CN104976106B - 隔膜真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能提高排气量和极限真空度并能谋求装置的小型化的隔膜真空泵。该隔膜真空泵通过如下方式形成，即，形成隔膜真空泵单元(11a)，并将隔膜真空泵单元沿上下方向叠放多层，利用齿形带(2)将在上下方向上相邻的隔膜真空泵单元的凸轮轴彼此连结起来，并将一个隔膜真空泵单元的凸轮轴(12a)连接于马达(12)，隔膜真空泵单元包括：凸轮轴；曲轴机构(13)，通过凸轮轴的旋转进行工作；连接构件(14)，利用曲轴机构而沿水平方向进行往复运动；隔膜(15、16)，其安装于连接构件的两端部；一对泵室(17、18)，其容积通过隔膜的动作而扩大或缩小；与泵室相连通的进气通路和排气通路；进气侧止回阀；排气侧止回阀。

Description

隔膜真空泵

技术领域

本发明涉及一种隔膜真空泵，详细而言，涉及将多个具有一对泵室的隔膜真空泵单元相连结而成的隔膜真空泵。

背景技术

作为隔膜真空泵，存在如下一种隔膜真空泵，其包括：泵室，其通过安装于连杆的隔膜而扩大或缩小，该连杆利用设于旋转轴的曲轴机构进行往复运动；与该泵室相连通的进气通路和排气通路；进气侧止回阀，其用于限制流体自所述泵室向所述进气通路逆流；以及排气侧止回阀，其用于限制流体自所述排气通路向所述泵室逆流(例如，参照专利文献1。)。另外，还存在一种以如下方式形成的隔膜真空泵：在一个马达的两侧的旋转轴设置两个曲轴机构，在利用各曲轴机构进行往复运动的连杆的两端分别安装隔膜，合计设置利用各隔膜而扩大或缩小的4个泵室并将各泵室串联连接(例如，参照专利文献2。)。

专利文献1：日本特开平4－224286号公报

专利文献2：日本特开平6－185466号公报(图2、图3)

发明内容

发明要解决的问题

但是，所述专利文献2所记载的隔膜真空泵的构造复杂，用于将泵室连接的管设置在外壳内，因此，其用途仅限于提高极限真空度，另外，由于在马达的两侧设有泵室，因而存在设置面积较大这样的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够减小设置面积而也可谋求构造的简化、且不仅能够提高极限真空度而且还能够谋求提高排气速度的隔膜真空泵。

用于解决问题的方案

为了实现所述目的，本发明提供一种隔膜真空泵，其特征在于，该隔膜真空泵通过如下方式形成，即，形成隔膜真空泵单元，将该隔膜真空泵单元沿上下方向叠放多层，利用齿形带将在上下方向上相邻的所述隔膜真空泵单元的凸轮轴彼此连结起来，并将一个隔膜真空泵单元的所述凸轮轴连接于马达，该隔膜真空泵单元包括：所述凸轮轴，其两端部以能够旋转的方式支承于外壳；曲轴机构，其通过该凸轮轴的旋转进行工作；连接构件，其能利用该曲轴机构而沿与所述凸轮轴的轴线正交的水平方向进行往复运动；隔膜，其分别安装于该连接构件的两端部；一对泵室，该一对泵室的容积通过该隔膜的动作而扩大或缩小；与各泵室相连通的进气通路和排气通路；进气侧止回阀，其用于限制流体自所述泵室向所述进气通路逆流；以及排气侧止回阀，其用于限制流体自所述排气通路向所述泵室逆流。

另外，优选的是，利用连结管将一个泵室的所述排气通路和另一个泵室的所述进气通路连接起来，该连结管由形成为日文コ字状的透明且具有耐化学药品性的树脂制的管来形成，并在该连结管的两端部分别一体地设有以能够装卸的方式借助密封构件连接于所述进气通路或所述排气通路的连结部。

发明的效果

采用本发明的隔膜真空泵，在隔膜真空泵单元中，分别沿水平方向排列设置一对泵室，并利用与通过马达而旋转的旋转轴一体地旋转的1个曲轴机构来使所述一对泵室工作，因此，能够使隔膜真空泵单元小型化。另外，隔膜真空泵是通过将隔膜真空泵单元沿上下方向叠放并将隔膜真空泵单元相连结而形成的，由此能够谋求提高排气量和极限真空度并使整个装置小型化而减小设置面积。并且，通过利用齿形带将在上下方向上相邻的隔膜真空泵单元的所述旋转轴相连结，能够利用1台马达来使多个泵室良好地工作。

另外，通过利用形成为日文コ字状的、透明且具有耐化学药品性的树脂制的管来形成用于将一个泵室的排气通路和另一个泵室的进气通路连接的连结管，能够将连结管简单地连接于排气通路和进气通路，并能够利用具有密封构件的连结部来确保较高的密封性。并且，由于能够掌握运转时的泵室内部的结露、污垢的状态，因此能够确认维护的时刻。

并且，由于连结管能够任意与多个进气通路和多个排气通路相连接，因此，能够通过适当地重新设计连结管的连接方式而与使用目的相对应地改变排气量和真空度。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的隔膜真空泵单元的截面平面图。

图2是该隔膜真空泵单元的连结管的主要部分的说明图。

图3是表示该隔膜真空泵单元的工作状态的说明图。

图4是该隔膜真空泵的主视图。

图5是图4的A－A向视图。

图6是表示本发明的第1实施例的隔膜真空泵的工作状态的说明图。

图7是表示本发明的第2实施例的隔膜真空泵的工作状态的说明图。

图8是表示本发明的第3实施例的隔膜真空泵的工作状态的说明图

具体实施方式

图1～图6是表示本发明的隔膜真空泵的第1实施例的图，本实施例的隔膜真空泵1是通过将隔膜真空泵单元11a、11b在上下方向上叠放两层并将隔膜真空泵单元11a、11b连结起来而形成的。

如图1～图3所示，本实施例的隔膜真空泵1中的第1隔膜真空泵单元11a包括：马达12；凸轮轴12a，其与自该马达12沿水平方向突出的输出轴12b相连结而进行旋转；曲轴机构13，其通过设于该凸轮轴12a的偏心凸轮13a进行工作；连接构件14，其安装于该曲轴机构13，能沿与凸轮轴12b正交的水平方向进行往复运动；隔膜15、16，该隔膜15、16分别安装于该连接构件14的两端部；一对泵室17、18，该一对泵室17、18的容积通过该隔膜15、16的进退而扩大或缩小；与泵室17相连通的进气通路17a和排气通路17b；与泵室18相连通的进气通路18a和排气通路18b；进气侧止回阀17c、18c，该进气侧止回阀17c、18c用于限制空气自泵室17、18向进气通路17a、18a逆流；以及排气侧止回阀17d、18d，该排气侧止回阀17d、18d用于限制空气自排气通路17b、18b向泵室17、18逆流。

曲轴机构13包括：偏心凸轮13a，其以与凸轮轴12a正交的方式安装于凸轮轴12a且与该凸轮轴12a构成一体地进行旋转；从动构件13c，其借助第1轴承13b以能够转动的方式连结于该偏心凸轮13a的外周；以及所述连接构件14，其借助第2轴承13d和连结销13e而连结于该从动构件13c。偏心凸轮13a是安装于凸轮轴12a的外周的圆形的构件，以该偏心凸轮13a的中心轴线与凸轮轴12a的中心轴线位于不同的位置的方式配置。从动构件13c形成为具有形成于一端侧的大径部13f和形成于另一端侧的小径部13g的大致不倒翁形状，该从动构件13c借助安装于在大径部13f上形成的安装孔的所述第1轴承13b而与偏心凸轮13a相连结，并借助安装于在小径部13g上形成的安装孔的第2轴承13d而安装有连结销13e，在该连结销13e上连结有所述连接构件14。

连接构件14用于隔着从动构件13c将覆盖从动构件13c的一侧面和两端面的框构件14a及覆盖从动构件13c的另一侧面的板构件14b之间接合，在连接构件14的一端侧形成有供凸轮轴12a贯穿且容许连接构件14沿水平方向移动的由长孔构成的贯穿孔14c，在连接构件14的另一端侧形成有供与从动构件13c相连结的所述连结销13e嵌合的连结销嵌合孔14d。并且，在框构件14a的两端部设有用于安装隔膜15、16的安装部14e、14e。另外，连接构件14的在水平方向上的长度形成为如下长度：在一个隔膜15位于上止点时另一个隔膜16位于下止点，在另一个隔膜16位于上止点时一个隔膜15位于下止点。

如此形成的曲轴机构13收纳在由树脂制的框体形成的外壳21内。在外壳21的与凸轮轴12a正交的一对侧面21a、21a上分别设有轴承壳体22、22，该轴承壳体22、22分别具有以能够使凸轮轴12a旋转的方式保持凸轮轴12a的轴承22a，由马达12驱动的凸轮轴12a的两端部以支承于该轴承壳体22、22的方式配置。在配置在外壳21内的凸轮轴12a的大致中央部配置有所述曲轴机构13，在外壳21的与凸轮轴12a平行的一对侧面21b、21b上分别设有开口的隔膜安装部21c、21c。在各隔膜安装部21c上分别形成有自侧面21b向外突出的环状的外周突部21d和形成于外周突部21d的内周侧的、用于安装所述隔膜15的周缘的周槽21e。

另外，在凸轮轴12a的比曲轴机构13靠马达12侧的部位上安装有用于安装齿形带(cogged belt)2的链轮23。并且，另外，在凸轮轴12a的隔着曲轴机构13与链轮23相反的一侧的部位上安装有用于使曲轴机构13稳定地工作的平衡件24。

隔膜15、16形成为自安装于连接构件14的厚壁的中心部朝向外周侧去变薄的圆盘状，在外周侧的薄壁部15a、16a的外周缘分别形成有与所述周槽21e相卡合的卡合突部15b、16b。如此形成的隔膜15、16的中央部安装于连接构件14，通过将卡合突部15b、16b嵌装于所述周槽21e、21e并自外侧安装罩构件25，从而将卡合突部15b、16b气密地安装于周槽21e、21e，由此在隔膜15、16的外表面与罩构件25的内表面之间形成所述泵室17、18。

各罩构件25包括：隔着密封件19气密地安装于外壳21的外周突部21d的凸缘部25a；分别与嵌装于周槽21e、21e的隔膜15、16的卡合突部15b、16b相抵接而将卡合突部15b、16b向周槽21e、21e内按压的按压部25b；与隔膜15、16的外表面之间分别形成有泵室17、18的球面状凹部25c；用于分别安装进气通路17a、18a的进气通路安装凸台部25d；用于分别安装排气通路17b、18b的排气通路安装凸台部25e；用于分别将进气通路安装凸台部25d和泵室17、18相连通的进气孔25f；以及用于分别将排气通路安装凸台部25e和泵室17、18相连通的排气孔25g。

进气通路17a、18a由在基端部设有嵌入进气通路安装凸台部25d的大径安装部的L字管形成，用于分别限制空气自泵室17、18向进气通路17a、18a逆流的所述进气侧止回阀17c、18c隔着密封件分别一体地安装于大径安装部的内端部中央。将进气通路17a、18a的大径安装部嵌入进气通路安装凸台部25d，并利用压板将进气通路17a、18a气密地安装于罩构件25，进气通路17a、18a经由进气侧止回阀17c、18c和进气孔25f、25f而分别与泵室17、18相连通。排气通路17b、18b由与进气通路17a、18a相同的L字管形成，在排气通路17b、18b的基端部设有用于嵌入排气通路安装凸台部25e的大径安装部。用于限制空气自排气通路17b、18b向泵室17、18逆流的所述排气侧止回阀17d、18d隔着密封件分别一体地安装于该大径安装部的内端部中央。将排气通路17b、18b的大径安装部嵌入排气通路安装凸台部25e，并利用压板将排气通路17b、18b气密地安装于罩构件25，排气通路17b、18b经由排气侧止回阀17d、18d和排气孔25g，25g而分别与泵室17、18相连通。另外，进气通路17a、18a和排气通路17b、18b由同一L字管形成。

一个泵室17在靠马达的一侧设有进气通路17a且在与马达相反的一侧设有排气通路17b，另一个泵室18在靠马达的一侧设有排气通路18b且在与马达相反的一侧设有进气通路18a，通常，在利用连结管31将一个泵室17的排气通路17b和另一个泵室18的进气通路18a连结起来的状态下来使用。

连结管31由具有与构成进气通路或排气通路的L字管的外径相对应的内径的日文コ字状的管形成，在连结管31的两端部安装有用于连接L字管的连结部31a。连接管31由透明且具有耐化学药品性的树脂例如氟树脂等形成。在连结部31a的一端侧开口内插入有连结管31的顶端部而将连结管31气密地固定，在连结部31a的另一端侧开口部31b安装有用于将所述L字管的顶端部以能够装卸的状态气密地嵌入的O型密封圈31c。

根据图1～图3来说明在单独使用所述隔膜真空泵单元11a进行自减压对象物抽吸气体并排气的操作时的动作图。另外，在图3中，为了方便说明，以俯视截面图来说明泵室并以侧视图来说明曲轴机构。利用连结管31将隔膜真空泵单元11a的一个泵室17的排气通路17b和隔膜真空泵单元11a的另一个泵室18的进气通路18a连结起来，并在将减压对象物连结于一个泵室17的进气通路17a的状态下使马达12工作。首先，自如图1和图3的(A)所示那样一个隔膜15位于下止点且另一个隔膜16位于上止点的状态起，如图3的(B)所示，当使偏心凸轮13a连同凸轮轴12a一起沿顺时针方向转动90度时，从动构件13c随之进行从动而连接构件14沿水平方向向一个泵室17侧移动，由此，一个隔膜15使一个泵室17的容积缩小而成为排气行程，并且，另一个隔膜16使另一个泵室18的容积扩大而成为进气行程。接着，如图3的(C)所示，当偏心凸轮13a沿顺时针方向转动180度时，一个隔膜15达到上止点且另一个隔膜16达到下止点。在自该图3的(A)的状态起到图3的(C)的状态为止的期间、即在一个隔膜15自下止点到达上止点且另一个隔膜16自上止点到达下止点的期间，将排气行程中的一个泵室17内的气体自排气侧止回阀17d排出，并通过排气通路17b、连结管31、进气通路18a以及进气侧止回阀18c将该气体吸入到进气行程中的另一个泵室18。此时，在一个泵室17中，利用进气侧止回阀17c来抑制气体自泵室17向进气通路17a排出，在另一个泵室18中，利用排气侧止回阀18d来抑制气体自排气通路18b向泵室18内吸入。

并且，如图3的(D)所示，当偏心凸轮13a沿顺时针方向转动270度时，连接构件14沿水平方向另一个泵室18侧移动，由此，另一个隔膜16使泵室18的容积缩小而进入排气行程且一个隔膜15使泵室17的容积扩大而成为进气行程。接着，当偏心凸轮13a沿顺时针方向转动360度时，如图3的(A)所示，一个隔膜15达到下止点且另一个隔膜16达到上止点。在自该图3的(C)的状态起到图3的(A)的状态为止的期间、即在一个隔膜15自上止点到达下止点且另一个隔膜16自下止点到达上止点的期间，将来自减压对象物的气体自进气通路17a经由进气侧止回阀17c抽吸到进气行程中的一个泵室17内，将排气行程中的另一个泵室18内的气体自排气侧止回阀18d向排气通路18b排出。此时，在一个泵室17中，利用排气侧止回阀17d来抑制气体自排气通路17b向泵室17吸入，在另一个泵室18中，利用进气侧止回阀18c来抑制气体自泵室18向进气通路18a排出。这样，通过利用马达12来使凸轮轴12a旋转而使两泵室17、18交替地反复进行进气行程和排气行程，由此能够在将两泵室17、18串联连接的状态下进行减压对象物的排气操作。

在本实施例中，如图4和图5所示，将具有所述马达12的第1隔膜真空泵单元11a和不具有马达12的第2隔膜真空泵单元11b沿上下方向叠放，并将齿形带2挂绕于两台隔膜真空泵单元11a、11b的链轮23、23而使凸轮轴12a、12a同步旋转，由此形成隔膜真空泵1。在隔膜真空泵1中，如图6所示，将减压对象物连接于上层的第2隔膜真空泵单元11b的一个泵室P1的进气通路17a，利用连结管311将该一个泵室P1的排气通路17b和第2隔膜真空泵单元11b的另一个泵室P2的进气通路18a相连接，利用连结管312将该泵室P2的排气通路18b和下层的第1隔膜真空泵11a的一个泵室P4的进气通路17a相连接，并利用连结管313将该泵室P4的排气通路17b和第1隔膜真空泵单元11a的另一个泵室P3的进气通路18a相连接。通过如此在将各泵室P1～P4连接起来的状态下使马达12工作，从而对与泵室P1的进气通路相连接的减压对象物进行减压而将气体自泵室P3的排气通路18b排出。

在本实施例中，如上所述，针对各隔膜真空泵单元11a、11b，分别沿水平方向排列设置一对泵室17、18，并通过利用凸轮轴12a的旋转进行动作的1个曲轴机构13来使一对泵室17、18工作，因此，能够使隔膜真空泵单元11a、11b小型化。另外，将隔膜真空泵单元11a、11b沿上下方向叠放并将隔膜真空泵单元11a、11b相连结，利用马达12来驱动第1隔膜真空泵单元11a的凸轮轴12a，并利用齿形带2将两隔膜真空泵单元11a、11b的凸轮轴12a连结起来而形成隔膜真空泵1，通过所述设置，能够谋求提高极限真空度并使装置小型化而减小设置面积。

另外，通过利用形成为日文コ字状的、透明且耐化学药品性较高的氟树脂等树脂制的管来形成连结管31，能够将连结管31简单且可靠地连接于排气通路17b和进气通路18a，并能够利用具有O型密封圈31c的连结部31a来确保更高的密封性。并且，由于能够掌握运转时的泵室内部的结露、污垢的状态，因此能够确认维护的时刻。

图7和图8是表示本发明的其他的实施例的图，对于表示与第1实施例相同的构成要件的构件分别标注相同的附图标记而省略其详细的说明。

图7是表示本发明的第2实施例的图，在本实施例中，利用连结管314将配置于上层的隔膜真空泵单元11b中的泵室P1的排气通路17b和泵室P2的进气通路18a相连结，并且，利用连结管315将配置于下层的真空泵单元11a中的泵室P3的排气通路18b和泵室P4的进气通路17a相连结，利用连结管316将泵室P2和泵室P4的排气通路18b、17b之间连结起来，利用连结管317将泵室P1和泵室P3的进气通路17a、18a之间连结起来。另外，连结管317与减压对象物相连结，连结管31f与排气管相连结。由此，通过在将两泵单元11a、11b并联连接起来的状态下使用两泵单元11a、11b，能够提高自减压对象物排出气体的排气速度。

图8是表示本发明的第3实施例的图，在本实施例中，利用连结管318将配置于上层的隔膜真空泵单元11b中的泵室P1的进气通路17a和泵室P2的进气通路18a相连结，利用连结管319将泵室P1的排气通路17b和泵室P2的排气通路18b相连结，并且，利用连结管320将配置于下层的真空泵单元11a中的泵室P3的进气通路18a和泵室P4的进气通路17a相连结，利用连结管321将泵室P3的排气通路18b和泵室P4的排气通路17b相连结。并且，利用连结管322将连结管318和连结管320相连结，将减压对象物连结于该连结管322，将连结管319和连结管321连结于连结管323，并将排气管连接于该连结管323。由此，能够以并联状态使用4个泵室，从而能够进一步提高自减压对象物排出气体的排气速度。

如上所述，在本发明的隔膜真空泵1中，能够通过适当地重新设计连结管的连接方式而与使用目的相对应地改变排气量和真空度。

此外，本发明并不限于所述各实施例，也能够通过将隔膜真空泵单元沿上下方向叠放两层以上并将这些隔膜真空泵单元相连结而形成隔膜真空泵。

附图标记说明

1、隔膜真空泵；2、齿形带；11a、11b、隔膜真空泵单元；12、马达；12a、凸轮轴；12b、输出轴；13、曲轴机构；13a、偏心凸轮；13b、第1轴承；13c、从动构件；13d、第2轴承；13e、连结销；13f、大径部；13g、小径部；14、连接构件；14a、框构件；14b、板构件；14c、贯穿孔；14d、连结销嵌合孔；14e、安装部；15、16、隔膜；15a、16a、薄壁部；15b、16b、卡合突部；17、18、泵室；17a、18a、进气通路；17b、18b、排气通路；17c、18c、进气侧止回阀；17d、18c、排气侧止回阀；19、密封件；21、外壳；21a、21b、侧面；21c、隔膜安装部；21d、外周突部；21e、周槽；22、轴承壳体；22a、轴承；23、链轮；24、平衡件；25、罩构件；25a、外周凸缘部；25b、按压部；25c、球面状凹部；25d、进气通路用凸台部；25e、排气通路用凸台部；25f、进气孔；25g、排气孔；31、连结管；31a、连结部；31b、另一端侧开口部；31c、O型密封圈。

Claims (2)

1.一种隔膜真空泵，其特征在于，

该隔膜真空泵通过如下方式形成，即，形成隔膜真空泵单元，将该隔膜真空泵单元沿上下方向叠放多层，利用齿形带将在上下方向上相邻的所述隔膜真空泵单元的凸轮轴彼此连结起来，并将一个隔膜真空泵单元的所述凸轮轴连接于马达，

该隔膜真空泵单元包括：

所述凸轮轴，其两端部以能够旋转的方式支承于外壳；

曲轴机构，其通过该凸轮轴的旋转进行工作；

一个连接构件，其能利用该曲轴机构而沿与所述凸轮轴的轴线正交的水平方向进行往复运动，在所述连接构件的一端侧形成有供所述凸轮轴贯穿且容许所述连接构件沿水平方向移动的贯穿孔；

隔膜，其分别安装于该连接构件的两端部；

一对泵室，该一对泵室的容积通过该隔膜的动作而扩大或缩小；

与各泵室相连通的进气通路和排气通路；

进气侧止回阀，其用于限制流体自所述泵室向所述进气通路逆流；以及

排气侧止回阀，其用于限制流体自所述排气通路向所述泵室逆流，

所述曲轴机构包括：偏心凸轮，其以与所述凸轮轴正交的方式安装于所述凸轮轴且与该凸轮轴构成一体地进行旋转；从动构件，其以能够转动的方式连结于该偏心凸轮的外周；以及所述连接构件，其连结于该从动构件，在所述连接构件的另一端侧形成有供与所述从动构件相连结的连结销嵌合的连结销嵌合孔。

2.根据权利要求1所述的隔膜真空泵，其特征在于，

利用连结管将一个泵室的所述排气通路和另一个泵室的所述进气通路连接起来，该连结管由形成为日文コ字状的透明且具有耐化学药品性的树脂制的管形成，并在该连结管的两端部分别一体地设有以能够装卸的方式借助密封构件连接于所述进气通路或所述排气通路的连结部。