CN109931263A - 一种干式屏蔽真空泵 - Google Patents
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Abstract
一种干式屏蔽真空泵，涉及在轨飞行器空间结构领域；包括电机定子、电机转子、电机壳体、泵壳体、从动轴系和主动轴系；其中，泵壳体为轴向水平放置的中空柱体结构；电机壳体为轴向水平放置的中空柱体结构；且电机壳体与泵壳体同轴对接；主动轴系设置在电机壳体和泵壳体内部；且主动轴系沿轴向位于电机壳体的轴线处；从动轴系设置在泵壳体内部；且从动轴系周线平行位于主动轴系的上方；电机定子和电机转子均设置在电机壳体的内部，且电机转子包覆在主动轴系的外壁；电机定子设置在电机转子的内壁与电机壳体内壁之间；本发明具有结构紧凑、无油润滑和绝对无泄漏的特点，适用于空间环境结构尺寸小、不污染工作介质等特殊要求的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种在轨飞行器空间结构领域，特别是一种干式屏蔽真空泵。
背景技术
在轨飞行器在远离地面的高空或太空工作，受飞行器空间尺寸和结构重量的约束，飞行器用真空泵的结构尺寸和重量受到严格限制。大排量真空泵通常空间尺寸较大，再加上驱动电机，空间尺寸是飞行器无法接受的。通常采用的措施是提高真空泵的设计转速，设计转速提高，泵和电机的外形尺寸都一定程度减小，但由于干式无油润滑的要求，在保证转动部件可靠工作的前提下，设计转速不能取得太高，通过提高设计转速减小尺寸和重量的程度有限。
真空泵通常用电机驱动工作，真空泵和电机分别按模块设计，真空泵预留伸出轴接口与电机对接，这样就存在旋转的伸出轴与结构壳体之间的动密封结构，动密封往往是影响真空泵空间长期工作寿命最主要的因素，大多数产品故障都发生在动密封部位，如果无动密封结构，真空泵工作可靠性大幅度提升。
因此，设计一种具有结构紧凑、无油润滑和绝对无泄漏特点的真空泵，是空间应用的迫切需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种干式屏蔽真空泵，具有结构紧凑、无油润滑和绝对无泄漏的特点，适用于空间环境结构尺寸小、不污染工作介质等特殊要求的场合。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种干式屏蔽真空泵，包括电机定子、电机转子、电机壳体、泵壳体、从动轴系和主动轴系；其中，泵壳体为轴向水平放置的中空柱体结构；电机壳体为轴向水平放置的中空柱体结构；且电机壳体与泵壳体同轴对接；主动轴系设置在电机壳体和泵壳体内部；且主动轴系沿轴向位于电机壳体的轴线处；从动轴系设置在泵壳体内部；且从动轴系周线平行位于主动轴系的上方；电机定子和电机转子均设置在电机壳体的内部，且电机转子包覆在主动轴系的外壁；电机定子设置在电机转子的内壁与电机壳体内壁之间。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述主动轴系包括主动转子、主动轴系轴承、主动齿轮、主动轴和主动轴端轴承；其中，主动轴为水平放置的杆状结构；主动转子套装在主动轴的轴向一端；主动轴通过主动转子与泵壳体轴向一端内壁对接；主动轴系轴承套装在主动轴中部的外壁处；主动齿轮套装在主动轴中部的外壁处，且与主动轴系轴承轴向对接；主动轴端轴承套装在主动轴的轴向另一端；主动轴通过主动轴端轴承与电机壳体的轴向一端内壁对接。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述从动轴系包括从动转子、从动轴、从动轴系轴承、从动齿轮、从动轴端轴承；其中，从动轴为水平放置的杆状结构；从动转子套装在从动轴的轴向一端；从动轴通过从动转子与泵壳体轴向一端内壁对接；从动轴系轴承套装在从动轴中部的外壁处；从动齿轮套装在从动轴中部的外壁处，且与从动轴系轴承轴向对接；从动轴端轴承套装在从动轴的轴向另一端；从动轴通过从动轴端轴承与电机壳体的轴向一端内壁对接。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述主动齿轮与从动齿轮竖直方向位置对应，实现啮合传动。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述从动转子采用爪型或罗茨型或螺杆型的型线。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述真空泵为干式泵，真空泵内部无液体润滑油。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述主动齿轮与从动齿轮的传动比为1：1。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述还包括主动轴端轴承；主动轴端轴承套装在主动轴外壁，且沿轴向位于主动齿轮和电机转子之间；主动轴端轴承的外壁与电机壳体的内壁接触。
在上述的一种干式屏蔽真空泵，所述真空泵的工作过程为：
电机定子通电后驱动电机转子旋转，带动主动轴旋转；实现主动转子和主动齿轮随主动轴同步旋转；主动齿轮与从动齿轮啮合配合，驱动从动齿轮反向同转速旋转；从动齿轮带动从动轴上的从动转子同步旋转；实现主动转子和从动转子同转速反方向旋转工作，形成容积变化的容腔，抽吸气体工质，实现抽真空或增压。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了电机转子和泵主动转子同轴一体化设计的结构，主动转子和电机转子支撑在同一轴系上，轴向尺寸大幅缩短；
(2)本发明采用了一体化结构，省略了常规结构中泵和电机对接的联轴器等结构，节省了轴向空间，尺寸减小；
(3)本发明中真空泵电机转子和泵主动转子同轴一体化设计的结构，使得旋转部件全部封闭在壳体内部，无对外的动密封结构，全部为静密封，可以做到完全无泄漏；
(4)本发明采用了屏蔽真空泵避免了可靠性比较薄弱的动密封，可靠性大幅提高；同时真空泵电机转子和主动转子同轴设计，共用一套轴承支撑，没有了常规结构中单组支撑电机转子的轴承，旋转部件较少，可靠性提高。
附图说明
图1为本发明干式屏蔽真空泵结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供了一种结构紧凑、无油润滑和绝对无泄漏的干式屏蔽真空泵方案，为了解决现有技术中真空泵结构尺寸大、动密封工作可靠性低的难题，提供特别适合于空间环境结构尺寸小、不污染工作介质等特殊要求的场合。
如图1所示为干式屏蔽真空泵结构剖视图，由图可知，一种干式屏蔽真空泵，包括电机定子5、电机转子6、电机壳体7、泵壳体14、从动轴系15和主动轴系16；其中，泵壳体14为轴向水平放置的中空柱体结构；电机壳体7为轴向水平放置的中空柱体结构；且电机壳体7与泵壳体14同轴对接；主动轴系16设置在电机壳体7和泵壳体14内部；且主动轴系16沿轴向位于电机壳体7的轴线处；从动轴系15设置在泵壳体14内部；且从动轴系15周线平行位于主动轴系16的上方；电机定子5和电机转子6均设置在电机壳体7的内部，且电机转子6包覆在主动轴系16的外壁；电机定子5设置在电机转子6的内壁与电机壳体7内壁之间。真空泵为干式泵，真空泵内部无液体润滑油。泵壳体14和电机壳体7是分体式结构，也可以设计为一体式结构
其中，主动轴系16包括主动转子1、主动轴系轴承2、主动齿轮3、主动轴4和主动轴端轴承8；其中，主动轴4为水平放置的杆状结构；主动转子1套装在主动轴4的轴向一端；主动轴4通过主动转子1与泵壳体14轴向一端内壁对接；主动轴系轴承2套装在主动轴4中部的外壁处；主动齿轮3套装在主动轴4中部的外壁处，且与主动轴系轴承2轴向对接；主动轴端轴承8套装在主动轴4的轴向另一端；主动轴4通过主动轴端轴承8与电机壳体7的轴向一端内壁对接。所述主动轴系16封闭在壳体内部，无对外接口，真空泵无对外的动密封结构，可以做到完全无泄漏。
从动轴系15包括从动转子9、从动轴10、从动轴系轴承11、从动齿轮12、从动轴端轴承13；其中，从动轴10为水平放置的杆状结构；从动转子9套装在从动轴10的轴向一端；从动轴10通过从动转子9与泵壳体14轴向一端内壁对接；从动轴系轴承11套装在从动轴10中部的外壁处；从动齿轮12套装在从动轴10中部的外壁处，且与从动轴系轴承11轴向对接；从动轴端轴承13套装在从动轴10的轴向另一端；从动轴10通过从动轴端轴承13与电机壳体7的轴向一端内壁对接。
主动齿轮3与从动齿轮12竖直方向位置对应，实现啮合传动。从动转子9采用爪型或罗茨型或螺杆型的型线。且主动齿轮3与从动齿轮12的传动比为1：1。
真空泵的工作过程为：
电机定子5通电后驱动电机转子6旋转，带动主动轴4旋转；实现主动转子1和主动齿轮3随主动轴4同步旋转；主动齿轮3与从动齿轮12啮合配合，驱动从动齿轮12反向同转速旋转；从动齿轮12带动从动轴10上的从动转子9同步旋转；实现主动转子1和从动转子9同转速反方向旋转工作，形成容积变化的容腔，抽吸气体工质，实现抽真空或增压。
为了提高产品装配工艺性，可以将主动轴端轴承8套装在主动轴4外壁，且沿轴向位于主动齿轮3和电机转子6之间；主动轴端轴承8的外壁与电机壳体7的内壁接触；电机定子5、电机壳体7和电机转子6作为独立的模块装配，装配工艺性较好。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：包括电机定子(5)、电机转子(6)、电机壳体(7)、泵壳体(14)、从动轴系(15)和主动轴系(16)；其中，泵壳体(14)为轴向水平放置的中空柱体结构；电机壳体(7)为轴向水平放置的中空柱体结构；且电机壳体(7)与泵壳体(14)同轴对接；主动轴系(16)设置在电机壳体(7)和泵壳体(14)内部；且主动轴系(16)沿轴向位于电机壳体(7)的轴线处；从动轴系(15)设置在泵壳体(14)内部；且从动轴系(15)周线平行位于主动轴系(16)的上方；电机定子(5)和电机转子(6)均设置在电机壳体(7)的内部，且电机转子(6)包覆在主动轴系(16)的外壁；电机定子(5)设置在电机转子(6)的内壁与电机壳体(7)内壁之间。
2.根据权利要求1所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述主动轴系(16)包括主动转子(1)、主动轴系轴承(2)、主动齿轮(3)、主动轴(4)和主动轴端轴承(8)；其中，主动轴(4)为水平放置的杆状结构；主动转子(1)套装在主动轴(4)的轴向一端；主动轴(4)通过主动转子(1)与泵壳体(14)轴向一端内壁对接；主动轴系轴承(2)套装在主动轴(4)中部的外壁处；主动齿轮(3)套装在主动轴(4)中部的外壁处，且与主动轴系轴承(2)轴向对接；主动轴端轴承(8)套装在主动轴(4)的轴向另一端；主动轴(4)通过主动轴端轴承(8)与电机壳体(7)的轴向一端内壁对接。
3.根据权利要求2所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述从动轴系(15)包括从动转子(9)、从动轴(10)、从动轴系轴承(11)、从动齿轮(12)、从动轴端轴承(13)；其中，从动轴(10)为水平放置的杆状结构；从动转子(9)套装在从动轴(10)的轴向一端；从动轴(10)通过从动转子(9)与泵壳体(14)轴向一端内壁对接；从动轴系轴承(11)套装在从动轴(10)中部的外壁处；从动齿轮(12)套装在从动轴(10)中部的外壁处，且与从动轴系轴承(11)轴向对接；从动轴端轴承(13)套装在从动轴(10)的轴向另一端；从动轴(10)通过从动轴端轴承(13)与电机壳体(7)的轴向一端内壁对接。
4.根据权利要求3所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述主动齿轮(3)与从动齿轮(12)竖直方向位置对应，实现啮合传动。
5.根据权利要求4所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述从动转子(9)采用爪型或罗茨型或螺杆型的型线。
6.根据权利要求5所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述真空泵为干式泵，真空泵内部无液体润滑油。
7.根据权利要求6所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述主动齿轮(3)与从动齿轮(12)的传动比为1：1。
8.根据权利要求7所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述还包括主动轴端轴承(8)；主动轴端轴承(8)套装在主动轴(4)外壁，且沿轴向位于主动齿轮(3)和电机转子(6)之间；主动轴端轴承(8)的外壁与电机壳体(7)的内壁接触。
9.根据权利要求8所述的一种干式屏蔽真空泵，其特征在于：所述真空泵的工作过程为：
电机定子(5)通电后驱动电机转子(6)旋转，带动主动轴(4)旋转；实现主动转子(1)和主动齿轮(3)随主动轴(4)同步旋转；主动齿轮(3)与从动齿轮(12)啮合配合，驱动从动齿轮(12)反向同转速旋转；从动齿轮(12)带动从动轴(10)上的从动转子(9)同步旋转；实现主动转子(1)和从动转子(9)同转速反方向旋转工作，形成容积变化的容腔，抽吸气体工质，实现抽真空或增压。
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