CN113431781A - 干式涡旋真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干式涡旋真空泵，属于泵技术领域。它解决了现有的涡旋真空泵运行稳定性不足的问题。本干式涡旋真空泵包括泵体组件、偏心主轴和涡旋抽气组件，偏心主轴位于泵体组件内，偏心主轴与泵体组件转动连接；泵体组件包括主泵体，主泵体的内腔包括进气腔和电机腔；进气腔的侧壁上开设有进气孔，静涡旋盘固定在主泵体的一端面上，动涡旋盘内的动螺旋槽和静涡旋盘内的静螺旋槽均与进气腔相连接；偏心主轴的一端部与动涡旋盘相连接，偏心主轴的另一端部固定有电机转子，电机转子外套设有电机定子，电机定子与主泵体固定连接；电机转子和电机定子均位于电机腔内。本干式涡旋真空泵实现提高运行效率以及运行稳定性。

Description

干式涡旋真空泵

技术领域

本发明属于泵技术领域，涉及一种真空泵，特别是一种干式涡旋真空泵。

背景技术

干式涡旋真空泵主要由一个静涡旋盘与一个动涡旋盘组成的一对涡旋盘付构成了涡旋无油真空的基本抽气机构。涡旋盘是一个一端与一个平面相接的一个或几个渐开线螺旋形成一个涡旋型盘状结构。动、静涡旋盘相对运动形成容积不断变化的新月形真空腔使气从抽气口吸入、排气口排出、完成排气循环。

关于干式涡旋真空泵的相关文献较多，如无油涡旋真空泵（申请号97109681.3），全旋涡旋干式真空泵（申请号200810139527.7）。之后申请人也提出了一种涡旋真空泵（申请号201320121796.7），该涡旋真空泵存在着一些不足之处，1、偏心主轴转动稳定性低，进而影响涡旋真空泵运行稳定性；2、真空泵运行涡旋盘付存在发热是客观存在的，进而引起动、静涡旋盘发热形变，影响抽气效率，甚至导致动、静涡旋盘抱死；3、动、静涡旋盘之间通常具有细小间隙，进而影响密封性，导致极限真空度不足；4、蒸汽容易在排气口凝结，进而影响排气效率。

发明内容

本发明提出了一种干式涡旋真空泵，本发明要解决的技术问题是如何提高干式涡旋真空泵运行稳定性。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种干式涡旋真空泵，包括泵体组件、偏心主轴和涡旋抽气组件，涡旋抽气组件包括动涡旋盘和静涡旋盘；偏心主轴位于泵体组件内，偏心主轴与泵体组件转动连接；泵体组件包括主泵体，其特征在于，主泵体的内腔包括进气腔和电机腔；进气腔的侧壁上开设有进气孔，静涡旋盘固定在主泵体的一端面上，动涡旋盘内的动螺旋槽和静涡旋盘内的静螺旋槽均与进气腔相连接；偏心主轴的一端部与动涡旋盘相连接，偏心主轴的另一端部固定有电机转子，电机转子外套设有电机定子，电机定子与主泵体固定连接；电机转子和电机定子均位于电机腔内。

电机转子直接固定在偏心主轴上，电机定子直接安装在泵体组件上，由此避免电机与偏心主轴之间传动产生不必要的损耗和振动。在主泵体内设置进气腔，使得气体先进入进气腔内，再进入涡旋抽气组件的内腔中，这样可使气体产生缓冲，不仅提高气流流动顺畅性，降低涡旋抽气组件振动和抖动，还有利于涡旋抽气组件吸气和排气，提高极限真空度。上述结构不仅实现提高干式涡旋真空泵的效率以及运行稳定性；还提高干式涡旋真空泵的结构紧凑型，简化结构，降低制造成本。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述偏心主轴上套设有波纹管，波纹管的一端与主泵体之间密封固定连接，波纹管的另一端与动涡旋盘之间密封固定连接。波纹管使进气腔分隔为内外两个区域，进气孔与外侧区域相连通，波纹管进一步避免空气进入进气腔外侧区域内，实现提高干式涡旋真空泵的极限真空度，以及波纹管为动涡旋盘提供支撑，使动涡旋盘平移更稳定。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述动涡旋盘上具有动螺旋片，动螺旋片的端面上开设有动密封槽，动密封槽沿动螺旋片的螺旋线方向设置，动密封槽内嵌设有动密封条；动密封条与静螺旋槽的底面相依靠。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述静涡旋盘上具有静螺旋片；静螺旋片的端面上开设有静密封槽，静密封槽沿静螺旋片的螺旋线方向设置，静密封槽内嵌设有静密封条；静密封条与动螺旋槽的底面相依靠。设置动密封条和静密封条显著提高动涡旋盘与静涡旋盘之间密封性，实现提高干式涡旋真空泵的极限真空度。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述涡旋抽气组件还包括止回阀；静涡旋盘内开设有与静螺旋槽内端相连通的排气通道，止回阀安装在排气通道内；该结构避免气体反流，实现提高干式涡旋真空泵的极限真空度。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述气镇阀，静涡旋盘内还开设有与静螺旋槽内端相连通的气镇通道，气镇阀安装在气镇通道内。在干式涡旋真空泵运行起始阶段开始气镇阀，空气经气镇通道补入静螺旋槽内端，避免气体中的水蒸气在排气通道内凝结。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述偏心主轴从一端到另一端排列有偏心段、第一轴承安装段、转子安装段和第二轴承安装段；偏心段与动涡旋盘之间通过第二轴承相连接，第一轴承安装段和第二轴承安装段与泵体组件之间均通过第一轴承相连接；电机转子安装在转子安装段上。该结构使偏心主轴与泵体组件之间通过两组第一轴承相连接，提高偏心主轴转动稳定性，进而实现提高干式涡旋真空泵的运行稳定性。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述第一轴承安装段与泵体组件之间的第一轴承连接结构能限制偏心主轴向涡旋抽气组件方向移动。该结构避免偏心主轴向涡旋抽气组件方向移动，进而保持静涡旋盘与动涡旋盘之间压力不变，实现提高干式涡旋真空泵的运行稳定性。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述泵体组件还包括端盖，第二轴承安装段与端盖之间通过第一轴承相连接，端盖能形变。当电机启动、静涡旋盘与动涡旋盘受热形变以及偏心主轴受热形变均传递至端盖处；通过端盖形保持静涡旋盘与动涡旋盘之间压力不变，实现提高干式涡旋真空泵的运行稳定性。

在上述的干式涡旋真空泵中，所述涡旋抽气组件的静涡旋盘外罩设有风扇组件，导流罩与静涡旋盘之间形成过风通道。风扇组件运行带走静涡旋盘的热量，实现降低静涡旋盘的最高温度，进而降低静涡旋盘的变形量。

附图说明

图1是干式涡旋真空泵的立体结构示意图。

图2是干式涡旋真空泵的左视结构示意图。

图3是图2中A-A的剖视结构示意图。

图4是图3中B-B的剖视结构示意图。

图5是图4中C-C的剖视结构示意图。

图6是干式涡旋真空泵中端盖区域的分解结构示意图。

图7是泵体组件与涡旋抽气组件之间垫片区域剖视结构示意图。

图8是泵体组件与动涡旋盘的立体结构示意图。

图9是静涡旋盘与风扇组件的立体结构示意图。

图中，1、泵体组件；1a、主泵体；1a1、进气腔；1a2、电机腔；1a3、进气孔；1a4、轴承安装部；1b、端盖；1c、轴承座；1c1、外圈部；1c2、内圈部；1c3、辐条部；2、涡旋抽气组件；2a、动涡旋盘；2a1、动螺旋片；2a2、动螺旋槽；2b、静涡旋盘；2b1、静螺旋片；2b2、静螺旋槽；2c、止回阀；2d、气镇阀；2d1、阀芯座；2d2、控制通道；2d3、第一阀芯；2d4、第一弹簧；2d5、阀杆；2d6、第二阀芯；2d7、第二弹簧；2d8、手柄；2e、动密封条；2f、静密封条；2g、排气通道；2h、气镇通道；2i、散热片部；3、偏心主轴；4、电机转子；5、电机定子；6、风扇组件；6a、导流罩；6b、风扇；6c、过风通道；7、第一轴承；8、第二轴承；9、弹性件；10、垫片；11、平衡块；12、波纹管；13、限位螺栓；14、橡胶件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至9所示，一种干式涡旋真空泵包括泵体组件1、涡旋抽气组件2、风扇组件6和偏心主轴。

涡旋抽气组件2包括动涡旋盘2a、静涡旋盘2b、止回阀2c和气镇阀2d。动涡旋盘2a上具有动螺旋片2a1和动螺旋槽2a2，静涡旋盘2b上具有静螺旋片2b1和静螺旋槽2b2，动螺旋片2a1嵌入静螺旋槽2b2内，静螺旋片2b1嵌入动螺旋槽2a2内。动螺旋片2a1的端面上开设有动密封槽，动密封槽沿动螺旋片2a1的螺旋线方向设置，动密封槽内嵌设有动密封条2e；动密封条2e与静螺旋槽2b2的底面相依靠。静螺旋片2b1的端面上开设有静密封槽，静密封槽沿静螺旋片2b1的螺旋线方向设置，静密封槽内嵌设有静密封条2f；静密封条2f与动螺旋槽2a2的底面相依靠。该结构不仅显著地提高动涡旋盘2a、静涡旋盘2b之间密封性，实现提高干式涡旋真空泵的极限真空度；还避免动涡旋盘2a和静涡旋盘2b的端面磨损，以及显著降低动密封槽和静密封槽的底面磨损，即动密封条2e和静密封条2f会优先被磨损，根据磨损情况可更换动密封条2e和静密封条2f，实现提高干式涡旋真空泵运行稳定性以及使用寿命。

动密封条2e和静密封条2f采用聚四氟乙烯或石墨制成；动密封条2e和静密封条2f可采用相同材料制成，动密封条2e和静密封条2f不仅具有优良的密封性，还由于聚四氟乙烯和石墨均具有自润滑特性，还避免动涡旋盘2a和静涡旋盘2b之间摩擦力显著增加。

静涡旋盘2b内开设有与静螺旋槽2b2内端相连通的排气通道2g，止回阀2c安装在排气通道2g内。静涡旋盘2b内还开设有与静螺旋槽2b2内端相连通的气镇通道2h，气镇阀2d安装在气镇通道2h内。

气镇阀2d包括与静涡旋盘2b固定连接的阀芯座2d1，阀芯座2d1内具有控制通道2d2；气镇通道2h内设置有第一阀芯2d3和第一弹簧2d4，在第一弹簧2d4的弹力作用下第一阀芯2d3能自动抵靠在阀芯座2d1上；当第一阀芯2d3抵靠在阀芯座2d1上时控制通道2d2与气镇通道2h处于截止状态，第一阀芯2d3脱离阀芯座2d1时控制通道2d2与气镇通道2h处于连通状态。静涡旋盘2b上还穿设有阀杆2d5，阀杆2d5的内端安装有第二阀芯2d6，阀杆2d5上套设有第二弹簧2d7，第二弹簧2d7的弹力作用下第二阀芯2d6能自动抵靠在阀芯座2d1上；当第二阀芯2d6抵靠在阀芯座2d1上时控制通道2d2与外界处于截止状态；阀杆2d5的外端安装有手柄2d8，操作手柄2d8能使第二阀芯2d6脱离阀芯座2d1，此时控制通道2d2与外界处于连通状态。

泵体组件1包括主泵体1a、端盖1b和轴承座1c；主泵体1a的内腔一端区域称为进气腔1a1，另一端区域称为电机腔1a2；进气腔1a1的侧壁上开设有进气孔1a3。涡旋抽气组件2的静涡旋盘2b通过螺栓固定在主泵体1a的一端面上，动涡旋盘2a位于进气腔1a1内，动螺旋槽2a2和静螺旋槽2b2均与进气腔1a1相连接。

偏心主轴从一端到另一端排列有偏心段、第一平衡块安装段、第一轴承安装段、第二平衡块安装段、转子安装段和第二轴承安装段；偏心段的中心线与偏心主轴的轴心线之间具有偏心距e。

转子安装段位于电机腔1a2内，转子安装段上固定有电机转子4，电机转子4外套设有电机定子5，电机定子5与泵体组件1的主泵体1a固定连接；由此电机转子4和电机定子5均位于电机腔1a2内。

主泵体1a的进气腔1a1内具有呈管状的轴承安装部1a4；端盖1b用于封盖电机腔1a2的敞口，轴承座1c设置在主泵体1a和端盖1b之间，轴承座1c与主泵体1a固定连接。偏心主轴的第一轴承安装段与主泵体1a的轴承安装部1a4之间以及偏心主轴的第二轴承安装段与轴承座1c之间均转动连接，即第一轴承安装段与轴承安装部1a4之间以及第二轴承安装段与轴承座1c之间均通过第一轴承7相连接。偏心段与动涡旋盘2a之间通过第二轴承8相连接；由此偏心主轴转动带动动涡旋盘2a平移。轴承安装部1a4不仅增大两个第一轴承7之间间距，提高偏心主轴转动稳定性；还降低一个轴承与动涡旋盘2a之间间距，提高动涡旋盘2a平移稳定性。

第一轴承安装段与轴承安装部1a4之间转动连接结构能限制偏心主轴向涡旋抽气组件2方向移动，轴承座1c使得偏心主轴可向端盖1b方向窜动和形变，进而提高动涡旋盘2a与静涡旋盘2b之间间距一致性，实现提高干式涡旋真空泵运行稳定性。

轴承座1c包括与主泵体1a固定连接的外圈部1c1和与第一轴承7相连接的内圈部1c2，外圈部1c1和内圈部1c2之间通过辐条部1c3相连接，这样更有利于轴承座1c的内圈部1c2形变，保证偏心主轴可向端盖1b方向窜动和形变。轴承座1c的内圈部1c2与端盖1b之间设有弹性件9，弹性件9为弹性垫圈；内圈部1c2与偏心主轴之间还通过限位螺栓13相连接；弹性件9和限位螺栓13使得内圈部1c2能自动复位，进而提高偏心主轴转动稳定性，实现提高干式涡旋真空泵运行稳定性。

偏心主轴的第一平衡块安装段和第二平衡块安装段上均固定连接有一个平衡块11，第一平衡块安装段位于进气腔1a1内，第二平衡块安装段位于电机腔1a2内，由此一个平衡块11位于进气腔1a1内，另一个平衡块11位于电机腔1a2内，这样不仅可充分利用主泵体1a内有限空间，避免因平衡块11大小而调整主泵体1a的结构、形状和大小，同时有助于提高偏心主轴转动稳定性。

静涡旋盘2b与主泵体1a的一端面之间垫设有多个垫片10，多个垫片10沿偏心主轴的轴心线周向分布，通过调整垫片10的厚度可静涡旋盘2b端面与偏心主轴的轴心线之间垂直度，实现提高静涡旋盘2b与动涡旋盘2a的吻合度，实现提高干式涡旋真空泵运行稳定性以及提高极限真空度。垫片10上开设有第一预装孔，主泵体1a的一端面开设有第二预装孔，橡胶件14穿过第一预装孔且嵌入第二预装孔内，实现预固定垫片10的位置，这样便于安装垫片10以及涡旋抽气组件2。

轴承安装部1a4外侧套设有波纹管12，波纹管12的一端与主泵体1a之间密封固定连接，波纹管12的另一端与动涡旋盘2a之间密封固定连接；波纹管12不仅支撑动涡旋盘2a，提高动涡旋盘2a平移稳定性，还进气腔1a1内外分隔，避免空气经第一轴承安装段与轴承安装部1a4之间进入进气腔1a1的外侧区域内，实现提高干式涡旋真空泵运行稳定性以及提高极限真空度。

风扇组件6包括导流罩6a和风扇6b，风扇6b安装在导流罩6a上，导流罩6a罩设在静涡旋盘2b上，导流罩6a与静涡旋盘2b固定连接，导流罩6a与静涡旋盘2b之间形成过风通道6c，当风扇6b运行时气流从过风通道6c的一端流向另一端，如图3中箭头所示，进而带走静涡旋盘2b的热量，降低静涡旋盘2b的最高温度，进而控制静涡旋盘2b形变量，实现提高涡旋抽气组件2运行稳定性。静涡旋盘2b的表面具有多条散热片部2i，进而更有利于气流带走静涡旋盘2b的热量，进一步降低静涡旋盘2b的最高温度。

通过阐述干式涡旋真空泵的运行过程，进一步说明各个部件的作用和优点，进气孔1a3与待抽气腔室之间通过管道相连通；电机定子5接通电源，电机转子4转动带动偏心主轴转动，偏心主轴带动动涡旋盘2a平移；在此过程中波纹管12摆动，动涡旋盘2a和静涡旋盘2b相对运动形成容积不断变化，实现将待抽气腔室内气体吸入进气腔1a1的外侧区域以及从排气通道2g排至大气中。在干式涡旋真空泵运行初始阶段，可拉动手柄2d8以及转动手柄2d8使手柄2d8抵靠在导流罩6a的外侧面上，此时控制通道2d2与外界处于连通状态。随着干式涡旋真空泵运行时长增加，静螺旋槽2b2内端气压不断下降，在气压差作用下，第一阀芯2d3克服第一弹簧2d4的弹力，第一阀芯2d3自动脱离阀芯座2d1，控制通道2d2与气镇通道2h处于连通状态，空气自动补入静螺旋槽2b2内端，空气与蒸汽混合，避免蒸汽凝结。随着随着干式涡旋真空泵运行时长进一步增加，待抽气腔室内气体气压下降以及水分含量降低，再次转动手柄2d8，在第二弹簧2d7的弹力作用下，第二阀芯2d6自动抵靠在阀芯座2d1上，控制通道2d2与外界处于截止状态；进而避免空气进入静螺旋槽2b2内端。干式涡旋真空泵继续运行待抽气腔室内气压不断下降。

Claims (10)

1.一种干式涡旋真空泵，包括泵体组件（1）、偏心主轴（3）和涡旋抽气组件（2），涡旋抽气组件（2）包括动涡旋盘（2a）和静涡旋盘（2b）；偏心主轴（3）位于泵体组件（1）内，偏心主轴（3）与泵体组件（1）转动连接；泵体组件（1）包括主泵体（1a），其特征在于，主泵体（1a）的内腔包括进气腔（1a1）和电机腔（1a2）；进气腔（1a1）的侧壁上开设有进气孔（1a3），静涡旋盘（2b）固定在主泵体（1a）的一端面上，动涡旋盘（2a）内的动螺旋槽（2a2）和静涡旋盘（2b）内的静螺旋槽（2b2）均与进气腔（1a1）相连接；偏心主轴（3）的一端部与动涡旋盘（2a）相连接，偏心主轴（3）的另一端部固定有电机转子（4），电机转子（4）外套设有电机定子（5），电机定子（5）与主泵体（1a）固定连接；电机转子（4）和电机定子（5）均位于电机腔（1a2）内。

2.根据权利要求1所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述偏心主轴（3）上套设有波纹管（12），波纹管（12）的一端与主泵体（1a）之间密封固定连接，波纹管（12）的另一端与动涡旋盘（2a）之间密封固定连接。

3.根据权利要求1所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述动涡旋盘（2a）上具有动螺旋片（2a1），动螺旋片（2a1）的端面上开设有动密封槽，动密封槽沿动螺旋片（2a1）的螺旋线方向设置，动密封槽内嵌设有动密封条（2e）；动密封条（2e）与静螺旋槽（2b2）的底面相依靠。

4.根据权利要求1所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述静涡旋盘（2b）上具有静螺旋片（2b1）；静螺旋片（2b1）的端面上开设有静密封槽，静密封槽沿静螺旋片（2b1）的螺旋线方向设置，静密封槽内嵌设有静密封条（2f）；静密封条（2f）与动螺旋槽（2a2）的底面相依靠。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述涡旋抽气组件（2）还包括止回阀（2c）；静涡旋盘（2b）内开设有与静螺旋槽（2b2）内端相连通的排气通道（2g），止回阀（2c）安装在排气通道（2g）内。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述气镇阀（2d），静涡旋盘（2b）内还开设有与静螺旋槽（2b2）内端相连通的气镇通道（2h），气镇阀（2d）安装在气镇通道（2h）内。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述偏心主轴（3）从一端到另一端排列有偏心段、第一轴承安装段、转子安装段和第二轴承安装段；偏心段与动涡旋盘（2a）之间通过第二轴承相连接，第一轴承安装段和第二轴承安装段与泵体组件（1）之间均通过第一轴承（7）相连接；电机转子（4）安装在转子安装段上。

8.根据权利要求7所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述第一轴承安装段与泵体组件（1）之间的第一轴承（7）连接结构能限制偏心主轴（3）向涡旋抽气组件（2）方向移动。

9.根据权利要求8所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述泵体组件（1）还包括端盖（1b），第二轴承安装段与端盖（1b）之间通过第一轴承（7）相连接，端盖（1b）能形变。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的干式涡旋真空泵，其特征在于，所述涡旋抽气组件（2）的静涡旋盘（2b）外罩设有风扇组件（6），导流罩（6a）与静涡旋盘（2b）之间形成过风通道（6c）。

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