CN114909287A - 一种智能型的多级化工罗茨泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种智能型的多级化工罗茨泵；本发明包括框架组件、单向组件和控温组件，框架组件包括罩体、前密封盖、后密封盖、后密封罩、转子、和传动齿轮，单向组件为一组对称设置在罩体内部的单向块，单向块的数量等于转子的数量减一后再乘二，单向块的横截面为两个腰边呈弧形内凹状的等腰三角形，单向块上横向的贯穿有一组导流槽，同一单向块上所有导流槽内部均设有方向相同的特斯拉单向阀结构，单向块设置在相邻两个转子与罩体内壁这三者构成的三角区域中，并且单向块的导通方向均沿着进气管至出气管的方向；本发明能够有效地解决现有技术存在散热效果不佳、抽真空能力仍有提升空间和噪音大等问题。

Description

一种智能型的多级化工罗茨泵

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种智能型的多级化工罗茨泵。

背景技术

罗茨真空泵简称：罗茨泵是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容真空泵，靠泵腔内一对叶形转子同步、反向旋转的推压作用来移动气体而实现抽气的真空泵。现有的罗茨泵在运行时，会产生大量的热，影响泵的效率和稳定性。

在申请号为：CN201920872974.7的专利文件中公开了一种多级气冷罗茨泵，包括电机，所述电机的输出端上连接有转轴，所述电机的一侧通过螺栓固定连接有泵壳体，所述泵壳体的上方设置有进气口，所述泵壳体的下方设置有排气口，所述泵壳体的一侧设置有冷却器，所述冷却器包括散热片，所述散热片的外侧通过框架固定，所述散热片与的内部排布有环形水道，所述排气口上法兰连接有三通管，所述三通管的一侧连接有回气管，所述回气管成环形的排布在散热片上，且回气管的另一端与进气口的一侧法兰连通。该多级气冷罗茨泵，采用冷却器对空气进行预冷，降低罗茨泵运行时的温度，提高泵的效率和稳定性。

但是，其在实际应用的过程中仍存在以下不足：

第一，散热效果不佳，因为其所采用的水冷方式的冷却效果有限。

第二，抽真空能力仍有提升空间，因为罗茨泵内部的转子虽说二者接触，但是转子之间仍然存在微小的间距（只不过由于转子之间的距离很近，因此可以近似认为转子之间是接触的），那么处于转子抽真空下一级的高压区域中就有少量的介质（气体或液体）向上一级转子的低压区泄漏。

第三，噪音大，因为罗茨泵在实际运行的过程中由于转子的剧烈运动，其本身会产生较大的噪音，这对正常的工作环境是不利的，而上述对比文件中的装置并没有针对这一问题进行解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种智能型的多级化工罗茨泵，包括框架组件、单向组件和控温组件；

所述框架组件包括罩体、前密封盖、后密封盖、后密封罩、转子、和传动齿轮，所述前密封盖可拆卸式的固定在罩体前端的开口上，所述后密封罩和后密封盖依次可拆卸式地固定在罩体后端的开口上，所述罩体的左、右两端分别设有进气管、出气管，所述后密封盖上以线性阵列的方式贯穿有一组轴槽，所述轴槽中均转动连接有转轴，所述转轴处于罩体内部一端的端部设有转子，并且相邻的两个所述转子在转动过程中其边缘相互贴合，所述转轴处于后密封罩中的一端端部设有传动齿轮，并且相邻的两个所述传动齿轮啮合；

所述单向组件为一组对称设置在罩体内部的单向块，所述单向块的数量等于转子的数量减一后再乘二，所述单向块的横截面为两个腰边呈弧形内凹状的等腰三角形，所述单向块上横向的贯穿有一组导流槽，同一所述单向块上所有导流槽内部均设有方向相同的特斯拉单向阀结构，所述单向块设置在相邻两个转子与罩体内壁这三者构成的三角区域中，并且所述单向块的导通方向均沿着进气管至出气管的方向；

所述控温组件包括安装板、半导体制冷装置和空气压缩制冷机，所述罩体的外侧壁对称的设有一组安装板，所述安装板上对称地开设有一组安装槽，所述安装槽中均设有半导体制冷装置，并且同一所述安装板上相邻两个半导体制冷装置的极性相反，所述空气压缩制冷机的输入管、输出管分别连接至出气管、进气管上，并且所述输入管和输出管上均设有单向阀。

更进一步地，所述框架组件的后端还设有用于驱动转子旋转的驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机、变速齿轮箱和传动轴，所述驱动电机的电机轴与变速齿轮箱的输入轴连接，所述变速齿轮箱的输出轴与传动轴连接，所述传动轴与任意一个转轴连接。

更进一步地，所述传动齿轮和转子均通过垫圈和密封圈固定套设在转轴上。

更进一步地，所述轴槽的数量为2~10个，并且所述转轴的轴体密封式的转动连接在轴槽中。

更进一步地，所述转子横截面的边缘呈波浪状，并且所述转子在转动的过程中其外侧边缘会与相邻单向块上对应的腰边滑动相切。

更进一步地，所述前密封罩上对应每个单向块输出端一侧的位置处均设有泄压管，所述泄压管上均设有安全泄压阀。

更进一步地，所述罩体外壁的外部套设有与之匹配的隔音层板，并且所述隔音层板设置在安装板与罩体之间。

更进一步地，所述隔音层板采用导热材料制成，并且所述隔音层板的内部呈蜂窝状。

更进一步地，所述框架组件处还设有一组用于配合半导体制冷装置的散热风机。

更进一步地，所述散热风机采用静音风扇。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明中通过增加控温组件，控温组件包括安装板、半导体制冷装置和空气压缩制冷机，罩体的外侧壁对称的设有一组安装板，安装板上对称地开设有一组安装槽，安装槽中均设有半导体制冷装置，并且同一安装板上相邻两个半导体制冷装置的极性相反，空气压缩制冷机的输入管、输出管分别连接至出气管、进气管上，并且输入管和输出管上均设有单向阀，框架组件处还设有一组用于配合半导体制冷装置的散热风机的设计。这样可以通过半导体制冷装置和空气压缩制冷机的配合来对罗茨泵进行精准、快速且可靠地降温或控温。达到有效地提升对罗茨泵降温能力的效果。

2、本发明中通过在框架组件中设置单向组件，单向组件为一组对称设置在罩体内部的单向块，单向块的数量等于转子的数量减一后再乘二，单向块的横截面为两个腰边呈弧形内凹状的等腰三角形，单向块上横向的贯穿有一组导流槽，同一单向块上所有导流槽内部均设有方向相同的特斯拉单向阀结构，单向块设置在相邻两个转子与罩体内壁这三者构成的三角区域中，并且单向块的导通方向均沿着进气管至出气管的方向设计。这样可以通过单向块对转子两端高压区和低压区进行阻隔，从而避免高压区有较多的介质回流到低压区。达到有效地提升罗茨泵抽真空能力的效果。

3、本发明中通过增加罩体外壁的外部套设有与之匹配的隔音层板，并且隔音层板设置在安装板与罩体之间的设计。这样便可以同归。达到有效地降低罗茨泵运行时所产生噪音隔音层板能力的效果。

附图说明

图1为本发明第一视角下的直观图；

图2为本发明第二视角下的爆炸视图；

图3为本发明的隔音层板的剖视截面图；

图4为本发明的单向块的剖视截面图；

图5为本发明的罩体经过剖视后其内部转子和单向块安装关系图；

图6为本发明的转子和单向块的原理示意图；

图中的标号分别代表：1-罩体；2-前密封盖；3-后密封盖；4-后密封罩；5-转子；6-传动齿轮；7-进气管；8-出气管；9-轴槽；10-转轴；11-单向块；12-导流槽；13-特斯拉单向阀结构；14-安装板；15-半导体制冷装置；16-空气压缩制冷机；17-安装槽；18-驱动电机；19-变速齿轮箱；20-传动轴；21-垫圈；22-密封圈；23-泄压管；24-安全泄压阀；25-隔音层板；26-散热风机。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

本实施例的一种智能型的多级化工罗茨泵，参照图1-6：包括框架组件、单向组件和控温组件。

（一）

框架组件包括罩体1、前密封盖2、后密封盖3、后密封罩4、转子5、和传动齿轮6，前密封盖2可拆卸式的固定在罩体1前端的开口上，后密封罩4和后密封盖3依次可拆卸式地固定在罩体1后端的开口上，罩体1的左、右两端分别设有进气管7、出气管8，后密封盖3上以线性阵列的方式贯穿有一组轴槽9，轴槽9中均转动连接有转轴10，转轴10处于罩体1内部一端的端部设有转子5，并且相邻的两个转子5在转动过程中其边缘相互贴合，转轴10处于后密封罩4中的一端端部设有传动齿轮6，并且相邻的两个传动齿轮6啮合。

框架组件的后端还设有用于驱动转子5旋转的驱动组件，驱动组件包括驱动电机18、变速齿轮箱19和传动轴20，驱动电机18的电机轴与变速齿轮箱19的输入轴连接，变速齿轮箱19的输出轴与传动轴20连接，传动轴20与任意一个转轴10连接。

因为驱动电机18直接运转产生的扭力比较有限，而罗茨泵运行的时候根据工况不同，需要的推力不一样，比如起步时需要的力量大，这时候一般都是挂一档起步（不管手动自动都差不多），因为一档有劲，这里面就包含两层意思，挂一档是说改变传动比，也就是变速，有劲是说力矩大，增大扭矩。爬坡工况类似。

传动齿轮6和转子5均通过垫圈21和密封圈22固定套设在转轴10上，这样不可以有效地方便对齿轮的进行更换会被维护，从而避免将转轴10、齿轮和转子5做成的一个整体的零件（这样不仅会使得成本增加，而且还不利于后期的维护和检修）。

轴槽9的数量为2~10个，并且转轴10的轴体密封式的转动连接在轴槽9中，在本实施例中为了叙述的方便的，轴槽9的数量采用3个，相应的转轴10、齿轮和转子5的数量均为3个。

转子5横截面的边缘呈波浪状，并且转子5在转动的过程中其外侧边缘会与相邻单向块11上对应的腰边滑动相切，此外，转子5的的外侧边缘还与罩体1的内环侧壁接触，这样可以有效地提升转子5抽真空的能力。

（二）

单向组件为一组对称设置在罩体1内部的单向块11，单向块11的数量等于转子5的数量减一后再乘二，单向块11的横截面为两个腰边呈弧形内凹状的等腰三角形，单向块11上横向的贯穿有一组导流槽12，同一单向块11上所有导流槽12内部均设有方向相同的特斯拉单向阀结构13，单向块11设置在相邻两个转子5与罩体1内壁这三者构成的三角区域中，并且单向块11的导通方向均沿着进气管7至出气管8的方向。

特斯拉单向阀的正向流动与反向流动的差别巨大，不需要内部进行机械运动（且无任何活动部件），通过利用空间结构推动气体流动,通过物理结构加速气体，减小气体在运输中的能量损耗，来使得流体单向流通。

其中，单向块11用于对转子5两端高压区和低压区进行阻隔，从而避免高压区有较多的流体介质回流到低压区，从而有效地提升本发明产品抽真空的能力。

前密封罩上对应每个单向块11输出端一侧的位置处均设有泄压管23，泄压管23上均设有安全泄压阀24，这样可以通过泄压管23和安全泄压阀24的配合将罩体1内部异常的高压进行及时的释放，从而有效地提升本发明产品实际使用时的安全性和可靠性。

（三）

控温组件包括安装板14、半导体制冷装置15和空气压缩制冷机16，罩体1的外侧壁对称的设有一组安装板14，安装板14上对称地开设有一组安装槽17，安装槽17中均设有半导体制冷装置15，并且同一安装板14上相邻两个半导体制冷装置15的极性相反。

值得注意的是，对罩体1进行冷却时，只有冷端与罩体1接触的半导体制冷装置15工作，并且热端与罩体1接触的半导体制冷装置15不工作。

值得注意的是，在实际使用时，半导体制冷装置15的表面需要涂抹一层导热硅脂，从而增加半导体制冷装置15对罩体1的冷却效果。

其中，半导体制冷装置15的工作原理为：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。所以，为了使得半导体制冷片的冷端达到更低的温度，可以采取散热等方式来降低半导体制冷片热端的温度来实现。风扇以及散热片的作用主要是为制冷片的热端散热。通常半导体制冷片冷热端的温差可以达到40～65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度

因此，为了提升半导体制冷装置15的冷却能力，需要在框架组件处还设有两个用于配合半导体制冷装置15的散热风机26。

散热风机26采用静音风扇，这样可以有效地降低本发明产品在实际运行过程中不会产生较大的噪音。

此外，安装板14上交错式的设有极性相反的半导体制冷装置15，可以使得本发明产品在寒冷条件下使用，即可以通过热端与罩体1接触的半导体制冷装置15工作（并且冷端与罩体1接触的半导体制冷装置15不工作）来对本发明产品进行预热，从而避免低温对本发明产品造成性能上损伤。

此外，空气压缩制冷机16的输入管、输出管分别连接至出气管8、进气管7上，并且输入管和输出管上均设有单向阀，这样可以通过空气压缩制冷机16向罩体1内部输入冷气，从而从内部对转子5和罩体1进行冷却。

（四）

罩体1外壁的外部套设有与之匹配的隔音层板25，并且隔音层板25设置在安装板14与罩体1之间，这样可以对转子5运行过程中产生噪音进行有效地吸收，从而降低本发明产品实际运行时产生的噪音大小；隔音层板25采用导热材料制成（这是为了避免隔音层板25对半导体制冷装置15的工作造成影响），并且隔音层板25的内部呈蜂窝状。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于：包括框架组件、单向组件和控温组件；

所述框架组件包括罩体（1）、前密封盖（2）、后密封盖（3）、后密封罩（4）、转子（5）、和传动齿轮（6），所述前密封盖（2）可拆卸式的固定在罩体（1）前端的开口上，所述后密封罩（4）和后密封盖（3）依次可拆卸式地固定在罩体（1）后端的开口上，所述罩体（1）的左、右两端分别设有进气管（7）、出气管（8），所述后密封盖（3）上以线性阵列的方式贯穿有一组轴槽（9），所述轴槽（9）中均转动连接有转轴（10），所述转轴（10）处于罩体（1）内部一端的端部设有转子（5），并且相邻的两个所述转子（5）在转动过程中其边缘相互贴合，所述转轴（10）处于后密封罩（4）中的一端端部设有传动齿轮（6），并且相邻的两个所述传动齿轮（6）啮合；

所述单向组件为一组对称设置在罩体（1）内部的单向块（11），所述单向块（11）的数量等于转子（5）的数量减一后再乘二，所述单向块（11）的横截面为两个腰边呈弧形内凹状的等腰三角形，所述单向块（11）上横向的贯穿有一组导流槽（12），同一所述单向块（11）上所有导流槽（12）内部均设有方向相同的特斯拉单向阀结构（13），所述单向块（11）设置在相邻两个转子（5）与罩体（1）内壁这三者构成的三角区域中，并且所述单向块（11）的导通方向均沿着进气管（7）至出气管（8）的方向；

所述控温组件包括安装板（14）、半导体制冷装置（15）和空气压缩制冷机（16），所述罩体（1）的外侧壁对称的设有一组安装板（14），所述安装板（14）上对称地开设有一组安装槽（17），所述安装槽（17）中均设有半导体制冷装置（15），并且同一所述安装板（14）上相邻两个半导体制冷装置（15）的极性相反，所述空气压缩制冷机（16）的输入管、输出管分别连接至出气管（8）、进气管（7）上，并且所述输入管和输出管上均设有单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述框架组件的后端还设有用于驱动转子（5）旋转的驱动组件，所述驱动组件包括驱动电机（18）、变速齿轮箱（19）和传动轴（20），所述驱动电机（18）的电机轴与变速齿轮箱（19）的输入轴连接，所述变速齿轮箱（19）的输出轴与传动轴（20）连接，所述传动轴（20）与任意一个转轴（10）连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述传动齿轮（6）和转子（5）均通过垫圈（21）和密封圈（22）固定套设在转轴（10）上。

4.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述轴槽（9）的数量为2~10个，并且所述转轴（10）的轴体密封式的转动连接在轴槽（9）中。

5.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述转子（5）横截面的边缘呈波浪状，并且所述转子（5）在转动的过程中其外侧边缘会与相邻单向块（11）上对应的腰边滑动相切。

6.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述前密封罩上对应每个单向块（11）输出端一侧的位置处均设有泄压管（23），所述泄压管（23）上均设有安全泄压阀（24）。

7.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述罩体（1）外壁的外部套设有与之匹配的隔音层板（25），并且所述隔音层板（25）设置在安装板（14）与罩体（1）之间。

8.根据权利要求7所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述隔音层板（25）采用导热材料制成，并且所述隔音层板（25）的内部呈蜂窝状。

9.根据权利要求1所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述框架组件处还设有一组用于配合半导体制冷装置（15）的散热风机（26）。

10.根据权利要求9所述的一种智能型的多级化工罗茨泵，其特征在于，所述散热风机（26）采用静音风扇。

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