CN105697374A - 具有改进结构的罗茨泵 - Google Patents

Abstract

本文披露了一种罗茨泵，其具有改进的结构，该结构可包括第一排放阀的排放端口，其设置在所述气缸一侧的顶上，同时与所述旁路排放通道连通；锥形阀座，其设置在所述旁路排放通道和所述排放端口之间，所述锥形阀座形成为这样：其所述上侧较宽，而其所述下侧较窄；以及第一排放阀，其由金属球形成，金属球放置在所述阀座顶上，并通过自重与所述阀座紧密接触和关闭形成在所述阀座处的外排放孔，且通过保持在所述旁路排放通道内的气体压力从所述阀座升起，因此，打开所述外排放孔。

Description

具有改进结构的罗茨泵

技术领域

本发明涉及具有改进结构的罗茨泵，其运转方式使得前级泵串联地连接，尤其是，涉及具有改进结构的罗茨泵，其允许在运行中间将未被前级泵处理过并被抽吸在其内的气体排放到外面。

背景技术

罗茨真空泵被称作增压真空泵。当泵轴使用时，该泵连接到前级泵(例如，干型真空泵)和干型真空泵。

1.普通型的罗茨真空泵

罗茨真空泵的排气速度和最终真空度可根据前级泵的排气特征来确定。一般地，前级泵的最终压力越低或排气速度越快，则罗茨真空泵的最终压力越低且排气速度越快。普通型的罗茨真空泵设计成在排气端口处的压力为10托尔的状态下运行。

具有快的排气速度的罗茨真空泵主要是在需要减少工作时间时使用。就泵的运行来说，罗茨真空泵不工作，直到连接到罗茨真空泵的前级泵处的真空容器压力下降到10托尔为止，且当它达到10托尔时，罗茨真空泵开始工作，于是，它不能有效地减少工作时间。

当罗茨泵的排气端口和前级泵的吸入端口串联地连接时，前级泵首先工作，因此，抽吸和排出真空容器的过程气体。过程气体移动通过串联连接的罗茨泵的两个转子之间的小间隙，并被抽吸到前级泵内。这里，罗茨泵的转子与过程气体的运动相干扰，于是，前级泵处的压力下降到10托尔之前，工作时间拖得很长。

为了解决上述问题，连接到串联连接的两个泵之间的罗茨泵的入口端口顶部的管子绕道罗茨泵，并连接到前级泵的入口端口顶部，因此，解决了罗茨泵转子与气体运动相干扰的问题，然而，在该情形中，需要使用绕道罗茨泵和前级泵的管子，于是增加了设备的成本。

此外，当试图通过使用罗茨真空泵来减少工作时间时，难于获得足够的效果，同时带来提高的设备成本。

2.旁路型罗茨真空泵

为了解决工作时间长的问题，这是普通型罗茨真空泵固有的问题，旁路型罗茨真空泵以这样的方式构成：就罗茨真空泵的运行来讲，最终压力下降到10托尔，且为了减少运行开始之前所需的时间，罗茨真空泵在大气压(760托尔)下与前级泵同时被驱动，因此，减少了工作过程的时间。上述旁路型罗茨真空泵被称作大气压运行型泵。

就传统的旁路阀型罗茨真空泵的结构(图5)来说，连接到前级泵的罗茨泵被强制以大气压同时地驱动，且当罗茨泵的电动机开始转动时，主轴转子7转动，与连接到主轴转子的主轴齿轮相啮合的从动齿轮同时以相反方向转动，两个转子7和8转动，过程气体通过入口端口9被抽吸，并传输到排气端口10，连接到排气端口10的前级泵抽吸和排出过程气体。

与连接到罗茨真空泵的前级泵的排气速度相比，罗茨泵的排气速度要快5～10倍。考虑到这一点，当两个泵在大气压下同时被驱动时，前级泵抽吸和排出过程气体，该过程气体已由罗茨泵抽吸和排出，与前级泵的排气速度水平相一致，剩余的过程气体在由连接两个泵的罗茨泵的排气端口和前级泵的入口端口所限定的空间内受压缩。在普通型的罗茨泵情形中，还未被处理过的气体递增地填充连接到前级泵的空间，过程气体的压缩量逐渐地增加，罗茨泵的工作载荷继续增加。在该情形中，转子被强制用较大功率转动，电动机的电流可能超过额定电流，电流继续增加，这可能让罗茨泵的电动机受损，转子、齿轮、轴承密封部件等，它们在罗茨泵内转动，也可能受损。

作为解决压缩气体保持在罗茨泵和前级泵之间空间内的问题的一种方式，如图5所示，提供了前级泵，其中，连接泵的排气端口10和入口端口9的通道11和12形成在包含气缸1的外壁处，因此，压缩和将气体排放到空气中。当未被处理且保持在通道11内的气体(即，在前级泵中未被抽吸和排放的气体)保持在罗茨泵的排放端口10周围且被压缩时，受压缩的气体沿着排气循环通道11移动，并沿着入口循环通道12循环，且借助于转子7和8的转动来受压缩，并被推向排气端口10。此时，带有循环孔13的阀座13a形成在排气循环通道11和入口循环通道12之间，旁路阀系统28、29和30使阀座13a的循环孔13打开和关闭，因此，改进了由于压缩的残余气体引起的问题。

具体来说，就旁路阀系统28、29和30来说，当连接到罗茨泵的前级泵同时在大气压下被驱动时，未被前级泵处理过的压缩气体保持在罗茨泵的排气循环通道11空间内并受压缩。被正在关闭循环孔13的弹簧29所弹性地支承的旁路阀28，通过空间11内的压缩气体被打开，上述压缩气体移入入口循环通道12的空间内。压缩气体通过执行吸入操作的转子7和8移动到排气端口，于是，压缩气体连续地循环，这解决了由于剩余压缩气体引起的问题，同时减少了工作时间。

然而，根据以上描述的传统技术，该技术针对大气压操作类型的罗茨泵，在以下的过程中，其中，在泵运行的初始阶段，通过同时驱动连接到罗茨泵的前级泵来抽吸和排放具有大气压的气体，罗茨泵被强制在真空环境下抽吸压缩气体，并将气体朝向前级泵移动，然而，未从前级泵排出的压缩气体可继续在罗茨泵内循环，并可通过压缩程序进行处理，还可被排放掉。上述大气压运行类型的罗茨泵是高效的，可比普通型罗茨泵减少一点工作时间(其中，剩余气体没有循环过程)，然而，前级泵需要抽吸、压缩和排放如下气体：通过入口端口在真空系统内正常被抽吸的气体，以及从罗茨泵排出的过程气体并连同被强制在罗茨泵内连续循环的受压缩剩余空气，于是，前级泵的排放速度可影响罗茨泵的排放速度，因此降低排放效率，如此的方式不能有效地减少工作时间，这意味着存在着许多仍有待解决的问题。此外，当压缩空气中罗茨泵内循环时，在排放入口通道的空间内和旁路阀28正在关闭的循环孔13的横截面处可发生过载，于是，电动机可能受损，进行转动运动的部件也可能受损。上述问题通常发生在工作场所，于是，出现在罗茨泵内的如此的问题必须紧急予以解决。

发明内容

因此，本发明的提出是要解决上述问题。本发明的目的是提供具有能够解决如下问题的改进结构的罗茨泵，这些问题是，当大气压操作类型的罗茨泵和前级泵在大气压下同时运行时，由于罗茨泵的排放速度受前级泵排放速度影响，所以，排放速度变慢，工作时间不减少，这些问题还有，在压缩气体所循环通过的排放和吸入循环通道处会发生过压缩，于是，电动机和部件受损。

本发明的另一目的是提供具有能够解决如下问题的改进结构的罗茨泵，从而阻止由于前级泵的排放速度而变得减慢，该问题是排放速度由于前级泵而变得越来越慢，当罗茨泵连接到前级泵时，前级泵的排放速度变得相对减慢，从而改进结构，该结构在所有时间内可保持罗茨泵恒定的排放速度。

为了达到上述目的，提供罗茨泵，其具有改进的结构，该结构由气缸形成，气缸具有入口端口和排放端口，入口端口连接到真空设备的那侧，而排放端口与前级泵那侧接触；以及一对转子，转子在气缸内互相啮合转动，并压缩从入口端口那侧输入的气体，以及强制地通过排放端口排放到前级泵的那侧，罗茨泵包括旁路排放通道，其设置在气缸的一侧，同时与排放端口那侧连通；第一排放阀的排放端口，其设置在气缸一侧的顶上，同时与旁路排放通道连通；锥形阀座，其设置在旁路排放通道和排放端口之间，锥形阀座形成为这样：其上侧较宽，而其下侧较窄；以及第一排放阀，其由金属球形成，金属球放置在阀座顶上，并通过自重与阀座紧密接触和关闭形成在阀座处的外排放孔，且通过保持在旁路排放通道内的气体压力从阀座升起，因此，打开外排放孔。

根据本发明示范的实施例，具有第一排放阀的排放端口和外排放孔的阀座形成在第一排放阀体处，第一排放阀体处对应于分离体，第一排放阀体组装并配合到气缸上。

有利的效果

在本发明中，当旁路排放通道11中的剩余气体由于缺乏通过排放端口10的排放而超过预定量时，第一排放阀15再次打开，气体排放到外面，在存在有未在连接到罗茨泵的前级泵内处理过的压缩过程气体的情形中，第一排放阀体17的第一排放阀15可通过气体压力打开，因此，排放掉压缩气体。这样，不管前级泵的排放速度如何，都可保持设计的排放速度，于是，能够解决如下的问题，该问题是，当旁路排放通道11中的气体受压缩时，会发生电动机的过载，由于电动机过载部件会受损或损坏，且不管前级泵的排放速度如何，都可保持设计的排放速度，因此，减少工作过程时间和产生真空的工作时间。

此外，使用自重型的金属球，阀座做成锥形，其中，顶部较宽，而底部较窄。可以将球阀容纳到第一排放阀体内的如此方式来完成组装。第一排放阀体可分开制造并组装到气缸上，这可导致制造和组装更加容易。

附图说明

参照附图将会更好地理解本发明，附图仅是借助于图示来给出的，因此，对本发明没有限制，附图中：

图1是平面剖视图(沿着图2中线A-A截取的横截面)，示出根据本发明的罗茨泵；

图2是侧视剖视图(沿着图1中线B-B截取的横截面)，示出根据本发明的罗茨泵，其中，第一排放阀系统14、15和17制成一个组装部件的形式，并组装到泵气缸；

图3是显示根据本发明罗茨泵的视图，其中，第一排放阀系统16和17一体地形成在泵气缸上，同时示出第一排放阀15的组装状态；

图4A和4B是描述根据本发明的罗茨泵操作状态的视图；以及

图5是显示传统旁路阀型的罗茨泵结构的视图。

具体实施方式

在下面的描述中，本发明将参照附图进行描述，附图示出作为本发明宗旨的特殊的实施例。

这些示范的实施例将被详细地描述，详细程度达到可让本技术领域内技术人员可实施本发明。应该理解到，即使各种示范的实施例彼此可能不同，也不意图排斥其他的实施例。例如，这里相对于示范实施例所描述特征的各方面和结构，可由另一个示范实施例来实施，而不会脱离本发明的精神和范围。

此外，应该理解到，各个披露的示范实施例中个别部件的位置或布置可以修改，而不会脱离本发明的精神和范围。因此，以下详细描述并不意图限制本发明。应该理解到，本发明的范围必须由合适诠释的权利要求书的范围以及与权利要求书相关的等价物来限定。在附图中，类似的附图标记用来表示各个图中相同或类似的功能。

图1是显示根据本发明罗茨泵的前视剖视图。罗茨泵可包括气缸1。一对转子(主轴转子7和从动转子8)容纳在气缸1内，两个转子转动而彼此啮合。齿轮侧板2和电动机侧板4配合在气缸1的两侧。转子7和8的转子轴7A和8A可转动地被齿轮和电动机侧板2和4支承，轴承20和22介于其间。

齿轮箱3和前板5配合在板2和4的两侧。主轴螺旋齿轮18和从动轴螺旋齿轮19被容纳在齿轮箱3内，它们在朝向齿轮侧板2的一侧突出的各个转子轴7a和8a的端部处啮合，成对的螺旋齿轮18和19彼此啮合，并以1:1的转动比进行转动。

此外，在从转子轴7a的前板5那侧突出并穿过该侧的端部处，泵联轴器24和电动机联轴器25彼此连接，电动机凸缘6在前板5的侧表面处配合，以保护连接联轴器24和25的各部分。电动机27配合到电动机凸缘6的外部分。电动机27的转动轴直接连接到电动机联轴器25并转动转子轴7a。

如图2所示，相对于外面打开的第一排放阀的排放端口16形成在一侧的顶上，即，如在所示的示范实施例中，在气缸1的右侧的顶上，排放端口通道14与旁路排放通道11连通，第一排放阀体17具有形成为锥形的阀座13，其沿着底部的方向逐渐地变窄，排放端口通道14和第一排放阀体17与气缸1分开制造，并组装到气缸1上，由金属球阀15形成的第一排放阀15容纳在第一排放阀体17内。第一排放阀(15，金属球阀)通过自重下降到自然状态，并与锥形的阀座13的内表面紧密接触，且闭锁排放端口通道14和第一阀排放端口16之间的连通状态。当大于第一排放阀重量的重量压力施加到旁路排放通道11时，第一排放阀上升，并打开阀座13，旁路排放通道11内剩余的压缩气体可排放到外面。

如图2所示，泵入口端口9形成在气缸1中心内的顶部上，排放端口10形成在与泵入口端口9相对的底部处，前级泵的入口端口通过管道连接到排放端口10，于是，从排放端口10排放出的气体被前级泵抽吸和压缩，并最后排放到外面。旁路通道11朝向第一排放阀体17形成在气缸1的一侧处，同时与排放端口10相接触。设置入口循环板12，其与入口端口9连通，并通过入口端口9将抽吸的气体分散到气缸1的全部部分上。

图3是显示本发明变体的视图。如图2所示具有第一阀排放端口16的第一排放阀体17形成为分离的形式，然后组装到气缸体，而在本发明的示例实施例中，第一排放阀体17与气缸1的本体铸造成一体。单一的一体结构对减少必要部件数量和组装过程次数是有利的，然而，因为铸造过程很复杂，由于形成过程中的困难会增加失败的几率。这样，即使添加了某些部件和组装过程，单独地制造第一排放阀体17并组装到气缸1的本体上也更加实用了。

这里，附图标记21和23代表保护轴承的轴承盖，而附图标记26代表提供密封特性的唇形密封外壳。

现将参照图5A和6B来描述本发明的操作。

当电动机27被驱动时，气体排出而在真空设备中形成真空状态。此时，如果电动机27以正常方向转动转子轴7a，则与一对齿轮18和19啮合的转子轴8a沿相反方向转动，成对转子7和8彼此啮合地转动。

如果转子7和8转动，则空间31扩大，因此形成真空负压，于是，真空设备那侧的气体通过入口端口9被抽吸到空间31内，此时，一侧的转子8与气缸1的内壁表面接触(在图4B中称作“P”)，空间31转入到相对于入口端口9那侧脱开连接的空间32内，在该状态中，如果转子8继续转动，则卡在空间3内的气体随着空间32移动而接受压缩力，气体被强制推向排放端口10的那侧，并被排出(此时，空间32在排放端口10那侧敞开)。排放的气体被抽吸到连接到排放端口10的前级泵那侧内，并通过压缩和排放程序再次被处理，且最后排放到外面。

然而，在驱动泵的过程中，如果从直接连接到本发明真空设备的转子泵排出的气体量，大于从前级泵排入到空气中的气体量，则气体可能不通过排放端口10传送到前级泵那侧，即，可保持在其中。在在保持气体填充旁路通道11时旁路通道11中保持的空气压缩力水平小于第一排放阀15的自重的情形中，第一排放阀15可能不会借助于如此的气体压力从阀座13上升，于是，外部的排放孔14保持关闭。在该情形中，如此的情形不有利于转子7和8驱动力增加，于是，没有载荷施加到装置上达到损害的程度。

然而，如果保持在旁路排放通道11内的气体压缩力超过预定的设置水平，则转子7和8趋于接受载荷。该设置水平等于第一排放阀15的自重。如果保持在旁路通道11内的气体压缩力变得大于自重，则第一排放阀15如图4B所示借助于气体压力在第一排放阀体17内的空气中上升，所述气体压力意图沿着向上方向推动第一排放阀15。如果第一排放阀15上升并与阀座13分离，则外部排放孔14打开，保持在旁路通道11内的压缩气体通过敞开的外部排放孔14和第一排放阀的排放端口16排放入空气中。如果旁路排放通道11的压力由于上述操作而下降，则上升的第一排放阀15下降，而与阀座13紧密接触并闭锁外排放孔14，于是，随转子7和8转动从真空设备抽吸出的气体，可通过排放端口正常地朝向前级泵那侧传送。如果通过排放端口10排出的不充分，且保持在旁路排放通道11内的气体超过预定设置的水平，则第一排放阀15再次打开，于是，气体可排放到外面。在存在着未在连接到罗茨泵的前级泵中处理过的压缩过程气体的情形中，通过打开第一排放阀体17的第一排放阀15可排出气体，于是，不管前级泵的排放速度如何，均可保持设计的排放速度。

通过将第一排放阀15安装在罗茨泵上，本发明允许解决各种问题，各种问题是，由于旁路排放通道11中的气体受压缩，电动机和其他部件受损。由于不管前级泵的排放速度如何，均可保持设计的排放速度，所以，可节约工作过程时间，于是，通过使用具有较快的排放速度(它是罗茨泵的用途之一)的罗茨泵，能够减少工作时间。

由于本发明可以好几种形式实施，而不会脱离本发明的精神或基本特征，所以，还应该理解到，上述实例不受以上描述的任何细节限制，除非另有规定，但相反，应该认为广泛地纳入在如权利要求书限定的本发明精神和范围之内，因此，落入权利要求书的要求和界限之内的所有变化和修改，或如此要求和界限的等价物，因此要被附后权利要求书所包括。

附图标记

1气缸

2齿轮侧板

3齿轮箱

4电动机侧板

5前板

6电动机凸缘

7主轴转子

8从动转子

9入口端口

10排放端口

11旁路排放通道

12入口循环通道

13阀座

14外排放孔

15第一排放阀

16第一排放阀的排放端口

17第一排放阀体

18主轴螺旋齿轮

19从动轴螺旋齿轮

20轴承

21轴承盖

22轴承

23轴承盖

24泵联轴器

25电动机联轴器

26唇形密封外壳

27电动机

Claims (2)

1.一种罗茨泵，具有改进的结构，所述改进的结构由气缸形成，所述气缸具有入口端口和排放端口，所述入口端口连接到真空设备的那侧，而所述排放端口与前级泵那侧接触；以及一对转子，所述转子在所述气缸内而互相啮合转动，并压缩从所述入口端口那侧输入的气体，以及强制地通过所述排放端口排放到所述前级泵的那侧，所述罗茨泵包括：

旁路排放通道，所述旁路排放通道设置在所述气缸的一侧，同时与所述排放端口那侧连通；

第一排放阀的排放端口，所述第一排放阀的排放端口设置在所述气缸一侧的顶上，同时与所述旁路排放通道连通；

锥形阀座，所述锥形阀座设置在所述旁路排放通道和所述排放端口之间，所述锥形阀座形成为这样：其上侧较宽，而其下侧较窄；以及

第一排放阀，所述第一排放阀由金属球形成，所述金属球放置在所述阀座顶上，并通过自重与所述阀座紧密接触和关闭形成在所述阀座处的外排放孔，且通过保持在所述旁路排放通道内的气体压力从所述阀座升起，因此，打开所述外排放孔。

2.如权利要求1所述的泵，其特征在于，具有所述第一排放阀的排放端口和所述外排放孔的所述阀座形成在第一排放阀体处，所述第一排放阀体处对应于分离体，所述第一排放阀体组装并配合到所述气缸上。