发明的一个目的是提供一种涡旋泵，在所述涡旋泵中，在组装泵的泵压头时，泵的末端密封将与相对的涡旋盘产生有效的密封而不会过载和/或损坏泵的部件。

本发明的另一个目的是提供一种具有泵压头部件的泵，其轴向方向可具有宽范围的公差，并且还确保在组装泵的泵压头时，泵的末端密封与相应的涡旋泵形成理想的密封。

本发明的另一个目的是提供一种涡旋泵，这种泵具有末端密封，并在末端密封上具有限制轴向力的轴向柔性系统，并且其中只需要提供一个弹簧以预压所述泵偏心驱动机构的所有轴承。

根据本发明的一个方面，提供一种涡旋泵，包括：框架，相对于所述框架固定的定涡旋盘，动涡旋盘，插入相应固定、动涡旋盘之一的涡旋叶片轴向端与固定、动涡旋盘中另一个的盘之间的末端密封，由所述框架所支撑并运转以在绕所述泵的纵向轴线的轨道内驱动所述动涡旋盘的偏心驱动机构，其特征在于，所述涡旋泵还具有包括挠曲件的轴向柔性系统，所述挠曲件在组装泵的包括涡旋盘的泵压头的过程中提供轴向柔性。所述偏心驱动机构包括具有主轴和曲柄的曲柄轴，被所述曲柄轴所支撑的平衡件，以及每个都有内圈、外圈及插入所述内外圈之间的滚动件的多个轴承。分别地，所述轴承的各自外圈耦接到所述框架和所述动涡旋盘，所述轴承的各自内圈位于所述主轴和所述曲柄上，从而所述主轴被所述框架支撑而所述动涡旋盘通过所述轴承被所述曲柄带动。因此，主轴由框架支撑，而动涡旋盘由曲柄通过轴承带动。另外，轴向柔性系统的挠曲件在平行于泵的纵向轴线的轴向方向上插入用作挠曲件定位轴承的轴承之一的内圈与轴向对面的偏心驱动机构的挠曲件定位表面之间。该挠曲件在前述轴向方向上具有柔性。

根据本发明的另一个方面，提供一种涡旋泵，包括：框架，相对于所述框架固定的定涡旋盘，动涡旋盘，插入相应固定、动涡旋盘之一的涡旋叶片轴向端与固定、动涡旋盘中另一个的盘之间的末端密封，由所述框架所支撑并运转以在绕所述泵的纵向轴线的轨道内驱动所述动涡旋盘且包括曲柄轴和轴承的偏心驱动机构，以及在平行于泵的纵向轴线的轴向方向上具有柔性的挠曲件。通过轴承，所述动涡旋盘由所述曲柄带动，所述主轴由所述框架支撑。另外，所述偏心驱动机构具有轴向对面的挠曲件定位表面，所述轴承之一是挠曲件定位轴承，并且所述偏心驱动机构的所述曲柄轴被支撑使其相对于所述挠曲件定位轴承轴向可移动，并且所述挠曲件轴向插入所述偏心驱动机构的挠曲件定位表面与挠曲件定位轴承之间。

根据本发明的一个方面，提供一种涡旋泵，包括：框架；定涡旋盘，所述定涡旋盘相对所述框架固定并具有固定盘，以及从所述固定盘轴向凸出的固定涡旋叶片；动涡旋盘，所述动涡旋盘包括绕动盘，以及从所述绕动盘轴向凸出并和所述固定涡旋叶片嵌套的绕动涡旋叶片；为至少一个涡旋盘提供的末端密封；偏心驱动机构，所述偏心驱动机构由所述框架所支撑，并运转以在绕所述纵向轴线的轨道内驱动所述动涡旋盘；以及组成轴向柔性系统的挠曲件，其中所述偏心驱动机构包括具有主轴和曲柄的曲柄轴，安装于所述曲柄轴从而在平行于所述泵的纵向轴线的轴向方向上沿所述曲柄轴可移动的平衡件，以及多个轴承。通过所述轴承，所述动涡旋盘由所述曲柄带动，所述主轴由所述框架支撑。所述轴承之一是挠曲件定位轴承。所述挠曲件轴向插入所述平衡件与挠曲件定位轴承之间，所述挠曲件在轴向方向上具有柔性。

附图说明

本发明的这些和其他目标、特征和优点将从其参照附图的优选实施例的详细说明中得到更好理解，其中：

图1是可应用本发明的涡旋泵的示意纵向剖视图；

图2A是根据本发明的涡旋泵的一个实施例的部分泵压头的纵向剖视图；

图2B是根据本发明的涡旋泵的一个实施例的部分泵压头的纵向剖视图；

图3是图2A或2B中所示的部分泵压头的放大剖视图，示出定涡旋盘与动涡旋盘之间的末端密封；

图4是根据本发明的涡旋泵所采用的一个型式的挠曲件在径向方向上的剖视图；

图5是根据本发明的涡旋泵所采用的另一个型式的挠曲件在径向方向上的剖视图；

图6A、6B和6C各自是图2A的涡旋泵的实施例的一部分剖面概念图，图6A示出在基本上放松状态(未偏转状态)下的挠曲件，图6B示出在偏转状态下的挠曲件，图6C示出在偏转硬停状态下的挠曲件；

图6D、6E和6F各自是图2B的涡旋泵的实施例的一部分剖面概念图，图6D示出在基本上放松状态(未偏转状态)下的挠曲件，图6E示出在偏转状态下的挠曲件，图6F示出在偏转硬停状态下的挠曲件；

图7A、7B和7C各自是基于图2A的实施例，根据本发明的涡旋泵的另一实施例的一部分剖面概念图，图7A示出在基本上放松(未偏转状态)下的挠曲件，图7B示出在偏转状态下的挠曲件，图7C示出在偏转硬停状态下的挠曲件；以及

图7D、7E和7F各自是基于图2B的实施例，根据本发明的涡旋泵的另一实施例的一部分剖面概念图，图7D示出在基本上放松(未偏转状态)下的挠曲件，图7E示出在偏转状态下的挠曲件，图7F示出在偏转硬停状态下的挠曲件。

具体实施方式

下文中将结合附图更充分地描述本发明构思的各种实施例及实施例的示例。在附图中，为清楚起见，元件的尺寸和相对尺寸有所夸大。同样，为清楚起见，元件的形状也可能是夸大和/或简化的，并且可出于易理解的目的而对元件示意性地示出。另外，在所有附图中，使用相似的附图标记和参考字符表示相似的元件。

为了描述本发明构思的具体例子或实施例在这里采用的其它术语需结合上下文理解。例如，术语“包括”当用在该说明书中时表明存在所述特征或过程，但不排除存在另外的特征或过程。术语例如“固定(fixing)”可用于描述将两个部件/元件不能相对彼此移动的直接连接、或者该部件/元件通过一个或多个另外部件的中间物而间接连接。类似地，术语“耦接”可指直接或间接地将两个部件/元件彼此耦接。术语“螺旋形”用于描述涡旋叶片时以其最通用含义使用，并且可指称本领域已知的任何形式的具有多个转数或“卷数(卷数)”的涡旋叶片。术语“轴向方向”不意味着暗示沿轴的任何具体方向，而是仅表示轴线取向，沿该轴线取向发生某些移动或建立相对的位置关系。最后，对于本领域技术人员来说容易显而易见的，术语“柔性”作为挠曲件的固有特性具有与对于弹簧来说类似的意义。既，术语“柔性”是与弹簧的位移矢量类似的矢量。如此，“挠曲件的柔性在轴向方向上”这样的表述表示轴向方向是挠曲件的偏转和挠曲件所产生的力之间存在的预定的(设计的)关系所沿的方向。

现在参看图1，可应用本发明的涡旋真空泵1可包括整流罩100、和位于整流罩100内的泵压头组件200、泵马达300和冷却扇400。此外，整流罩100分别在其相对端限定出空气入口100A和空气出口100B。整流罩100还可以包括盖子110和基部120，所述盖子110盖住泵压头组件200和泵马达300，而所述基部120支撑泵压头组件200和泵马达300。盖子110可以是一个或多个部分并可拆卸地连接到基部120使得盖子110能够从基部120移除以接近泵压头组件200。此外，马达300可拆卸地连接到泵压头组件200，使得，例如，一旦从基部120移除盖子110后，就可以从泵压头组件200移除马达300以提供更好接近泵压头组件的途径来维护和/或故障检修。

现在参看图2A和2B，在涡旋泵的各种实施例中，泵压头组件200包括框架210、定涡旋盘220、动涡旋盘230和偏心驱动机构240。

框架210可以是一个单件，或者框架210也可以包括几个彼此固定的整体部分。

此例中定涡旋盘220可拆卸地安装到框架210(利用未示出的紧固件)。定涡旋盘220包括固定盘220P，以及从盘220P前侧轴向凸出的固定涡旋叶片220B。固定涡旋叶片220B是已知的本身具有多个卷数的螺旋体的形式。动涡旋盘230包括绕动盘230P，以及从盘230P的前侧轴向地凸出的绕动涡旋叶片230B。绕动涡旋叶片230B具有与固定涡旋叶片220B的卷数互补的卷数。

固定涡旋叶片220B和绕动涡旋叶片230B嵌套起来，有间隙和预定的相对角及轴向位置，使得在将于以下详述的泵运转期间由固定和绕动涡旋叶片220B和230B在其间限制出空洞。在此情况下，涡旋叶片220B和230B的侧壁相互间可以不实际接触以密封空洞。相反，涡旋叶片220B和230B侧壁表面之间的微小间隙和末端密封290一起形成足够用于构成符合要求的空洞的密封。

偏心驱动机构240包括驱动轴241和多个轴承246。各轴承246可有内圈、外圈和插入内外圈之间的滚动体。此外，图2A和2B中所示的实施例中，驱动轴241包括具有主要部分242和曲柄243的曲柄轴以及平衡件244。平衡件244可以如图2A的实施例中所示与主要部分242和曲柄243成一体的、或可以围绕驱动轴241配合并安装到驱动轴241，以相对于驱动轴241沿轴杆的轴向方向可滑动。在任一情况下，曲柄轴的主要部分242耦接到马达300，使得驱动轴241被马达300所转动。曲柄243的纵向中心轴线在径向方向上偏离主要部分242的纵向中心轴线。

曲柄轴的主要部分242通过一个或多个轴承246由框架210所支撑，以可绕纵向中心轴线L相对于框架210旋转。在这此示例中，曲柄轴的主要部分242通过一对角接触轴承246由框架210所支撑。动涡旋盘230通过至少一个其他轴承246安装到曲柄243。在此例中，动涡旋盘230也通过第二对角接触轴承246安装到曲柄243。于是，动涡旋盘230通过角接触轴承246被曲柄243所带动，以在主轴242被马达300旋转时绕泵的纵向轴线L轨道转动，并且绕曲柄243的纵向中心轴线可旋转。

另外，为了清楚起见，轴承246的至少一个(参见以下，“挠曲件定位”轴承)位于驱动轴241上，使得驱动轴相对于轴承246(的内圈)轴向可移动。此外，另一些轴承246也可以位于驱动轴241上使得驱动轴241相对于轴承246(的内圈)轴向可移动。为此，驱动轴241的材料的热膨胀系数应与轴承246的相匹配，或应在轴杆241和轴承246之间有适当水平的径向间隙。

在泵正常运转期间，由于流体在空洞内受到压缩，施加到绕动涡旋叶片230B的负载趋于作用以使动涡旋盘230绕曲柄243的纵向中心轴线旋转。然而，管状构件250和/或诸如Oldham联结等其他机构约束动涡旋盘230，以允许其绕泵纵向轴线L轨道转动、同时禁止其绕曲柄243的纵向中心旋转，所述管状机件250的两端251和252分别连接到动涡旋盘230和框架210。

在本发明的图示实施例中，金属波纹管形式的管状构件250约束着动涡旋盘230。此金属波纹管在径向上是足够柔性的以允许其第一端251跟随动涡旋盘230，而同时此波纹管第二端252保持固定到框架210。此外，管状金属波纹管在轴向方向上，也即在其纵向中心轴的方向上，也有一定的柔性。另一方面，此金属波纹管可以具有扭转刚度，所述扭转刚度阻止在波纹管的第二端252保持固定到框架210时，此波纹管的第一端251绕波纹管的纵向中心轴线明显旋转，也即，阻止在其圆周方向上明显旋转。因此，此金属波纹管基本上可能是在泵运转期间分别在固定和绕动涡旋叶片220B和230B之间提供角同步的唯一方式。

管状构件250还绕着部分曲柄轴和偏心驱动机构240的轴承246延伸。以此方式，管状构件250将轴承246和轴承表面密封起来，与径向上在管状构件250和框架210之间限定出来的空间隔开，所述空间可构成工作腔C，也即泵的真空腔，泵所操作的流体就通过所述空间经过。因此，可以防止轴承246所采用的润滑剂和/或轴承表面所产生的颗粒物被管状构件250送到腔C内。

回看图1，涡旋真空泵1还有泵入口140，在流体被吸入泵内时形成泵的真空侧，以及泵出口150，流体被从泵排出到大气或更低气压时组成压缩侧。泵压头组件200还具有将泵的入口140连接到真空腔C的入口开口270，以及导向泵出口150的排放开口280。另外中，在图1中，附图标记260表示由固定和动涡旋盘220和230所定义的空洞组成的泵的压缩机构。

图2A、2B和3示出泵压头组件200的末端密封290，所述密封在绕动、定涡旋盘之一的涡旋叶片和绕动、定涡旋盘之另一个的盘(或底板)之间形成轴向密封。更具体来说，末端密封290是座放在沟槽内的固体塑性构件并沿固定、动涡旋盘220、230之一的涡旋叶片220B、230B的末端长度延伸，以插在涡旋叶片220B、230B末端和固定、动涡旋盘220、230之另一个的盘之间。在此实施例中，固体塑性末端密封290分别关联涡旋叶片220B、230B二者。另，在图3中，标记符号P表示以上所提到的任一个空洞。

具有上述任一结构的涡旋真空泵1运转如下。

绕动涡旋叶片220B相对于固定涡旋叶片230B的轨道运动，使导向空洞P的容积与泵的出口150密封隔开并与泵的入口140开放连通。于是，流体通过泵压头组件200的进入口270和真空腔C经过泵入口140被抽入到在前空洞P内。在曲柄轴241的一个或多个旋转后，此轨道运动还有效地将空洞P移动到与腔C密封隔开，从而与泵的入口140隔开且与泵出口150开放连通的位置。然后此空洞P被有效地移动到与泵压头组件280的出口开口280开放连通。在此期间，空洞P的容积减小。于是，空洞P内流体受到压缩并因而经开口150从泵中排出。另外，在此时(对应于动涡旋盘230的一个或多个轨道绕动)，多个相继或接连的空洞P可形成于固定、绕动涡旋叶片220B和230B之间并有效地类似连续运动并使其容积减小。于是，在此例中压缩机构260由一系列空洞P组成。在任何情况下，如图1中箭头线所示意图示，由于动涡旋盘230相对于定涡旋盘220的轨道运动，流体被推送通过泵。

另外，通过上述的操作，流体在末端密封290后方流动并有效地“赋能”末端密封290，意味着流体将末端密封推向相对的涡旋盘的盘。泵1，特别是泵压头200，可以以比末端密封290的轴向高度更小的轴向间隙组装，还将末端密封推向相对的涡旋盘的盘。如在先所描述，固体末端密封的一个问题是由于这样的末端密封相对来说不可压缩，故不能提供足够的轴向柔性。所以，正常来说当组装泵压头200时，动涡旋盘必须设置在泵内的精确的轴向位置处，以确保每个末端密封产生有效的密封。典型来说，此轴向位置必须在参考位置的约.001英寸以内。另外，如本公开背景技术部分所显见，有效密封是指那种在不产生过大摩擦力和热的情况下形成足够的空洞P密封。

一方面上，本发明消除了对精确组装泵压头过程的要求。尤其是，根据本发明的另一方面，提供了包括挠曲件的轴向柔性系统。

图2A和2B的实施例示出由附图标记500标示的所述挠曲件的一个型式，在图4中更详细地示出其径向横截面。然而，根据本发明的涡旋盘可以采用其他类型的挠曲件，例如将在以后参照图5示出并描述的挠曲件500'。在任一种情况下，挠曲件都插入挠曲件定位表面和与挠曲件定位表面相接触设置的偏心驱动结构的挠曲件定位轴承(轴承246之一)之间。

在图2A和2B的图示实施例中，挠曲件定位表面是偏心驱动机构240的平衡件244的表面244a。挠曲件定位表面244a相对于驱动轴241的主要部分242的外圆周表面在轴向方向上向外延伸。在此实施例中的挠曲件定位轴承是将安装驱动轴241到框架210的轴承246(在此图中位于主轴242上最左侧的角接触轴承)。挠曲件500是与挠曲件表面244a相接触设置的，并可接触挠曲件定位轴承246。另外，挠曲件500在平行于泵纵轴线L的轴向方向上具有柔性。

因此，参看图2A、2B和4，挠曲件500是环状构件，所述环状构件具有第一和第二相对侧500a和500b及径向上最内和最外的部分500i和500o。特别是参看图4，环状构件的第一侧500a有大体上垂直于环状构件中心轴线延伸的环状第一表面501，以及圆柱形凸出部500p，所述凸出部在平行于环状构件中心轴线的方向上从第一表面501在环状构件的径向最外部500o处轴向凸出。环状构件的第二侧500b具有截头锥体形状的第二表面502，所述第二表面相对于环状构件的中心轴线向环状构件的第一侧500a倾斜地延伸。此第二侧500b也可以具有在挠曲件500的径向最内部分处大体上垂直于环状构件的中心轴线延伸的环状第三表面503。所以，第二表面502与垂直于环状构件中心轴线的平面成锐角θ。

此外，在图2A和2B的图示实施例中，挠曲件的凸起500p接触挠曲件定位轴承246的内圈，挠曲件的第二侧500a的径向最内部分500i接触挠曲件定位表面244a。尤其是，挠曲件500的第三表面503接触挠曲件定位表面244a。因此，挠曲件500的柔性在挠曲件定位轴承246内圈和(平衡件244所提供的)挠曲件定位表面244a之间的区域内。

在图5中示出了其径向横截面的挠曲件500'型式中，挠曲件500'也是环状构件，所述环状构件有第一和第二对侧500a'和500b'及径向上的最内和最外部分500i'和500o'。环状构件的第一侧500a'具有大体上垂直于环状构件的中心轴线延伸的环状第一表面501'，以及在环状构件径向最外部分500o'处在平行于环状构件的中心轴线的第一方向上从第一表面501'轴向凸出的圆柱形第一凸起500p1。另一方面，环状构件的第二侧500b'具有大体上垂直于环状构件的中心轴线延伸的环状第二表面502'，以及在环状构件径向最内部分500i'处在相反于第一方向的第二方向上从第二表面502'轴向凸起的圆柱形第二凸起500p2。

因此，在采用挠曲件500'而不是图2中的挠曲件500的情况下(参看图6A、6B和6C及其描述)，挠曲件的第一凸起500p1接触挠曲件定位轴承246的内圈，而挠曲件500'的第二凸起500p2接触挠曲件定位表面244a。于是，在此情况下，挠曲件500'的柔性也将处于挠曲件定位轴承246的内圈和(平衡件244所提供的)挠曲件定位表面244a之间的区域内。

另外，在图2A、2B的实施例中，将动涡旋盘230安装到曲柄243的角接触轴承246相对于平衡件244表面安装，所述表面相对于驱动轴241的外圆周表面径向向外地延伸。在图2A的实施例中，这些“绕动”角接触轴承246被(由例如夹子保持在曲柄243上的)一组两个盘形弹簧247推向平衡件244的表面，从而使轴承预加载。在图2B的实施例中，“绕动”角接触轴承246被例如固定在曲柄243的远端的夹子保持就位在曲柄243上。

轴向柔性系统还可以包括一套弹簧247，例如贝勒维尔(Belleville)弹簧或贝勒维尔垫圈。弹簧247用于预加载轴承246。挠曲件定位弹簧246在盘形弹簧247至少之一和挠曲件500(或500')之间受其偏压。因为各盘形弹簧247堆叠起来共同作用，所以它们可整体视为一个弹簧。因此，为了以下描述的目的，术语“弹簧”可指一叠或一套弹簧，其中叠或套中的每个弹簧紧靠与其轴向邻接的其他各弹簧。

注意，在图2A的图示实施例中，使用第一弹簧247(例如，两个盘形弹簧组成一叠)和第二弹簧247(例如四个盘形弹簧组成一叠)预加载偏心驱动机构240的所有轴承246，也即，主要的绕动轴承246。但是，显然，第一和第二弹簧247中的每一个都可由其他数量/类型的独立的弹簧组成。

在图2B的实施例中，由于配置有轴向滑动的平衡件244，只需要一个弹簧247(例如四个盘形弹簧组成一叠)预加载偏心驱动机构240的所有轴承246。但是，显然，弹簧247可以由其他数量/类型的独立的弹簧组成。为此，例如，轴向柔性系统的弹簧247在轴向方向上位于偏心驱动机构的所有轴承246的一侧。更具体来说，弹簧247位于主轴承246的一侧，特别是，位于主轴承246的在轴向方向上最远离动涡旋盘230的一侧。

基本上，挠曲件500(或500')设计成其弹簧比率满足两个条件。第一，(由弹簧247)施加在轴承246上的预加载应该使挠曲件500(或500')仅偏斜相对小的量(例如，在预压350lbf的情况下.001")，使得在泵轴向负载的阶段260内有真空时，不会导致动涡旋盘向定涡旋盘220移动过大的量。第二个条件是挠曲件500(或500')的弹簧比率应足够低，使得当末端密封290和相对的盘之间轴向间隙太小时，相对小的弹簧力会将动涡旋盘230推离定涡旋盘220。关于后一条件，在组装泵的泵压头时，例如制造泵时，在末端密封290和相对的涡旋盘的盘之间有过小的缝隙的情况下，挠曲件500(或500')使动涡旋盘230能够从定涡旋盘220移开。图2A中实施例的情况示出在图6A、6B和6C中，而图2B中实施例的情况示出在图6D、6E和6F中。

在图2A和2B的实施例的工作示例中，在挠曲件500(或500')的弹簧比率设计成会在轴向方向上将挠曲件500(或500')偏斜.001"的相对合适的力约350lbf的情况下，挠曲件500(或500')的弹簧比率约350,000lbf/in，其比起固体塑性末端密封的“弹簧比率”来说是相对小的(考虑到末端密封实质上不可压缩)。图6A和6D分别示出图2A和2B实施例的理想状态组件，其中最佳密封由末端密封所建立。在这种情况下，在挠曲件500(或500')径向最外部分和挠曲件定位表面244a之间的缝隙g是.006"，并且挠曲件500(或500')处于最小偏斜。

图6B和6E分别示出图2A和2B的实施例的一种状态，在此状态下挠曲件500(或500')使动涡旋盘230能够从定涡旋盘220移动开，否则泵压头组件就会导致末端密封过紧安装于相对盘。在此情况下，泵压头在轴向方向上的最大允许公差偏离.003"，由此，挠曲件500(或500')的偏斜就使挠曲件500(或500')的径向最外部和挠曲件定位表面244b之间的轴向缝隙g减小到.003"。此时，挠曲件500(或500')在轴向方向上的反作用力传递到末端密封时仅有约1050lbs。在无挠曲件500(或500')的情况下，此反作用力可以轻易地高出一个量级。还要注意的是，将被传递到位于曲柄243上的角接触轴承246的1050lbs.的反作用力是足以避免轴承243在轴向方向上相互分离开的。

图6C和6F分别示出图2A和2B的实施例的状态，其中挠曲件500(或500')已限制动涡旋盘230从定涡旋盘220移开。即，挠曲件500(或500')配置成给轴向柔性系统提供硬阻挡。

图7A、7B和7C示出按照本发明的另一个实施例。在此实施例中，挠曲件500(或500')插入将动涡旋盘230安装到曲柄243的那对绕动角接触轴承246和挠曲件定位表面之间。在此实施例中的所述挠曲件定位表面可以是平衡件244的表面244b(参看图2A)。更具体地，挠曲件500(或500')接触绕动角接触轴承246的内圈，该轴承远离动涡旋盘230和预加载绕动角接触轴承246的那对盘形弹簧247。另外，挠曲件500(或500')可以接触挠曲件定位表面244b。在任何情况下，挠曲件500(或500')的柔性处于角接触轴承246的内圈和挠曲件定位表面244b之间的区域。

图7A、7B和7C分别示出与图6A、6B和6C中所示状态相对应的状态。因此，图7A、7B和7C示出在挠曲件500(500')插入绕动角接触轴承246和驱动轴241的挠曲件定位表面之间时能够产生同样的效果和优点。

图7D、7E和7F示出依照本发明的又一实施例。在此实施例中，挠曲件50(或500')插入一对绕动角接触轴承246之间和挠曲件定位表面，动涡旋盘230通过所述轴承安装到曲柄243。在此实施例中的挠曲件定位表面可为平衡件244的表面244b(参看图2B)。更具体来说，挠曲件500(500')接触绕动角接触轴承246的内圈，该轴承远离动涡旋盘230和预压轨道运动角接触轴承246的那对盘形弹簧247。另外，挠曲件500(500')可以接触挠曲件定位表面244b。在任意情况下，挠曲件500(500')的柔性都处于角接触轴承246的内圈和挠曲件定位表面244b之间的区域内。

图7D、7E和7F分别示出与图6D、6E和6F中所示的那些相对应的状态。因而，图7D、7E和7F示出当挠曲件500(500')插入绕动角接触轴承246和驱动轴241的挠曲件定位表面之间时，能够实现相同的结果和优点。

最后，本发明构思的实施例及其示例已详述如上。但发明构思可具体实现为许多种不同的形式且不应理解为受限于上述实施例。相反，描述这些实施例以使本公开彻底、完全，并全部转达给本领域技术人员。因此，本发明构思的全部精神和范围不受上述实施例和例子限制，而由后续权利要求限制。

Claims (20)

1.一种涡旋泵，包括：

框架；

定涡旋盘，所述定涡旋盘相对所述框架固定并具有固定盘，以及从所述固定盘轴向凸出的涡旋叶片；

动涡旋盘，所述动涡旋盘包括绕动盘，以及从所述绕动盘轴向凸出并与固定涡旋叶片嵌套的绕动涡旋叶片；

至少一个末端密封，所述至少一个末端密封中的每一个分别插入所述定涡旋盘和动涡旋盘之一个的涡旋叶片的轴向端部与所述固定盘和动涡旋盘之另一个的盘之间；以及

偏心驱动机构，所述偏心驱动机构由所述框架所支撑，并运转以在绕所述泵的纵向轴线的轨道内驱动所述动涡旋盘，

所述偏心驱动机构包括具有主轴和曲柄的曲柄轴，被所述曲柄轴所支撑的平衡件，以及各自具有内圈、外圈及插入所述内外圈之间的滚动件的多个轴承，

分别地，所述轴承的各自外圈耦接到所述框架和所述动涡旋盘，所述轴承的各自内圈位于所述主轴和所述曲柄上，从而所述主轴被所述框架支撑而所述动涡旋盘通过所述轴承被所述曲柄带动；以及

其中所述轴承之一是挠曲件定位轴承，并且

所述涡旋泵还包括轴向柔性系统，轴向柔性系统包括挠曲件，所述挠曲件在平行于所述泵纵向轴线的轴向方向上插入所述挠曲件定位轴承的内圈和轴向对面的所述偏心驱动机构的挠曲件定位表面之间，所述挠曲件在所述轴向方向上具有柔性，

其中，所述挠曲件构造成使得所述动涡旋盘被允许相对于所述定涡旋盘在轴向方向移动，从而避免所述末端密封上的过大的轴向力和导致的摩擦。

2.如权利要求1中所述涡旋泵，其中所述挠曲件定位表面是所述平衡件的表面。

3.如权利要求2中所述涡旋泵，其中所述挠曲件定位轴承位于所述曲柄轴的所述主轴上。

4.如权利要求2中所述涡旋泵，其中所述挠曲件定位轴承位于所述曲柄轴的所述曲柄上。

5.如权利要求1中所述涡旋泵，其中所述挠曲件是具有第一和第二相对侧以及径向最内和最外部分的环状构件，

所述挠曲件的第一侧具有大体上垂直于所述环状构件的中心轴线延伸的第一表面，以及在所述挠曲件的径向最外部分处在平行于所述环状构件的中心轴线的方向上从所述第一表面轴向凸出的凸出部，并且

所述挠曲件的第二侧具有相对于所述挠曲件的中心轴线朝所述挠曲件的第一侧倾斜延伸的第二表面，由此所述第二表面和垂直于所述挠曲件的中心轴线延伸的平面成锐角。

6.如权利要求1中所述涡旋泵，其中所述挠曲件是具有第一和第二相对侧以及径向最内和最外部分的环状构件，

所述挠曲件的第一侧具有大体上垂直于所述环状构件的中心轴线延伸的第一表面，以及在所述挠曲件的径向最外部分处在平行于所述环状构件的中心轴线的第一方向上从所述第一表面轴向凸出的第一凸出部，且

所述挠曲件的第二侧具有大体上垂直于所述环状构件的中心轴线的第二表面，以及在环状构件的径向最内部分处在相反于所述第一方向的第二方向上从第二表面轴向凸出的第二凸出部。

7.如权利要求1中所述涡旋泵，其中所述轴向柔性系统还包括至少一个弹簧，所述轴承的内圈通过所述至少一个弹簧在所述泵内被轴向地夹紧。

8.如权利要求7中所述涡旋泵，其中每个所述至少一个弹簧包括一叠贝勒维尔弹簧或垫圈。

9.如权利要求7中所述涡旋泵，其中所述平衡件相对于所述曲柄轴是固定的，且所述轴向柔性系统的所述至少一个弹簧包括第一和第二弹簧，在所述泵内所述轴承的内圈被轴向地夹紧在所述第一和第二弹簧之间。

10.如权利要求7中所述涡旋泵，其中所述平衡件安装到所述曲柄轴以在平行于所述泵的纵向轴线的轴向方向上沿所述曲柄轴可滑动，并且所述轴向柔性系统的所述至少一个弹簧由在所述轴向方向上预加载所述绕动轴承和所述主轴承两者的一个弹簧构成。

11.如权利要求10中所述涡旋泵，其中所述一个弹簧在轴向上位于所述偏心驱动机构的所有轴承的一侧。

12.如权利要求10中所述涡旋泵，其中所述一个弹簧是一叠贝勒维尔弹簧或垫圈。

13.如权利要求1中所述涡旋泵，其中所述平衡件安装到所述曲柄轴以在平行于所述泵的纵向轴线的轴向方向上沿所述曲柄轴可滑动。

14.如权利要求13中所述涡旋泵，其中所述轴承包括一对角接触轴承，所述动涡旋盘通过所述角接触轴承安装到所述曲柄，且所述挠曲件定位轴承是所述角接触轴承之一。

15.如权利要求14中所述涡旋泵，其中所述挠曲件接触所述角接触轴承之一的内圈，因此所述挠曲件的柔性处于所述角接触轴承之一的内圈与所述平衡件之间的区域内。

16.一种涡旋泵，包括：

框架；

定涡旋盘，所述定涡旋盘相对所述框架固定并具有固定盘，以及从所述固定盘轴向凸出的涡旋叶片；

动涡旋盘，所述动涡旋盘包括绕动盘，以及从所述绕动盘轴向凸出并与固定涡旋叶片嵌套的绕动涡旋叶片；

至少一个末端密封，所述至少一个末端密封中的每一个分别插入所述定涡旋盘和动涡旋盘之一个的涡旋叶片轴向端部与所述固定盘和动涡旋盘之另一个的盘之间；以及

偏心驱动机构，所述偏心驱动机构运转以在绕所述泵的纵向轴线的轨道内驱动所述动涡旋盘，

所述偏心驱动机构包括曲柄轴和轴承，所述曲柄轴具有主轴和曲柄，以及

各自分别经由所述轴承中的相应轴承，所述动涡旋盘由所述曲柄带动，所述主轴由所述框架支撑，以及

其特征在于，所述偏心驱动机构具有轴向对面的挠曲件定位表面，

所述轴承之一是挠曲件定位轴承，并且所述曲柄轴被支撑使其相对于所述挠曲件定位轴承轴向可移动，以及

所述涡旋泵还包括轴向插入所述偏心驱动机构的挠曲件定位表面与挠曲件定位轴承之间的挠曲件，所述挠曲件在平行于所述泵的纵向轴线的轴向方向上具有柔性，

其中，所述挠曲件构造成使得所述动涡旋盘被允许相对于所述定涡旋盘在轴向方向移动，从而避免所述末端密封上的过大的轴向力和导致的摩擦。

17.如权利要求16中所述涡旋泵，其中所述偏心驱动机构还包括平衡件，所述挠曲件定位表面是所述平衡件的表面。

18.如权利要求16中所述涡旋泵，还包括至少一个弹簧，并且其中所述挠曲件定位轴承在所述至少一个弹簧和所述挠曲件之间受到所述至少一个弹簧和所述挠曲件的偏压。

19.一种涡旋泵，包括：

框架；

定涡旋盘，所述定涡旋盘相对所述框架固定并具有固定盘，以及从所述固定盘轴向凸出的固定涡旋叶片；

动涡旋盘，所述动涡旋盘包括绕动盘，以及从所述绕动盘轴向凸出并与所述固定涡旋叶片嵌套的绕动涡旋叶片；

至少一个末端密封，所述至少一个末端密封中的每一个分别插入所述定涡旋盘和动涡旋盘之一个的涡旋叶片轴向端部与所述定涡旋盘和动涡旋盘之另一个的盘之间；

偏心驱动机构，所述偏心驱动机构由所述框架所支撑，并运转以在绕所述纵向轴线的轨道内驱动所述动涡旋盘，

所述偏心驱动机构包括具有主轴和曲柄的曲柄轴，安装于所述曲柄轴从而在平行于所述泵的纵向轴线的轴向方向上沿所述曲柄轴可移动的平衡件，以及轴承，

所述动涡旋盘由所述曲柄带动，所述曲柄轴的主要部分由所述框架通过所述轴承支撑，并且所述轴承之一是挠曲件定位轴承；以及

挠曲件轴向插入所述平衡件与挠曲件定位轴承之间，所述挠曲件在轴向方向上具有柔性，

其中，所述挠曲件构造成使得所述动涡旋盘被允许相对于所述定涡旋盘在轴向方向移动，从而避免所述末端密封上的过大的轴向力和导致的摩擦。

20.如权利要求19中所述涡旋泵，还包括在轴向方向上预加载所述轴承的至少一个弹簧。