CN104797823A - 真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种多级真空泵，所述多级真空泵包括：限定多个泵室（106至116）并且用于沿着相应的纵向延伸表面（118、120）装配到一起的第一和第二半壳定子部件（102、104）；用于在第一和第二半壳定子部件的相应纵向端面（126、128）处装配的第一和第二端部定子部件（122、124）；用于当在纵向延伸面处装配到一起时在所述第一和第二半壳定子部件之间进行密封的衬垫（28）；和用于当装配到时在第一和第二端部定子部件和第一和第二半壳定子部件之间进行密封的O形环（54）；其中环形通道（22）与纵向凹部（14）相交，并且每个纵向凹部包括相对于相交部固定的止动件（24），并且衬垫和纵向凹部构造为当在装配期间衬垫定位在凹部中时，衬垫被偏压抵靠止动件以将衬垫的端部（34）相对于相交部定位。

Description

真空泵

技术领域

本发明涉及一种真空泵，特别地涉及一种多级真空泵和这种泵的定子。

背景技术

真空泵可以由具有串联连接的一个或多个泵级的正排量泵（诸如罗茨泵或爪式泵（claw pump））形成。多级泵是可取的，因为多级泵相对于串联的多个单级泵涉及更低的制造成本和装配时间。

多级罗茨泵或爪式泵可以以蛤壳（clamshell）的形式制造和装配。如图1所示，这种泵的定子100包括第一和第二半壳定子部件102、104，所述第一和第二半壳定子部件102、104一起限定多个泵室106、108、110、112、114、116。半壳中的每个具有第一和第二纵向延伸面，当半壳配合在一起时，其与另一半壳的相应的纵向延伸面相互接合。半壳102的仅仅两个纵向延伸表面118、120在图中可见。在装配期间，两个半壳被在由箭头R所示的大致径向方向上被结合在一起。

定子100还包括第一和第二端部定子部件122、124。当半壳已经配合在一起时，第一和第二端部部件在由箭头L所示的大致轴向或纵向方向上配合到所结合的半壳的相应端面126、128。端部部件的内面130、132与半壳的相应端面126、128相互接合。

泵室106-116中的每个在半壳的横向壁134之间形成。仅仅半壳102的横向壁能够在图1中看到。当半壳被装配时，横向壁提供一个泵室与相邻泵室之间或者端部泵室106、116与端部定子部件之间的轴向间隔。该示例示出用于具有两个纵向延伸的轴（未示出）的罗茨泵或爪式泵的典型的定子布置，当半壳配合在一起时，所述两个纵向延伸的轴定位在形成在横向壁134中的孔隙136中。在装配之前，罗茨泵（未示出）配合到轴以使得两个转子定位在每个泵室中。尽管在该简化的附图中未示出，端部部件各自具有两个孔隙，轴延伸穿过所述两个孔隙。轴由轴承支撑在端部部件中并且由马达和齿轮机构驱动。

多级真空泵在泵室内在小于大气压力并且可能低至10^-3mbar的压力处操作。因此，大气与泵内侧之间将存在压力差。因此，必须防止在定子部件之间的结合部处周围的气体泄漏到泵中，所述定子部件在半壳的纵向延伸表面118、120之间以及半壳的端面126、128与端部部件的内面130、132之间形成。粘合剂通常用于在半壳之间和在半壳与端部部件之间密封，但是粘合剂特别易于由腐蚀性的泵送气体破坏并且总是施加粘合剂是困难的并且耗时的。粘合剂还可能抑制拆卸和维护。

一种已知的可替代的密封布置在US2002155014中公开，其提供单体式密封构件，所述单体式密封构件包括两个纵向部和两个环形部。然而，将密封构件配合到位通常是十分复杂的并且其制造起来是昂贵。

发明内容

本发明提供一种用于密封蛤壳泵的改进的密封布置。

本发明提供一种多级真空泵，其包括第一和第二半壳定子部件、第一和第二端部定子部件、衬垫（gasket）和O形环，所述第一和第二半壳定子部件限定多个泵室，用于沿着相应的纵向面装配在一起；所述第一和第二端部定子部件用于在所述第一和第二半壳定子部件的相应端面处进行装配；所述衬垫用于在相应纵向面的纵向凹部中定位，以当所述第一和第二半壳定子部件装配在一起时在两者之间进行密封；并且所述O形环用于在沉入相应端面中的环形通道中进行定位，用于当所述第一和第二端部定子部件和所述第一和第二半壳定子部件装配时在两者之间进行密封；其中，所述环形通道与所述纵向凹部相交，并且每个纵向凹部包括相对于所述相交部固定的止动件，并且所述衬垫和所述纵向凹部构造为在装配期间当所述衬垫定位在所述凹部中时，所述衬垫被偏压抵靠所述止动件，用于相对于所述相交部来定位所述衬垫的端部。

本发明还提供一种用于装配多级真空泵的装置，所述装置包括工具和这种多级真空泵的部分，其中，当所述衬垫已经被配合到所述纵向凹部中并在所述半壳定子部分之间的衬垫的压缩之前，所述工具被布置用于将所述衬垫的成形的端部与所述环形通道和所述纵向凹部之间的相应成形的相交部对准。

本发明还提供一种装配多级真空泵的方法，所述真空泵包括第一和第二半壳定子部件、第一和第二端部定子部件、衬垫和O形环，所述第一和第二半壳定子部件限定多个泵室，用于沿着相应的纵向面装配在一起；所述第一和第二端部定子部件用于在所述第一和第二半壳定子部件的相应端面处进行装配；所述衬垫用于在相应纵向面的纵向凹部中定位，以当所述第一和第二半壳定子部件装配在一起时在两者之间进行密封；并且所述O形环用于在沉入相应端面中的环形通道中进行定位，用于当所述第一和第二端部定子部件和所述第一和第二半壳定子部件装配时在两者之间进行密封，所述环形通道在相应的相交部处与所述纵向凹部相交；其中，所述方法包括：将每个衬垫配合到所述纵向凹部中；将所述衬垫偏压抵靠相对于所述相交部固定的止动件，用于相对于所述相交部来定位所述衬垫的端部，这样使得所述端部落座于所述相交部；在所述半壳部件沿着所述纵向面装配在一起时，使用工具按压所述衬垫的所述端部以使得在所述衬垫的压缩期间使得所述端部大致与相交部对准；将所述O形环配合到所述环形通道中；将所述端部定子部件装配到所述半壳定子部件。

在所附的权利要求中限定本发明的其他优选的和/或任选的特征。

附图说明

为了可以更好地理解本发明，现在将参考附图详细描述仅仅以示例的方式给出的本发明的实施例，在附图中：

图1大致示出蛤壳定子的部件；

图2示出仅仅为了说明目的而提供的理论上可能但是不期望的用于半壳定子部件和两个定子端部部件的密封布置；

图3示出具有图2的密封布置的半壳；

图4示出具有图2的密封布置的端部部件；

图5示出根据本发明实施例的一个半壳定子部件的一部分；

图6示出配合到图5所示的半壳部件中的布置衬垫；

图7还示出用于在对准之前对准衬垫的工具；

图8示出在对准之后的布置；

图9示出在半壳之间压缩和移除工具之后的所配合的衬垫；并且

图10还示出配合到半壳部件的端部板和O形环。

具体实施方式

通过本发明的背景技术，US2002155014讨论了密封蛤壳定子的问题。特别地，US2002155014表明在提供周边径向密封的纵向衬垫与在端部处提供轴向密封的O形环之间存在泄漏线，这导致令人不满意的密封。因此，本发明提出一种如上所述的单件式密封构件。

现在详细看该问题，图2示出半壳102和穿过端部部件122、124所取截面的平面图。图3示出结合的半壳102、104的一个端面126的视图。图4示出端部部件124的内表面132的视图。

参考图2至图4，两个纵向密封构件138被定位在形成于第一和第二半壳102、104的纵向延伸表面118、120和142、144中的通道140中。纵向密封构件138通过半壳的长度之上的箭头G1抵抗环境气体泄漏到泵中。

两个大致环形密封构件146定位在端部部件122、124的内表面130、132的相应的大致环形通道148中。如在端部部件与半壳之间的结合部的周边之上的箭头G2所示，密封构件146抵抗环境气体泄漏到泵中。因此，通常防止气体通过端部部件中的孔隙150或者结合的半壳的端部中的孔隙134而泄漏。

这种密封布置存在的问题是如图2所示的空间S所表明的在纵向密封构件138与环形密封构件146之间提供不一致的密封。所述不一致的密封允许两个密封构件138、146之间的气体的泄漏。纵向密封构件138构造为当所述纵向密封构件138装配在一起时在两个半壳之间压缩以提供紧配合。然而，当压缩时，存在密封构件138在通道140中的某些运动的倾向，由此可能产生或者增大空间S。纵向密封构件能够制造为具有比通道140的长度更长的长度，然而，在这种情况下，半壳之间的压缩可能导致密封构件中的扭结，这导致泄漏。

图5至图10示出本发明的实施例，其示出一个半壳定子部件的纵向面的端部。除了密封布置不同以外，半壳大致与关于图1至图4详细讨论的蛤壳泵相似。该实施例包括一种多级真空泵，所述多级真空泵包括第一和第二半壳定子部件，所述第一和第二半壳定子部件限定多个泵室，用于沿着相应的纵向面装配在一起。第一和第二端部定子部件被布置为用于在所述第一和第二半壳定子部件的相应端面处进行装配。衬垫被布置为用于在相应纵向面的纵向凹部中定位，以当所述第一和第二半壳定子部件装配在一起时在两者之间进行密封，并且O形环被定位于在沉入相应端面中的环形通道中，用于当所述第一和第二端部定子部件和所述第一和第二半壳定子部件装配时在两者之间进行密封。在该布置中，所述环形通道与所述纵向凹部相交。

更详细地，图5示出半壳12的一个纵向面10的一端。纵向面的另一端可以具有相似的构造，并且其它纵向面的一端可以具有相似的构造。

纵向面10具有沉入其表面中的纵向凹部或者通道14以定位衬垫（如图6至图10所示）。大致正交于凹部直立的是两个壁16、18，所述两个壁16、18具有与表面10平齐的上表面。在另一布置中，如果相对面包括凹部，壁可以延伸到相对的半壳的凹部中。半壳的端面20具有沉入其中的大致环形通道22，用于接收环形密封构件（如图10所示）。仅仅环形通道22的截面在图5至图10中在与纵向凹部14的相交部处示出，在所述纵向凹部14处，通道大致垂直于凹部14延伸。环形通道22在相交部处形成在凹部14中并且具有大致半圆形的截面。

如下所述，纵向凹部包括直立的端部24，用于形成止动件以限制衬垫在纵向维度上的运动。如下所述，横穿通道26在直立的壁16、18之间延伸并且被布置以允许产生用于将衬垫推靠止动件的偏压力。

参考图6，衬垫28被示出带阴影，以辅助与表面10区分。衬垫在形状上大致与凹部14相似并且具有当配合到凹部时使得其上面落座于面10中的厚度，例如，达到毫米的几分之一（例如，0.2 mm）以在装配期间由第二半壳的相对纵向面所压缩。衬垫包括两个大致平行的纵向部30，用于当泵被装配时沿着表面10的长度密封。纵向部30在肩部32中终止以抵接凹部14的端部24。衬垫的端部包括大致半圆形的密封表面34，其被成形以对应于环形凹槽与凹部14之间的相交部22（以断线示出）以当O形环接收在通道中时在衬垫与O形环之间密封。如所示，密封表面延伸通过多于180度并且在点23处终止。

衬垫28和纵向凹部14构造为在装配期间当衬垫定位在凹部中时，衬垫被偏压抵靠止动件24以相对于相交部来定位密封表面34和衬垫的端部。在这个示例中，衬垫18包括偏压构件36，当被插入纵向凹部14中时，其抵靠直立的壁18作用，以将衬垫的肩部32偏压抵靠止动件24。偏压构件包括接收在横穿通道26中的横向延伸的横穿构件（cross member），其具有突起38，用于承靠直立的壁，并且当衬垫插入纵向凹部中时其导致横穿构件的弹性变形。在所示示例中的突起包括横穿构件的球根状部，所述球根状部导致所需要的变形。

横穿构件36的偏压力导致衬垫对接抵靠止动件，所述止动件限制衬垫在纵向维度上的运动。止动件与相交部22之间的固定相对定位指的是衬垫的密封表面34可靠地相对于相交部定位。如所示，端部在小的程度上延伸（proud of）端面20和相交部22。

纵向凹部的直立的端部24邻近相交部，这对于衬垫的端部相对于相交部的定位是优选的。在可替代方案中，止动件可以包括纵向凹部的第二直立的壁，衬垫的第二横穿构件被偏压抵靠所述第二直立的壁，用于相对于所述相交部定位衬垫的端部。

直立的壁16、18还用来当衬垫配合到凹部时在横向维度上定位衬垫。在这方面，直立的壁的纵向延伸表面40纵向地接合衬垫的纵向延伸表面42。直立的壁16包括横向延伸表面44，其在装配的这个阶段远离衬垫的横向延伸表面46。当衬垫通过将半壳装配在一起而压缩时，衬垫横向地延伸到表面44、46之间的空间中而留下足够的空间以允许在泵的使用期间的热膨胀。

如图7所示的未对准状态和图8所示的对准状态，当衬垫28已经配合到凹部14中时，密封表面34通过工具48与相交部对准。工具包括通过弹簧52偏压的弹簧加载构件50以导致如图中通过箭头示出的衬垫的端部在纵向维度上的压缩。弹簧加载构件50具有圆角的端部以对应于密封表面和相交部的形状。弹簧52和构件50由相对于定子半壳而固定的夹具54支撑。

在相对的半壳与所示的半壳装配期间，当衬垫的端部已经与定子相交部对准时，工具被保持在适当的位置。当被装配时，衬垫被压缩并且经受膨胀，然而，工具48维持密封表面34与相交部22对准。一旦半壳已经紧固在一起，工具被移除。如图9所示，在工具被移除的状态下，半壳之间的压缩维持衬垫处于适当的位置并且保持对准。在压缩期间，衬垫经受纵向膨胀到横向延伸表面44、46之间的空间中。

在装配的下一阶段中，O形环56被定位在环形通道和固定在适当位置的顶板58中。将看到当O形环在端面之间压缩时变形，以占据密封表面34和相交部的形状，从而产生穿过基本上180度延伸的密封表面以抵抗环境气体泄漏到泵中。

因此，本发明提供一种装配多级真空泵的方法，如图6所示，所述方法包括将衬垫28配合到纵向凹部14中。随后的阶段涉及将衬垫偏压抵靠相对于相交部固定的止动件，用于相对于相交部来定位衬垫的端部，以使得端部落座于相交部。如图7和图8所示，下一方法步骤包括：在半壳部件沿着纵向面装配在一起时，使用工具按压衬垫的端部以使得在衬垫的压缩期间该端部大致与相交部对准。随后的步骤涉及将O形环56配合到环形通道22中并且将端部定子部件58装配到半壳定子部件。

衬垫可以由相对硬质的材料（诸如金属或硬质弹性体）形成。在这种情况下，所重要的是控制衬垫与环形密封构件之间的密封力以使得当衬垫与环形密封构件压缩在一起时衬垫不会破坏环形密封构件。

Claims (12)

1.一种多级真空泵，其包括：

第一和第二半壳定子部件，其限定多个泵室，用于沿着相应的纵向面装配在一起；

第一和第二端部定子部件，其用于在所述第一和第二半壳定子部件的相应端面处进行装配；

衬垫，其用于在相应纵向面的纵向凹部中定位，以当所述第一和第二半壳定子部件装配在一起时在两者之间进行密封；和

O形环，其用于在沉入相应端面中的环形通道中进行定位，用于当所述第一和第二端部定子部件和所述第一和第二半壳定子部件装配时在两者之间进行密封；

其中，所述环形通道与所述纵向凹部相交，并且每个纵向凹部包括相对于所述相交部固定的止动件，并且所述衬垫和所述纵向凹部构造为在装配期间当所述衬垫定位在所述凹部中时，所述衬垫被偏压抵靠所述止动件，用于相对于所述相交部来定位所述衬垫的端部。

2.根据权利要求1所述的多级真空泵，其中，每个衬垫的端部对应于所述相交部而成形，用于当所述O形环接收在所述通道中时在所述衬垫和所述O形环之间进行密封。

3.根据权利要求1或2所述的多级真空泵，其中，所述纵向凹部包括直立的壁并且每个衬垫包括偏压构件，当被插入到所述纵向凹部中时所述偏压构件抵靠所述直立的壁而作用，使得抵靠所述止动件来偏压所述衬垫。

4.根据权利要求2所述的多级真空泵，其中，所述偏压构件包括横向延伸的横穿构件，所述横穿构件具有突起，用于承靠所述直立的壁，并且当所述衬垫插入所述纵向凹部中时，其导致所述横穿构件的弹性变形。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的多级真空泵，其中，所述止动件被布置以限制所述衬垫在纵向维度上的运动。

6.根据权利要求4所述的多级真空泵，其中，所述止动件包括邻近所述相交部的所述纵向凹部的直立的端部，所述衬垫的肩部被偏压抵靠其以将所述衬垫的所述端部相对于所述相交部定位。

7.根据权利要求4所述的多级真空泵，其中，所述止动件包括所述纵向凹部的第二直立的壁，所述衬垫的第二横穿构件被偏压抵靠其以将所述衬垫的所述端部相对于所述相交部定位。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的多级真空泵，其中，所述纵向凹部包括纵向延伸的直立的壁，用于当所述衬垫配合到所述纵向凹部中时限制所述衬垫的所述端部相对于所述相交部的横向运动。

9.一种用于装配多级真空泵的装置，所述装置包括工具和根据前述权利要求中的任一项所述的多级真空泵，其中，当所述衬垫已经被配合到所述纵向凹部中并在所述半壳定子部分之间的衬垫的压缩之前，所述工具被布置用于将所述衬垫的成形的端部与所述环形通道和所述纵向凹部之间的相应成形的相交部对准。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述工具包括偏压构件，所述偏压构件构造为被接收在所述相交部中，以将所述衬垫的所述成形的端部偏压为与所述相交部对准。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述偏压构件具有滚圆的端部，其被成形以补偿所述相交部和所述衬垫的端部的相应形状。

12.一种装配所述多级真空泵的方法，所述真空泵包括：

第一和第二半壳定子部件，其限定多个泵室，用于沿着相应的纵向面装配在一起；

第一和第二端部定子部件，其用于在所述第一和第二半壳定子部件的相应端面处进行装配；

衬垫，其用于在相应纵向面的纵向凹部中定位，以当所述第一和第二半壳定子部件装配在一起时在两者之间进行密封；和

O形环，其用于在沉入相应端面中的环形通道中进行定位，用于当所述第一和第二端部定子部件和所述第一和第二半壳定子部件装配时在两者之间进行密封，所述环形通道在相应的相交部处与所述纵向凹部相交；

其中，所述方法包括：

将每个衬垫配合到所述纵向凹部中；

将所述衬垫偏压抵靠相对于所述相交部固定的止动件，用于相对于所述相交部来定位所述衬垫的端部，这样使得所述端部落座于所述相交部；

在所述半壳部件沿着所述纵向面装配在一起时，使用工具按压所述衬垫的所述端部以使得在所述衬垫的压缩期间使得所述端部大致与相交部对准；

将所述O形环配合到所述环形通道中；

将所述端部定子部件装配到所述半壳定子部件。