CN105626522A - 医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵，其结构包括泵壳、上轴承箱、下轴承箱、主动螺杆、从动螺杆和电机，下轴承箱设置在泵壳与上轴承箱之间，主动螺杆和从动螺杆的螺旋转子并列直立设置在泵腔中，主动螺杆和从动螺杆的轴杆穿入由下轴承箱和上轴承箱上下对合形成的空腔内，在主动螺杆和从动螺杆的轴杆上分别安装有相互啮合的同步齿轮，在上轴承箱中设置有齿轮传动机构，在上轴承箱上安装有电机，齿轮传动机构分别与电机主轴上的主动齿轮和主动螺杆上的同步齿轮相啮合。本发明螺杆真空泵实现了螺杆的单端支撑下悬臂结构，并使工作气流方向与重力方向一致，使进入泵腔的粉尘类杂质容易顺着真空泵的抽吸工作气流从泵壳下部的排气口排出，消除了堵塞，方便了泵腔的清洗。

Description

医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵

技术领域

本发明涉及一种螺杆真空泵，具体地说是一种医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵。

背景技术

螺杆真空泵的主要结构是在泵壳内设置有旋向相反的一对螺杆，一个是主动螺杆，一个是从动螺杆，电机的动力输出轴与主动螺杆相接，同时通过一对高精度的同步齿轮连接从动螺杆，在泵壳中做同步高速反向旋转，由此产生抽吸真空的吸排力。螺杆真空泵属于非接触型干式泵，主动螺杆与从动螺杆之间、螺杆与泵体之间没有摩擦且保持一定的间隙，为了达到很小的极限压力，提高抽吸速度，上述的间隙一般设计为0.05mm～0.4mm。现有的螺杆真空泵多是在螺杆的两端设置支撑轴承，这样，螺杆的两端都必须要有密封结构。而且，螺杆一般都是实心杆体结构，不能实现内部的冷却。

现有的螺杆真空泵分为两类，一类是螺杆横置且两端设置有轴承支撑的卧式结构，称为卧式螺杆真空泵；另一类是螺杆直立设置、两端设有轴承支撑且齿轮箱位于泵壳底部的立式结构，称为立式螺杆真空泵。

在医药化工行业中使用的螺杆真空泵，主要是应用在固体真空干燥、液体真空蒸馏、液体真空输送和气体真空输送等场合，在这些场合中使用的螺杆真空泵，在工作过程中经常会遇到以下情况：一是在工作过程中会将一些粉尘抽进真空泵腔内；二是在工作过程中会将一些液体抽进真空泵腔内；三是在抽除低聚物、单体、聚合物和树脂等类的化学物质时，这些抽除物容易在泵腔内壁上粘结或凝固；四是经常会抽除有毒或有腐蚀性的气体；五是在工作时两个互相啮合的螺杆对气体压缩后产生的热量导致螺杆温度升高，会产生较大的热膨胀变形，为此就要预留较大的间隙，以避免发生螺杆摩擦，而如果间隙大了，就会影响真空泵抽真空的效果，即影响真空度。

现有卧式螺杆真空泵存在的技术缺点是：

（1）粉尘排出性能差。现有卧式螺杆真空泵的泵腔最下部低于排气口的高度，抽送含有粉尘的气体时，粉尘不易通过排气口排出，从而容易造成卡死、堵塞等故障。

（2）正常运转工作时排出液体的性能较差。卧式螺杆真空泵的泵腔最底部低于泵腔排气口的高度，在真空泵正常的高速运转工作时，泵内液体会造成高速旋转的一对螺杆在挤压过程中出现液击，使螺杆产生较大冲击，容易造成较大的振动甚至损坏的情况；并且泵内液体在螺杆挤压过程中易沿螺杆的轴端进入齿轮箱或轴承箱内造成对齿轮箱或轴承箱的污染。

（3）无法用浸泡法溶解、清除泵腔内的粘结物或凝固物。浸泡法是根据泵腔内粘结或凝固物质性能选取适合的溶剂，将螺杆真空泵排气阀关闭后，在泵腔内灌满这种溶剂，将泵腔内粘结或凝固物溶解后再排放掉的一种清洗方法。现有卧式螺杆真空泵在灌满溶剂后，溶剂会进入两端的齿轮箱和轴承箱，所以根本不能使用浸泡法清洗。

（4）采用泵体拆开刮磨清除法清除泵腔内粘结或凝固物时拆装不便。现有卧式螺杆真空泵螺杆两端均有轴承支撑，有密封结构，要想拆除中部的泵壳，就必须要拆除轴承箱及轴承箱的密封，而大规模的拆卸，对工人的操作技术水平要求很高，操作不便，费工费力。

（5）低速下用清洗液清洗泵腔内有毒有腐蚀性残留物的可操作性不好。有毒有腐蚀性残留物多为有毒或有腐蚀性气体，遇水后在泵腔内壁附着的有毒或有腐蚀性溶液，此类物质可以采取降低螺杆泵转速、利用泵自身产生的真空在进气口缓慢抽入清洗液即可清洗。而由于卧式螺杆真空泵的泵腔最底部低于泵壳排气口的高度，泵内液体不易排出，并且泵内液体在螺杆挤压过程中易沿轴进入齿轮箱或轴承箱内造成污染。

（6）冷却效果差：卧式螺杆真空泵只在泵壳和两端的轴承箱上设置有冷却水道，螺杆是实心结构，没有设置冷却系统，气体被压缩后产生的热量导致螺杆温度升高，造成很大的热膨胀变形，容易导致热膨胀不均匀引起的磨损或卡死现象，并且真空泵的真空度无法保持稳定状态。

现有立式螺杆真空泵技术缺点：

（1）正常运转工作时排出液体的性能较差。尽管泵壳上的排气口位于泵腔的最下端，容易排出腔内的粉尘及液体，但是由于排气口与轴密封面在同一高度，所以排液时泵内液体在螺杆挤压过程中易沿端轴向下进入齿轮箱内，造成齿轮箱的污染；

（2）无法用浸泡法溶解、清除泵腔内的粘结物或凝固物。浸泡法是根据泵腔内粘结或凝固物质性能选取适合溶剂，将螺杆真空泵排气阀关闭后泵内灌满这种溶剂，将泵腔内粘结或凝固物溶解，然后排出的清洗方法。而立式螺杆真空泵在灌满溶剂后，溶剂会进入泵壳下端的齿轮箱内，所以立式螺杆真空泵根本不能用浸泡法进行清洗。

（3）采用泵体拆开刮磨清除法清除泵腔内粘结或凝固物时拆装不方便：现有立式螺杆真空泵螺杆两侧轴承支撑，两端有密封结构，要想拆除中部的泵壳，不得不拆除轴承箱及轴承箱密封，进行大规模的拆卸，对工人技术水平要求很高，操作不便，费工费力。

（4）低速下用清洗液清洗泵腔内有毒有腐蚀性残留物的性能不好。立式螺杆真空泵的泵腔排气口与轴密封面等高，所以排液时泵内液体在螺杆挤压过程中易沿端轴向下进入齿轮箱内造成污染。

（5）冷却效果不好。现有立式螺杆真空泵只在泵壳和两端轴承箱上设置了冷却水道，螺杆是实心结构，没有设置冷却系统，气体被压缩后产生的热量导致螺杆温度升高，造成很大的热膨胀变形，容易导致热膨胀不均匀引起的磨损或卡死现象，并且真空泵的真空度无法保持稳定状态。

发明内容

本发明的目的就是提供一种医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵，以克服现有螺杆真空泵操作的不足，满足医药化工领域的使用需要。

本发明是这样实现的：一种医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵，包括泵壳、上轴承箱、下轴承箱、主动螺杆、从动螺杆和电机，所述下轴承箱设置在所述泵壳与所述上轴承箱之间，在所述下轴承箱中设置有下轴承，在所述上轴承箱中设置有上轴承；所述主动螺杆和所述从动螺杆均为上部是轴杆、下部是螺旋转子的螺杆结构，所述主动螺杆的螺旋转子和所述从动螺杆的螺旋转子并列直立设置在所述泵壳的泵腔中，并保持相互螺旋啮合的状态；所述主动螺杆的轴杆和所述从动螺杆的轴杆分别从所述泵壳的上端口穿入由所述下轴承箱和所述上轴承箱上下对合形成的空腔内，并由所述下轴承箱中的所述下轴承和所述上轴承箱中的所述上轴承支撑定位；在所述主动螺杆的轴杆和所述从动螺杆的轴杆上分别安装有同步齿轮，两个轴杆上的同步齿轮相互啮合；在所述上轴承箱中设置有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构与所述主动螺杆上的所述同步齿轮相啮合；所述电机安装在所述上轴承箱上，所述电机的主轴伸入所述上轴承箱中，在所述电机主轴上安装有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿轮传动机构相啮合；在所述泵壳的侧壁上端开设有与泵腔侧壁相通的进气口，在所述泵壳的底部开设有与泵腔底面相通的出气口。

所述齿轮传动机构为安装在所述上轴承箱中的介轮，所述介轮分别与所述电机主轴上的主动齿轮和所述主动螺杆上的所述同步齿轮相啮合。

在所述主动螺杆的螺旋转子中制有封闭内腔，所述主动螺杆的轴杆为空心轴杆，在所述主动螺杆的轴杆中插接有第一冷却油输送管，所述第一冷却油输送管的下端插接到所述主动螺杆的螺旋转子中的封闭内腔中。

在所述从动螺杆的螺旋转子中制有封闭内腔，所述从动螺杆的轴杆为空心轴杆，在所述从动螺杆的轴杆中穿接有第二冷却油输送管，所述第二冷却油输送管的下端插接到所述从动螺杆的螺旋转子中的封闭内腔中。

在所述上轴承箱的顶部设置有冷却油箱，所述主动螺杆的轴杆上端部和所述从动螺杆的轴杆上端部分别延伸到所述冷却油箱内，所述第一冷却油输送管的上端口和所述第二冷却油输送管的上端口分别向上穿出所述冷却油箱，以外接冷却油输油装置；在所述冷却油箱上设置有冷却油出口。

本发明螺杆真空泵通过改变螺杆结构和泵体架构，将螺杆的螺旋转子部分和泵壳部分设置在泵体的下部，将螺杆的支撑及传动部分设置在泵壳的上部，使螺杆呈吊挂式的下悬臂结构设置在泵体内，由此实现了真空泵中螺杆的下悬臂单端支撑结构。而且，由于进气口开设在泵腔的上端，排气口开设在泵腔的下端，使得真空泵的工作气流方向与自然重力方向相一致，这样，进入泵腔的粉尘等各种杂质就容易顺着真空泵的抽吸工作气流从泵壳下部的排气口排出，从而消除了泵腔内的螺杆堵塞现象；并且还可采用向泵腔中通入清洗液或是注入有机溶剂进行浸泡等操作方式对泵腔进行清洗，而不必担心清洗液或有机溶剂进入和污染轴承箱，清洗废液也可从泵腔的排气口中顺利排出而不留存。

本发明螺杆真空泵中的主动螺杆与从动螺杆均采用中空结构，冷却油从插入螺杆芯孔中的冷却油输送管进入，通过冷却油输送管直接进入螺杆的螺旋转子中的封闭内腔，然后再沿封闭内腔向上、从冷却油输送管与螺杆芯孔的间隙中向上流动，进入冷却油箱，再从冷却油箱上的冷却油出口排出，形成循环。通过控制冷却油的温度和流量，即可控制螺杆的温升，从而彻底解决了真空泵中的螺杆热膨胀问题，使真空泵能够保持平稳运行，不会使真空泵出现因螺杆热膨胀不均匀而产生的螺杆磨损或卡死的现象，并且真空泵的真空度也可以保持持续的稳定运行状态。

本发明的优点：

（1）具有良好的粉尘排出性能和液体排出性能。采用下悬臂式螺杆单端支撑结构，进气口开设在泵壳的上部，出气口开设在泵壳的下部，这样，泵腔内的重力方向与气流方向一致，粉尘和液体均可很顺畅地通过排气口排出泵体，不会出现螺杆卡死或堵塞现象。

（2）可以采用浸泡法溶解、清除泵腔内的粘结物或凝固物。采用下悬臂式螺杆单端支撑结构，泵壳下端没有了轴承箱或密封装置，在对泵腔进行清洗时就可以向泵腔中通入清洗液或注入有机溶剂进行浸泡，而不必担心这些液体会污染轴承箱或密封装置。

（3）通过拆除连接箱体的几只连接螺栓，即可拆开泵体，刮磨清除泵腔内粘结或凝固物，拆装方便，没有拆装轴承箱和密封装置的复杂操作步骤。

（4）可以方便地用清洗液清洗泵腔内有毒有腐蚀性残留物，而没有了清洗液进入底部轴承箱之虑。

（5）整体冷却效果好。本发明螺杆真空泵不仅在泵壳和两端轴承箱上设置了冷却水道，空心螺杆内部也进行冷却，使泵运转平稳，不会出现热膨胀不均匀产生的螺杆磨损或卡死现象，并且真空泵的真空度可以持续保持稳定状态。

附图说明

图1是本发明螺杆真空泵的结构示意图。

图2是泵体部分的侧视图。

图中：1、冷却油箱，2、冷却油进口，3、冷却油出口，4、上轴承，5、同步齿轮，7、下轴承，8、机械密封，9、主动螺杆，10、从动螺杆，11、泵壳，12、进气口，13、出气口，14、介轮，15、主动齿轮，16、电机，17、上轴承箱，18、下轴承箱，19、第一冷却油输送管，20、第二冷却油输送管。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明螺杆真空泵包括泵壳11、上轴承箱17、下轴承箱18、主动螺杆9、从动螺杆10和电机16等部分。泵壳11是一个截面为椭圆形的箱形壳体，在泵壳11的侧壁上端开设有与泵腔侧壁相通的进气口12（图2），在泵壳11的底部开设有与泵腔底面相通的出气口13（图2）。下轴承箱18是与泵壳11类似的截面为椭圆形的箱体，上轴承箱17是在与下轴承箱18上下相对的一个椭圆截面的箱体上设有一个外伸部（图2），在外伸部的顶部接有电机16，在外伸部的内部接有齿轮传动机构。

本发明将下轴承箱18上移，改设到泵壳11的上口与上轴承箱17的下口之间。下轴承箱18和上轴承箱17的端口上下对合扣接，形成容纳主动螺杆上部轴杆和从动螺杆上部轴杆的腔体。在上轴承箱17的顶部设置有冷却油箱1。在下轴承箱18中设置有两组并置的下轴承7，在上轴承箱17中设置有两组并置的上轴承4。

图2中，主动螺杆9和从动螺杆10均为上部是轴杆、下部是螺旋转子的螺杆结构。主动螺杆9的轴杆和从动螺杆10的轴杆分别由一组上轴承4和一组下轴承7进行支撑定位。主动螺杆9下部的螺旋转子和从动螺杆10下部的螺旋转子并列直立设置在泵壳11的泵腔中，并保持相互螺旋啮合的状态。主动螺杆9的轴杆和从动螺杆10的轴杆分别从泵壳11的上端口穿入由下轴承箱18与上轴承箱17上下对合形成的空腔中。下轴承箱18中的两组下轴承7和上轴承箱17中的两组上轴承4对主动螺杆9的轴杆和从动螺杆10的轴杆予以支撑定位。在下轴承箱18与泵壳11之间设置有对螺杆进行密封的机械密封8，该机械密封8可以采用常规的密封结构，也可采用本发明人的“立式螺杆真空泵的密封结构”专利产品，以提高密封性能。在上轴承箱17与冷却油箱1之间也设置有对螺杆上段进行密封的密封结构。

图2中，在主动螺杆9的轴杆和从动螺杆10的轴杆上分别安装有同步齿轮5，两个轴杆上的同步齿轮5相互啮合，以实现同步反向旋转，以挤压泵壳中的气体，产生气体抽吸作用，从而对作业装置进行抽真空作业。图1中，在上轴承箱17中还设置有齿轮传动机构，该齿轮传动机构与主动螺杆9上的同步齿轮5相啮合。电机16的主轴伸入上轴承箱17中，在电机主轴上安装有主动齿轮15，主动齿轮15与齿轮传动机构相啮合。

图1中给出的一种齿轮传动机构的具体实现方式是一种介轮机构，即在上轴承箱17中安装有下垂的中间轴，在中间轴上装有介轮14，介轮14分别与电机主轴上的主动齿轮15和主动螺杆9上的同步齿轮5相啮合。安装介轮14，可以调整传动比，使电机转速与螺杆转速相适配。

如图2所示，在主动螺杆9的螺旋转子中制有一个封闭内腔，使形成中空的螺旋转子；主动螺杆9的轴杆为带芯孔的空心轴杆，空心轴杆的芯孔与螺旋转子中的封闭内腔相通。在主动螺杆9的轴杆中插接有第一冷却油输送管19，该冷却油输送管不与轴杆的芯孔内壁相接触，以在螺杆旋转时保持静止的稳定状态。第一冷却油输送管19的下端插接到主动螺杆9的螺旋转子中的封闭内腔中，并接近到封闭内腔的底部。

同样地，在从动螺杆10的螺旋转子中制有封闭内腔，从动螺杆10的轴杆为空心轴杆，在从动螺杆10的轴杆中穿接有第二冷却油输送管20，第二冷却油输送管20的下端插接到从动螺杆10的螺旋转子中的封闭内腔中，并接近封闭内腔的底部。

主动螺杆9的轴杆上端部和从动螺杆10的轴杆上端部分别穿出上轴承箱17，并延伸到冷却油箱1内，第一冷却油输送管19的上端口和第二冷却油输送管20的上端口分别作为冷却油进口2，向上穿出冷却油箱1的顶板（也可固定在冷却油箱1的顶板上）。第一冷却油输送管19的上端口和第二冷却油输送管20的上端口分别连接到冷却油输油装置上。在冷却油箱1的侧壁设置有连通油箱底部的冷却油出口3，冷却油出口3通过管路连接到冷却油输油装置，构成回油通路。冷却油输油装置将冷却油通过冷却油输送管分别输送到主动螺杆9和从动螺杆10中的封闭内腔，冷却油在吸收螺旋转子的热量后，沿封闭内腔上行，从冷却油输送管与螺杆芯孔的间隙中上行，进入冷却油箱1后，再从冷却油箱1上的冷却油出口3排出，形成循环。通过冷却油输油装置控制冷却油的温度和流量，即可控制螺杆上的螺旋转子的温升，从而有效解决了真空泵的螺杆热膨胀问题，使真空泵得以保持平稳运行。

Claims (3)

1.一种医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵，包括泵壳、上轴承箱、下轴承箱、主动螺杆、从动螺杆和电机，其特征是，所述下轴承箱设置在所述泵壳与所述上轴承箱之间，在所述下轴承箱中设置有下轴承，在所述上轴承箱中设置有上轴承；所述主动螺杆和所述从动螺杆均为上部是轴杆、下部是螺旋转子的螺杆结构，所述主动螺杆的螺旋转子和所述从动螺杆的螺旋转子并列直立设置在所述泵壳的泵腔中，并保持相互螺旋啮合的状态；所述主动螺杆的轴杆和所述从动螺杆的轴杆分别从所述泵壳的上端口穿入由所述下轴承箱和所述上轴承箱上下对合形成的空腔内，并由所述下轴承箱中的所述下轴承和所述上轴承箱中的所述上轴承支撑定位；在所述主动螺杆的轴杆和所述从动螺杆的轴杆上分别安装有同步齿轮，两个轴杆上的同步齿轮相互啮合；在所述上轴承箱中设置有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构与所述主动螺杆上的所述同步齿轮相啮合；所述电机安装在所述上轴承箱上，所述电机的主轴伸入所述上轴承箱中，在所述电机主轴上安装有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿轮传动机构相啮合；在所述泵壳的侧壁上端开设有与泵腔侧壁相通的进气口，在所述泵壳的底部开设有与泵腔底面相通的出气口。

2.根据权利要求1所述的医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵，其特征是，所述齿轮传动机构为安装在所述上轴承箱中的介轮，所述介轮分别与所述电机主轴上的主动齿轮和所述主动螺杆上的所述同步齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的医药化工专用立式下悬臂空心螺杆真空泵，其特征是，在所述主动螺杆的螺旋转子中制有封闭内腔，所述主动螺杆的轴杆为空心轴杆，在所述主动螺杆的轴杆中插接有第一冷却油输送管，所述第一冷却油输送管的下端插接到所述主动螺杆的螺旋转子中的封闭内腔中；

在所述从动螺杆的螺旋转子中制有封闭内腔，所述从动螺杆的轴杆为空心轴杆，在所述从动螺杆的轴杆中穿接有第二冷却油输送管，所述第二冷却油输送管的下端插接到所述从动螺杆的螺旋转子中的封闭内腔中；

在所述上轴承箱的顶部设置有冷却油箱，所述主动螺杆的轴杆上端部和所述从动螺杆的轴杆上端部分别延伸到所述冷却油箱内，所述第一冷却油输送管的上端口和所述第二冷却油输送管的上端口分别向上穿出所述冷却油箱，以外接冷却油输油装置；在所述冷却油箱上设置有冷却油出口。