CN105683578A - 爪式泵 - Google Patents

Abstract

爪式泵具备形成泵室的机壳、在该机壳的内部被互相平行地配置的2根旋转轴、在机壳的内部分别被固定于2根旋转轴并且以互相非接触的状态进行咬合的钩形的爪部在各个转子上被形成2个以上的一对转子、旋转驱动一对转子的旋转驱动装置、及在机壳的间隔壁上形成的吸入口以及吐出口。吐出口由分别被形成于形成机壳的旋转轴的轴向两端面的侧板且在连通于形成有1组爪部的压缩袋的位置上进行形成的第1吐出口以及第2吐出口构成。爪式泵具备第1吐出口以及第2吐出口的开闭机构。该开闭机构在一对转子旋转1圈的期间仅经由第1吐出口而使形成有至少1组爪部的压缩袋的气体吐出并且仅经由第2吐出口而使形成有其他至少1组爪部的压缩袋的气体吐出。

Description

爪式泵

技术领域

本发明涉及能够降低吐出气体的温度的爪式泵(clawpump)。

背景技术

爪式泵在形成泵室的机壳(housing)的内部形成有钩形的爪部的一对转子(rotor)就这样保持非常狭窄的空隙不变并以相同速度非接触地向互相相反方向进行旋转。由这2个转子来形成压缩袋，从吐出口吐出由该压缩袋压缩了的压缩气体。爪式泵通过不使用润滑油或密封液而连续地进行抽吸、压缩以及排气，从而制作出真空状态或者加压空气。这样，因为不使用润滑油等，所以具有清洁的排气、吐出成为可能并且能够实现高于没有压缩行程的罗茨泵的压缩比的优点。

图5表示现有的爪式泵的一个例子。在图5中，爪式泵100具有将泵室形成于内部的机壳102，机壳102具有重叠2个圆的一部分的截面形状。机壳102的两端面被侧板(没有图示)遮蔽，吸入口108被形成于机壳102的周壁。在机壳102的内部设置2根平行的旋转轴110a以及110b，在旋转轴110a以及110b上分别固定转子112a以及112b。在转子112a以及112b上分别形成互相非接触地进行咬合的钩形的爪部114a以及114b。

转子112a以及112b向互相相反方向(箭头方向)旋转，气体g被抽吸到连通于吸入口108的入口袋P_o。之后，由转子112a以及112b的旋转而形成2个袋P₁以及P₂(参照图5(D))。再有，2个袋P₁以及P₂合流而形成压缩袋P(参照图5(F))。在压缩袋P中，在袋P₁以及P₂刚进行合流之后形成初期压缩空间Pe。之后，初期压缩空间Pe由转子112a以及112b的旋转而被缩小，从而形成末期压缩空间Pc。吐出口116在连通于末期压缩空间Pe的位置上被形成于所述侧板的一方。气体g被压缩袋P压缩并从吐出口116被吐出。

爪式泵，在能够实现高于罗茨泵的压缩比的反面，通过压缩气体从而气体发生高温化。该被高温化的气体与周围的部件相接触而使其高温化。因此，恐怕会发生由热膨胀引起的转子的爪部之间或爪部与机壳内面的接触并发生由耐热性不足引起的变形或破损。对于这些问题，提出有变更吐出口的形状或者通过设置多个吐出口来扩大开口面积，减少压力损失并且防止过压缩并防止高温化的方法。例如，在专利文献1中公开有在堵塞机壳两端面的一对侧板的双方形成吐出口并扩大开口面积的例子。

或者，尝试了通过对转子的形状下功夫从而减小压缩比，并防止高温化。例如，在专利文献2中公开有在与雄转子的爪部面对面的雌转子的凹部的相对面上形成洼陷，在压缩袋从吐出口离开的时候通过将压缩袋内的气体放跑到所述洼陷从而缓和过压缩的结构。

一般来说，爪式泵通过抽吸被冷却的外气从而能够获得冷却效果，但是，特别是在作为真空泵来进行使用的情况下，因为在吸入压力为到达压力附近的运转的时候来自吸入口的气体的流入显著减小，所以不能够获得冷却效果。另外，因为泵室成为真空状态，所以在与吐出侧之间发生压差，因而恐怕从吐出口被吐出的高温气体会逆流到泵室。如果由该逆流现象而逆流到泵室的吐出气体就这样以高温状态再度被压缩的话，则进一步被高温化。由此，会有吐出气体的温度到达200～300℃的情况。作为其对策，考虑在吐出口的出口设置逆止阀来防止高温化的气体的逆流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-038476号公报

专利文献2：日本特开2013-076361号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

可是，作为防止吐出气体的高温化的对策，变更吐出口的形状而扩大开口面积的对策，压缩比变小且不能够发挥所期望的性能，并且恐怕不能够防止高温气体的逆流。另外，对转子的形状下功夫的对策，恐怕转子的形状复杂化且转子的设计成本以及制造成本变高。再有，在吐出口的出口设置逆止阀等的对策，恐怕气体的流动阻力由于逆止阀的设置而增加且相反会招致气体的过压缩并招致气体温度的上升。

本发明是为了解决上述技术问题而完成的发明，其目的在于，以低成本的手段来降低爪式泵的吐出气体温度。

解决问题的技术手段

为了达到上述目的，本发明应用于爪式泵，其具备：机壳，形成将2个圆的一部分重叠后的截面形状的泵室；2根旋转轴，在该机壳的内部被互相平行地配置并且向相反方向同步旋转；一对转子，在机壳的内部分别被固定于2根旋转轴并且以互相非接触的状态进行咬合的钩形的爪部在各个转子上被形成2个以上；旋转驱动装置，经由2根旋转轴来旋转驱动一对转子；吸入口以及吐出口，被形成于机壳的间隔壁并连通于泵室。

在本发明的一个实施方式中，吐出口由分别被形成于形成机壳的旋转轴的轴向两端面的侧板并且在连通于形成有1组爪部的压缩袋的位置上进行形成的第1吐出口以及第2吐出口来构成，具备在一对转子旋转1圈的期间仅经由第1吐出口使形成有至少1组爪部的压缩袋的气体吐出并且仅经由第2吐出口使形成有其他至少1组爪部的压缩袋的气体吐出的第1吐出口以及第2吐出口的开闭机构。

在1个转子上具有2个以上爪部的情况下，在转子旋转1圈的期间吐出气体被吐出2次以上。因此，如果吐出气体从1个吐出口被吐出的话则吐出间隔变短，与成为高温的吐出气体的逆流现象相重叠而发生吐出气体的高温化。在本发明的一个实施方式中，由上述结构，能够在一对转子旋转1圈的期间使被压缩袋压缩的气体分散于第1吐出口以及第2吐出口而吐出。由此，因为能够延长第1吐出口或者第2吐出口的吐出间隔，所以至被压缩而发生高温化的吐出气体逆流到吐出口为止的时间延长。因此，能够较长地取得被吐出的气体与外部的被冷却的气体相混合而被冷却的时间。因此，与现有相比低温的气体逆流到吐出口且能够降低逆流后被再压缩的气体的初期温度，所以能够防止再压缩后的吐出气体的过大的高温化。

其结果，因为能够降低被再压缩的吐出气体的温度并且能够抑制接触于该吐出气体的部件的温度上升，所以能够防止由热膨胀引起的转子的爪部之间或爪部与机壳内面的接触并且能够抑制由耐热性不足引起的变形或破损。另外，由于各个部件的热膨胀量降低因而能够与热膨胀量降低相应地降低部件间的间隙，所以能够增大泵效率。再有，能够缓和各个部件的耐热性要求度并且能够低成本化。

作为本发明的一个实施方式，开闭机构可以由在一对转子的旋转轴方向两侧被固定于2根旋转轴的一方的第1隔离板以及第2隔离板来构成。于是，第1隔离板在至少1组爪部在机壳内形成压缩袋的时候仅开放第1吐出口而不开放第2吐出口的位置上形成有开口，第2隔离板在至少1组其他爪部在所述机壳内形成压缩袋的时候仅开放第2吐出口而不开放第1吐出口的位置上形成有开口。

这样，作为开闭机构，通过使用第1隔离板以及第2隔离板从而不需要宽的设置空间。另外，第1隔离板以及第2隔离板被固定于旋转轴并且与旋转轴相连动，所以不需要特别的驱动装置并且开闭机构能够简单且低成本化。

作为本发明的一个实施方式，在2个爪部分别形成于转子的情况下，第1隔离板，在1组爪部在机壳内形成压缩袋的时候仅开放第1吐出口而不开放第2吐出口的位置上形成有开口。于是，第2隔离板，在其他1组爪部在机壳内形成压缩袋的时候仅开放第2吐出口而不开放第1吐出口的位置上形成有开口。

由上述结构，压缩袋的气体被第1吐出口和第2吐出口交替地吐出。在1个转子上具有2个爪部的爪式泵，相对于压缩气体每旋转半圈从1个吐出口被吐出，在上述结构中，从1个吐出口每旋转1圈吐出压缩气体。因此，到被压缩并发生高温化的吐出气体进行逆流为止的时间与现有的爪式泵相比延长到2倍，所以能够有效地防止再压缩后的吐出气体的过大的高温化。

作为本发明的一个实施方式，在3个爪部在转子的周向上以等间隔分别被形成于转子的情况下，第1隔离板，在2组爪部在机壳内形成压缩袋的时候仅开放第1吐出口而不开放第2吐出口的位置上形成有开口，第2隔离板，在其他1组爪部在机壳内形成压缩袋的时候仅开放第2吐出口而不开放第1吐出口的位置上形成有开口。由此，即使是在3个爪部被形成于1个转子的情况下，也能够延长从1个吐出口吐出的压缩气体的时间间隔，所以低温的气体逆流，能够防止再压缩后的吐出气体的过大的高温化。

作为本发明的一个实施方式，可以将第1隔离板以及第2隔离板配置于一对转子与侧板之间。由此，在机壳的外侧配置第1隔离板以及第2隔离板的空间变得不需要，泵结构能够紧凑化。

还有，如果在空间上没有制约的话，则第1隔离板以及第2隔离板也可以配置于侧板的外侧。在此情况下，因为对于旋转轴的轴向的间隙管理来说比机壳内更加能够缓和精度，所以能够谋求加工性或装配性的提高。另外，通过在被配置于侧板外侧的第1隔离板以及第2隔离板上设置翼片，例如作为多叶送风机(Siroccofan)那样的结构更积极地向外部排出吐出气体，从而能够进一步抑制高温气体的逆流。

发明的效果

根据本发明的几个实施方式，能够以简易且低成本的手段来降低爪式泵的吐出气体温度，并且能够解决由吐出气体的高温化而产生的上述各种的问题。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的爪式泵的展开立体图。

图2是图1中的A箭头视图。

图3是表示上述爪式泵的旋转半圈后的状态的展开立体图。

图4是本发明的第2实施方式所涉及的爪式泵的展开立体图。

图5(A)～(H)是按行程顺序表示现有的爪式泵的正面剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图所表示的实施方式来详细地说明本发明。但是，该实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不特别限定于特定的记载，并且不是将本发明的范围仅限定于其的宗旨。

(第1实施方式)

接着，根据图1～图3说明本发明的第1实施方式所涉及的爪式泵。在图1以及图2中，本实施方式所涉及的爪式泵10A具有将泵室形成于内部的机壳12。机壳12由重叠了2个圆的一部分的截面形状的气缸14、堵塞气缸14的两端面的一对侧板16a以及16b来进行构成。在气缸14，形成有吸入口18，吸入口18被配置于连通于吸入气体g不被压缩的入口袋P₀的位置。

在机壳12的内部，2根旋转轴20a以及20b被互相平行地配置。在机壳12的内部转子22a以及22b分别被固定于旋转轴20a以及20b。旋转轴20a以及20b被延伸设置至机壳12的外侧，旋转轴20a以及20b的端部被连结于旋转驱动装置(省略图示)。旋转轴20a以及20b由该旋转驱动装置而向相反方向被同步旋转。转子22a以及22b由该旋转驱动装置而向互相相反的方向以相同速度进行旋转。在转子22a以及22b，以互相非接触状态(具有微小的间隙)进行咬合的钩形的爪部24a以及24b各2个地形成。2个爪部被配置于在周向上成180°相反的位置。在转子22a，第1凹部25a被形成于第1爪部24a的下游侧。在转子22a，第2凹部25a被形成于第1爪部24a的下游侧。还有，在此所说的下游侧，是将转子22a的旋转方向作为基准的下游侧。

气体g由转子22a以及22b的旋转而从吸入口18被抽吸到入口袋P₀。接着，气体g流入的入口袋P₀分离成由机壳12和转子22a包围的第1袋P₁、由机壳12和转子22b包围的第2袋P₂。第1袋P₁以及第2袋P₂进一步由转子22a以及22b的旋转而进行合流并形成压缩袋P。在刚合流之后形成初期压缩空间Pe。之后，压缩袋P被缩小，形成末期压缩空间Pc。压缩袋P内的气体g在该压缩过程中被压缩。

在侧板16a以及16b上，吐出口26a以及26b分别被形成于比旋转轴20b更接近旋转轴20a的区域。吐出口26a以及26b被配置于在由爪部24a以及24b形成末期压缩空间Pc的时候连通于末期压缩空间Pc的位置。吐出口26a以及26b被配置于旋转轴20a的周向上的同一位置，并且具有相同形状。

在侧板16a与转子22a之间的机壳12的内部，具有圆形的外形的隔离板28a被固定于旋转轴20a。另外，在侧板16b与转子22a之间，具有圆形的外形的隔离板28b被固定于旋转轴20a。在隔离板28a以及28b上分别形成有开口30a以及30b。开口30a和开口30b从旋转轴20a向半径方向被配置于大致相同的区域。开口30a和开口30b被配置于将旋转轴20a作为中心而在周向上成180°相反的位置。换言之，开口30a和开口30b以关于旋转轴20a实质上成为点对称(即双向对称)的形式进行构成。在隔离板28a以及28b的外周与机壳12的内周之间设置有气体g不会泄露的程度的微小间隙。

更加详细来说，开口30a重叠于在转子22a的第1爪部24a的下游侧形成的第1凹部25a(参照图2)。开口30a被配置于在转子22a以及22b的第1组爪部24a以及24b(1组爪部)形成末期压缩空间Pc的时候与吐出口26a相重叠并且使末期压缩空间Pc和吐出口26a连通的位置。开口30b重叠于在转子22a的第2爪部24a的下游侧形成的第2凹部25a。开口30b被配置于在转子22a以及22b的第2组爪部24a以及24b(其他1组爪部)形成末期压缩空间Pc的时候重叠于吐出口26b并且使末期压缩空间Pc和吐出口26b连通的位置。

在该结构中，在第1组爪部24a以及24b形成末期压缩空间Pc的时候，末期压缩空间Pc的压缩气体经由开口30a从吐出口26a被吐出。接着，在第2组爪部24a以及24b形成末期压缩空间Pc的时候，末期压缩空间Pc的压缩气体经由开口30b从吐出口26b被吐出。因此，压缩气体从吐出口26a以及26b被交替地吐出。图1表示处于由爪部24a以及24b形成的末期压缩空间Pc和吐出口26b经由隔离板28b的开口30b而连通的状态。图3表示处于转子22a以及22b从图1所表示的状态旋转半圈并且末期压缩空间Pc和吐出口26a经由隔离板28a的开口30a而连通的状态。

根据本实施方式，因为压缩气体从吐出口26a以及26b被交替地吐出，所以与现有的爪式泵相比，能够将吐出气体从吐出口26a以及吐出口26b被吐出的间隔延长到2倍。因此，因为能够较长地取得被吐出的气体与外部的被冷却的气体相混合而被冷却的时间，所以在泵室为低压的情况下，与现有相比低温的气体逆流到吐出口，能够降低逆流后被再压缩的气体的初期温度。因此，能够防止再压缩后的吐出气体的过大的高温化。

其结果，能够降低被再压缩的吐出气体的温度，并且能够抑制触碰到该吐出气体的部件的温度上升。因此，能够抑制由热膨胀引起的转子22a以及22b的爪部24a与24b之间、或爪部24a以及24b与机壳12的内面的接触、或由耐热性不足引起的变形或破损。另外，由于各个部件的热膨胀量降低因而能够与热膨胀量降低相应地进一步减少部件间的间隙，所以能够增大泵效率。再有，能够缓和各个部件的耐热性要求度并且能够低成本化。

另外，因为仅使用隔离板28a以及28b就可以了，所以不需要宽的设置空间。另外，因为隔离板28a以及28b被固定于旋转轴20a并且与旋转轴20a相连动，所以不需要特别的驱动装置，开闭机构能够简单而且低成本化。再有，因为将隔离板28a以及28b配置于转子22a以及22b与左右的侧板16a以及16b之间，所以在机壳12的外侧配置隔离板28a以及28b的空间变得不需要，泵结构能够紧凑化。

(第2实施方式)

接着，根据图4说明本发明的第2实施方式。在本实施方式所涉及的爪式泵10B中，一对转子40a以及40b分别具有3个钩形的爪部42a以及42b。爪部42a或者42b分别在转子40a或者40b的周向上以等间隔进行配置。在转子40a，在第1爪部42a的下游侧，形成有第1凹部45a。在转子40a，在第2爪部42a的下游侧，形成有第2凹部45a。在转子40a，在第3爪部42a的下游侧，形成有第3凹部45a。在侧板16a与转子40a之间，具有圆形的外形的隔板44a被固定于旋转轴20a。另外，在侧板16b与转子40a之间，具有圆形的外形的隔板44b被固定于旋转轴20a。

在隔离板44a穿设有2个开口46a以及46b，在隔离板44b穿设有1个开口46c。开口46a和46b以及46c被配置于从旋转轴20a相对于半径方向大致相同的位置。开口46a和46b以及46c以将旋转轴20a作为中心而在周向上以120°间隔成为等间隔的形式被配置。换言之，开口46a、46b以及46c以关于旋转轴20a实质上成为三重对称的形式进行构成。另外，在隔离板44a以及44b的外周与机壳12的内周之间设置有气体g不会泄露的程度的微小间隙。

更加详细来说，开口46a重叠于在转子40a的第1爪部42a的下游侧进行形成的第1凹部45a。开口46a被配置于在转子40a以及40b的第1组爪部42a以及42b(1组爪部)形成末期压缩空间Pc的时候与吐出口26a相重叠并且使末期压缩空间Pc和吐出口26a连通的位置。开口46b重叠于在转子40a的第2爪部42a的下游侧进行形成的第2凹部45a。开口46b被配置于在转子40a以及40b的第2组爪部42a以及42b(其他1组爪部)形成末期压缩空间Pc的时候重叠于吐出口26a并且使末期压缩空间Pc和吐出口26a连通的位置。开口46c重叠于在转子40a的第3爪部42a的下游侧进行形成的第3凹部45a。开口46c被配置于在转子40a以及40b的第3组爪部42a以及42b(又一其他1组爪部)形成末期压缩空间Pc的时候与吐出口26b相重叠并且使末期压缩空间Pc和吐出口26b连通的位置。其他结构与上述第1实施方式相同。

在该结构中，在第1组爪部42a以及42b形成末期压缩空间Pc的时候末期压缩空间Pc的压缩气体经由开口46a从吐出口26a被吐出。接着，在转子40a以及40b旋转120°，第2组爪部42a以及42b形成末期压缩空间Pc的时候，末期压缩空间Pc的压缩气体经由开口46b从吐出口26a被吐出。再有，在转子40a以及40b旋转120°，第3组爪部42a以及42b(剩下的1组爪部)形成末期压缩空间Pc的时候，末期压缩空间Pc的压缩气体经由开口46c从吐出口26b被吐出。

根据本实施方式，因为能够延长从吐出口26a以及26b被吐出的压缩气体的时间间隔，所以该部分低温的气体逆流，能够防止再压缩后的吐出气体的过大的高温化。

产业上的利用可能性

根据本发明，以简易而且低成本的手段能够避免吐出气体的温度上升，并且能够实现能够消除由温度上升引起的不良状况的爪式泵。

符号的说明

10A,10B,100…爪式泵、12,102…机壳、14…气缸、16a,16b…侧板、18,108…吸入口、20a,20b,110a,110b…旋转轴、22a,22b,40a,40b,112a,112b…转子、24a,24b,42a,42b,114a,114b…爪部、26a,26b…吐出口、28a,28b,44a,44b…隔离板、30a,30b,46a,46b,46c…开口、116…吐出口、P…压缩袋、Pe…初期压缩空间、Pc…末期压缩空间、P₀…入口袋、P₁…第1袋、P₂…第2袋、g…气体。

Claims (5)

1.一种爪式泵，其特征在于：

具备：

机壳，形成将2个圆的一部分重叠后的截面形状的泵室；

2根旋转轴，在该机壳的内部被互相平行地配置并向相反方向同步旋转；

一对转子，在所述机壳的内部分别被固定于所述2根旋转轴并且以互相非接触的状态进行咬合的钩形的爪部在各个转子上被形成2个以上；

旋转驱动装置，经由所述2根旋转轴而旋转驱动所述一对转子；和

吸入口以及吐出口，被形成于所述机壳的间隔壁并连通于所述泵室，

所述吐出口由第1吐出口以及第2吐出口构成，所述第1吐出口以及所述第2吐出口分别形成于形成所述机壳的所述旋转轴的轴向两端面的侧板并且形成于连通于形成有1组所述爪部的压缩袋的位置，

具备：所述第1吐出口以及所述第2吐出口的开闭机构，其在所述一对转子旋转1圈的期间，仅经由所述第1吐出口而使形成有至少1组所述爪部的压缩袋的气体吐出并且仅经由所述第2吐出口而使形成有其他至少1组所述爪部的压缩袋的气体吐出。

2.如权利要求1所述的爪式泵，其特征在于：

所述开闭机构由在所述一对转子的旋转轴方向两侧被固定于所述2根旋转轴的一方的第1隔离板以及第2隔离板构成，

所述第1隔离板在至少1组所述爪部在所述机壳内形成压缩袋时仅开放所述第1吐出口的位置上形成有开口，

所述第2隔离板在至少1组其他所述爪部在所述机壳内形成压缩袋时仅开放所述第2吐出口的位置上形成有开口。

3.如权利要求2所述的爪式泵，其特征在于：

所述爪部在所述一对转子的相反的位置上分别形成2个，

所述第1隔离板在1组所述爪部在所述机壳内形成压缩袋时仅开放所述第1吐出口的位置上形成有开口，

所述第2隔离板在其他1组所述爪部在所述机壳内形成压缩袋时仅开放所述第2吐出口的位置上形成有开口。

4.如权利要求2所述的爪式泵，其特征在于：

所述爪部在所述一对转子的周向上以等间隔分别形成3个，

所述第1隔离板在2组所述爪部在所述机壳内形成压缩袋时仅开放所述第1吐出口的位置上形成有开口，

所述第2隔离板在其他1组所述爪部在所述机壳内形成压缩袋时仅开放所述第2吐出口的位置上形成有开口。

5.如权利要求2～4中的任意一项所述的爪式泵，其特征在于：

所述第1隔离板以及所述第2隔离板被配置于所述一对转子与所述侧板之间。