CN117052662A - 一种外平衡式螺杆真空泵 - Google Patents
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Abstract
本发明属于真空泵技术领域，具体为一种外平衡式螺杆真空泵，包括底架，底架固定连接有第一固定件，第一固定件固定连接有套壳，套壳内设置有空腔，套壳固定连接有第二固定件，第一固定件和第二固定件之间转动连接有对称分布的螺杆，且对称分布螺杆的轴线与竖直面平行，螺杆固定连接有对称分布的同步齿轮，同步齿轮为斜齿轮。本发明通过对称分布的同步齿轮相互啮合时产生的相互抵消的轴向力，减小或消除螺杆上的净轴向力，以保证螺杆在运行过程中的平稳度，并延长了螺杆的使用寿命；通过将对称分布的螺杆竖直放置，避免螺杆在横置时由于自身重力发生弯曲而在螺杆转动的过程中与套壳的空腔内壁发生摩擦。
Description
技术领域
本发明属于真空泵技术领域，具体为一种外平衡式螺杆真空泵。
背景技术
真空泵的主要作用是对待抽容器进行抽气，从而使其获得相对应的真空度，真空泵包括螺杆真空泵、水环泵、罗茨泵和扩散泵等，螺杆真空泵由于具有适用性广泛、高效净化、高稳定性而被广泛应用于各个领域。
螺杆真空泵用于抽取待抽容器内的气体，由于气体被压缩以及待抽容器内压强的变化，因此螺杆真空泵在使用过程中通常伴随产生相应的轴向力，此轴向力会导致真空泵内的零件发生磨损，甚至影响螺杆真空泵内螺杆的动平衡，加剧螺杆的磨损，严重时发生危险，从而影响螺杆真空泵的正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种外平衡式螺杆真空泵，以解决背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种外平衡式螺杆真空泵，包括底架，底架固定连接有第一固定件，第一固定件远离底架的一侧固定连接有套壳，套壳内设置有空腔，套壳远离第一固定件的一侧固定连接有第二固定件，套壳的空腔连通有进气口，套壳的空腔连通有与第一固定件固定连接的出气口，第一固定件和第二固定件之间转动连接有对称分布的螺杆，对称分布的螺杆均位于套壳的空腔内，且对称分布螺杆的轴线与水平面垂直底架安装有驱动电机，一侧的螺杆与驱动电机的输出轴固定连接，底架安装有控制面板，控制面板与驱动电机电连接，螺杆固定连接有对称分布的同步齿轮，同步齿轮为斜齿轮，相邻的同步齿轮相互啮合，底架设置有第一冷却机构。
优选的，第一冷却机构包括水泵，水泵安装于底架，水泵与外界的水罐连通，水泵与控制面板电连接，套壳设置有第一腔体，第一腔体位于套壳空腔的外侧，水泵与第一腔体之间连通有第一水管，第一固定件设置有第二腔体，第二腔体与第一水管之间连通有第二水管，第一腔体的一侧连通有第一排水管，第二腔体的一侧连通有第二排水管。
优选的，套壳设置有与第一腔体连通的观察口，套壳的观察口区域固定连接有拆卸板，且拆卸板为透明材质。
优选的，第一腔体水平方向上的横截面与同一水平面套壳的横截面相似。
优选的，第二排水管的高度高于第二水管的高度，第一排水管的高度高于第一水管的高度。
优选的，还包括第二冷却机构，第二冷却机构设置于第一固定件远离套壳的一侧，第二冷却机构包括第三固定件，第三固定件固定连接于第一固定件远离套壳的一侧，第三固定件设置有第三腔体，第三腔体与第一水管之间连通有第三水管，第二固定件设置有第四腔体，螺杆设置有第五腔体，螺杆的两端均设置有过水孔，第三腔体通过相邻的过水孔与相邻的第五腔体连通，第四腔体通过相邻的过水孔与相邻的第五腔体连通，第四腔体连通有第三排水管。
优选的，在对螺杆进行降温的过程中，冷却水始终充满第五腔体。
优选的，第五腔体的形状与相邻螺杆的外侧形状相似。
优选的，第五腔体内壁与相邻螺杆外壁之间的水平方向上的距离自靠近第三固定件的一端向靠近第二固定件的一端逐渐减小。
优选的，驱动电机输出轴的转动速度与水泵抽取冷却水的速度相匹配。
和现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过对称分布的同步齿轮相互啮合时产生的相互抵消的轴向力，减小或消除螺杆上的净轴向力，对螺杆工作时产生的轴向力进行抵消，以保证螺杆在运行过程中的平稳度，并延长了螺杆的使用寿命；通过将对称分布的螺杆竖直放置，避免螺杆在横置时由于自身重力发生弯曲而在螺杆转动的过程中与套壳的空腔内壁发生摩擦，造成磨损，甚至由于螺杆磨损严重导致失去动平衡而影响抽气工作的正常进行；通过冷却水将对称分布的螺杆持续转动挤压气体时产生的温度带离，避免两个螺杆受热发生膨胀，与套壳空腔的内壁发生摩擦，影响抽气工作的正常进行甚至缩短使用寿命；通过保持冷却水始终充满第五腔体，此时第二腔体内的冷却水相当于与相邻的螺杆成为“一个整体”，以此避免冷却水在随螺杆转动的过程中，冷却水受离心力的作用向四周扩散，从而使得相邻的螺杆失去动平衡，导致螺杆出现震动，影响抽气工作的正常进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的主视剖视结构示意图；
图3为本发明的左视剖视结构示意图；
图4为本发明对称分布的螺杆转动时的立体结构示意图；
图5为本发明螺杆及其内部特征的剖视结构示意图。
图中：1、底架；2、第一固定件；3、套壳；4、第二固定件；5、进气口；6、出气口；7、拆卸板；8、螺杆；9、驱动电机；10、控制面板；11、同步齿轮；1202、水泵；1203、第一腔体；1204、第一水管；1205、第二腔体；1206、第二水管；1207、第一排水管；1208、第二排水管；1301、第三固定件；1302、第三腔体；1303、第三水管；1304、第四腔体；1305、第五腔体；1306、过水孔；1307、第三排水管。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
实施例一：一种外平衡式螺杆真空泵，如图1-图3所示，包括底架1，底架1的上侧固定连接有第一固定件2，第一固定件2的上侧固定连接有套壳3，套壳3内设置有空腔，套壳3的上侧固定连接有第二固定件4，套壳3空腔上部的前侧连通有进气口5，进气口5用于与外界待抽容器连通，套壳3空腔的下部连通有与第一固定件2固定连接的出气口6，第一固定件2和第二固定件4之间转动连接有左右对称分布的两个螺杆8，左右对称分布的两个螺杆8均位于套壳3的空腔内，且对称分布螺杆8的轴线与水平面垂直，用于使对称分布的螺杆8免受自身重力从而产生弯矩，通过将两个螺杆8竖直放置，避免螺杆8在横置时由于自身重力发生弯曲，从而在螺杆8转动的过程中与套壳3的空腔内壁发生摩擦，造成磨损；底架1的中部安装有驱动电机9，右侧的螺杆8与驱动电机9的输出轴固定连接，底架1的前部安装有控制面板10，控制面板10与驱动电机9电连接，螺杆8固定连接有上下对称分布的两个同步齿轮11，同步齿轮11为斜齿轮，用于平衡螺杆8在工作时产生的轴向力，左右相邻的两个同步齿轮11相互啮合，底架1的下部设置有用于对套壳3进行降温的第一冷却机构，通过左右对称分布的两个同步齿轮11相互啮合时产生的相互抵消的轴向力，减小或消除螺杆8上的净轴向力，对螺杆8工作时产生的轴向力进行抵消，以保证螺杆8在运行过程中的平稳度，并延长了螺杆8的使用寿命。
第一冷却机构包括水泵1202，水泵1202安装于底架1的左部，水泵1202与外界的水罐连通，水泵1202与控制面板10电连接，套壳3的中部设置有第一腔体1203，第一腔体1203水平方向上的横截面与同一水平面套壳3的横截面相似，用于增大第一腔体1203与套壳3之间的相对面积，且第一腔体1203位于套壳3空腔的外侧，水泵1202与第一腔体1203之间连通有第一水管1204，第一固定件2的中部设置有第二腔体1205，第二腔体1205与第一水管1204之间连通有第二水管1206，第一腔体1203右侧的上部连通有第一排水管1207，第二腔体1205右侧的上部连通有第二排水管1208，通过冷却水对两个螺杆8持续转动挤压气体时产生的热量进行降温，避免两个螺杆8受热发生膨胀，与套壳3空腔的内壁发生摩擦从而，影响抽气作业的正常进行；套壳3上侧的中部设置有与第一腔体1203连通的观察口，套壳3的观察口区域固定连接有拆卸板7，便于对第一腔体1203内的情况进行检查；拆卸板7为有机玻璃材质，用于对第一腔体1203内的情况进行实时观察；第二排水管1208的高度高于第二水管1206的高度，第一排水管1207的高度高于第一水管1204的高度，可使冷却水与第一腔体1203和第二腔体1205的各个位置完全接触，通过冷却水自第一腔体1203和第二腔体1205内自下向上与被抽取气体的运动方向相反，使热气体与冷却水充分接触，以提高冷却效果。
当需要使用本发明对待抽容器进行抽气时，将待抽容器与进气口5连通并保证其二者之间的气密性，然后启动驱动电机9和水泵1202，驱动电机9的输出轴开始逆时针转动，驱动电机9的输出轴带动右侧的螺杆8一同逆时针转动，右侧的螺杆8带动其上的两个同步齿轮11一同逆时针转动，然后右侧的两个同步齿轮11分别带动左侧相邻的同步齿轮11开始顺时针转动，左侧的两个同步齿轮11带动左侧的螺杆8一同顺时针转动，通过左右对称分布的两个同步齿轮11相互啮合时产生的相互抵消的轴向力，减小或消除螺杆8上的净轴向力，对螺杆8工作时产生的轴向力进行抵消，以保证螺杆8在运行过程中的平稳度；并延长了螺杆8的使用寿命；随着两个螺杆8的高速转动，两个螺杆8对待抽容器中的气体进行抽取，然后被抽取的气体自出气口6排出(若被抽气体为无害气体如空气，则可直接排放到大气中；若被抽气体为有害气体，则需要将排出的气体进行相应处理后再排放)；通过将两个螺杆8竖直放置，避免螺杆8在横置时由于自身重力发生弯曲而在螺杆8转动的过程中与套壳3的空腔内壁发生摩擦而造成磨损，甚至由于螺杆8磨损严重导致失去动平衡，而影响抽气作业的正常进行。
在两个螺杆8转动的过程中，水泵1202工作，从水罐内将冷却水抽取至第一水管1204，第一水管1204内的冷却水流向第一腔体1203，同时第一水管1204内的冷却水还会通过第二水管1206流向第二腔体1205，第一腔体1203内和第二腔体1205冷却水的液面不断上升，当第一腔体1203内和第二腔体1205冷却水的液面分别达到第一排水管1207和第二排水管1208的高度时，会通过第一排水管1207和第二排水管1208排出，冷却水在第一腔体1203内和第二腔体1205内流动的过程中，冷却水对两个螺杆8持续转动挤压气体时产生的热量进行降温，避免两个螺杆8受热发生膨胀，与套壳3空腔的内壁发生摩擦，而影响抽气作业的正常进行，甚至缩短使用寿命；通过冷却水自第一腔体1203内和第二腔体1205内自下向上与被抽取气体的运动方向相反，使热气体与冷却水充分接触，以提高冷却效果。
冷却水在第一腔体1203内向上流动的过程中，还可以通过拆卸板7直接观察第一腔体1203内冷却水的流动状态，若第一腔体1203内由于杂质过多而影响冷却水的正常流动，可将拆卸板7拆卸，并对第一腔体1203内的杂质进行清理，以此保证冷却水在第一腔体1203内的正常流动，提高冷却水对套壳3的降温效果，当第一腔体1203内的杂质清理完毕后，将拆卸板7再次安装在套壳3的观察口处。
当待抽容器完成抽气时，关闭驱动电机9和水泵1202，然后第一腔体1203和第二腔体1205内的冷却水在自身重力的作用下开始向下移动，第一腔体1203内的冷却水向下移动进入第一水管1204，第二腔体1205内的冷却水向下移动通过第二水管1206进入第一水管1204，直至第一腔体1203和第二腔体1205内的冷却水排空，防止停机期间，冷却水受污染导致藻类生长或出现沉积物，从而对第一固定件2和套壳3产生影响。
实施例二：在实施例一的基础上，如图4所示，还包括用于左右对称分布的两个螺杆8进行降温的第二冷却机构，第二冷却机构设置于第一固定件2的下侧，第二冷却机构包括第三固定件1301，第三固定件1301固定连接于第一固定件2的下侧，第三固定件1301的中部设置有第三腔体1302，第三腔体1302与第一水管1204之间连通有第三水管1303，第二固定件4设置有第四腔体1304，螺杆8的内部设置有第五腔体1305，螺杆8的两端均设置有周向分布的六个过水孔1306，第三腔体1302通过相邻的过水孔1306与相邻的第五腔体1305连通，第四腔体1304通过相邻的过水孔1306与相邻的第五腔体1305连通，第四腔体1304连通有第三排水管1307，通过冷却水直接与两个螺杆8接触，以及第五腔体1305类似螺杆8形状的设置，使热量能够迅速通过螺杆8传递给冷却水，提高冷却水对相邻螺杆8的降温效果及效率。
如图2、图4和图5所示，在对螺杆8进行降温的过程中，冷却水始终充满第五腔体1305，使得螺杆8在转动过程中其质心不发生变化，从而使螺杆8在转动的过程中保持受力平衡，第五腔体1305的形状与相邻螺杆8的外侧形状相似，用于增大冷却水与螺杆8之间的接触面积，第五腔体1305内壁与相邻螺杆8外壁之间的水平方向上的距离自下至上逐渐减小，便于冷却水在第五腔体1305向上运动，驱动电机9输出轴的转动速度与水泵1202抽取冷却水的速度相匹配，用于对不同转速下的螺杆8进行相应降温，通过第五腔体1305的内壁对相邻的冷却水进行斜向上的挤压，便于冷却水向上移动，使冷却水始终以相对较低的温度对相邻的螺杆8进行降温，以提高冷却水对相邻螺杆8的降温效果和效率。
水泵1202自水罐内在抽取冷却水的过程中，第一水管1204内的冷却水还流向第三水管1303，流经第三水管1303的冷却水进入第三腔体1302，然后通过下侧的左右两组过水孔1306分别进入相邻的第五腔体1305，随着水泵1202持续抽水，两个第五腔体1305内的冷却水液面不断升高，直至第五腔体1305内的冷却水通过上侧的过水孔1306溢出流入第四腔体1304，然后冷却水再通过第三排水管1307排出，通过冷却水直接与两个螺杆8接触，使热量能够迅速通过螺杆8传递给冷却水，提高了冷却效果，通过第五腔体1305近似螺杆8形状的设置，使得冷却水与相邻螺杆8之间的接触面积增大，从而提高冷却水对相邻螺杆8的降温效果及效率。
两个螺杆8在转动的过程中，螺杆8带动相邻第五腔体1305内的冷却水一同转动，由于冷却水在随螺杆8一同转动的过程中，冷却水始终充满第五腔体1305，此时第二腔体1205内的冷却水相当于与相邻的螺杆8成为“一个整体”，以避免冷却水在随螺杆8转动的过程中，冷却水受离心力的作用向四周扩散，从而使得相邻的螺杆8失去动平衡，导致螺杆8出现震动，从而影响抽气作业的正常进行。
在冷却水随螺杆8转动的过程中，由于冷却水受离心力的作用有向外运动的趋势，冷却水开始挤压相邻第五腔体1305的内壁，同时自下至上直径逐渐增大的第五腔体1305的内壁对相邻的冷却水进行斜向上的挤压，便于冷却水向上移动，使冷却水始终以相对较低的温度对相邻的螺杆8进行降温，以提高冷却水对相邻螺杆8的降温效果和效率，待完成对待抽容器的抽气后，将电源切断并将冷却水排出即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：包括底架(1)，底架(1)固定连接有第一固定件(2)，第一固定件(2)远离底架(1)的一侧固定连接有套壳(3)，套壳(3)内设置有空腔，套壳(3)远离第一固定件(2)的一侧固定连接有第二固定件(4)，套壳(3)的空腔连通有进气口(5)，套壳(3)的空腔连通有与第一固定件(2)固定连接的出气口(6)，第一固定件(2)和第二固定件(4)之间转动连接有对称分布的螺杆(8)，对称分布的螺杆(8)均位于套壳(3)的空腔内，且对称分布螺杆(8)的轴线与水平面垂直，底架(1)安装有驱动电机(9)，一侧的螺杆(8)与驱动电机(9)的输出轴固定连接，底架(1)安装有控制面板(10)，控制面板(10)与驱动电机(9)电连接，螺杆(8)固定连接有对称分布的同步齿轮(11)，同步齿轮(11)为斜齿轮，相邻的同步齿轮(11)相互啮合，底架(1)设置有第一冷却机构。
2.如权利要求1所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：第一冷却机构包括水泵(1202)，水泵(1202)安装于底架(1)，水泵(1202)与外界的水罐连通，水泵(1202)与控制面板(10)电连接，套壳(3)设置有第一腔体(1203)，第一腔体(1203)位于套壳(3)空腔的外侧，水泵(1202)与第一腔体(1203)之间连通有第一水管(1204)，第一固定件(2)设置有第二腔体(1205)，第二腔体(1205)与第一水管(1204)之间连通有第二水管(1206)，第一腔体(1203)的一侧连通有第一排水管(1207)，第二腔体(1205)的一侧连通有第二排水管(1208)。
3.如权利要求2所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：套壳(3)设置有与第一腔体(1203)连通的观察口，套壳(3)的观察口区域固定连接有拆卸板(7)，且拆卸板(7)为透明材质。
4.如权利要求2所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：第一腔体(1203)水平方向上的横截面与同一水平面套壳(3)的横截面相似。
5.如权利要求2所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：第二排水管(1208)的高度高于第二水管(1206)的高度，第一排水管(1207)的高度高于第一水管(1204)的高度。
6.如权利要求2所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：还包括第二冷却机构，第二冷却机构设置于第一固定件(2)远离套壳(3)的一侧，第二冷却机构包括第三固定件(1301)，第三固定件(1301)固定连接于第一固定件(2)远离套壳(3)的一侧，第三固定件(1301)设置有第三腔体(1302)，第三腔体(1302)与第一水管(1204)之间连通有第三水管(1303)，第二固定件(4)设置有第四腔体(1304)，螺杆(8)设置有第五腔体(1305)，螺杆(8)的两端均设置有过水孔(1306)，第三腔体(1302)通过相邻的过水孔(1306)与相邻的第五腔体(1305)连通，第四腔体(1304)通过相邻的过水孔(1306)与相邻的第五腔体(1305)连通，第四腔体(1304)连通有第三排水管(1307)。
7.如权利要求6所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：在对螺杆(8)进行降温的过程中，冷却水始终充满第五腔体(1305)。
8.如权利要求6所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：第五腔体(1305)的形状与相邻螺杆(8)的外侧形状相似。
9.如权利要求6所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：第五腔体(1305)内壁与相邻螺杆(8)外壁之间的水平方向上的距离自靠近第三固定件(1301)的一端向靠近第二固定件(4)的一端逐渐减小。
10.如权利要求2所述的外平衡式螺杆真空泵，其特征在于：驱动电机(9)输出轴的转动速度与水泵(1202)抽取冷却水的速度相匹配。
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