CN107762848A - 带内压缩罗茨真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空泵技术领域，具体提供一种带内压缩罗茨真空泵，旨在解决现有的真空泵效率低、能耗大、不能够独立运行的问题。为此目的，本发明的带内压缩罗茨真空泵包括真空泵本体和转子，所述真空泵本体内形成了容纳腔室，所述转子设置在所述容纳腔室内，所述转子将所述容纳腔室分为吸气腔室和排气腔室，所述吸气腔室和所述排气腔室能够随着所述转子的转动而执行吸气操作或者排气操作。本发明的真空泵不需要对真空泵进行预抽真空，可以使真空泵直排大气运行，从而缩短了真空泵抽气时间，简化了真空泵的结构，降低了使用成本。

Description

带内压缩罗茨真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵技术领域，具体提供一种带内压缩罗茨真空泵。

背景技术

现有罗茨真空泵转子型线由渐开线、圆弧组成，并且吸排气是靠渐开线完成的，由于渐开线的啮合特点，在旋转排气过程中，两转子啮合线顶点不能达到泵腔两半圆交点，致使真空泵形成不了内压缩，排气过程依靠排口气体反流提高压力才能排出，也就是常说的外压缩。外压缩导致现有罗茨不能直排大气，必须依靠前级泵预抽，达到一定真空度，例如，达到-0.092MPa才能正常工作，限制了罗茨真空泵的使用范围，现有常规罗茨真空泵的工作压差最大只有6000Pa，而整个大气压为101300Pa(绝压)，远远不能满足工艺要求。

虽然目前市场出现了气冷式罗茨真空泵，让排口气体经换热器冷却后，提前返入泵腔内，一是跟泵内气体混合降低温度，二是提前对气体增压，然后排出泵外，但是由于大量的反流气体，造成了气冷罗茨真空泵重复做功，功率消耗非常大，同样气量的气冷罗茨泵直排大气时，电机功率不小于高功耗的水环真空泵，但是单泵真空度却远远小于水环真空泵，由此可见气冷罗茨真空高耗低效的特点。

基于上述现状，如何提高真空泵的效率、降低真空泵的能耗，就成为亟需解决的技术问题。有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中真空泵效率低、能耗大，不能够独立运行的问题，本发明提供了一种带内压缩罗茨真空泵，该真空泵包括真空泵本体和转子，所述真空泵本体内形成了容纳腔室，所述转子设置在所述容纳腔室内，所述转子将所述容纳腔室分为吸气腔室和排气腔室，所述吸气腔室和所述排气腔室能够随着所述转子的转动而执行吸气操作或者排气操作。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述吸气操作设置成：当所述转子转动时，气体从所述真空泵本体的吸气孔被吸入所述吸气腔室内使得所述吸气腔室逐渐变大，当所述吸气腔室的容积达到预设容积阈值时，则吸气操作结束；并且/或者，所述排气操作设置成：当所述转子继续转动时，所述排气腔室逐渐缩小，并对进入所述吸气腔室内的气体进行压缩使其排出所述真空泵外。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述转子包括主动转子和从动转子，所述主动转子与所述从动转子以啮合的方式连接。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述真空泵本体包括相互连接的第一部分和第二部分，所述主动转子和所述从动转子设置成：当所述主动转子和所述从动转子转动时，所述主动转子和所述从动转子的啮合线向所述第一部分和所述第二部分的连接部推移以改变所述吸气腔室的容积以及所述排气腔室的容积。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述预设容积阈值为所述吸气腔室的最大容积。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述转子端面型线为由摆线、渐开线修正线、第一圆弧和第二圆弧组成的共轭曲线。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述第一圆弧为所述转子的外径轮廓线，所述摆线为与所述渐开线修正线弯曲方向相反的弧形曲线，所述摆线通过所述第一圆弧与所述渐开线修正线连接，并与所述第二圆弧形成共轭曲线。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述容纳腔室的内壁为弧形结构，所述第二圆弧设置成在所述转子转动的过程中所述第二圆弧始终与所述弧形结构以贴合的方式连接。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述真空泵包括端盖，所述端盖上设有排气孔，所述排气孔用于将所述吸气腔室内的气体排出。

在上述带内压缩罗茨真空泵的优选技术方案中，所述真空泵包括驱动装置，所述转子能够在所述驱动装置的作用下转动。

本发明的有益效果为：

在本发明的优选技术方案中，真空泵本体内形成了容纳腔室，转子设置在容纳腔室内，转子将容纳腔室分为吸气腔室和排气腔室，吸气腔室和排气腔室能够随着转子的转动而执行吸气操作或者排气操作。和现有技术中需要其他真空泵对真空泵进行预抽真空的技术方案相比，吸气操作设置成：当转子转动时，气体从真空泵本体的吸气孔被吸入吸气腔室内使得吸气腔室逐渐变大，当吸气腔室的容积达到预设容积阈值时，则吸气操作结束；排气操作设置成：当转子继续转动时，吸气腔室与吸气孔被隔绝使得排气腔室逐渐缩小，并对吸气腔室内的气体进行压缩使其排出真空泵外，也就是说，不需要对真空泵进行预抽真空，可以使真空泵直排大气运行，从而缩短了真空泵抽气时间，简化了真空泵的结构，降低了使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明真空泵的结构示意图；

图2是本发明真空泵吸气的第一状态示意图；

图3是本发明真空泵吸气的第二状态示意图；

图4是本发明真空泵吸气的第三状态示意图；

图5是本发明真空泵排气的第一状态示意图；

图6是本发明真空泵排气的第二状态示意图；

图7是本发明真空泵排气的第三状态示意图；

图8是本发明真空泵排气的第四状态示意图；

图9是本发明真空泵排气的第五状态示意图；

图10是本发明真空泵排气的第六状态示意图；

图11是本发明转子的结构示意图。

图中1-真空泵本体；11-吸气腔室；12-排气腔室；13-吸气孔；14-第一部分；15-第二部分；2-转子；21-主动转子；22-从动转子；23-摆线；24-渐开线修正线；25-第一圆弧；26-第二圆弧；3-端盖；31-排气孔；4-驱动装置。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语第一、第二仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语安装、相连、连接应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

基于背景技术中提出的现有技术中真空泵效率低、能耗大，不能够独立运行的问题，本发明提供了一种带内压缩罗茨真空泵，旨在提供一种能够独立运行的真空泵，以提高真空泵的效率，降低真空泵的能耗。

参见图1至图11，图1是本发明真空泵的结构示意图；图2是本发明真空泵吸气的第一状态示意图；图3是本发明真空泵吸气的第二状态示意图；图4是本发明真空泵吸气的第三状态示意图；图5是本发明真空泵排气的第一状态示意图；图6是本发明真空泵排气的第二状态示意图；图7是本发明真空泵排气的第三状态示意图；图8是本发明真空泵排气的第四状态示意图；图9是本发明真空泵排气的第五状态示意图；图10是本发明真空泵排气的第六状态示意图；图11是本发明转子的结构示意图。如图1至图10所示，本发明的真空泵包括真空泵本体1和转子2，所述真空泵本体1内形成了容纳腔室，所述转子2设置在所述容纳腔室内，所述转子2将所述容纳腔室分为吸气腔室11和排气腔室12，所述吸气腔室11和所述排气腔室12能够随着所述转子2的转动而执行吸气操作或者排气操作，其中，所述吸气操作设置成：当所述转子2转动时，气体从所述真空泵本体1的吸气孔13被吸入所述吸气腔室11内使得所述吸气腔室11逐渐变大，当所述吸气腔室11的容积达到预设容积阈值时，则吸气操作结束；所述排气操作设置成：当所述转子2继续转动时，所述排气腔室12逐渐缩小，并对所述吸气腔室11内的气体进行压缩使其排出。

和现有技术中需要其他真空泵对真空泵进行预抽真空的技术方案相比，本发明的真空泵通过转子2将容纳腔室分为吸气腔室11和排气腔室12，随着转子2的转动，气体从所述真空泵本体1的吸气孔13被吸入所述吸气腔室11内使得所述吸气腔室11逐渐变大，当所述吸气腔室11的容积达到预设容积阈值时，则完成吸气操作；当吸气操作完成后，随着转子2的继续转动，所述吸气腔室11与所述吸气孔13被隔绝使得气体无法再被吸入所述吸气腔室11内，且向压缩所述排气腔室12的方向转动，使得所述排气腔室12逐渐缩小，并对所述吸气腔室11内的气体进行压缩使其排出真空泵外，在此过程中，避免了对真空泵进行预抽真空操作，可以使真空泵直排大气运行，从而缩短了真空泵抽气时间，简化了真空泵的结构，降低了使用成本。

在一种较佳的实施方式中，如图2至图10所示，所述转子2包括主动转子21和从动转子22，所述主动转子21与所述从动转子22以啮合的方式连接；所述真空泵本体1包括相互连接的第一部分14和第二部分15。

优选地，转子2两端的型线对称分布，主动转子21和从动转子22在任何一个垂直于轴线的剖切面内，质心均位于几何中心上，实现动平衡，使得主动转子21和从动转子22达到动平衡。

优选地，如图2至图10所示，第一部分14和第二部分15关于所述真空泵本体1的中心轴对称设置。第一部分14和第二部分15一体成型或以可拆卸的方式连接。

优选地，所述真空泵包括端盖3，所述端盖3上设有排气孔31，所述排气孔31用于将所述吸气腔室11内的气体排出。

为了实现随着所述转子2的转动而执行吸气操作或者排气操作，所述主动转子21和所述从动转子22设置成：当所述主动转子21和所述从动转子22转动时，所述主动转子21和所述从动转子22的啮合线向所述第一部分14和所述第二部分15的连接部推移以改变所述吸气腔室11的容积以及所述排气腔室12的容积。

优选地，如图2至10所示，进气腔室位于真空泵本体1的上方，排气腔室12位于真空泵本体1的下方，当执行进气操作时，所述主动转子21和所述从动转子22的啮合线向所述第一部分14和所述第二部分15的位于下方的连接部推移，以增大吸气腔室11的容积，使得大量的气体能够被吸入所述吸气腔室11内，当所述吸气腔室11的容积达到预设容积阈值时，不能够再吸入气体，则完成了吸气操作，且使得吸气腔室11与吸气孔13被隔绝，使得容纳腔室与外界隔绝形成了真空腔室，还能够避免气体再从吸气孔13进入吸气腔室11内；继续转动主动转子21和从动转子22，使得所述主动转子21和所述从动转子22的啮合线继续向所述第一部分14和所述第二部分15的位于下方的连接部推移，从而使得排气腔室12逐渐缩小，并对吸气腔室11内的气体进行压缩使其排出真空泵外，也就是说，不需要借助其他的真空泵对该真空泵进行预抽真空的操作，实现了该真空泵单独运行的目的。

上述过程中，通过预设容积阈值的设定，可以进一步给出是否停止吸气的结论，使得真空泵能够在不同情况下采用最优的运行模式，使得真空泵能够及时将吸气腔室11与吸气孔13被隔绝，以避免气体再从吸气孔13进入吸气腔室11内。其中，预设容积阈值的设定可以根据实际的情况灵活地调整和设定，只要满足由预设容积阈值确定的使得真空泵能够及时将吸气腔室11与吸气孔13被隔绝的分界点能够满足避免气体再从吸气孔13进入吸气腔室11内的要求即可。优选地，所述预设容积阈值为所述吸气腔室11的最大容积。

在一种较佳的实施方式中，如图11所示，所述转子2端面型线为由摆线23、渐开线修正线24、第一圆弧25和第二圆弧26组成的共轭曲线。

优选地，所述第一圆弧25为所述转子2的外径轮廓线，所述摆线23为与所述渐开线修正线24弯曲方向相反的弧形曲线，所述摆线23通过所述第一圆弧25与所述渐开线修正线24连接，并与所述第二圆弧26形成共轭曲线。

优选地，所述容纳腔室的内壁为弧形结构，所述第二圆弧26设置成在所述转子2转动的过程中所述第二圆弧26始终与所述弧形结构以贴合的方式连接。

优选地，第一圆弧25的弧长小于第二圆弧26的弧长。

采用摆线23作为端面型线的一部分，主动转子21和从动转子22啮合线的顶点可以达到转子2与泵体的交线，使得主动转子21和从动转子22之间形成的泄露三角形面积大大减小，明显的提高了泵的真空度及容积利用率。

在一种较佳的实施方式中，如图1所示，所述真空泵包括驱动装置4，所述转子2能够在所述驱动装置4的作用下转动。

其中，驱动装置4包括传动机构以及与传动机构连接的驱动机构，驱动机构能够驱动传动机构运动。

优选地，传动机构为传动齿轮，优选地，所述传动齿轮为同步传动齿轮。当然传动机构也可以为传动带、传动链等。

需要进一步说明的是，上述驱动机构可以为驱动电机，驱动机构与传动机构可以以带传动、齿轮传动或链传动的方式连接。优选地，驱动机构与传动机构通过联轴器连接。

需要进一步说明的是，真空泵本体1包括前盖、前轴承、排气中壁、排气中壁、后盖。

尽管图中未示出，该真空泵还包括与驱动机构信号连接的控制机构，控制机构能够控制驱动机构驱动传动机构带动转子2转动。在物理形式上，该控制机构可以是任何类型的控制器，例如可编程控制器、组合逻辑控制器等。

需要进一步说明的是，真空泵本体1还包括压力传感器，压力传感器用于检测容纳腔室内的压力；报警器，用于向用户发送提示信息，以提示用户真空泵的压力已超过预设压力阈值。

优选地，压力传感器和报警器与控制机构信号连接，当压力传感器检测到的容纳腔室内的压力超过预设压力阈值时，向控制器发送信号，控制器则控制报警器向用户发送提示信息，以提示用户真空泵的压力已超过预设压力阈值。

优选地，提示信息为语音、灯光、图片或者文字中的一种或几种。

上述过程中，通过预设压力阈值的设定，可以进一步给出是否停止吸气的结论，使得真空泵能够在不同情况下采用最优的运行模式，使得真空泵能够及时将吸气腔室11与吸气孔13被隔绝，以避免气体再从吸气孔13进入吸气腔室11内。其中，预设压力阈值的设定可以根据实际的情况灵活地调整和设定，只要满足由预设压力阈值确定的使得真空泵能够及时将吸气腔室11与吸气孔13被隔绝的分界点能够满足避免气体再从吸气孔13进入吸气腔室11内的要求即可。优选地，所述预设压力阈值为所述吸气腔室11能够承受的最大压力，例如8kPa。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带内压缩罗茨真空泵，所述真空泵包括真空泵本体和转子，其特征在于，所述真空泵本体内形成了容纳腔室，所述转子设置在所述容纳腔室内，所述转子将所述容纳腔室分为吸气腔室和排气腔室，所述吸气腔室和所述排气腔室能够随着所述转子的转动而执行吸气操作或者排气操作。

2.根据权利要求1所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，

所述吸气操作设置成：当所述转子转动时，气体从所述真空泵本体的吸气孔被吸入所述吸气腔室内使得所述吸气腔室逐渐变大，当所述吸气腔室的容积达到预设容积阈值时，则吸气操作结束；并且/或者，

所述排气操作设置成：当所述转子继续转动时，所述排气腔室逐渐缩小，并对进入所述吸气腔室内的气体进行压缩使其排出所述真空泵外。

3.根据权利要求2所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述转子包括主动转子和从动转子，所述主动转子与所述从动转子以啮合的方式连接。

4.根据权利要求3所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述真空泵本体包括相互连接的第一部分和第二部分，所述主动转子和所述从动转子设置成：当所述主动转子和所述从动转子转动时，所述主动转子和所述从动转子的啮合线向所述第一部分和所述第二部分的连接部推移以改变所述吸气腔室的容积以及所述排气腔室的容积。

5.根据权利要求2所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述预设容积阈值为所述吸气腔室的最大容积。

6.根据权利要求1或2所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述转子端面型线为由摆线、渐开线修正线、第一圆弧和第二圆弧组成的共轭曲线。

7.根据权利要求6所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述第一圆弧为所述转子的外径轮廓线，所述摆线为与所述渐开线修正线弯曲方向相反的弧形曲线，所述摆线通过所述第一圆弧与所述渐开线修正线连接，并与所述第二圆弧形成共轭曲线。

8.根据权利要求7所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述容纳腔室的内壁为弧形结构，所述第二圆弧设置成在所述转子转动的过程中所述第二圆弧始终与所述弧形结构以贴合的方式连接。

9.根据权利要求2所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述真空泵包括端盖，所述端盖上设有排气孔，所述排气孔用于将所述吸气腔室内的气体排出。

10.根据权利要求1所述的带内压缩罗茨真空泵，其特征在于，所述真空泵包括驱动装置，所述转子能够在所述驱动装置的作用下转动。