CN108884833A - 制造和组装泵的方法以及真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造和组装泵(1)的方法，该方法包括以下步骤：设置壳体(2)；设置转子(3)，该转子(3)具有转子轴(31)；以及确定壳体与转子(3)之间的最佳距离(g_opt)。下一步骤包括沿相切方向(d)改变壳体(2)与转子轴(31)之间的距离，使得转子(3)与壳体(2)之间的距离基本上等于最佳距离(g_opt)。最后，最终的步骤包括固定壳体(2)与转子轴(3)之间的相对位置。

Description

制造和组装泵的方法以及真空泵

技术领域

本发明属于泵领域，该泵包括转子，该转子具有插入其中的一个或更多个叶片，转子又容纳在壳体中，在该壳体中，当转子运动时，在叶片、壳体壁、以及转子之间形成子空间。

背景技术

许多应用都需要泵，例如用于放大力的效果的真空泵或任何其他类型的泵。这些泵通常包括壳体和容纳在壳体内的转子。该转子包括一个或更多个槽，使得叶片至少部分地引入到所述槽的每个槽中。壳体容纳该转子，但是壳体的内部容积大于转子和叶片所占据的体积。因此，当转子旋转时，叶片具有由于离心力或泵中提供的任何其他力而离开转子的一定空间。壳体的该内部容积被设计成使得叶片交替地进入和离开转子，由此使得在两个连续的叶片与壳体壁和转子的对应部分之间形成的子室具有可变的体积，这取决于转子的位置。在单个叶片具有单个槽的情况下，槽允许单个叶片在两个径向相对的位置离开转子，使得叶片将主室分成不同的子室。

这些泵的设计始终需要充分的计算和精确的制造工艺。

发明内容

本发明通过根据权利要求1所述的用于制造和组装泵的方法以及根据权利要求13所述的真空泵提供了针对该问题的解决方案。本发明的优选实施方式在从属权利要求中限定。

在第一发明方面中，本发明提供了一种用于制造和组装泵的方法。该方法包括以下步骤：

设置壳体；

设置转子或转子模型并设置转子轴，转子或转子模型布置成绕转子轴旋转；

确定壳体与转子之间的最佳距离；

沿相切方向改变壳体与转子轴之间的距离，使得转子或转子模型与壳体之间的距离基本上等于最佳距离；以及

固定壳体与转子或转子模型之间的相对位置。

为了充分利用壳体的整个内部容积，必须将转子相对于壳体偏心地安置，并且必须仔细选择该偏心距以实现最大子室容积与最小子室容积之间的最大比。

理论上，该偏心距由转子与壳体之间的在一个点的相切接触决定，该点将被称为切点。换句话说，理论上，偏心距离为壳体半径减去转子半径。然而，在真实的组装中，认为真实的相切意味着可能以高速旋转的部件与静止部件之间的物理接触。因此，这种接触会导致持续的摩擦，并因此导致有用扭矩的损失且该接触会进一步损坏这些部件。因此，需要转子与壳体之间的间隙。此外，部件的公差以及部件相对定位中存在的公差不仅会导致摩擦，而且还会导致转子与壳体之间的物理干扰。

然而，确保转子与壳体之间在切点处的间隙的事实不足以获得产品的正确性能，这是因为在两个部件之间具有真实接触并不是不充分的间隙距离可能对泵产生的唯一不利影响。

如果转子安置得太近(间隙距离太小)，还存在另外的问题，这些问题与当叶片越过泵的最后输出端口时存在包括该叶片和切点的子室的事实有关。如果间隙距离太小，则切点将作为该子室内用于捕集流体的物理屏障，并且压力可能会过度上升，从而可能增大泵马达的必要运行扭矩并且甚至损坏泵。

另一方面，如果转子安置得太远，则会获得差的性能，这是因为上述最大体积子室与最小体积子室之间的比减小，并且在包括切点的子室的两个部分之间存在空气泄漏的风险更大。

该方法制造了具有转子与壳体之间的受控间隙的泵，使得该泵能够有效地选择该间隙距离，而不管影响包括在该泵中的部件的尺寸和几何公差如何。可以使用不同的参数——比如泵速、润滑效果或性能值——来计算最佳距离，这可以取决于客户的选择。该方法允许客户和/或泵制造商以简单可靠的方式获得确定的间隙距离。

相切方向为当转子位于其操作位置时连接转子的更靠近壳体的点和壳体的更靠近转子的点的方向。在转子与壳体接触的情况下，相切方向垂直于公切线。当转子和壳体都具有圆形形状时，该相切方向是连接壳体中心和转子中心的方向。由于这两个元件偏心地安置，因此两个中心限定了一个方向，即相切方向。在其他情况下，当壳体不是圆形时，该方向也包含转子的中心。可能存在转子和壳体的布置使得转子与壳体的两个相对点接触的情况。即使在这种情况下，相切方向也是完美限定的，因为这两个相对的点与壳体的更靠近这两个相对的点中的每一者的点位于同一条直线上。

使用转子模型代替转子是使该方法可行的另一种可能性。

在特定实施方式中，改变壳体与转子轴之间的距离的步骤包括：

沿相切方向减小壳体与转子轴之间的距离，直到壳体与转子或转子模型相接触为止；以及

沿相切方向增大壳体与转子轴之间的距离，使得转子或转子模型与壳体之间的距离基本上等于最佳距离。

这种改变转子与壳体之间的距离的方式是简单有效的，这是因为接触是在最终部件之间进行的，而不需要相关部件的限制性尺寸和几何公差。

在特定实施方式中，改变壳体与转子轴之间的距离的步骤包括：

在壳体与转子或转子模型之间定位中间元件，中间元件的宽度基本上等于最佳距离；

沿相切方向减小壳体与转子轴之间的距离，直到壳体和转子或转子模型与中间元件相接触为止；以及

移除中间元件。

由于介于壳体与转子之间的中间元件，与前一实施方式相比，这种改变壳体与转子之间的距离的方式减少了一个步骤。

在特定实施方式中，该方法还包括以下步骤：设置感测装置，该感测装置适于测量转子或转子模型与壳体之间的相对位置。

这些感测装置在减小和/或增大壳体与转子之间的距离的步骤期间是有用的。一些传感器可以用于检测壳体与转子接触的时刻，从而避免以不受控制的力撞击转子，并且可使用一些不同的传感器来检查壳体达到最佳距离，从而以可靠的方式获得壳体的最终定位。

在特定实施方式中，改变壳体与转子轴之间的距离的步骤通过将壳体相对于转子轴移位来执行。

壳体通常比转子更容易移位，转子通常需要与电动马达和其他部件一起移位。

在特定实施方式中，壳体包括操纵装置，比如突出部、凸缘或手柄。

这些操纵装置允许经校准的机器抓取器抓住壳体并更精确地移动壳体。然而，在其他实施方式中，不需要接触壳体来改变壳体与转子之间的距离；这种改变可以通过使用磁性装置、通过真空或通过吹气来进行。

在特定实施方式中，减小和/或增大壳体与转子轴之间的距离的步骤在壳体打开的情况下执行。

壳体打开允许更好地控制改变转子与壳体之间的距离的操作。

在特定实施方式中，改变壳体与转子轴之间的距离的步骤在壳体关闭的情况下(通过先前的操作或通过设计、通过封闭的盖)执行。

在特定实施方式中，在设置壳体的步骤中，壳体包括开口，并且该方法还包括以下步骤：在改变壳体与转子轴之间的距离之后关闭开口。

该开口允许操作者或任何人造视觉装置对减小和/或增大距离的操作进行视觉上的控制，这使得在从上部位置不容易看到该过程的情况下更容易进行视觉控制。替代性地，该开口允许通过使用测量传感器或任何其他装置自身来调节距离。之后必须关闭开口，用于使壳体气密。

在特定实施方式中，改变壳体与转子轴之间的距离的步骤借助于一些导引装置比如销和槽来执行。

导引意味着帮助按照相切方向发生相对运动。在导引装置是槽的情况下，这些槽必须因此在相切方向上定向。

在一些特定实施方式中，固定壳体与转子轴之间的相对位置的步骤借助于附接装置比如螺钉、夹具、铆钉或粘合接头来实现。

在一些特定实施方式中，固定壳体与转子轴之间的相对位置的步骤通过可逆固定装置来实现，该可逆固定装置能够在泵使用寿命期间被移除并且在维护操作之后被重新布置。

可逆固定装置提供了在操作可能错误调节这些元件的位置的情况下能够重新校准转子与壳体之间的距离的机会。

在一些特定实施方式中，该方法还包括以下步骤：在执行改变壳体与转子轴之间的距离的步骤的同时使转子或转子模型相对于转子轴旋转。

有利地，使转子旋转的事实在此过程中避免了一些附加公差的影响。

在另一发明方面中，本发明提供一种通过根据前述权利要求中的任一项所述的方法制造的真空泵，该真空泵包括：

壳体；

转子，该转子至少部分地容置在壳体中；

转子轴，该转子布置成绕转子轴旋转；以及

用于对壳体与转子轴之间的距离进行固定的装置。

由于转子与壳体之间的距离可以独立调节，因此该泵可以有利地制造和组装，并且对尺寸和几何公差具有较少的限制性要求。

在特定实施方式中，真空泵还包括操纵装置，比如突出部、凸缘或手柄。

这些操纵装置允许经校准的机器抓住壳体并更精确地移动壳体。

在一些特定实施方式中，用于对壳体与转子轴之间的距离进行固定的装置是附接装置比如螺钉、夹具、铆钉或粘合接头。在不同的实施方式中，用于对壳体与转子轴之间的距离进行固定的装置是可逆固定装置，该可逆固定装置能够在组装过程期间或在泵的使用寿命期间被移除并且在维护操作之后被重新布置。

附图说明

为了使说明书完整并且为了提供对本发明的更好的理解，提供了一组附图。所述附图形成了说明书的组成部分并且示出了本发明的实施方式，本发明的实施方式不应被解释为限制本发明的范围，而仅作为如何实施本发明的示例。附图包括以下图：

图1a至图1d示出了根据本发明的用于制造和组装泵的方法的第一实施方式的三个不同步骤。

图2示出了执行根据本发明的用于制造和组装泵的方法的两个步骤的特定方式。

图3示出了具有与壳体与转子之间的距离与根据本发明的真空泵中的输出压力之间的关系有关的信息的图。

具体实施方式

图1a至图1d示出了根据本发明的用于制造和组装泵1的方法的第一实施方式的三个不同步骤。

图1a示出了壳体2和安置在转子轴31上的转子3的设置。

在不同的计算中，已经确定了壳体2与转子3之间的最佳距离g_opt。

图1b示出了该方法的下一步骤。该步骤包括沿相切方向d减小壳体2与转子轴31之间的距离，直到壳体2与转子3相接触为止。

对于这一步，提供了一些感测装置。这些感测装置适用于测量转子与壳体之间的相对位置。尽管距离被减小为直到壳体2与转子3相接触为止，但是该距离的减小应当以小心谨慎的方式进行，而不对这些元件中的任一个元件造成损坏。

在其他实施方式中，将中间元件定位于壳体与转子之间来代替使距离减小为直到壳体2与转子3相接触为止然后使该距离增大为直到最佳距离g_opt为止。中间元件的宽度基本上等于最佳距离。一旦定位了该中间元件，壳体与转子轴之间的距离就沿相切方向减小，直到壳体和转子与中间元件接触。最后，中间元件被移除。

在该图中示出的优选实施方式中，壳体2朝向转子轴31移位，但是在其他实施方式中，可能是转子轴31朝向壳体2移位。壳体2的移位可以借助于一些操纵装置比如突出部、凸缘或手柄来执行。经校准的机器可以利用这些操纵装置用于壳体2的更受控制的运动。

图1c示出了该方法的下一步骤。该步骤包括沿相切方向d增大壳体2与转子轴31之间的距离，直到壳体2与转子3之间的距离基本上等于最佳距离g_opt为止。

壳体2与转子3之间的目标相对位置可以在组装过程期间由感测装置实现。在本发明的一些特定实施方式中，这些感测装置包括用以控制两点之间的距离的已知元件。一些可以使用的感测装置为：冲程传感器、行程传感器、力传感器、视觉传感器、仪表、校准部件、它们的任意组合或可以允许对壳体2与转子3之间的该距离的所需值进行控制的任何设备或程序。在减小和增大壳体2与转子3之间的距离的步骤期间可以使用不同的感测装置。一些传感器可以用于检测壳体2与转子3接触的时刻，并且可以使用一些不同的传感器检查壳体2达到了最佳距离g_opt。

确保壳体与转子之间的运动根据相切方向d进行的一种方式是设置槽51和销52，槽51和销52中的一者包括在壳体2中或包括在牢固地附接至壳体的零件中，并且槽51和销52中的另一者包括在转子的基部32中或包括在牢固地附接至转子的基部的零件中，槽51和销52仅用于设定位置基准。在图1d中示出的实施方式中，槽51包括在作为壳体2的一部分的壳体支承件21中，并且销52牢固地附接至转子的基部32。这些槽沿相切方向d定向，使得当销52在槽51内移动时，转子3相对于壳体2移位，并且因此转子3与壳体2之间的距离被调整。

使该运动更容易的一种方式是使用位于壳体2中的操纵装置4，该操纵装置4比如为突出部、凸缘或手柄或一些类似的元件。

这种方法还有另一个步骤。该步骤包括固定壳体2与转子轴3之间的相对位置。

在这些图中示出的实施方式中，固定壳体2与转子轴31之间的相对位置的步骤将借助于附接装置——比如螺钉、夹具、铆钉或粘合接头——来执行，尽管该步骤未通过附图示出。焊接或压接(crimpling)也可以用于此目的。因此可以实现最终附件，使得泵在其整个使用寿命内以相同的设置工作。

在一些实施方式中，固定壳体与转子轴之间的相对位置的这个步骤通过可逆固定装置来实现，该可逆固定装置可以在泵使用寿命期间被移除并且在维护操作之后重新布置。

取决于更换整个泵的整体成本，当泵容易接近或重新布置转子与壳体之间的距离的成本值得时，这些实施方式可能是有用的。

图2示出了执行减小和增大壳体与转子轴之间的距离的步骤的特定方式。

该图2示出了具有开口22的壳体2，使得减小和增大壳体与转子轴之间的距离的步骤可以通过该开口22由操作者或任何人造视觉装置进行视觉上地控制，或者甚至通过开口使用感测装置。之后该开口必须关闭，使得最终的壳体2是气密的。

图3示出了真空泵运行时壳体与转子之间的距离(在该图中称为“g”)的影响。已经使用了这个距离g的五个不同值，如前所述，泵的这个间隙越小，这个真空泵的输出端的绝对压力越低，产生真空的速度越快。

在该特定实施方式中，仅作为参考，转子为圆形，其直径为38mm，壳体也为圆形，其直径为48mm。考虑到其他考虑因素比如所需的功率和效率，最佳距离g_opt应当优选设定在0.05mm与0.25mm之间。

除了感测装置的测量之外，转子与壳体之间的最佳距离g_opt还根据特定产品需求(最大真空度、所需效率)和真空泵的物理特征(入口端和出口端口的位置或其他设计特点)来设定。

在本文中，术语“包括”及其衍生词(比如“包括有”等)不应被理解为具有排除意义，也就是说，这些术语不应被解释为排除所描述和限定的内容可能包括其他元件、步骤等的可能性。

显然，本发明并不限于本文中所描述的特定实施方式，而是还包括本领域技术人员可能考虑到的在权利要求中所限定的本发明的总体范围内的任何变化(例如，关于对材料、尺寸、部件、构型等的选择)。

Claims (16)

1.一种用于制造和组装泵(1)的方法，所述方法包括下述步骤：

设置壳体(2)；

设置转子(3)或转子模型并设置转子轴(31)，所述转子(3)或所述转子模型布置成绕所述转子轴(31)旋转；

确定所述壳体(2)与所述转子(3)之间的最佳距离(g_opt)；

沿相切方向(d)改变所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离，使得所述转子(3)或所述转子模型与所述壳体(2)之间的距离基本上等于所述最佳距离(g_opt)；以及

固定所述壳体(2)与所述转子(3)或所述转子模型之间的相对位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离的步骤包括：

沿相切方向(d)减小所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离，直到所述壳体(2)与所述转子(3)或所述转子模型相接触为止；以及

沿相切方向(d)增大所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离，使得所述转子(3)或所述转子模型与所述壳体(2)之间的距离基本上等于所述最佳距离(g_opt)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离的步骤包括：

在所述壳体(2)与所述转子(3)或所述转子模型之间定位中间元件，所述中间元件的宽度基本上等于所述最佳距离(g_opt)；

沿相切方向(d)减小所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离，直到所述壳体(2)和所述转子(3)或所述转子模型与所述中间元件相接触为止；以及

移除所述中间元件。

4.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，还包括下述步骤：设置感测装置，所述感测装置适于测量所述转子(3)或所述转子模型与所述壳体(2)之间的相对位置。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，改变所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离的步骤通过使所述壳体(2)相对于所述转子轴(31)移位来执行。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述壳体(2)包括操纵装置(4)，比如突出部、凸缘或手柄。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，改变所述壳体与所述转子轴之间的距离的步骤在所述壳体(2)打开的情况下执行。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，设置壳体的步骤包括设置具有开口(22)的壳体(2)，并且所述方法还包括在改变所述壳体与所述转子轴之间的距离之后关闭所述开口(22)的步骤。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，改变所述壳体与所述转子轴之间的距离的步骤借助于一些导引装置比如销和槽来执行。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，固定所述壳体与所述转子轴之间的相对位置的步骤是借助于诸如螺钉、夹具、铆钉、粘合接头之类的附接装置、压接或焊接来实现的。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，固定所述壳体与所述转子轴之间的相对位置的步骤是通过可逆固定装置来实现的，所述可逆固定装置能够在所述泵的使用寿命期间被移除并且在维护操作之后被重新布置。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括下述步骤：在执行改变所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离的步骤的同时使所述转子(3)或所述转子模型相对于所述转子轴(31)旋转。

13.一种真空泵(1)，所述真空泵(1)通过根据前述权利要求中的任一项所述的方法来制造和组装，所述真空泵(1)包括：

壳体(2)；

转子(3)，所述转子(3)至少部分地容置在所述壳体(2)中；

转子轴(31)，所述转子布置成相对于所述转子轴(31)旋转；以及

用于对所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离进行固定的装置。

14.根据权利要求13所述的真空泵(1)，还包括操纵装置(4)，比如突出部、凸缘或手柄。

15.根据权利要求13所述的真空泵(1)，其中，用于对所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离进行固定的装置是附接装置，比如螺钉、夹具、铆钉或粘合接头。

16.根据权利要求13所述的真空泵(1)，其中，用于对所述壳体(2)与所述转子轴(31)之间的距离进行固定的装置是可逆固定装置，所述可逆固定装置能够在组装过程期间或在所述泵的使用寿命期间被移除并且在维护操作之后被重新布置。