CN114729642A - 转子和多级干式真空泵 - Google Patents

Abstract

用于多级干式真空泵(1)的转子(7)，所述真空泵(1)包括两个轴(5、6)，这些轴配置成在至少两个泵送级(la‑1f)中沿着相反方向以同步方式转动，以驱动入口(3)和出口(4)之间的待泵送气体，所述转子(7)包括：配置成接合在所述真空泵(1)的一个轴(5、6)上的毂部(9)，以及沿着所述毂部(9)布置的至少一个第一转子元件(8a)和一个第二转子元件(8b)，每个转子元件(8a、8b)在相应的泵送级(la‑1f)中延伸，并且配置成和所述真空泵(1)的另一转子(7)共轭的相应转子元件(8a、8b)配合，所述转子元件(8a、8b)和所述毂部(9)制成一体件。

Description

转子和多级干式真空泵

技术领域

本发明涉及一种多级干式真空泵转子。本发明还涉及一种设置有两个所述转子的多级干式真空泵。

背景技术

干式真空泵包括一个或多个串联的泵送级，其中，待泵送的气体在入口和出口之间循环。已知的真空泵包括那些带有旋转叶片的真空泵(称为罗茨泵)和那些带有爪的真空泵(也称为爪型泵)。这些真空泵被称为“干式”，因为在运行中，转子在定子内转动，在转子之间或转子与定子之间没有机械接触，这使得在泵送级中可以不使用油。

为了实现机加工和组装，干式真空泵的转子和定子有时包括多个元件的轴向组件。这堆零件需要逐级调整功能间隙。这种干式泵送结构实际上需要对定子的每个元件进行单独加工，然后进行漫长而精细的组装操作，包括调整每个压缩室中叶片的位置。

考虑到转子叶片和定子壁之间的间隙非常小以确保真空泵的每个压缩级都是密封的，显然该组装特别冗长和精致，而且估计在五级或六级的干式真空泵上进行该操作需要几个工时。因此，这种零件相互调整的操作对于合格的工人来说是耗时的。

已知多级干式真空泵的另一个问题是难以使定子或转子元件一个接一个地对齐，应当注意，误差会累积，结果是在批量生产中难以控制转子和定子之间的间隙。这种配置要求零件的生产更加精确，因为成堆零件的数量随着真空泵的压缩级数的增加而增加。

例如从文献US 6,572,351 B2还知道真空泵结构，其具有包括半壳的定子，这些半壳在大体上平行于转子轴线的纵向组装表面上组装。因此，组装这种泵当然更快，因为要对齐的接口数量较少。这种结构还可以降低累积对齐错误的风险。因此可以降低真空泵的成本并便于组装。

在这种配置中，转子可以是一体式转子，也就是直接在轴上加工的转子。该实施例简化了真空泵的活动部件的生产和组装。零件的加工公差不再像安装在轴上的叶片那样累积。

然而，如果发生影响真空泵的事故，例如在转子和定子之间卡住的情况下，必须更换整个转子-轴。很明显，具有半壳结构的干式真空泵是不利的，因为必须更换整个真空泵，尽管可能只有一个零件损坏。

此外，一体式轴-转子由布置在油槽和泵送级之间的轴承支撑，拆卸它必然需要完全拆卸真空泵，使得这种维护操作可能成本高昂。

一体式轴-转子的另一个缺点是不同的泵型号之间缺乏可能的模块化。一体式轴-转子涉及一些生产刻板性，这不利于将转子转换为类似配置。在不需要设计全新的泵的情况下使真空泵适应特定的客户要求将变得复杂。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地解决一个上述缺点。

为此，本发明的目的在于一种用于多级干式真空泵的转子，该真空泵包括两个轴，这些轴配置成在至少两个泵送级中沿着相反方向以同步方式转动，以驱动入口和出口之间的待泵送气体，所述转子包括：

-配置成接合在真空泵的所述轴之一上的毂部，以及

-沿着毂部布置的至少一个第一转子元件和一个第二转子元件，每个转子元件在相应的泵送级中延伸，并且配置成与和真空泵的另一转子共轭的相应转子元件配合，这些转子元件和所述毂部制成一体件。

因此，无需将轴从其轴承上完全拆卸下来就可以更换一体式可拆卸转子。在维护期间，轴可以在真空泵的至少两个轴承中保持就位，这能够显著减少拆卸和组装时间，从而显著减少处置的持续时间和成本。真空泵在组装方面可以受益于一体式转子的优点，同时在未来维护时能够简单且快速地拆卸和组装。转子可以通过单次机加工操作来制成一体件，这使得容易符合公差。此外，一体式转子使得能制造位于多级真空泵的压力最高的出口侧的泵送级中的非常薄的转子元件，这能减少真空泵的电能消耗。

转子还可以具有一个或多个下文描述的结构，这些结构被单独地或组合地采用。

毂部可以具有中心贯通容腔，其配置成接纳接合有该中心贯通容腔的轴的一个端部。

毂部可以具有锥形中心容腔，其配置成接纳互补的锥形轴的一个端部，使得能够将转子驱动到轴上。

通孔可以布置在毂部和/或转子元件中，以注入吹扫气体。

吹扫气体(或中性气体)例如是氮气。

布置在毂部中的通孔使得能在泵送级之间将吹扫气体注入位于毂部和定子之间的空隙中，以对泵送气体和可能的粉末或颗粒形成屏障。而且，通孔可以在转子元件处在真空泵的压缩室中排放，以稀释泵送气体。

毂部可以在转子的一个轴向端部处具有鼻部，该鼻部位于旨在布置在与出口连通的最末泵送级中的转子元件的一侧，并且位于真空泵的驱动部件侧，密封件旨在布置在转子的鼻部和真空泵的定子之间。

与密封件联接的转子的鼻部可以保证真空泵的最末泵送级和驱动部件之间的密封，这对于保证驱动部件的润滑轴承的完整性特别必要，因为它防止来自干式泵送部分的污染气体或颗粒污染该轴承。以这种方式获得的密封使得可以增加使用寿命，而无需对真空泵的驱动部件进行维护，使用寿命可能长达8至10年。在更频繁的维护期间，例如每两年可以更换或清洁转子，而不必拆卸驱动部件的轴承。

共轭的转子元件例如具有轮廓相同的叶片。

根据一个实施例，至少一个转子元件包括至少两个叶片。

叶片可以具有围绕纵轴线的螺旋扭曲。

螺旋扭曲的叶片轮廓使得能够通过提高容积效率来增加有效泵送流量。该实施例还有利于真空泵的竖直配置，其中，轴竖直定向，这使得能够进一步减小占地面积，并且有利于泵送粉末或颗粒。

至少一个转子元件的叶片可以是中空的。

中空叶片能够减轻真空泵的重量。此外，中空的转子元件能够减少热惯性，并且驱动较少的运动质量，在转子碰触或卡住的情况下，这能够降低劣化的风险。

转子元件的轮廓可以是相同类型或不同类型。“相同类型的轮廓”是指转子元件具有相同的总体形状。应当理解，相同类型的转子元件的厚度和/或径向尺寸可以从一个泵送级到另一个泵送级改变，特别是使得泵送级的生成容积随着泵送级减小(或保持相等)。

根据一个实施例，旨在布置在与真空泵的入口连通的第一泵送级中的第一转子元件包括至少两个具有螺旋扭曲的叶片，至少一个第二转子元件包括至少两个直形叶片。

根据另一示例，转子包括六个直形三叶转子元件。

本发明的目的还在于一种多级干式真空泵，其包括：

-两个轴，这些轴配置成在真空泵的至少两个泵送级中沿着相反方向以同步方式转动，以驱动入口和出口之间的待泵送气体，和

-两个如上所述的转子，它们是可拆卸的，并且接合在真空泵的相应轴上。

真空泵还可以具有一个或多个下文描述的结构，这些结构被单独地或组合地采用。

根据一个实施例，真空泵是配置成在大气压下排放泵送气体的初级真空泵。

根据另一实施例，真空泵是具有两个或三个泵送级的干式真空泵，该泵送级在使用中连接初级真空泵的上游，并且其出口压力是由初级真空泵产生的压力。

轴可以分别由位于泵送级两侧的至少两个轴承支撑。

根据另一示例，轴悬臂式安装。悬臂式轴的固定使得转子能够容易地接合在轴上和从轴脱离，而无需从任何轴承上拆卸轴。

轴例如由位于与出口连通的最末泵送级侧的轴承支撑，该侧是真空泵的驱动部件侧，由于大气压下的油槽和最末泵送级之间的压力差较低，这特别地使得能够限制润滑剂从油槽转移到泵送级。

根据一个实施例，在转子的毂部是中空的贯通毂部的情况下，真空泵可以包括至少一个可膨胀夹持环，该可膨胀夹持环接纳在毂部的中心贯通容腔(或孔)中，并且布置在轴的一个端部和毂部之间，以通过双锥形组件将转子固定到轴。因此，可以使用可膨胀夹持环在单个角度设置和夹紧操作中将每个转子组装到相应的轴上。组装和拆卸转子由此更加简单和快速。此外，以这种方式可以使该简化的组装操作自动化。

在转子的毂部是中空的贯通毂部的情况下，真空泵可以包括塞封，其安装在转子的毂部的中心贯通容腔(或孔)中，配置成以密封方式封闭毂部的中心贯通容腔。塞封使得可以防止腐蚀性气体、粉末等进入中心贯通容腔，它们可能腐蚀或损坏轴或可膨胀夹持环。由此也可以增加中心贯通容腔中吹扫气体的压力。

根据另一实施例，轴的至少一个端部是锥形，并且通过与转子的毂部互补的锥形中心壳体将转子驱动到轴的锥形端部上。

用于将转子固定和密封到轴上的那些装置既简单又通用。它们使得能够使用不同的泵送技术，例如直形叶片或螺旋叶片泵送，特别是通过使不同的转子元件轮廓能够组合。这在制造用于多种用途并且具有基于相同的机械驱动部件的性能的真空泵方面提供了真正的灵活性。

根据一个实施例，毂部在转子的一个轴向端部处具有鼻部，该鼻部位于布置在与出口连通的最末泵送级中的转子元件的一侧，并且位于真空泵的驱动部件侧，该真空泵还包括至少一个布置在转子的鼻部和定子之间的密封件。

所述密封件可以包括摩擦环形密封件。

真空泵可以包括布置在转子的鼻部和摩擦环形密封件之间的摩擦环。在与摩擦环形密封件进行表面摩擦导致局部磨损的情况下，摩擦环使得可以避免更换整个转子。

可以在摩擦环形密封件中形成孔口，以注入吹扫气体。吹扫气体能被注入摩擦环形密封件中，是因为转子是多级转子，并且转子的鼻部位于较高压力泵送级侧。较低压力级可以确保入口处的泵送性能。因此，注入摩擦环形密封件中的吹扫气体能够通过改进的密封件来改善对轴承的保护，其对泵送性能的影响很小或没有影响。

根据另一示例，密封件包括动态密封环，其具有面向定子的横向壁定位的圆盘，真空泵包括在横向壁和圆盘之间排气的吹扫气体入口。在运行中，在圆盘和横向壁之间注入吹扫气体来形成气屏，对待泵送气体和润滑剂形成屏障。

根据另一实施例，毂部在转子的轴向端部处没有鼻部，干式真空泵包括设定(嵌入)和密封环，其抵靠转子的一个轴向端部安装在轴上，位于旨在布置到与出口连通的最末泵送级中的转子元件的一侧，并且处在真空泵的驱动部件侧。

根据第一示例，真空泵还包括至少一个摩擦环形密封件，其布置在所述设定和密封环与所述定子之间。可以在摩擦环形密封件中形成孔口，以注入吹扫气体。

根据第二示例，设定和密封环包括面向定子的横向壁定位的圆盘，真空泵包括吹扫气体入口，其在横向壁和圆盘之间向所述设定和密封环的鼻部上排气。

因此，设定和密封环一方面保证了转子和定子之间的密封功能，另一方面保证了对转子轴向定位和转子与定子之间的间隙的调整功能。设定和密封环使得能简化轴向调整，因为重新加工或调整该环的长度而不是转子的长度更简单。此外，设定和密封环有利于抗摩擦和/或保护涂层沉积。

根据一个实施例，真空泵包括至少两个附装的转子元件，这些转子元件在泵送级中固定到相应的轴。由此可以简单地通过改变泵送级的附装转子元件来调整泵模型。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下参考附图通过非限制性示例给出的描述中显而易见，图中：

图1是从干式真空泵(示出为不带塞封)上方看去的局部剖视图，一个转子与另一转子偏置90°。

图2是图1中真空泵的元件的分解透视图。

图3示出了处于组装状态的图2中的一些元件。在该图中仅表示了两个转子中的一个，以便于呈现转子到轴上的固定。

图4a是图1中真空泵的可膨胀夹持环的透视图。

图4b是图4a中可膨胀夹持环的理论图。

图5是图1中真空泵的密封环的第一实施例的透视图。

图6是图1中真空泵的塞封的第一实施例的透视图。

图7是图1中真空泵的转子的前视图。

图8是从图7中转子的上方看去的视图。

图9示出了根据第二实施例的真空泵的两个转子的透视图。

图10是根据第三实施例的真空泵的转子的透视图。

图11是根据第四实施例的真空泵的转子的透视图。

图12a示出了根据一种变型实施例的真空泵的纵向截面元件。

图12b是图12a中摩擦环的透视图。

图13a示出了根据第二实施例的具有密封件的真空泵的元件的纵向剖视图。

图13b示出了图13a中真空泵的动态密封环的透视图。

图13c示出了布置在图13a中真空泵的定子中的动态密封环的互补轴承表面的透视图。

图14a示出了根据转子和定子之间的密封装置的第三实施例的真空泵的元件的纵向剖视图。

图14b示出了图14a中真空泵的设置密封环的透视图。

图14c示出了图14a中真空泵的转子的透视图。

图15a示出了根据第二实施例的具有塞封的真空泵的元件的纵向剖视图。

图15b示出了图15a中真空泵的元件的局部透视图。

图15c示出了图15a中真空泵的塞封的透视图。

图16示出了根据另一实施例的真空泵中的转子-轴接合的局部示意图。

在上述附图中，同一元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考都涉及相同的实施例，或者这些特征仅适用于一个实施例。不同实施例的单个特征也可以组合或互换，以提供其他实施例。

“上游”是指相对于待泵送气体的循环方向置于另一元件之前的元件。相反，“下游”是指相对于待泵送气体的循环方向置于另一元件之后的元件。

真空泵的纵向或轴向方向定义为轴延伸的方向。

本发明适用于任何类型的多级干式真空泵，即包括至少两个泵送级的泵，例如包括两个至十个泵送级的泵。该真空泵可以是配置成在大气压下排放泵送气体的初级真空泵或者具有两个或三个泵送级的干式真空泵，该泵送级在使用中连接初级真空泵的上游，并且其出口压力是由初级真空泵产生的压力。

图1示出多级干式真空泵1的一个实施例，其包括定子2(或泵体)，该定子2构成至少两个泵送级1a-1f—在此是六个泵送级1a-1f，这些泵送级串联地组装在真空泵1的入口3和出口4之间，待泵送气体可以在其中循环。与真空泵1的入口3连通的泵送级1a是较低压级，与出口4连通的泵送级1f是较高压级。

真空泵1还包括彼此平行的两个轴5、6以及接合在真空泵1的相应轴5、6上的两个转子7，其配置成在泵送级1a-1f中沿着相反方向以同步方式转动。转子7各自包括毂部9以及沿着毂部9布置的至少第一和第二转子元件8a、8b，该毂部9配置成接合在真空泵1的一个轴5、6上，每个转子元件8a、8b在相应的泵送级1a-1f中延伸。每个转子元件8a、8b配置成与另一转子7的相应共轭的转子元件8a、8b配合。

每个泵送级1a-1f限定了定子2的压缩室10，以接纳真空泵1的两个转子的共轭转子元件8a、8b，室10具有各自的入口和出口。在旋转期间，从入口吸入的气体被截留在由转子元件8a、8b和泵送级1a-1f的压缩室10产生的容积中，然后被压缩并被驱动向出口和下一级。

连续泵送级1a-1f的压缩室10通过至少一个相应的级间通道11一个接一个地串联连接，该级间通道11将前一泵送级的压缩室10的出口连接到后一级的压缩室10的入口。级间通道11例如布置在定子2的主体中，例如在压缩室10旁边。每个泵送级例如有两个级间通道11，它们在压缩室10的出口和入口之间并联连接，分别布置在压缩室10的两侧。

泵送级1a-1f的特点是所生成的容积(即泵送的气体体积)随着泵送级1a-1f减小(或相等)，第一泵送级1a具有最高的生成流量，最末泵送级1f具有最低的生成流量。

在运行中，轴5、6由驱动部件驱动而旋转，该驱动部件包括用于驱动转子的马达M、用于使转子同步的齿轮系以及支撑转子的轴的轴承。

真空泵1的马达M安装在轴5、6之一上，例如安装在真空泵1的一个端部，例如在真空泵1的出口4侧。

轴5、6由轴承支撑，该轴承由来自泵1的驱动部件的油槽12的润滑剂润滑，油槽12布置在马达M和定子2之间。该润滑剂特别地能够润滑轴承的滚动构件13和真空泵1的轴5、6的同步齿轮系。干式真空泵1通常以高于40Hz、例如在50Hz和150Hz之间的频率转动。

真空泵1称为“干式”，因为在运行中，转子7在定子2内转动，在转子之间或转子与定子2之间没有机械接触，这使得在压缩室10中可以没有油。

定子2例如由多个定子元件构成。定子2例如包括两个半壳2a、2b(在附图中仅能看到一个)以及布置在泵送级1a-1f的半壳2a、2b和油槽12之间的密封支撑件2c和轴承支撑件2d，所述半壳2a、2b径向组装在例如与真空泵1的轴5、6的轴线平行的纵向组装表面上。

真空泵1还包括润滑剂密封装置14，其布置在驱动部件和气体在其中循环的干式泵送部件之间。密封装置14使得轴能够在干式泵送部件中旋转，同时限制润滑剂转移。密封装置14布置在轴通道处，并且由密封支撑件2c承载。密封装置14例如包括至少一个密封件、例如非摩擦动态密封件，或者至少一个摩擦环形密封件、例如唇形密封件，或以上的组合。

从图1的示例中可以看出，毂部9例如具有中心贯通容腔15(或孔)，其例如整体上为柱形，真空泵1的一个轴5、6，特别是轴的一个端部5a、6a接合在其中。接合在轴5、6上的转子7与所述轴5、6一起旋转。

转子元件8a、8b和毂部9制成一体件。因此，无需将轴5、6从其轴承上完全拆卸下就可以更换一体式可拆卸转子7。在维护期间，轴5、6可以在真空泵1的至少两个轴承中保持就位，这能够显著减少拆卸和组装时间，从而显著减少处置的持续时间和成本。此外，真空泵1在组装方面可以受益于一体式转子7的优点，同时在未来维护时能够简单且快速地拆卸和组装。一体式转子7可以通过单次机加工操作来生产，这使得容易符合公差。此外，一体式转子7使得能制造位于多级真空泵1的压力最高的出口4侧的泵送级1e-1f中的非常精细的转子元件8a、8b，这能够减少真空泵1的电能消耗。另一个优点在于，由于转子7的可拆卸特性，这些转子7可以容易地适应客户要求，例如在某些应用中通过改变转子元件8a、8b的涂层来保护转子7或者改善滑动。

根据一个实施例，轴5、6分别由位于泵送级1a-1e两侧的至少两个轴承支撑。然而，为了进一步促进转子7的组装和拆卸，轴5、6可以悬臂式安装。换句话说，轴5、6由仅位于泵送级1a-1f的定子2的一侧的轴承支撑。该侧例如是真空泵1的出口4那一侧，由于大气压下的油槽12和最末泵送级1f之间的压力差较低，这使得能限制润滑剂从油槽12转移到泵送级1a-1f。

例如，在另一侧(在此为入口3侧)没有导向装置。特别地，一体式转子7的高机械强度使得可以悬臂式安装轴5、6。悬臂式安装轴5、6使得转子7能够容易地接合在轴5、6上和从轴5、6脱离，而无需从轴承上拆卸轴5、6。

为了将中空的转子7固定到轴5、6，真空泵1例如包括至少一个可膨胀夹持环17。可膨胀夹持环17被容纳在毂部9的中心贯通容腔15中，并且径向布置在轴5、6的一个端部5a、6a和毂部9之间，以通过双锥形组件将转子7固定到轴5、6。因此有两个可膨胀夹持环17，以将每个转子7固定到相应的轴5、6(图1至3)。因此，通过楔入可膨胀夹持环17来实现轴5、6和毂部9之间的连接。可膨胀夹持环17使得能机械夹紧轴5、6，并将扭矩从轴5、6传递到转子7。

如可在图4a中更好地看出的，可膨胀夹持环17通常包括两个锥形的开口环18a、18b，其例如三个规则分布的相应轴向槽分裂。锥形环18a、18b中的一个同轴地安装在另一个内侧。可膨胀夹持环17还包括联接到锥形环18a、18b的至少一个螺母，例如单个轴向螺母20。

可膨胀夹持环17安装在轴5、6的端部5a、6a上，该端部5a、6a例如径向变薄，这使得插入转子7的中心贯通容腔15中的扳手可以接近螺母20，该扳手例如也沿着径向方向局部扩大。在组装时，拧紧螺母20将两个环18a、18b夹在一起，这使得外部锥形环18b膨胀，而内部锥形环18a在轴5、6的端部5a、6a上施加更大的压力，从而将转子7楔入轴5、6上，如图4b中的理论图所示。可以通过单次夹紧和角度设定操作，用可膨胀夹持环17将每个转子7组装到相应的轴5、6上。组装和拆卸转子7由此更加简单和快速。此外，以这种方式可以使该简化的组装操作自动化。

轴5、6例如在转子7的中心贯通容腔15中延伸，在轴5、6的端部5a、6a和转子7的端部之间留有空的空间。

毂部9还可以在转子7的一个轴向端部处具有鼻部28，该鼻部28位于旨在布置在与出口4连通的最末泵送级1f中的转子元件8b的一侧，并且位于真空泵1的驱动部件侧(图1)。该鼻部28特别地使得真空泵1的至少一个密封件29能够布置在转子7的鼻部28和定子2之间，以密封它们之间的通道。

与密封件29联接的转子7的鼻部28可以保证真空泵1的最末泵送级1f和驱动部件之间的密封，这对于保证驱动部件的润滑轴承的完整性特别必要，因为它防止来自干式泵送部分的污染气体或颗粒污染该轴承。以这种方式获得的密封使得可以增加使用寿命，而无需对真空泵1的驱动部件进行维护，使用寿命可能长达八至十年。在更频繁的维护期间，例如每两年可以更换或清洁转子7，而不必拆卸驱动部件的轴承。

密封件29可以是摩擦环形密封件和/或非摩擦动态密封件。

在图1至图8所示的第一实施例中，密封件29包括唇形或双唇形摩擦环形密封件(图5)。摩擦环形密封件的唇缘例如由PTFE(聚四氟乙烯)制成。它们例如安装在由铝或不锈钢制成的环形密封件的环中。摩擦环形密封件的环固定到定子2，并且唇缘在转动的鼻部28上摩擦。

可以在摩擦环形密封件中形成孔口30，以特别是在唇之间注入吹扫气体。孔口30例如规则地分布在密封件上，并且在运行中，在泵1的干式泵送部分和驱动部件之间形成环形气体屏障。

吹扫气体有可能被注入摩擦环形密封件中，是因为转子7是多级转子，并且转子7的鼻部28位于较高压力泵送级1f侧。较低压力级可以确保入口3处的泵送性能。因此，注入摩擦环形密封件中的吹扫气体能够改善对轴承的保护，因为改进的密封件对泵送性能的影响很小或没有影响。

此外，真空泵1可以包括用于将吹扫气体注入转子7的中心贯通容腔15中的装置。吹扫气体例如可以穿过在轴5、6中形成的通道(未示出)。

可以在毂部9中形成通孔，以将吹扫气体注入位于泵送级1a-1f之间的毂部9和定子2之间的空隙中。在运行中，通过转动的孔口注入的吹扫气体形成气屏，该气屏构成对泵送气体和任何粉末或颗粒的屏障。

此外，通孔可以在转子元件8a、8b处在真空泵1的压缩室10中排气，以稀释泵送气体。

真空泵1还可以包括至少一个塞封21，其安装在转子7的毂部9的中心贯通容腔15中，配置成以密封方式封闭毂部9的中心贯通容腔15(图2和图3)。塞封21使得可以防止腐蚀性气体、粉末等进入中心贯通容腔15，它们可能腐蚀或损坏轴5、6或可膨胀夹持环17。由此也可以增加中心贯通容腔15中吹扫气体的压力。

如图6中可以更好地看出的，塞封21例如包括主体22，该主体22的总体形状与中心贯通容腔15的总体形状相匹配，例如是圆柱形。主体22例如由钢制成。

塞封21还包括O形密封圈23，其布置在主体22和中心贯通容腔15之间，例如布置在主体22的外周凹槽25中。O形密封圈23例如由诸如FKM(或FPM)或FFKM(或FFPM)的含氟弹性体制成。

根据第一实施例，塞封21固定到真空泵1的轴5、6。为此，塞封21的主体22例如具有轴向杆24，其配置成插入轴5、6的端部5a、6a处的互补的轴向孔口中，以便于将塞封21定位在轴5、6上。例如通过与在主体22的外表面上形成的两个盲孔26配合的工具将轴向杆24拧入并夹紧在轴5、6的螺纹轴向孔口中。

这些用于将转子7固定和密封到轴5、6的装置简单且通用。它们支持使用不同的泵送技术，例如直叶或螺旋叶泵送，并且使得不同转子元件轮廓能够组合。这在制造用于多种用途并且具有基于相同的机械驱动部件的性能的真空泵1方面提供了真正的灵活性。

如图7中可以更好地看出的，共轭转子元件8a、8b例如具有轮廓相同的叶片16。

至少一个转子元件8a、8b例如包括至少两个叶片16，例如两个、三个、四个、五个或更多个叶片16。叶片16规则地周向分布。

此外，一些转子元件8a的叶片16可以是中空的。例如，泄漏风险较小的第一或前两个更大的泵送级1a、1b的叶片16可以是中空的。然而，转子7的所有转子元件8a都可以是中空的。转子元件8a、8b可以具有不同尺寸的空腔。例如，所谓的低压泵送级1a-1c的转子元件8a的叶片16的穿孔的直径大于所谓的高压泵送级1d-1f的转子元件8b的叶片16的穿孔。中空叶片16能够减轻真空泵1的重量。同样，中空的转子元件8a能够减小热惯性，并且驱动较少的运动质量，在转子7碰触或卡住的情况下，这能够降低劣化的风险。

多级转子7的转子元件8a、8b可以具有相同类型或不同类型的轮廓。“相同类型的轮廓”是指转子元件8a、8b具有相同的总体形状，应当理解，相同类型的转子元件8a、8b的厚度和/或径向尺寸可以从一个泵送级1a-1f到另一个泵送级1a-1f改变，特别是使得泵送级1a-1f的生成容积随着泵送级1a-1f减小(或相等)。

在图1-8的示例中，转子7的六个转子元件8a、8b的轮廓因此都是相同类型。转子7的转子元件8a、8b和共轭转子元件8a、8b是三叶转子元件，即分别包括三个叶片16。该真空泵1包括两个分别具有六个直形三叶转子元件的转子7，它是初级真空泵，配置成在大气压下排放泵送气体。

其他实施例是可能的。

因此，在图9的示例中，转子元件8a、8b和共轭转子元件8a、8b分别包括两个关于直径相对的叶片16。在这种双叶片配置中，转子元件8a、8b的横截面基本上是数字8的形状，该配置也称为罗茨配置。此外，六个转子元件8a、8b的轮廓都是相同类型。

图10和图11示出了另外两个实施例。

在这些示例中，至少一个转子元件8a包括至少两个叶片16，其具有围绕纵轴线的螺旋扭曲，该纵轴线也是转子7的旋转轴线。螺旋扭曲例如小于四分之一圈。例如在60°(含)和90°(含)之间。

螺旋扭曲式叶片轮廓使得能通过提高容积效率来增加有效泵送流量。

此外，在这些示例中，转子7的转子元件8a、8b的轮廓不同。

例如，旨在布置在与真空泵1的入口3连通的第一泵送级1a中的第一转子元件8a包括至少两个具有螺旋扭曲的叶片16，至少一个第二转子元件8b包括至少两个直形叶片16。

真空泵1例如是具有两个或三个泵送级的干式真空泵，该泵送级在使用中连接在初级真空泵的上游，并且其出口压力是由初级真空泵产生的压力。转子7例如包括第一转子元件8a和一个或两个第二转子元件8b，该第一转子元件8a包括两个具有螺旋扭曲的叶片16，该第二转子元件8b包括三个直形叶片16(图10)。根据另一示例，转子7包括第一转子元件8a和一个或两个第二转子元件8b，该第一转子元件8a包括三个具有螺旋扭曲的叶片16(图11)。转子7在其一个轴向端部处具有鼻部28，该鼻部位于旨在布置到与出口4连通的最末泵送级1f中的转子元件8b的处于真空泵的驱动部件侧的一侧。

根据另一示例，真空泵1是配置成在大气压下排放泵送气体的初级真空泵。转子7包括第一转子元件8a以及在四个和八个之间的第二转子元件8b，该第一转子元件8a包括两个或三个具有螺旋扭曲的叶片16，该第二转子元件8b包括三个直形叶片16。转子7在该转子7的一个轴向端部处具有鼻部28，该鼻部位于旨在布置到与出口连通的最末泵送级中的转子元件8b的处于真空泵的驱动部件侧的一侧。

现在将描述转子7和真空泵1的驱动部件之间的密封装置的三个变型实施例。

图12a和12b示出了第一变型实施例。

在该示例中，真空泵1包括布置在转子7的鼻部28和摩擦环形密封件之间的摩擦环35。

摩擦环35例如由硬钢或马氏体钢制成。摩擦环35可以具有涂层，以便例如减少摩擦磨损或改善对泵送气体的保护。在这种情况下，将涂层涂在小的摩擦环35上比涂在转子7的鼻部28上更容易。

摩擦环35例如安装在鼻部28上，O形密封圈36径向布置在摩擦环35和鼻部28之间。O形密封圈36例如安装在摩擦环35的环形槽37中。

在与摩擦O形密封圈进行表面摩擦导致局部磨损的情况下，摩擦环35使得可以避免更换整个转子7。事实上，随着时间的推移，只有与摩擦O形密封圈接触的表面会磨损。由此可以替换可移除的摩擦环35上的该局部磨损表面，而不更换转子7。

根据另一实施例，摩擦环包括例如使用等离子炬沉积的陶瓷型沉积物。在维护期间，该沉积物很容易重新铺面。

图13a、13b和13c示出了转子7的鼻部28和真空泵1的驱动部件之间的密封装置的第二变型实施例。

在该变型中，联接到转子7的鼻部28的密封件38是非摩擦动态密封。

根据一个实施例，密封件38包括动态密封环(图13b)。该动态密封环例如安装在转子7的鼻部28上，其中O形密封圈41径向布置在动态密封环和鼻部28之间(图13a)。O形密封圈41例如安装在动态密封环的环形槽中。

动态密封环具有圆盘42，该圆盘42在真空泵1中面向定子的横向壁43定位。横向壁43可以在定子中形成的互补轴承表面中形成(图13c)。

圆盘42的面向定子2的表面可以具有螺旋槽44，使得吹扫气体能够在圆盘42周围更好地分布(图13b)。

动态密封环例如由诸如Al₂O₃的氧化铝陶瓷或诸如Si₃N₄的氮化物基陶瓷或者硬钢或马氏体钢制成，或包括所述材料涂层。

真空泵1还包括在定子2中形成的吹扫气体入口45，其在横向壁43和圆盘42之间沿着垂直于转子7的旋转轴线的方向排气。

在运行中，在圆盘42和定子2的横向壁43之间注入吹扫气体，在旋转圆盘42和定子2的固定横向壁43之间形成气屏。

气屏对待泵送气体和润滑剂形成屏障。因此，密封件38在定子2和转子7之间形成“非摩擦动态”密封。

图14a、14b和14c示出了转子7和真空泵1的驱动部件之间的密封装置的第三变型实施例。

在本示例中，毂部9在转子7的轴向端部处没有鼻部28(图14a)。另一方面，真空泵包括设定和密封环46，该设定和密封环抵靠转子7的一个轴向端部安装在轴5上，位于旨在布置在与出口4连通的最末泵送级1f中的转子7的转子元件8b一侧，并处于真空泵1的驱动部件侧上。因此，所述设定和密封环46构成了安装在转子7上的“鼻部”。

设定和密封环46例如安装在轴5上，其中O形密封圈47轴向布置在该设定和密封环46与转子7之间。O形密封圈47例如安装在设定和密封环46的环形槽48中(图14b)。

根据第一示例，真空泵1还包括至少一个摩擦环形密封件29，例如径向布置在设定和密封环46与定子2之间的唇形密封件(图14a)。摩擦环形密封件的环固定到定子2，唇部在转动的设定和密封环46上摩擦。可以在摩擦环形密封件中形成孔口，以注入吹扫气体。

根据未示出的第二示例，设定和密封环46包括圆盘，在真空泵1中，该圆盘面向定子2的横向壁43定位。真空泵1包括吹扫气体入口45，其在横向壁43和圆盘之间向设定和密封环46的鼻部排气，以在旋转的圆盘和定子2的固定横向壁43之间形成气屏。如上文对于动态密封环所述，设定和密封环46的圆盘的面向定子2的表面可以具有螺旋槽。

除了在转子7和定子2之间提供密封功能之外，设定和密封环46还提供了调整设定功能，以轴向定位转子7和调整转子7与定子2之间的间隙。设定和密封环46能够简化轴向调整，因为重新加工或调整该环46的长度而不是整个转子7的长度更简单。同样，设定和密封环46有利于可能的抗摩擦和/或保护涂层沉积，因为其尺寸比转子7的尺寸小。

图15a、15b、15c示出了塞封的变型实施例。

在该示例中，塞封21例如通过至少两个螺钉39—例如四个螺钉—固定到转子7。

为此，塞封21的主体22例如具有设置有固定孔40的框架27。在转子7的端部中形成互补支承表面。通过将螺钉39穿过塞封21的固定孔40紧固在转子7的互补支承表面中形成的螺纹孔中，从而将塞封21固定到转子7。

该实施例使得能以坚固的方式将塞封21固定在中心贯通容腔15中。

图16示出了轴的悬臂式安装的另一实施例。

可以通过其他方式将转子7固定在悬臂轴5、6上，例如通过在机床上使用的“莫氏锥”型安装件，如图16所示。

在这种情况下，轴5、6的至少一个端部5a、6a是锥形。转子7的毂部9还具有互补的锥形中心容腔32，使得能将转子7驱动到轴5、6的锥形端部5a、6a上。

转子7被压配合在轴5、6的端部5a、6a上，这显著地使转子7的锥形中心容腔32变形，并将转子7保持在轴5、6上。

如在上述示例中那样，真空泵1可以包括至少一个塞封21，该塞封21安装在毂部9中，并且配置成以密封的方式封闭毂部9的中心容腔32(如果它是贯通容腔)，以防止腐蚀性气体、粉末等进入。

当为了维护而需要拆下转子7时，在该操作的一个示例中，拆下塞封21，并且将连接器代替塞封21插入轴5、6的端部5a、6a中，以经由轴5、6的内部通道33将高压油注入轴5、6中。离开内部通道33的油在轴5、6和转子7之间形成油膜，特别是由于在轴5、6中形成的螺旋槽34使得转子7能够被“解开”然后拆卸下来。

Claims (21)

1.用于多级干式真空泵(1)的转子(7)，所述真空泵(1)包括两个轴(5、6)，这些轴配置成在至少两个泵送级(1a-1f)中沿着相反方向以同步方式转动，以驱动入口(3)和出口(4)之间的待泵送气体，所述转子(7)包括：

-配置成接合在所述真空泵(1)的这些轴(5、6)之一上的毂部(9)，以及

-沿着所述毂部(9)布置的至少一个第一转子元件(8a)和至少一个第二转子元件(8b)，每个转子元件(8a、8b)在相应的泵送级(1a-1f)中延伸，并且配置成与和所述真空泵(1)的另一转子(7)共轭的相应转子元件(8a、8b)配合，所述转子元件(8a、8b)和所述毂部(9)制成一体件。

2.根据前一权利要求所述的转子(7)，其特征在于，所述毂部(9)具有处于转子(7)的一个轴向端部的鼻部(28)以及旨在布置到所述转子(7)的所述鼻部(28)和所述真空泵(1)的定子(2)之间的密封件(29；38)，所述鼻部位于旨在布置到与所述出口(4)连通的最末泵送级(1f)中的转子元件(8b)的位于所述真空泵(1)的驱动部件侧的一侧。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转子(7)，其特征在于，至少一个转子元件(8a、8b)包括至少两个叶片(16)。

4.根据权利要求3所述的转子(7)，其特征在于，所述叶片(16)具有围绕纵轴线的螺旋扭曲。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转子(7)，其特征在于，这些转子元件(8a、8b)的轮廓不同，所述第一转子元件(8a)旨在布置在与和所述真空泵(1)的所述入口(3)连通的第一泵送级(1a)中，并且包括至少两个具有螺旋扭曲的叶片(16)，所述至少一个第二转子元件(8b)包括至少两个直形叶片(16)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转子(7)，其特征在于，所述毂部(9)具有贯穿该毂部的中心开口(15)，所述中心开口(15)配置成接纳该毂部接合在其上的轴(5、6)的一个端部(5a、6a)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的转子(7)，其特征在于，所述毂部(9)具有锥形中心容腔(32)，其配置成接纳互补的锥形轴(5、6)的一个端部(5a、6a)，使得能将所述转子(7)驱动到所述轴(5、6)上。

8.多级干式真空泵(1)，包括：

-两个轴(5、6)，这些轴配置成在所述真空泵(1)的至少两个泵送级(1a-1f)中沿着相反方向以同步方式转动，以驱动入口(3)和出口(4)之间的待泵送气体，和

-两个根据前述权利要求中任一项所述的转子(7)，它们是可拆卸的，并且接合在所述真空泵(1)的相应轴(5、6)上。

9.根据权利要求8所述的干式真空泵(1)，其特征在于，所述毂部(9)具有处于所述转子(7)的一个轴向端部的鼻部(28)，所述鼻部位于布置在与所述出口(4)连通的最末泵送级(1f)中的转子元件(8b)的位于所述真空泵(1)的驱动部件侧的一侧，所述真空泵(1)还包括至少一个布置在所述转子(7)的所述鼻部(28)和定子(2)之间的密封件(29；38)。

10.根据权利要求9所述的干式真空泵(1)，其特征在于，所述密封件(38)包括动态密封环，其具有面向所述定子(2)的横向壁(43)定位的圆盘(42)，所述真空泵(1)包括在所述横向壁(43)和所述圆盘(42)之间排气的吹扫气体入口(45)。

11.根据权利要求9所述的干式真空泵(1)，其特征在于，所述密封件(29)包括摩擦环形密封件，所述真空泵(1)包括布置在所述转子(7)的所述鼻部(28)和所述摩擦环形密封件之间的摩擦环(35)。

12.根据权利要求8所述的干式真空泵(1)，其特征在于，它包括设定和密封环(46)，所述设定和密封环抵靠所述转子(7)的一个轴向端部安装在所述轴(5、6)上，并且位于旨在布置到与所述出口(4)连通的最末泵送级(1f)中的转子元件(8b)的位于所述真空泵(1)的驱动部件侧的一侧。

13.根据权利要求12所述的干式真空泵(1)，其特征在于，所述设定和密封环(46)包括面向定子(2)的横向壁(43)定位的圆盘，所述真空泵(1)包括吹扫气体入口(45)，其在所述横向壁(43)和所述圆盘之间向所述设定和密封环(46)的鼻部上排气。

14.根据权利要求12所述的干式真空泵(1)，其特征在于，它还包括至少一个摩擦环形密封件(29)，其布置在所述设定和密封环(46)与所述定子(2)之间。

15.根据权利要求11或14所述的干式真空泵(1)，其特征在于，孔口(30)布置在所述摩擦环形密封件中，以喷射吹扫气体。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的干式真空泵(1)，其特征在于，这些轴(5、6)是悬臂式安装的。

17.根据权利要求16所述的真空泵(1)，其特征在于，这些轴(5、6)由轴承支撑，所述轴承位于与所述出口(4)连通的最末泵送级(1f)的位于所述真空泵(1)的驱动部件侧的一侧。

18.根据权利要求16或17所述的真空泵(1)，其中，所述转子(7)的所述毂部(9)是中空的贯通毂部，其特征在于，所述真空泵(1)包括塞封(21)，其安装在所述转子(7)的所述毂部(9)的中心贯通容腔(15)中，并且配置成以密封方式封闭所述中心贯通容腔(15)。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的真空泵(1)，其特征在于，所述转子(7)的所述毂部(9)是中空的贯通毂部，其特征在于，所述真空泵(1)包括至少一个可膨胀夹持环(17)，所述可膨胀夹持环被接纳在所述毂部(9)的中心贯通容腔(15)中，并且布置在所述轴(5、6)的一个端部(5a、6a)和所述毂部(9)之间，以通过双锥形组件将转子(7)固定到轴(5、6)。

20.根据权利要求16或17所述的干式真空泵(1)，其特征在于，轴(5、6)的至少一个端部(5a、6a)是锥形，并且通过与所述转子(7)的毂部(9)互补的锥形中心容腔(32)将所述转子(7)驱动到所述轴(5、6)的锥形端部(5a、6a)上。

21.根据权利要求8至15中任一项所述的干式真空泵(1)，其特征在于，这些轴(5、6)分别至少由位于所述泵送级(1a-1e)两侧的两个轴承支撑。

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