CN116104775A - 一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，包括磁悬浮电机，所述磁悬浮电机的转子上靠近其两端位置处分别设置有叶轮和平衡轮，磁悬浮电机上靠近叶轮的位置处设置有蜗壳，磁悬浮电机上靠近平衡轮的位置处设置有风冷扩散器，蜗壳的进气端与风冷扩散器之间连通有两级连接管道，蜗壳的进气端连通有冷却管道，冷却管道的另一端与磁悬浮电机的内腔连通；本发明能够解决大功率磁悬浮真空泵的轴向力过大的问题，并且整体结构简单，性能可靠，检修维护方便。

Description

一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵

技术领域

本发明属于真空泵技术领域，具体的说，涉及一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵。

背景技术

磁悬浮真空泵是一种基于磁悬浮技术的新型真空泵，磁悬浮真空泵是通过叶轮旋转吸入空气从而产生真空，在磁悬浮真空泵大功率机型中，存在着电机轴向力过大的问题。

真空泵轴向力产生的原因是真空泵运转过程中吸气侧压力始终小于排气侧压力，从而使叶轮轮背侧压力大于轮前端压力，所以就产生了一个沿轴并指向入口的力作用于转子上；此轴向力会引起真空泵运行的不稳定，导致轴承的工作载荷加大，对真空泵不利，此问题在大功率的磁悬浮真空泵机型中尤为突出。

在现有技术中克服真空泵转子轴向力的方案主要有以下几种：

1、安装推力轴承：

对于轴向力不大的真空泵，通常采用安装推力轴承来抵消轴向力，但对于大功率的真空泵，运转过程中产生的轴向力往往很大，推力轴承在轴向力冲击下会有失效损坏的风险。故推力轴承的方案一般安装与小型真空泵中。

2：平衡孔：

在真空泵叶轮叶片背面增加几个平衡孔，使叶轮背部与吸入口压力基本相等，从而平衡了轴向力；此种方案存在两个缺点：

1）、叶轮背面开孔会使叶轮的强度下降，增加叶轮损坏的机率；

2）、此种方案会在一定程度上影响真空泵的性能和效率。

3、对称布置叶轮：

在转子两端对称式安装叶轮，两端的叶轮产生的轴向力相互抵消，从而达到抵消轴向力的目的。采用对称布置叶轮的方案增加了整个真空泵的复杂性，此外两级叶轮还需专门设计两级串联管路和外置散热风机，导致整个真空泵的体积增大，不利于安装与维护。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，能够解决大功率磁悬浮真空泵的轴向力过大的问题，并且整体结构简单，性能可靠，检修维护方便。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，包括磁悬浮电机，所述磁悬浮电机的转子上靠近其两端位置处分别设置有叶轮和平衡轮，磁悬浮电机上靠近叶轮的位置处设置有蜗壳，磁悬浮电机上靠近平衡轮的位置处设置有风冷扩散器，蜗壳的进气端与风冷扩散器之间连通有两级连接管道，蜗壳的进气端连通有冷却管道，冷却管道的另一端与磁悬浮电机的内腔连通。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

所述蜗壳的进气端上连通有扩散器，所述扩散器的另一端连通有入口接头，所述入口接头上开设有两个圆孔，且两个圆孔外侧分别安装有第一宝塔接头，两个第一宝塔接头分别位于入口管道的侧面与正下方。

进一步优化：所述两级连接管道远离风冷扩散器的一端与侧面的第一宝塔接头连通；冷却管道远离磁悬浮电机的一端与正下方的第一宝塔接头连通。

进一步优化：所述磁悬浮电机内位于叶轮的后方安装有风冷叶轮座，平衡轮的轮背侧加工有多个的密封齿，密封齿与风冷叶轮座上的密封齿相互交错，形成宫型密封。

进一步优化：所述风冷扩散器安装与平衡轮远离风冷叶轮座的一侧，风冷扩散器的左侧轮廓与平衡轮的右侧轮廓相贴合。

进一步优化：所述风冷扩散器远离磁悬浮电机的一侧固定安装有冷却风转接头，所述两级连接管道远离入口接头的一端与冷却风转接头连通。

进一步优化：所述磁悬浮电机上远离蜗壳的一侧固定安装有风冷底座，所述风冷底座上靠近其底部位置处开设有散热孔，该散热孔与磁悬浮电机的内腔连通。

进一步优化：所述冷却管道远离第一宝塔接头的一端连接有第二宝塔接头，所述第二宝塔接头与风冷底座上的散热孔连通。

进一步优化：所述叶轮转动通过两级连接管道吸入平衡轮前端的气体，平衡轮轮背压力大于轮前端压力，平衡轮受到一个方向向右的轴向力F2。

进一步优化：所述叶轮的轮背侧压力大于轮前端压力，叶轮受到一个方向向左的轴向力F1，所述轴向力F2与轴向力F1方向相反。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，能够通过真空泵叶轮运转时产生的真空吸力作为动力，通过设置平衡轮和两级串联管道的方法，实现了真空泵的转子上轴向力的降低，同时通过冷却管道实现了将真空泵电机的热量通过叶轮直接排出，结构简单，无需做较大的改动且轴向力下降明显。

并且整体结构简单、性能可靠；平衡轮易于加工，省去了对称式布置叶轮带来的结构臃肿，并且整体体积小，冷却效果好，无需外置风机；传统的真空泵尤其是大功率真空泵的散热往往不好，本发明提出的自带冷却的方法省去了外置风机，且电机冷却风量足够大，冷却效果良好。

维修方便、易于保养；本发明提出的方案结构简单、易于维修，若发生故障需更换电机的零部件只需拆下连接管路便可实现电机的零部件更换，方便使用，能够减小使用成本。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中总体结构剖视图；

图3为本发明实施例中平衡轮的结构示意图；

图4为本发明实施例中平衡轮的剖视图；

图5为本发明实施例中叶轮与平衡轮的受力图。

图中：1-入口接头；2-两级连接管道；21-冷却风转接头；3-冷却管道；4-叶轮；5-平衡轮；6-风冷底座；7-散热孔；8-扩散器；9-风冷扩散器；10-风冷叶轮座；11-第一宝塔接头；12-磁悬浮电机；13-蜗壳；14-第二宝塔接头。

具体实施方式

如图1-5所示，一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，包括磁悬浮电机12，所述磁悬浮电机12的转子上靠近其两端位置处分别设置有叶轮4和平衡轮5，所述磁悬浮电机12上靠近叶轮4的位置处设置有蜗壳13，所述磁悬浮电机12上靠近平衡轮5的位置处设置有风冷扩散器9，所述蜗壳13的进气端与风冷扩散器9之间连通有两级连接管道2，所述蜗壳13的进气端连通有冷却管道3，所述冷却管道3的另一端与磁悬浮电机12的内腔连通。

这样设计，所述当真空泵运转时，叶轮4通过两级连接管道2吸入另一端平衡轮5前端的气体，此时平衡轮5轮背压力大于轮前端压力，此时平衡轮5受一个方向向右的轴向力F2,如图5所示，并且两级连接管道2内气体的流动方向为由风冷扩散器9的一侧流向蜗壳13的进气端，如图1所示。

所述叶轮4吸气侧压力始终小于排气侧压力，从而使叶轮4的轮背侧压力大于轮前端压力，此时叶轮4受到一个方向向左的轴向力F1，如图5所示，平衡轮5受到的轴向力F2与叶轮4受到的轴向力F1方向相反，由此能够大幅度减小真空泵的轴向力。

所述蜗壳13的进气端上连通有扩散器8，所述扩散器8的另一端连通有入口接头1。

所述磁悬浮电机12工作用于驱动叶轮4工作，所述叶轮4转动通过入口接头1和扩散器8吸入外部气体进入蜗壳13内，此时该气体在蜗壳13内加压后通过蜗壳13上的出风口排出。

所述入口接头1通过卡箍与扩散器8远离蜗壳13的一端连接并紧固。

所述入口接头1上开设有两个直径为50mm的圆孔，两个圆孔分别位于入口管道1的侧面与正下方，用于吸入气体。

所述入口接头1上的两个圆孔外侧分别安装有第一宝塔接头11，第一宝塔接头11通过螺栓与入口接头1连接。

所述两级连接管道2远离风冷扩散器9的一端与侧面的第一宝塔接头11连通。

所述冷却管道3远离磁悬浮电机12的一端与正下方的第一宝塔接头11连通。

所述平衡轮5安装在磁悬浮电机12的转子上且远离叶轮4的一端，平衡轮5通过螺柱与锁紧螺母固定安装在磁悬浮电机12的转子上。

所述磁悬浮电机12内位于叶轮4的后方安装有风冷叶轮座10，所述平衡轮5的轮背侧加工有多个的密封齿。

所述风冷叶轮座10上设置有与密封齿相配合的密封配合齿，所述平衡轮5上的密封齿与风冷叶轮座10上的密封配合齿相互交错，形成宫型密封。

这样设计，所述密封齿与风冷叶轮座10上的密封配合齿相互交错，形成宫型密封，进而能够能保证密封效果，阻止气流通过。

所述风冷扩散器9安装在平衡轮5远离风冷叶轮座10的一侧，风冷扩散器9的左侧轮廓与平衡轮5的右侧轮廓相贴合，能保证气流流畅的排出。

所述风冷扩散器9固定安装在磁悬浮电机12的外壳上。

所述风冷扩散器9远离磁悬浮电机12的一侧固定安装有冷却风转接头21，所述两级连接管道2远离入口接头1的一端与冷却风转接头21连通。

所述冷却风转接头21与风冷扩散器9之间通过卡箍固定连接，所述两级连接管道2与冷却风转接头21之间为焊接成一体。

所述磁悬浮电机12上远离蜗壳13的一侧固定安装有风冷底座6，所述风冷底座6上靠近其底部位置处开设有散热孔7，该散热孔7与磁悬浮电机12的内腔连通。

所述冷却管道3远离第一宝塔接头11的一端连接有第二宝塔接头14，所述第二宝塔接头14与风冷底座6上的散热孔7连通。

这样设计，所述磁悬浮电机12工作产生的热量通过风冷底座6上的散热孔7排出，此时该热空气通过第二宝塔接头14进入冷却管道3内。

在使用时，当真空泵运转时，磁悬浮电机12工作，所述磁悬浮电机12工作同步驱动叶轮4和平衡轮5同步转动，所述叶轮4转动通过两级连接管道2吸入另一端平衡轮5前端的气体，此时平衡轮5轮背压力大于轮前端压力，平衡轮5受到一个方向向右的轴向力F2,如图5所示，并且两级连接管道2内气体的流动方向为由风冷扩散器9的一侧流向蜗壳13的进气端，如图1所示。

所述叶轮4吸气侧压力始终小于排气侧压力，从而使叶轮4的轮背侧压力大于轮前端压力，此时叶轮4受到一个方向向左的轴向力F1，如图5所示，平衡轮5受到的轴向力F2与叶轮4受到的轴向力F1方向相反，由此能够大幅度减小真空泵的轴向力。

当真空泵运转时，所述磁悬浮电机12驱动叶轮4旋转，所述叶轮4旋转并通过冷却管道3从风冷底座6底部的散热孔7吸收来自真空泵内部产生的热量，最终通过排气管道排出，由此实现磁悬浮电机12的冷却。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，包括磁悬浮电机（12），其特征在于：所述磁悬浮电机（12）的转子上靠近其两端位置处分别设置有叶轮（4）和平衡轮（5），磁悬浮电机（12）上靠近叶轮（4）的位置处设置有蜗壳（13），磁悬浮电机（12）上靠近平衡轮（5）的位置处设置有风冷扩散器（9），蜗壳（13）的进气端与风冷扩散器（9）之间连通有两级连接管道（2），蜗壳（13）的进气端连通有冷却管道（3），冷却管道（3）的另一端与磁悬浮电机（12）的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述蜗壳（13）的进气端上连通有扩散器（8），所述扩散器（8）的另一端连通有入口接头（1），所述入口接头（1）上开设有两个圆孔，且两个圆孔外侧分别安装有第一宝塔接头（11），两个第一宝塔接头（11）分别位于入口管道（1）的侧面与正下方。

3.根据权利要求2所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述两级连接管道（2）远离风冷扩散器（9）的一端与侧面的第一宝塔接头（11）连通；冷却管道（3）远离磁悬浮电机（12）的一端与正下方的第一宝塔接头（11）连通。

4.根据权利要求3所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述磁悬浮电机（12）内位于叶轮（4）的后方安装有风冷叶轮座（10），平衡轮（5）的轮背侧加工有多个的密封齿，密封齿与风冷叶轮座（10）上的密封配合齿相互交错，形成宫型密封。

5.根据权利要求4所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述风冷扩散器（9）安装与平衡轮（5）远离风冷叶轮座（10）的一侧，风冷扩散器（9）的左侧轮廓与平衡轮（5）的右侧轮廓相贴合。

6.根据权利要求5所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述风冷扩散器（9）远离磁悬浮电机（12）的一侧固定安装有冷却风转接头（21），所述两级连接管道（2）远离入口接头（1）的一端与冷却风转接头（21）连通。

7.根据权利要求6所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述磁悬浮电机（12）上远离蜗壳（13）的一侧固定安装有风冷底座（6），所述风冷底座（6）上靠近其底部位置处开设有散热孔（7），该散热孔（7）与磁悬浮电机（12）的内腔连通。

8.根据权利要求7所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述冷却管道（3）远离第一宝塔接头（11）的一端连接有第二宝塔接头（14），所述第二宝塔接头（14）与风冷底座（6）上的散热孔（7）连通。

9.根据权利要求8所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述叶轮（4）转动通过两级连接管道（2）吸入平衡轮（5）前端的气体，平衡轮（5）轮背压力大于轮前端压力，平衡轮（5）受到一个方向向右的轴向力F2。

10.根据权利要求9所述的一种自带轴向力平衡系统的磁悬浮真空泵，其特征在于：所述叶轮（4）的轮背侧压力大于轮前端压力，叶轮（4）受到一个方向向左的轴向力F1，所述轴向力F2与轴向力F1方向相反。

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