CN104769285B - 具有支承轴承接触传感器的真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空泵(10)，其包括真空泵送机构(12)，该真空泵送机构(12)包括受支承来由传动轴(16)旋转的转子(14)、用于在传动轴旋转期间控制转子的移动的第一轴承组件(22)，用于限制所述移动的支承轴承组件(24)，以及用于感测所述移动何时由支承轴承组件限制的传感器(26)。

Description

具有支承轴承接触传感器的真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵。

背景技术

真空泵可包括真空泵送机构，其包括受支承来由传动轴旋转的转子、用于在传动轴旋转期间控制转子远离其正常位置的移动的第一轴承组件，以及用于限制所述移动的支承（back-up）轴承组件。真空泵需要定期维护和保养以避免低性能或故障。

发明内容

本发明提供了一种改进的真空泵。

本发明提供了一种真空泵，其包括真空泵送机构，该机构包括受支承来由传动轴旋转的转子、用于在传动轴旋转期间控制转子的移动的第一轴承组件、用于限制所述移动的支承轴承组件，以及用于感测所述移动何时由支承轴承组件限制的传感器。

传动轴移动可为通常在径向方向上的移动。

支承轴承组件可布置成通过与转子或传动轴接触来限制所述移动，且传感器布置成感测支承轴承组件与转子或传动轴之间的各次接触事件。

第一轴承组件可为非接触轴承组件，其控制所述移动而不接触转子或传动轴。

第一轴承组件可为磁性轴承组件。

第一轴承组件可与转子或传动轴间隔开一定距离，该距离大于支承轴承组件与转子或传动轴间隔开的距离。

传感器可布置成感测给予转子或传动轴的力，该力足以引起支承轴承限制由该力引起的所述移动。

传感器可为加速计。

传感器可相对于泵壳固定。

传感器可布置成输出信号至计算器，计算器用于计算当支承轴承组件限制所述移动时的事件数目。

泵可包括指示器，其用于向使用者指出事件数目何时超过预测的支承轴承组件的故障的预定值。指示器可为用于显示事件数目的显示器。

指示器可包括发射器，其通过有线连接或通过无线连接将事件数目发射至较远位置。

传感器可布置成感测给予真空泵的力的大小，且取决于感测的大小关联对支承轴承组件引起的破坏。

真空泵可包括涡轮分子真空泵送机构。

附图说明

为了可更好理解本发明，现在将参照附图来描述其实施例，该实施例仅通过举例给出，在附图中：

图1示出了真空泵的简图；

图2更详细示出了真空泵的轴承组件；以及

图3示出了限制真空泵的传动轴的移动的支承轴承组件。

具体实施方式

参看图1到3，示出了真空泵10，其包括真空泵送机构12，该真空泵送机构12在本例中为涡轮分子真空泵送机构，尽管泵可包括其它真空泵送机构。泵送机构包括转子，其包括受支承来由传动轴16旋转的四排转子叶片14。转子叶片相对于相应排的定子叶片18旋转。可提供任何适合的级数。电机20布置成驱动传动轴。

第一轴承组件22在传动轴围绕旋转轴线A旋转期间控制转子和传动轴在方向R上的移动。尽管其在轴向方向具有小分量，但方向R主要是在径向方向上的移动，因为传动轴围绕下文更详细讨论的下轴承组件27成角地转移。在所示实施例中，真空泵送机构为涡轮分子泵送机构，其在大约20000到90000转每分钟之间的转速下旋转，且为了减小第一轴承组件与泵的旋转部件之间的摩擦，第一轴承组件22为非接触轴承组件，其控制径向移动而不接触转子或传动轴。非接触轴承的实例是磁性轴承组件，其中相对的大体上环形的磁极23、25分别位于旋转部件(连接到轴/转子上)和固定部件(连接到定子上)上。在该实例中，传动轴上的旋转磁极朝固定磁极的移动引起增大的磁力在传动轴的径向方向上施加到旋转磁极上，从而使传动轴回到正确对准。该布置摩擦较低，且因此适用于此高速泵，但由于轴承为非接触的，故其允许转子和传动轴的一些径向移动，特别是在真空泵接收到外部冲击或敲击的情况下。

传动轴16的移动在图2中示为处于正常状态，而在图3中示出处于转移位置。第二轴承组件27支承传动轴的下端，且相对于泵壳固定。当敲击真空泵时，传动轴的轴线A围绕第二轴承27成角地转移至轴线A1。角位移引起轴线A与A1的R1的径向位移。

支承轴承组件24限制转子和传动轴的径向移动，例如，以防止泵的旋转部件与泵的静止部件之间的抵触。抵触引起对泵送机构的破坏，且可为危险的，特别是在转子叶片14以达到90000rpm的速度旋转时。支承轴承组件24布置成通过与转子或传动轴接触来限制径向移动。图2和3中所示的支承轴承组件的一个实例包括滚动轴承机构，其具有沿径向向内面朝旋转部件的内圈（race）29，以及静止的外圈31。滚动构件33如陶瓷球位于圈之间以允许相对旋转移动。如图3中所示，当泵送机构的旋转部件沿径向移动确定距离时，其接触内圈29，且引起圈之间的相对旋转，直到旋转部件回到其正常操作位置。各个此类接触事件引起支承轴承组件磨损或变差，且在一定时间内，支承轴承需要替换，因为否则其可在使用中失效且破坏泵送机构。在此方面，支承轴承典型地位于真空泵的入口处，且因此是干轴承，其并未润滑来避免以润滑剂污染泵送的气流。如果支承轴承组件未被替换且在使用中失效，则泵可被破坏且不操作，继而又引起对真空处理设备的破坏或需要真空环境的程序的取消。因此，作为优选，支承轴承组件在故障之前以一定安全裕度替换或修理。

如图1到3中所示，第一轴承组件与转子或传动轴间隔开一定距离R2，其大于支承轴承组件与转子或传动轴间隔开的距离R3。该布置在传动轴或转子转移时防止对第一轴承组件引起的破坏，因为支承轴承组件在图3中所示的点35处首先与转子或传动轴接触，且防止朝第一轴承组件的进一步转移。

如果在使用中时或在其安装或运输时真空泵例如由使用者敲击，则力可给予真空泵。在一些真空泵送应用中，需要真空泵容易地从一个位置运输至例如装置（如加速计）内的另一个位置，以在医院的不同位置进行癌症治疗。因此，方便的是将真空泵安装在输送器（如推车或其它移动或有轮的单元）上，然而以此方式运输真空泵使其更易于受到由于不平表面上的意外碰撞或运输引起的敲击。使支承轴承进入使用所需的力取决于真空泵的特征变化，例如，可由第一轴承组件生成的控制磁力。足以引起支承轴承组件的操作的典型的力为10到100N，其通常在径向和/或轴向方向上施加到真空泵上。

传感器26布置成感测转子或传动轴的径向移动何时由支承轴承组件限制。在所示的布置中，传感器相对于泵壳28固定，例如，固定至泵壳的外表面，且感测施加到泵壳上的力。传感器可为用于感测由施加力引起的泵壳的加速度的加速计。在操作之前确定'x'米每秒的加速度引起支承轴承组件的实施，且因此，在传感器感测到等于或大于'x'的加速度时确定已发生接触事件。

在其它布置中，传感器可包括用于检测转子或传动轴与支承轴承组件之间的接触的器件。一个此类布置可包括在接触时闭合的电路。另一个布置可包括接近开关。又一个布置可包括用于检测支承轴承组件的内圈和外圈的相对移动的器件。用于确定接触事件的发生的所有传感器布置包括在本发明的范围内。

加速计布置可在一些实施例中是优选的，因为其除感测冲击本身之外还能够感测冲击的大小。如果传感器布置成感测给予真空泵的力的大小，则感测的大小可与对支承轴承组件引起的破坏相关联。例如，支承轴承组件可在500次较强冲击或1000次较弱冲击之后失效。如下文更详细所述，当感测冲击的数目超过预定值(例如，10000次冲击)时，触发支承轴承组件的替换。强冲击在以上实例中可等于2次较弱冲击，且因此如果感测到强冲击，则尽管仅已感测到单次冲击，冲击的总数也增加了两次。该布置可具有表示强或弱冲击的两个值，且如果感测到弱冲击则数目加一，或如果感测到强冲击则数目加二。当然，冲击的强度可为了更准确而分成两个以上的不同强度。

在另一个布置中，施加到真空泵上的总聚集力可测量或可为由真空泵经历的总加速度。例如，如果以50N的力的冲击引起单次冲击，且10000次此类冲击意味着需要替换支承轴承，则施加到真空泵上的总的力为500000N。因此，当总的感测到的力超过500000N时，则触发替换。

具体参看图1，传感器布置成输出对应于接触事件的检测、施加到真空泵上的力或经历的加速度的信号30。传感器信号30输出至构造成处理输出的处理器32。在所示布置中，处理器包括比较器34，其用于将由加速计感测到的加速度与储存在储存器36中的值相比较，且如果加速度大于储存值则输出二进制的'1'，或如果加速度小于储存值则输出二进制的'0'。可存在表示强和弱冲击的一个以上的储存值。二进制的'0'是没有已发生接触的确定，且因此读数设置在步骤38处。二进制的'1'在支承轴承组件限制转子或传动轴的径向移动时输出至用于计算事件数目的计算器40。计算器读数可显示在显示器42上来由使用者读取。如图所示，显示器显示15次事件。使用者可提供有一个值，高于该值就需要替换支承轴承组件，以便在显示器显示例如1000次事件或5000次事件时，使用者必须请求泵维护。作为备选，数目可输出至比较器44来将数目与允许的最大事件数目的值相比较。主动比较输出至单元46，来用于生成警告指示，例如，可听或可视警告。单元46可包括发射器，其用于通过有线连接或无线连接将警告指示发射至位于远离真空泵的泵供应者，其可确定泵维护的要求。

Claims (12)

1.一种真空泵（10），其包括真空泵送机构（12），所述真空泵送机构包括受支承来由传动轴（16）旋转的转子（14）、用于在所述传动轴旋转期间控制所述转子移动的第一轴承组件（22）、用于限制所述移动的支承轴承组件（24），以及用于感测所述移动何时由所述支承轴承组件限制的传感器（26）；所述传感器包括相对于泵壳固定的加速计，以用于感测所述泵壳的加速力，其由施加于泵壳的足以引起由支承轴承组件限制的所述移动的力引起。

2.根据权利要求1所述的真空泵，其中，所述传动轴（16）的移动相对于所述传动轴的轴线（A）通常在径向方向上。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其中，所述支承轴承组件（24）布置成通过与所述转子（14）或所述传动轴（16）接触来限制所述移动，且所述传感器（26）布置成感测所述支承轴承组件与所述转子或所述传动轴之间的各次接触事件。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其中，所述第一轴承组件（22）为非接触轴承组件，其控制所述移动而不接触所述转子或所述传动轴。

5.根据权利要求4所述的真空泵，其中，所述第一轴承组件（22）为磁性轴承组件。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其中，所述第一轴承组件（22）与所述转子（14）或所述传动轴（16）间隔开一定距离，所述距离大于所述支承轴承组件（24）与所述转子或所述传动轴间隔开的距离。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其中，所述传感器（26）布置成将信号输出至计算器（40），其用于计算所述支承轴承组件已限制所述移动的事件的数目。

8.根据权利要求7所述的真空泵，包括指示器（42），其向使用者指出所述事件数目何时超过预测的所述支承轴承组件的故障的预定值。

9.根据权利要求8所述的真空泵，其中，所述指示器（42；42，44，46）为显示出所述事件数目的显示器。

10.根据权利要求8所述的真空泵，其中，所述指示器包括用于通过有线或无线连接将事件数目发射至较远位置的发射器（46）。

11.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其中，所述传感器（26）布置成感测给予所述真空泵（10）的力的大小，且取决于所述感测大小关联对所述支承轴承组件引起的破坏。

12.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，包括涡轮分子真空泵送机构。