CN116221110A - 一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子及罗茨泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子及罗茨泵。所述罗茨真空泵转子成对工作，二者垂直于旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓，所述8字叶形的两个侧面设置有环形气动封严凹槽，当转子两侧侧面与泵体壁面的间隙存在泄漏气流时，在侧面设置的气动封严凹槽能够减少侧面与泵体壁面的间隙的泄露量。本发明通过气动封严的原理，减小封严装置两侧的压差，结合转子旋转时在凹槽内形成的涡结构，在不改变转子厚度尺寸的前提下，可以明显改善转子两侧侧面与泵体壁面间隙内的倒流损失和漏气损失，有效抑制泵内由压差所导致的间隙泄漏流动，提高整体抽速。

Description

一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子及罗茨泵

技术领域

本发明涉及真空泵技术领域，尤其涉及一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子及罗茨泵。

背景技术

真空泵的用途是从真空室中抽除气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度。主要应用在制药和化工、真空镀膜、真空干燥、表面处理、真空冶炼、陶瓷制造、食品包装、挤奶、饮料等行业。

随着科学技术和经济软实力的蓬勃发展和不断创新，真空技术的应用也愈加广泛，半导体、石油化工、医疗设施、食品制药、冶金等国民经济领域，对真空泵的需求也越来越大。真空泵包括罗茨真空泵、螺杆式泵、涡轮式无油泵等。其中，罗茨真空泵因为其具有较大的抽速、启动快、震动小、没有内压缩过程、摩擦损失小等特点，被半导体产业所青睐。

罗茨真空泵的转子两轴线互相平行，转子由叶轮与轴组合而成，叶轮之间、叶轮与机壳及轴承板之间具有微小间隙，以避免相互接触。随着罗茨泵技术的不断发展和完善，罗茨泵转子与壳体之间的间隙发生的泄露逐渐成为了制约罗茨泵性能的瓶颈问题。现有技术中，CN110741165A公开了一种双轴泵和泵送方法，其技术方案将转子构造成具有与定子孔协作的尺寸，使得当在外部部分的至少一部分中旋转时，每个转子的远离另一转子的外边缘与定子孔密封。这种方法的问题在于对转子叶顶间隙泄露没有明显的改善作用，针对性不足。CN105649980A公开了一种便于测量端面间隙及调整转子间间隙的罗茨真空泵。这种方法将密封滑块安装在机壳端面上，并且开设径向测量槽方便测量转子与端面之间的间隙。这种方法的问题在于采用接触式密封，对加工工艺要求较高，且可能增加能耗的不足。

现有技术受限于加工精度及转子运行过程中的热变形所导致转子与泵壳发生接触。仍无法进一步减小泄露量，提高罗茨真空泵的抽速。

因此，如何克服上述现有技术方案的不足，减小间隙泄露气流的压力差，从而减小泄露流量，本技术领域亟待解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子及罗茨泵。本发明具体采用如下技术方案。

一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，所述带有气动封严凹槽的罗茨泵转子垂直于其旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓；

所述气动封严凹槽包括平行于8字叶形轮廓的外层凹槽；

在罗茨泵转子旋转时，气流从罗茨泵转子侧壁与罗茨泵壳体内壁形成的通道流过时形成气动封严结构。

进一步，所述带有气动封严凹槽的罗茨泵转子侧壁面的气动封严凹槽为多层嵌套形式，包括平行于8字叶形的外层凹槽，该外层凹槽包括两道相邻且彼此平行的凹槽。

进一步，气动封严凹槽还包括与转子轴孔平行的内层凹槽，该外层凹槽包括两道相邻且彼此平行的凹槽。

进一步，所述气动封严凹槽6的深度为5mm，工作时所述转子与罗茨泵壳体内壁无接触。

进一步，所述两道相邻且彼此平行的凹槽之间的间距为0.3mm。

进一步，所述气动封严凹槽使气流沿罗茨泵壳体和转子侧壁流入气动封严凹槽后形成流向涡；转子高速旋转形成切向涡；所述流向涡和切向涡共同作用减小转子侧壁泄露。

本发明还涉及一种包括如上所述的带有气动封严凹槽的罗茨泵转子的罗茨泵，其特征在于，所述罗茨泵包括：罗茨泵壳体、左转子、右转子；

所述左转子、右转子分别绕各自的旋转轴沿相反方向旋转；所述左转子、右转子的旋转轴的轴线互相平行设置；

当其中一个转子竖直设置时，另一个转子为水平设置；

所述左转子、右转子垂直于旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓，所述气动封严凹槽包括平行于8字叶形轮廓的外层凹槽；

在转子旋转时，气流从左转子、右转子侧壁与罗茨泵壳体内壁形成的通道流过时形成气动封严结构。

进一步，所述泵壳的上方侧壁开设有进气口，下方侧壁开设有排气口，所述进气口的开口面积大于或等于所述排气口的开口面积，所述进气口靠近所述泵壳的前侧，所述排气口靠近所述泵壳的后侧。

进一步，所述泵壳、左转子、右转子的材质为高镍合金材料。

本发明的技术方案获得了下列有益效果：通过在罗茨转子侧壁面设置一系列气动封严凹槽，利用流动涡结构减小气体沿着罗茨泵壳体与转子侧壁面之间的间隙从高压侧流向低压侧的流道面积；并利用气动封严凹槽内部的空腔结构减小了漏气截面两端的压力差；改善罗茨泵壳体与转子侧壁面间隙内的倒流损失和漏气损失，有效抑制泵内罗茨泵壳体与转子侧壁面的间隙泄漏流动，提高整体抽速。另外有效减少了转子质量，降低能耗。

附图说明

图1为本发明一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子结构示意图。

图2为本发明一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子的正视图。

图3为图2中A-A面剖视图。

图4为图2中B-B面剖视图。

图5为图2中C-C面剖视图。

图6为本发明一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子气动凹槽内涡结构的示意图。

图7为本发明一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子的罗茨泵结构示意图。

图8为本发明一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子的罗茨泵俯视图。

图9为图8中的A-A面剖视图。

图10为图8中的B-B面剖视图。

实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。

除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如附图1、附图2所示，本发明具体实施例1涉及一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子。所述带有气动封严凹槽6的罗茨泵转子垂直于其旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓。所述气动封严凹槽6包括平行于8字叶形的外层凹槽，在转子旋转时，气流从转子侧壁与壳体内壁形成的通道流过时形成气动封严结构

如附图3、附图4、附图5所示，所述带有气动封严凹槽的罗茨泵转子侧壁面的气动封严凹槽6为多层嵌套形式，包括平行于8字叶形的外层凹槽，该外层凹槽包括两道相邻且彼此平行的凹槽，气动封严凹槽6还包括与转子轴孔平行的内层凹槽，该外层凹槽包括两道相邻且彼此平行的凹槽。凹槽数量需要根据转子尺寸大小进行调整，转子尺寸较大时需要增加凹槽层数以提高封严效果。

所述气动封严凹槽6的深度为5mm，工作时所述转子与壳体内壁无接触，所述两道相邻且彼此平行的凹槽之间的间距为0.3mm。

如附图6所示，所述气动封严凹槽使气流沿罗茨泵壳体和转子侧壁流入气动封严凹槽后形成流向涡；转子高速旋转形成切向涡；所述流向涡和切向涡共同作用减小转子侧壁泄露。

如附图7所示，本发明具体实施例2涉及一种包括带有环形气动封严凹槽的罗茨泵转子的罗茨泵，包括泵壳1、左转子2、右转子3,所述左转子2、右转子3分别绕各自的旋转轴沿相反方向旋转。所述左转子2、右转子3的旋转轴的轴线互相平行设置。

如附图8、附图9所示，所述左转子2、右转子3垂直于旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓，当其中一个转子竖直设置时，另一个转子为水平设置，并且在转子旋转时，气流从转子侧壁与壳体内壁形成的通道流过时形成气动封严结构。

如附图10所示，所述泵壳1的上方侧壁开设有进气口5，下方侧壁开设有排气口4。所述进气口的开口面积大于或等于所述排气口的开口面积，所述进气口靠近所述泵壳1的前侧，所述排气口靠近所述泵壳1的后侧。

所述泵壳1、左转子2、右转子3的材质为高镍合金材料。

本发明增设气动封严凹槽后，利用流动涡结构减小气体沿着罗茨泵壳体与转子侧壁面之间的间隙从高压侧流向低压侧的流道面积；并利用气动封严凹槽内部的空腔结构减小了漏气截面两端的压力差；改善罗茨泵壳体与转子侧壁面间隙内的倒流损失和漏气损失，有效抑制泵内罗茨泵壳体与转子侧壁面的间隙泄漏流动，在不改变转子厚度尺寸的前提下，提高整体抽速，减轻了转子质量，降低了能耗。

如上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，其特征在于，所述带有气动封严凹槽的罗茨泵转子垂直于其旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓；

所述气动封严凹槽包括平行于8字叶形轮廓的外层凹槽；

在罗茨泵转子旋转时，气流从罗茨泵转子侧壁与罗茨泵壳体内壁形成的通道流过时形成气动封严结构。

2.根据权利要求1所述的一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，其特征在于，所述带有气动封严凹槽的罗茨泵转子侧壁面的气动封严凹槽为多层嵌套形式，包括平行于8字叶形的外层凹槽，该外层凹槽包括两道相邻且彼此平行的凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，其特征在于，气动封严凹槽还包括与转子轴孔平行的内层凹槽，该外层凹槽包括两道相邻且彼此平行的凹槽。

4.根据权利要求2所述的一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，其特征在于，所述气动封严凹槽6的深度为5mm，工作时所述转子与罗茨泵壳体内壁无接触。

5.根据权利要求4所述的一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，其特征在于，所述两道相邻且彼此平行的凹槽之间的间距为0.3mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种带有气动封严凹槽的罗茨泵转子，其特征在于，所述气动封严凹槽使气流沿罗茨泵壳体和转子侧壁流入气动封严凹槽后形成流向涡；转子高速旋转形成切向涡；所述流向涡和切向涡共同作用减小转子侧壁泄露。

7.一种包括如权利要求1-6任一项所述的带有气动封严凹槽的罗茨泵转子的罗茨泵，其特征在于，所述罗茨泵包括：罗茨泵壳体（1）、左转子（2）、右转子（3）；

所述左转子（2）、右转子（3）分别绕各自的旋转轴沿相反方向旋转；所述左转子（2）、右转子（3）的旋转轴的轴线互相平行设置；

当其中一个转子竖直设置时，另一个转子为水平设置；

所述左转子（2）、右转子（3）垂直于旋转轴线的剖面呈8字叶形轮廓，所述气动封严凹槽包括平行于8字叶形轮廓的外层凹槽；

在转子旋转时，气流从左转子（2）、右转子（3）侧壁与罗茨泵壳体（1）内壁形成的通道流过时形成气动封严结构。

8.根据权利要求7所述的罗茨泵，其特征在于，所述泵壳（1）的上方侧壁开设有进气口（5），下方侧壁开设有排气口（4），所述进气口的开口面积大于或等于所述排气口的开口面积，所述进气口靠近所述泵壳（1）的前侧，所述排气口靠近所述泵壳（1）的后侧。

9.根据权利要求7所述的罗茨泵，其特征在于，所述泵壳（1）、左转子（2）、右转子（3）的材质为高镍合金材料。

Images