CN104989641B - 一种涡旋干式真空泵 - Google Patents

Abstract

一种涡旋干式真空泵，属于容积式真空泵技术领域。在涡旋干式真空泵的涡旋定盘上设置有若干处辅助排气阀，辅助排气阀的分布方式为：以涡旋工作腔的最大基圆展开角处为起点，且展开角每减小2π就沿涡旋型线方向布置一个辅助排气阀。本发明与现有技术相比，突破了现有涡旋干式真空泵在定压比工作方式上的限制，在涡旋定盘上设置了辅助排气阀，当入口压力较高时，能够及时通过辅助排气阀排除涡旋工作腔内的一部分高压气体，使涡旋工作腔的压力降到合理水平，在很大程度上避免了过压缩现象的产生，从而减小涡旋体所受到的冲击作用，使涡旋干式真空泵具有了工作平稳、振动小及节约能源的特点。

Description

一种涡旋干式真空泵

技术领域

本发明属于容积式真空泵技术领域，特别是涉及一种涡旋干式真空泵。

背景技术

干式真空泵一般指能在大气压到10^-2Pa及以下压力范围内工作、在抽气流道中不使用任何油类和液体、且能连续直接向大气排气的真空泵，其广泛应用于集成电路、太阳能、真空表面技术、制药、科学仪器等产业和领域。自20世纪80年代以来，干式真空泵发展迅猛，目前，干式真空泵已发展有许多种类，包括多级爪式、多级罗茨式、罗茨+爪型组合式、螺杆式及涡旋式等。

其中，涡旋式即涡旋干式真空泵是从涡旋式压缩机演化而来，属于容积式真空泵，由于涡旋干式真空泵具有清洁无油、工作压力范围宽、性能可靠、转矩变化小及适应恶劣运行条件能力强等特点，因此得以广泛应用。截止目前，涡旋干式真空泵的研制和生产主要集中在德国、美国和日本等国的少数厂家，但近年来，国内的涡旋干式真空泵技术也取得了较大的进步和发展。

作为定压比容积式流体机械的涡旋干式真空泵，当吸气结束后，其封闭的月牙形工作腔(涡旋工作腔)容积会不断减小，且在与排气口连通之前，月牙形工作腔(涡旋工作腔)内的压力会不断增大，直到与排气口连通进行排气，但当涡旋干式真空泵入口压力较高时，例如为大气压时，月牙形工作腔(涡旋工作腔)与排气口接通前，其腔内的压力已经高于排气压力了，从而便产生了过压缩现象。

当发生过压缩现象时，月牙形工作腔(涡旋工作腔)内的压力可能远高于排气压力，而月牙形工作腔(涡旋工作腔)与排气口连通的瞬间，月牙形工作腔(涡旋工作腔)内的高压气体将瞬间冲出。而过压缩现象会导致以下不良影响：

①会冲击涡旋干式真空泵内的零部件，因此对零部件的强度要求非常高，特别是涡旋体的强度要求；

②腔内高压气体的形成和释放，会对涡旋干式真空泵的扭矩变化产生较大影响，从而使涡旋干式真空泵的工作状态不稳定，还会导致涡旋干式真空泵振动过大；

③腔内高压气体的形成必然导致涡旋干式真空泵的输入功率的增大，从而造成动力及能源的浪费。

因此，现阶段亟需一种新型的涡旋干式真空泵，即使涡旋干式真空泵入口压力较高时，也不会出现严重的过压缩现象。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种涡旋干式真空泵，能够在入口压力较高时，避免出现严重的过压缩现象。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种涡旋干式真空泵，包括电动机、曲拐轴、涡旋动盘、涡旋定盘及壳体，所述电动机的电机轴与曲拐轴的主轴端通过联轴器相连接，所述涡旋动盘套装在曲拐轴的偏心部，所述涡旋定盘与涡旋动盘相配合，涡旋定盘与壳体在外圆周侧密封连接，涡旋定盘与涡旋动盘之间的压缩配合腔为涡旋工作腔，涡旋工作腔的外圆周侧与涡旋定盘上的进气口相通，涡旋工作腔的中心侧与涡旋定盘内的排气通道相通，排气通道与排气口相通；所述涡旋工作腔分为外涡旋工作腔和内涡旋工作腔，所述外涡旋工作腔由涡旋动盘的涡旋体凸面与涡旋定盘的涡旋体凹面配合形成，所述内涡旋工作腔由涡旋动盘的涡旋体凹面与涡旋定盘的涡旋体凸面配合形成；其特点是：在所述涡旋定盘上设置有若干处辅助排气阀。

所述辅助排气阀的分布方式为：以涡旋工作腔的最大基圆展开角处为起点，且展开角每减小2π就沿涡旋型线方向布置一个辅助排气阀。

所述辅助排气阀由限位板、弹簧、阀片及辅助排气孔组成，所述辅助排气孔位于涡旋定盘上，所述涡旋工作腔通过辅助排气孔与真空泵外部相通；所述辅助排气孔为阶梯孔，且辅助排气孔的小孔靠近涡旋工作腔，所述阀片和弹簧均位于辅助排气孔的大孔内，所述限位板固定在涡旋定盘外侧，且弹簧位于限位板与阀片之间，阀片通过弹簧的外撑力紧密贴合在辅助排气孔的阶梯过渡面上。

在所述辅助排气孔的大孔对应的限位板上开设有泄压孔，或者辅助排气孔的大孔与限位板之间留有排气间隙；所述辅助排气孔的大孔可通过泄压孔与真空泵外部相通，或者辅助排气孔的大孔通过排气间隙与真空泵外部相通。

所述辅助排气孔的小孔直径小于涡旋定盘及涡旋动盘的涡旋体齿厚。

所述辅助排气阀位于外涡旋工作腔时，辅助排气孔的小孔位于距涡旋定盘的涡旋体凹面一个齿厚范围内，且顺着涡旋体凹面涡旋型线排成一排。

所述辅助排气阀位于内涡旋工作腔时，辅助排气孔的小孔位于距涡旋定盘的涡旋体凸面一个齿厚范围内，且顺着涡旋体凸面涡旋型线排成一排。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，突破了现有涡旋干式真空泵在定压比工作方式上的限制，通过在涡旋定盘上设置辅助排气阀，当入口压力较高时，能够及时通过辅助排气阀排除涡旋工作腔内的一部分高压气体，使涡旋工作腔的压力降到合理水平，在很大程度上避免了过压缩现象的产生，从而减小涡旋体所受到的冲击作用，使涡旋干式真空泵具有了工作平稳、振动小及节约能源的特点。

附图说明

图1为本发明的一种涡旋干式真空泵结构示意图；

图2为图1中I部放大图；

图3为图1的A-A剖视图；

图中，1—电动机，2—曲拐轴，3—涡旋动盘，4—涡旋定盘，5—壳体，6—联轴器，7—涡旋工作腔，8—进气口，9—排气通道，10—排气口，11—辅助排气阀，12—限位板，13—弹簧，14—阀片，15—辅助排气孔，16—泄压孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，一种涡旋干式真空泵，包括电动机1、曲拐轴2、涡旋动盘3、涡旋定盘4及壳体5，所述电动机1的电机轴与曲拐轴2的主轴端通过联轴器6相连接，所述涡旋动盘3套装在曲拐轴2的偏心部，所述涡旋定盘4与涡旋动盘3相配合，涡旋定盘4与壳体5在外圆周侧密封连接，涡旋定盘4与涡旋动盘3之间的压缩配合腔为涡旋工作腔7，涡旋工作腔7的外圆周侧与涡旋定盘4上的进气口8相通，涡旋工作腔7的中心侧与涡旋定盘4内的排气通道9相通，排气通道9与排气口10相通；所述涡旋工作腔7分为外涡旋工作腔和内涡旋工作腔，所述外涡旋工作腔由涡旋动盘3的涡旋体凸面与涡旋定盘4的涡旋体凹面配合形成，所述内涡旋工作腔由涡旋动盘3的涡旋体凹面与涡旋定盘4的涡旋体凸面配合形成；在所述涡旋定盘4上设置有若干处辅助排气阀11。

所述辅助排气阀11的分布方式为：以涡旋工作腔7的最大基圆展开角处为起点，且展开角每减小2π就沿涡旋型线方向布置一个辅助排气阀11。

所述辅助排气阀11由限位板12、弹簧13、阀片14及辅助排气孔15组成，所述辅助排气孔15位于涡旋定盘4上，所述涡旋工作腔7通过辅助排气孔15与真空泵外部相通；所述辅助排气孔15为阶梯孔，且辅助排气孔15的小孔靠近涡旋工作腔7，所述阀片14和弹簧13均位于辅助排气孔15的大孔内，所述限位板12固定在涡旋定盘4外侧，且弹簧13位于限位板12与阀片14之间，阀片14通过弹簧13的外撑力紧密贴合在辅助排气孔15的阶梯过渡面上。

在所述辅助排气孔15的大孔对应的限位板12上开设有泄压孔16，或者辅助排气孔15的大孔与限位板12之间留有排气间隙；所述辅助排气孔15的大孔可通过泄压孔16与真空泵外部相通，或者辅助排气孔15的大孔通过排气间隙与真空泵外部相通。

所述辅助排气孔15的小孔直径小于涡旋定盘4及涡旋动盘3的涡旋体齿厚。

所述辅助排气阀11位于外涡旋工作腔时，辅助排气孔15的小孔位于距涡旋定盘4的涡旋体凹面一个齿厚范围内，且顺着涡旋体凹面涡旋型线排成一排。

所述辅助排气阀11位于内涡旋工作腔时，辅助排气孔15的小孔位于距涡旋定盘4的涡旋体凸面一个齿厚范围内，且顺着涡旋体凸面涡旋型线排成一排。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

启动本发明的涡旋干式真空泵，通过电动机1带动曲拐轴2转动，进而带动涡旋动盘3运动，气体由进气口8进入泵内，且进入泵内的气体压力初始时为大气压。

气体首先进入涡旋工作腔7外圆周侧，然后经过涡旋工作腔7的连续压缩并逐渐运行到涡旋工作腔7中心侧，如果是常规的涡旋干式真空泵，经过压缩后的高压气体会直接进入排气通道9，并由最终由排气口10排出，进而导致过压缩现象。

由于采用了本发明的涡旋干式真空泵，当气体经过涡旋工作腔7的连续压缩后，且出现了压力过高的情况时，涡旋工作腔7所对应的辅助排气阀11将会开启，即通过高压气体将阀片14顶开，使涡旋工作腔7与辅助排气孔15的大孔相通，进而通过限位板12上的泄压孔16将一部分高压气体排到泵外，直到涡旋工作腔7的压力降到合理水平，此时涡旋工作腔7内的气体压力将不足以继续顶开阀片14，在弹簧13作用下阀片14复位，当气体运行到涡旋工作腔7中心侧后，再进入排气通道9，最终由排气口10排出，从而避免了过压缩现象的产生。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种涡旋干式真空泵，包括电动机、曲拐轴、涡旋动盘、涡旋定盘及壳体，所述电动机的电机轴与曲拐轴的主轴端通过联轴器相连接，所述涡旋动盘套装在曲拐轴的偏心部，所述涡旋定盘与涡旋动盘相配合，涡旋定盘与壳体在外圆周侧密封连接，涡旋定盘与涡旋动盘之间的压缩配合腔为涡旋工作腔，涡旋工作腔的外圆周侧与涡旋定盘上的进气口相通，涡旋工作腔的中心侧与涡旋定盘内的排气通道相通，排气通道与排气口相通；所述涡旋工作腔分为外涡旋工作腔和内涡旋工作腔，所述外涡旋工作腔由涡旋动盘的涡旋体凸面与涡旋定盘的涡旋体凹面配合形成，所述内涡旋工作腔由涡旋动盘的涡旋体凹面与涡旋定盘的涡旋体凸面配合形成；其特征在于：在所述涡旋定盘上设置有若干处辅助排气阀；

所述辅助排气阀的分布方式为：以涡旋工作腔的最大基圆展开角处为起点，且展开角每减小2π就沿涡旋型线方向布置一个辅助排气阀；

所述辅助排气阀由限位板、弹簧、阀片及辅助排气孔组成，所述辅助排气孔位于涡旋定盘上，所述涡旋工作腔通过辅助排气孔与真空泵外部相通；所述辅助排气孔为阶梯孔，且辅助排气孔的小孔靠近涡旋工作腔，所述阀片和弹簧均位于辅助排气孔的大孔内，所述限位板固定在涡旋定盘外侧，且弹簧位于限位板与阀片之间，阀片通过弹簧的外撑力紧密贴合在辅助排气孔的阶梯过渡面上；

所述辅助排气阀位于外涡旋工作腔时，辅助排气孔的小孔位于距涡旋定盘的涡旋体凹面一个齿厚范围内，且顺着涡旋体凹面涡旋型线排成一排；

所述辅助排气阀位于内涡旋工作腔时，辅助排气孔的小孔位于距涡旋定盘的涡旋体凸面一个齿厚范围内，且顺着涡旋体凸面涡旋型线排成一排。

2.根据权利要求1所述的一种涡旋干式真空泵，其特征在于：在所述辅助排气孔的大孔对应的限位板上开设有泄压孔，或者辅助排气孔的大孔与限位板之间留有排气间隙；所述辅助排气孔的大孔可通过泄压孔与真空泵外部相通，或者辅助排气孔的大孔通过排气间隙与真空泵外部相通。

3.根据权利要求1所述的一种涡旋干式真空泵，其特征在于：所述辅助排气孔的小孔直径小于涡旋定盘及涡旋动盘的涡旋体齿厚。