CN113250955A - 螺旋式真空泵 - Google Patents

Abstract

本申请发明提供一种不需要冷却装置，不产生冷凝水，真空度较高的螺旋式真空泵。本申请发明的螺旋式真空泵（1）为，若电动马达（4）驱动而驱动轴（20）被旋转，则第二驱动螺旋部件（17）和与其连结的第三驱动螺旋部件（28）和第一驱动螺旋部件（6）旋转，伴随于此，第一以及第二从动螺旋部件（12），（23）一边旋转一边相对于前述第一、第二以及第三驱动螺旋部件（6），（17），（28）相对地进行回旋运动，因此第一、第二膨胀空间（13），（29）从中心部朝向最外周部一边扩大其容积一边膨胀，第一以及第二压缩空间（24），（32）从最外周部朝向中心部一边缩小其容积一边压缩，因此能够将流体吸引和排出。

Description

螺旋式真空泵

技术领域

本发明涉及一种将流体吸引而使其膨胀后压缩而排出的螺旋式真空泵。

背景技术

专利文献1（日本特开2007－182822号公报）公开有如下的膨胀压缩机：在具有与压缩机的驱动轴结合的输出轴的膨胀机被一体化的膨胀压缩机中，所述压缩机借助斜板凸轮机构将驱动轴的旋转进行变换，使与驱动轴平行地配列的多个活塞往复运动，前述膨胀机被配置在前述驱动轴的前述活塞侧。

专利文献2（日本特开2007－127018号公报）公开有一种气体膨胀压缩机，构成为将使气体膨胀的膨胀机与将气体压缩的压缩机组装在外壳内而利用前述膨胀机的输出来驱动前述压缩机，其中，将前述膨胀机和前述压缩机构成为，将利用前述膨胀机使从外壳外部导入的高压气体膨胀从而产生的动力向前述压缩机动力传递，利用前述压缩机将从外壳外部导入的低压气体压缩，使该膨胀后和压缩后的气体在前述外壳内或者外壳附近汇合，而一起被送出该外壳。

【专利文献1】日本特开2007－182822号公报

【专利文献2】日本特开2007－127018号公报。

专利文献1中公开的膨胀压缩机是将膨胀机与压缩机一体地形成的结构，所述膨胀机作为在将二氧化碳等作为冷却介质而使用的超临界循环中被使用的膨胀机构，将冷却介质通过膨胀机时产生的能量作为压缩机的驱动能量而回收。

专利文献2中公开的气体膨胀压缩机的膨胀机是用于令利用热源而获得的高压的气体膨胀而将其动力取出，并驱动冷冻循环用的压缩机的部件。

在现有的螺旋式真空泵中，由固定螺旋部件以及回旋螺旋部件划分出的压缩室从最外周部朝向中心部而将容积缩小，由此吸引流体而压缩并排出，为了获得高真空，需要较高的压缩比，从而中心的排出口在高压下产生压缩热，位于中心部的轴承变为高温，为此需要设置大型的冷却机构。

此外，在从最外周部吸引空气而从中心部喷出的螺旋式真空泵中，在中心部产生冷凝水，因为对真空度的影响、对轴承和封闭润滑脂产生不利作用，所以需要气体稳定机构等定期地将水进行排水的机构。

此外，在从最外周部吸引空气而从中心部喷出的螺旋式真空泵中，泵内部的流体的泄漏是从中心部的高压部向决定真空度的外周部的吸入侧的低压部的泄漏，为此难以将真空度提高。

关于这些问题点，在专利文献1以及2中是不可能解决的。

发明内容

由此，本申请发明目的在于提供一种不需要冷却装置，不产生冷凝水，真空度高的螺旋式真空泵。

因而本申请发明的螺旋式真空泵至少具备：

壳体，划分有内部空间；

第一驱动螺旋部件，具备：旋转轴，旋转自如地被支承于该壳体，并且形成有吸引口；第一驱动螺旋镜板，与该旋转轴一体地形成；以及第一驱动螺旋，从该第一驱动螺旋镜板沿轴向突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第一从动螺旋部件，具备：第一从动螺旋，与前述第一驱动螺旋啮合，划分在中心部与前述吸引口连通并且在最外周部与前述内部空间连通的第一膨胀空间；第一从动螺旋镜板，供该第一从动螺旋立设；以及第一从动螺旋，从该第一从动螺旋镜板向轴向相反侧突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第二驱动螺旋部件，与前述第一驱动螺旋部件连结，所述第二驱动螺旋部件具备：驱动轴，旋转自如地被支承于前述壳体，借助外部动力被旋转并且在内部形成排出口；第二驱动螺旋镜板，与该驱动轴一体地形成；以及第二驱动螺旋，从该第二驱动螺旋镜板沿轴向突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第二从动螺旋部件，经由从动环与前述第一从动螺旋部件连结，所述第二从动螺旋部件具备：第三从动螺旋，与前述第二驱动螺旋啮合，划分在最外周部与前述内部空间连通并且在中心部与前述排出口连通的第一压缩空间；第二从动螺旋镜板，供该第三从动螺旋立设；以及第四从动螺旋，其从该第二从动螺旋镜板向轴向相反侧突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第三驱动螺旋部件，装配于前述第一从动螺旋部件以及第二从动螺旋部件之间，所述第三驱动螺旋部件具备：第三驱动螺旋，与前述第二从动螺旋啮合，划分在中心部与前述吸引口连通并且在最外周部与前述内部空间连通的第二膨胀空间；第三驱动螺旋镜板，供该第三驱动螺旋立设；以及第四驱动螺旋，立设于第三驱动螺旋镜板，与前述第四从动螺旋啮合，划分在最外周部与前述内部空间连通并且在中心部与前述排出口连通的第二压缩空间；

第一从动螺旋支承部件，其将前述第一从动螺旋部件旋转自如地支承在前述壳体；

第二从动螺旋支承部件，其将前述第二从动螺旋部件旋转自如地支承在前述壳体；

十字头环，其被设置在前述第一驱动螺旋部件以及第一从动螺旋支承部件之间以及/或者前述第二驱动螺旋部件以及第二从动螺旋支承部件之间。

另外，构成膨胀机构的螺旋和构成压缩机构的螺旋的驱动轴的旋转方向是相同的，所以形成为反向地延伸。

通过以上的构成，若借助与前述驱动轴连结的外部动力，例如借助电动马达而驱动轴旋转，则第二驱动螺旋部件、以及与其连结的第三驱动螺旋部件、第一驱动螺旋部件以两侧的轴承为基准旋转，进而经由十字头环而同步旋转，从而第一以及第二从动螺旋部件还以两侧的其他的轴承为基准而旋转，从而相对于前述第一、第二以及第三驱动螺旋部件相对地进行回旋运动。由此，第一以及第二膨胀空间为从中心部朝向最外周部一边扩大其容积一边膨胀，因此，被吸引的流体被减小压力而到达前述内部空间。同时，第一以及第二压缩空间为从最外周部朝向中心部一边缩小其容积一边被压缩，因此在最外周部中从内部空间被吸引的流体朝向中心部被压缩而经由排出口被排出。通过以上所述，本申请发明的螺旋式真空泵是从吸入口吸引流体而从排出口排出的结构。

在本申请发明的螺旋式真空泵中，流体在膨胀侧隔热膨胀而被冷却，相反地在压缩侧利用隔热压缩而发热，因此热抵消，因此不需要特别的冷却装置。同样地也能够抑制冷凝水的产生。进而在膨胀冲程时，螺旋的外周袋体容积侧的真空度比中心吸引部袋体容积侧高，因此具有中心的泄漏朝向外侧因而中心部的真空度不易受到泄漏的影响的效果。此外具有如下的效果：压缩空间和膨胀空间内部的压力被抵消，不产生轴向载荷，因此对支承旋转的轴承的负荷几乎没有，驱动、从动螺旋都利用双轴被支承，因此能够高速化且容易谋求小型化。

此外，期望前述第一以及第二膨胀空间经由在第一从动螺旋镜板的中心部形成的贯通孔互相连通，并且与前述吸入口在中心部连通，以及前述第一以及第二压缩空间经由在第三从动螺旋镜板的中心部形成的贯通孔互相连通，并且与前述排出口在其中心部连通。

进而，期望在前述排出口设置单向阀。由此，流体的排出变得顺畅。另外，作为阀体，期望使用离心力的作用小的树脂制球。

此外，前述第一驱动螺旋、前述第一从动螺旋、前述第二驱动螺旋以及前述第二从动螺旋的中心部期望是将中心部的搭接部的卷绕开始的位置构成为较大。由此，能够确保膨胀侧的排气量。

此外，期望第三驱动螺旋、第三从动螺旋、前述第四驱动螺旋以及第四从动螺旋将搭接部构成为直到中心部。由此，能够将压缩侧的压缩比变大，能够谋求排气的容易化。

如上所述，在本申请发明的螺旋式真空泵中，由于被吸引排出的流体在膨胀侧隔热膨胀而被冷却，相反地在压缩侧利用隔热压缩而发热，因此热抵消，所以不需要特别的冷却装置。同样地也能够抑制冷凝水的产生。进而在膨胀冲程时，由于螺旋的外周袋体容积侧的真空度比中心吸引部袋体容积侧高，因此具有中心的泄漏朝向外侧因而中心部的真空度难以受到泄漏的影响的效果。此外具有如下效果：压缩空间和膨胀空间内部的压力被抵消，不产生轴向载荷，因此对支承旋转的轴承的负荷几乎没有，驱动、从动螺旋都利用双轴被支承，因此能够高速化且容易谋求小型化。

附图说明

图1是本发明的螺旋式真空泵的剖视构造图。

图2（a）是第一驱动螺旋部件的剖视图、（b）是第一从动螺旋部件的剖视图、（c）是第三驱动螺旋部件的剖视图、（d）是第二从动螺旋部件的剖视图、（e）是第二驱动螺旋部件的剖视图。

图3是驱动螺旋组合的剖视图。

图4是从动螺旋组合的剖视图。

图5（a）是从动环的剖视图、（b）是从动环的主视图。

图6是本发明的螺旋式真空泵的第三驱动螺旋部件的说明图，（a）是其压缩侧侧视图、（b）是其剖视图、（c）是其膨胀侧侧视图。

图7是本发明的螺旋式真空泵的单向阀的说明图，（a）是其整体剖视图、（b）是阀座部的剖视图、（c）是阀壳体的剖视图。

具体实施方式

以下，通过附图说明该发明的实施例。

【实施例】

本发明的螺旋式真空泵1如图1所示，具备划分出内部空间2的壳体3。该壳体3呈有底的大致圆筒形状，借助连结部5而封闭开口面，所述连结部5是用于在一方的侧面固定作为外部动力的电动马达4的作为壳体3的一部分的部件，前述内部空间2被密封。

第一螺旋部件6如例如图2（a）所示，具备：旋转轴9，其经由轴承7而被旋转自如地支承于前述壳体3，形成有贯通内部的吸引口8；第一驱动螺旋镜板10，其与该旋转轴9一体地形成，为沿径向扩大的板状；第一驱动螺旋11，其从该第一驱动螺旋镜板10沿轴向突出并且沿径向螺旋状地延伸。另外，旋转轴9的顶端部被密封件42密封，密封件42被盖45保持固定。

第一从动螺旋部件12如图2（b）所示，具备：第一从动螺旋14，其与前述第一驱动螺旋11啮合，划分在中心部与前述吸引口8连通并且在最外周部与前述内部空间2连通的第一膨胀空间13；第一从动螺旋镜板15，供该第一从动螺旋14立设；第二从动螺旋16，其从该第一从动螺旋镜板15向轴向相反侧突出并且沿径向螺旋状地延伸。

第二驱动螺旋部件17如图2（e）所示，具备：驱动轴20，其经由轴承18被旋转自如地支承于前述壳体2的一部分特别是前述连结部5，借助作为外部动力的电动马达5被旋转并且形成有贯通内部的排出口19；第二驱动螺旋镜板21，其与该驱动轴20一体地形成；第二驱动螺旋22，其从第二驱动螺旋镜板21沿轴向突出并且沿径向螺旋状地延伸，借助螺纹件等与前述第一驱动螺旋部件6连结。此外，驱动轴20的顶端被密封件43密封，密封件43被保持固定在连结部5。

第二从动螺旋部件23如图2（d）所示，具备：第三从动螺旋25，其与前述第二驱动螺旋22啮合，划分在最外周部与前述内部空间2连通并且在中心部与前述排出口19连通的第一压缩空间24；第二从动螺旋镜板26，供该第三从动螺旋25立设；第四从动螺旋27，其从该第二螺旋镜板26向轴向相反侧突出并且沿径向螺旋状地延伸，利用螺纹件等与前述第一从动螺旋部件12连结。

第三驱动螺旋部件28如图2（c）所示，具备：第三驱动螺旋30，其与前述第二从动螺旋16啮合，划分在中心部与前述吸引口8连通并且在最外周部与前述内部空间2连通的第二膨胀空间29；第三驱动螺旋镜板31，供该第三驱动螺旋30立设；第四驱动螺旋33，其立设在该第三驱动螺旋镜板31，与前述第四从动螺旋27啮合，划分在最外周部与前述内部空间2连通并且在中心部与前述排出口19连通的第二压缩空间32，与前述第一驱动螺旋部件6以及前述第二驱动螺旋部件17连结，并且被装配在前述第一从动螺旋部件12以及第二从动螺旋部件23之间。

在该第三驱动螺旋部件28中，如例如图6（b），（c）所示，构成膨胀侧的前述第三驱动螺旋30由构成最外周部的宽度较宽的第三驱动螺旋外周部30a、以及与其连接的宽度较窄的第三驱动螺旋内周部30b构成，其中心侧端部30c为了确保排气量而将卷绕开始的位置设定为较大。与此对应，膨胀侧的第一驱动螺旋11、第一从动螺旋14以及第二从动螺旋16也被同样地构成。另外，由第一驱动螺旋部件6、第二驱动螺旋部件17以及第三驱动螺旋部件28构成的驱动螺旋组合60为图3所示的结构，借助螺栓45、46被一体地连结。例如

此外，在前述第三驱动螺旋部件28中，如例如图6（a），（b）所示，构成压缩侧的第四驱动螺旋33由构成最外周部的宽度较宽的第四驱动螺旋外周部33a、以及与其连接的宽度较窄的第四驱动螺旋内周部33b构成，其中心侧端部33c为了将压缩比增大而将卷绕开始的位置设定为直到中心部。与此对应，压缩侧的第三驱动螺旋22、第三从动螺旋25以及第四从动螺旋33也被同样地构成。

进而，第一从动螺旋支承部件35经由前述轴承36将前述第一从动螺旋部件12旋转自如地支承于前述壳体2。此外，第二从动螺旋支承部件37经由前述轴承38将前述第二从动螺旋部件23旋转自如地支承于前述壳体2、特别是连结部5。此外，由第一从动螺旋支承部件35、第一从动螺旋部件12、第二从动螺旋部件23以及第二从动螺旋支承部件37构成的从动螺旋组合70是例如图4所示的结构，特别地，是在第一从动螺旋部件12以及第二从动螺旋部件23之间经由图5所示的从动环44被连结固定的结构，由此能够滑动自如地保持第三驱动螺旋部件28。

进而，在前述第一驱动螺旋部件6以及第一从动螺旋支承部件35之间以及前述第二驱动螺旋部件17以及第二从动螺旋支承部件37之间设置十字头环39，第一从动螺旋部件12以及第二从动螺旋部件23相对于前述第一驱动螺旋部件6、第二驱动螺旋部件17以及第三驱动螺旋部件28相对地进行回旋运动。另外，在前述第一以及第二驱动螺旋部件6，17的背面形成与前述十字头环39啮合的槽。

此外，前述第一以及第二膨胀空间13、29的中心部经由形成在第一从动螺旋镜板15的中心部的贯通孔40而互相地连通。进而，前述第一以及第二压缩空间24、33经由在第三从动螺旋镜板26的中心部形成的贯通孔41而互相地连通。

进而，在前述排出口19设置有单向阀50。该单向阀50如例如图7（a），（b），（c）所示，包括阀座部51、阀壳体52、阀体56。期望阀体56是离心力的作用小的树脂球，但也不被限定于此。此外，阀座部51形成有前述阀体53落座的阀座55、以及借助阀体56落座于该阀座55而被关闭的阀通路53。进而，前述阀壳体52形成有借助阀体56从阀座55脱离而经由前述阀通路53将前述第一以及第二压缩空间24，33的中心部与前述排出口19连通的开口部54。由此，顺利地进行自排出口19的流体的排出成为可能，能够防止逆流导致的误动作。

通过以上的构成，若电动马达4驱动而驱动轴20被旋转，则第二驱动螺旋部件17和与其连结的第一驱动螺旋部件6旋转，伴随于此，第一以及第二从动螺旋部件12，23一边旋转一边相对于前述第一、第二以及第三驱动螺旋部件6，17、28进行回旋运动。由此，第一以及第二膨胀空间13，29为从中心部朝向最外周部一边扩大其容积一边膨胀，因此被吸引的流体被减小压力而到达前述内部空间2。同时，第一以及第二压缩空间24，32为从最外周部朝向中心部一边缩小其容积一边被压缩，因此在最外周部从内部空间2被吸引的流体朝向中心部被压缩而经由排出口19被排出。通过以上所述，本申请发明的螺旋式真空泵1能够从吸引口8吸引流体而从排出口19排出。

附图标记

1 螺旋式真空泵

2 内部空间

3 壳体

4 电动马达

5 连结部

6 第一驱动螺旋部件

7 轴承

8 吸引口

9 旋转轴

10 第一驱动螺旋镜板

11 第一驱动螺旋

12 第一从动螺旋部件

13 第一膨胀空间

14 第一从动螺旋

15 第一从动螺旋镜板

16 第二从动螺旋

17 第二驱动螺旋部件

18 轴承

19 排出口

20 驱动轴

21 第二驱动螺旋镜板

22 第二驱动螺旋

23 第二从动螺旋部件

24 第一压缩空间

25 第三从动螺旋

26 第二从动螺旋镜板

27 第四从动螺旋

28 第三驱动螺旋部件

29 第二膨胀空间

30 第三驱动螺旋

31 第三驱动螺旋镜板

32 第二压缩空间

33 第四驱动螺旋

35 第一从动螺旋支承部件

36 轴承

37 第二从动螺旋支承部件

39 十字头环

40，41 贯通孔

42，43 密封件

44 从动环

50 单向阀

51 阀座部

52 阀壳体

53 阀体

54 开口部

55 阀座

56 阀体

60 驱动螺旋组合

70 从动螺旋组合。

Claims (5)

1.一种螺旋式真空泵，其特征在于，至少具备：

壳体，划分内部空间；

第一驱动螺旋部件，具备：旋转轴，旋转自如地被支承于该壳体并且形成有吸引口；第一驱动螺旋镜板，与该旋转轴一体地形成；以及第一驱动螺旋，从该第一驱动螺旋镜板沿轴向突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第一从动螺旋部件，具备：第一从动螺旋，与前述第一驱动螺旋啮合，划分在中心部与前述吸引口连通并且在最外周部与前述内部空间连通的第一膨胀空间；第一从动螺旋镜板，供该第一从动螺旋立设；以及第二从动螺旋，从该第一从动螺旋镜板向轴向相反侧突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第二驱动螺旋部件，与前述第一驱动螺旋部件连结，所述第二驱动螺旋部件具备：驱动轴，旋转自如地被支承于前述壳体，借助外部动力被旋转并且在内部形成有排出口；第二驱动螺旋镜板，与该驱动轴一体地形成；以及第二驱动螺旋，从该第二驱动螺旋镜板沿轴向突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第二从动螺旋部件，经由从动环与前述第一从动螺旋部件连结，所述第二从动螺旋部件具备：第三从动螺旋，与前述第二驱动螺旋啮合，划分在最外周部与前述内部空间并且在中心部与前述排出口连通的第一压缩空间；第二从动螺旋镜板，供该第三从动螺旋立设；以及第四从动螺旋，从该第二从动螺旋镜板沿轴向相反侧突出并且沿径向螺旋状地延伸；

第三驱动螺旋部件，装配在前述第一从动螺旋部件以及第二从动螺旋部件之间，所述第三驱动螺旋部件具备：第三驱动螺旋，与前述第二从动螺旋啮合，划分在中心部与前述吸引口连通并且在最外周部与前述内部空间连通的第二膨胀空间；第三驱动螺旋镜板，供该第三驱动螺旋立设；以及第四驱动螺旋，立设在第三驱动螺旋镜板，与前述第四从动螺旋啮合，划分在最外周部与前述内部空间连通并且在中心部与前述排出口连通的第二压缩空间；

第一从动螺旋支承部件，将前述第一从动螺旋部件旋转自如地支承于前述壳体；

第二从动螺旋支承部件，将前述第二从动螺旋部件旋转自如地支承于前述壳体；

十字头环，被设置在前述第一驱动螺旋部件以及第一从动螺旋支承部件之间以及/或者前述第二驱动螺旋部件以及第二从动螺旋支承部件之间。

2.如权利要求1所述的螺旋式真空泵，其特征在于，前述第一以及第二膨胀空间经由在第一从动螺旋镜板的中心部形成的贯通孔互相连通，并且与前述吸入口在中心部连通，以及

前述第一以及第二压缩空间经由在第三从动螺旋镜板的中心部形成的贯通孔互相连通，并且与前述排出口在其中心部连通。

3.如权利要求2所述的螺旋式真空泵，其特征在于，在前述排出口设置单向阀。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的螺旋式真空泵，其特征在于，前述第一驱动螺旋、前述第一从动螺旋、前述第二驱动螺旋以及前述第二从动螺旋的中心部为，将中心部的搭接部的卷绕开始的位置构成为较大。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的螺旋式真空泵，其特征在于，第三驱动螺旋、第三从动螺旋、前述第四驱动螺旋以及第四从动螺旋为，直到中心部地构成搭接部。

Images