CN117469183B - 一种离心式真空泵 - Google Patents

Abstract

本公开关于一种离心式真空泵，离心式真空泵包括真空泵主体、进气管路和连接管道，真空泵主体包括空气流道、连接盘和叶轮，叶轮位于空气流道与连接盘之间，叶轮与连接盘之间具有轮背空腔，连接管道的第一端与轮背空腔连通，连接管道的第二端通过进气管路的侧壁与进气管路的内部连通。连接管道使得轮背空腔与进气管路连通，由于轮背空腔的压力大于进气管路，从而轮背空腔内的气体通过连接管道进入进气管路，降低轮背空腔的压力并增大进气管路内的压力，进而减小轮背空腔和进气管路的压力差对叶轮产生的轴向作用力，使得叶轮在轴向方向受力平衡，避免叶轮窜动导致离心式真空泵的内部零件磨损，提高离心式真空泵的稳定性，以及延长使用寿命。

Description

一种离心式真空泵

技术领域

本公开涉及真空泵领域，尤其涉及一种离心式真空泵。

背景技术

真空泵广泛应用于化工、机械、医疗和食品等领域。在真空泵工作过程中，真空泵的叶轮前侧压力通常小于叶轮背部压力，吸气侧和排气侧之间的压力差会对叶轮产生轴向方向上的作用力，该作用力导致叶轮在轴向方向上单侧受力过大，容易引发叶轮、转子和轴承等相关零件过度磨损，影响真空泵的使用寿命。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种离心式真空泵，包括：

真空泵主体，包括空气流道、连接盘和叶轮，所述空气流道与所述连接盘相连，所述叶轮位于所述空气流道与所述连接盘之间，所述叶轮与所述连接盘之间具有轮背空腔；

进气管路，与所述空气流道的背离所述连接盘的一侧相连，且所述进气管路与所述叶轮同轴设置；

连接管道，所述连接管道的第一端与所述轮背空腔连通，所述连接管道的第二端通过所述进气管路的侧壁与所述进气管路的内部连通。

在一些实施例中，所述连接管道的第一端沿所述连接盘的径向方向贯穿所述连接盘的侧壁。

在一些实施例中，所述真空泵主体还包括电机外壳，所述电机外壳与所述连接盘相连，且所述电机外壳位于所述连接盘的背离所述空气流道的一侧；

其中，所述连接管道的第一端通过所述电机外壳的侧壁与所述轮背空腔连通。

在一些实施例中，所述连接管道的第一端与所述电机外壳的靠近所述连接盘的一侧相连。

在一些实施例中，所述连接盘包括连接盘主体以及通孔，所述连接盘主体的背离所述叶轮的一侧具有电机侧空腔；

在所述连接盘主体的轴向方向上，所述通孔贯穿所述连接盘主体，所述通孔连通所述轮背空腔与所述电机侧空腔。

在一些实施例中，所述通孔设置有多个，多个所述通孔沿所述连接盘主体的周向方向均布设置。

在一些实施例中，所述进气管路包括主管路和扩散器，所述扩散器的一端与所述空气流道相连，所述扩散器的另一端与所述主管路相连；

其中，所述连接管道的第二端与所述主管路的侧壁相连。

在一些实施例中，所在所述进气管路的轴向方向上，所述连接管道的第二端与所述叶轮之间的间距大于或等于所述主管路的内腔直径的两倍。

在一些实施例中，所述连接管道的第二端的轴向方向与所述主管路的轴向方向垂直，或者，所述连接管道的第二端的轴向方向朝向所述叶轮倾斜。

在一些实施例中，所述真空泵主体包括磁悬浮真空泵。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：连接管道使得轮背空腔与主管路连通，由于轮背空腔的压力大于进气管路，从而轮背空腔内的气体能够通过连接管道进入进气管路，以降低轮背空腔的压力并增大进气管路的压力，从而平衡轮背空腔和进气管路的压力差对叶轮产生的轴向方向的作用力，使得叶轮在其轴向方向上受力平衡，以避免离心式真空泵的内部零件磨损。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中的一种离心式真空泵的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种离心式真空泵的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种离心式真空泵的局部示意图。

图4是图3中A-A方向的截面图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种连接盘的示意图。

附图标记：

10’、真空泵主体；

11’、空气流道；12’、连接盘；20’、进气管路；

10、真空泵主体；

11、空气流道；12、连接盘；121、连接盘主体；122、通孔；123、电机侧空腔；13、叶轮；14、轮背空腔；15、转子；16、电机外壳；17、轴承；

20、进气管路；21、主管路；22、扩散器；

30、连接管道；31、第一端；32、第二端。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

真空泵广泛应用于化工、机械、医疗和食品等领域。

参考图1，示出了一种相关技术中的离心式真空泵，离心式真空泵包括真空泵主体10’和进气管路20’，以图1所示方位为例，在离心式真空泵工作过程中，真空泵主体10’中的叶轮13（参考图4）的左侧为叶轮前侧空腔侧（即进气管路20’），叶轮13的右侧为叶轮背部空腔，叶轮背部空腔与排气管路（即空气流道11’）相连，从而叶轮背部空腔的压力介于叶轮前侧空腔与排气管路之间，也即叶轮背部空腔与叶轮前侧空腔之间存在压力差。

可以确定的是，该压力差会对叶轮13产生沿轴向方向（图1中所示x方向）向左的作用力（参考图3中所示第一作用力F1），在叶轮13转动吸气过程中，第一作用力F1会导致叶轮13具有向左运动的趋势，使得叶轮13在x方向上产生窜动，进而引发叶轮13、转子15（参考图4）和轴承17（参考图4）等相关零件之间产生磨损，影响离心式真空泵的使用寿命。

为了解决相关技术中存在的问题，本公开实施例提供了一种离心式真空泵，离心式真空泵包括真空泵本体、进气管路和连接管道，真空泵主体包括空气流道、连接盘和叶轮，空气流道与连接盘相连，叶轮位于空气流道与连接盘之间，叶轮与连接盘之间具有轮背空腔，进气管路与空气流道的背离连接盘的一侧相连，且进气管路与叶轮同轴设置，连接管道的第一端与轮背空腔连通，连接管道的第二端通过进气管路的侧壁与进气管路的内部连通。本公开中，连接管道使得轮背空腔与进气管路的内部连通，由于轮背空腔的压力大于进气管路，从而轮背空腔内的气体能够通过连接管道进入进气管路，以降低轮背空腔的压力并增大进气管路的压力，从而平衡轮背空腔和进气管路的压力差对叶轮产生的轴向方向的作用力，使得叶轮在其轴向方向上受力平衡，以避免离心真空泵的内部零件磨损。

根据本公开一示例性实施例，如图2至图5所示，本公开实施例提供了一种离心式真空泵，离心式真空泵又称为透平真空泵，其能够通过叶轮13旋转吸入空气从而产生低压或者真空环境。本公开实施例提供的离心式真空泵比如可以为磁悬浮真空泵，磁悬浮真空泵相比于传统真空泵具有高精度、高效能、低噪音等优点，这并不对本公开的方案产生限定，可以理解的是，本公开实施例提供的真空泵也可以为传统真空泵，传统真空泵的驱动单元可以为伺服电机，伺服电机的输出轴与转子15固定连接，伺服电机的输出轴转动以带动转子15转动，再由转子15带动叶轮13转动。

如图2至图4所示，离心式真空泵包括真空泵主体10，真空泵主体10包括定子（附图未示出）、转子15和叶轮13，定子与转子15的转动轴线重合，叶轮13与转子15同轴设置且形成固定连接，转子15带动叶轮13相对定子转动，叶轮13转动时能够吸走进气管路20中的空气并在进气管路20中（后文有详细介绍）形成低压环境。继续参考图2至图4，真空泵主体10还包括空气流道11和连接盘12，空气流道11与连接盘12固定连接，空气流道11用于排出气体，在一个示例中，参考图2和图3，空气流道11可以由蜗壳围成，蜗壳的形状与蜗牛的壳体相似，蜗壳的流道沿流体流出的方向不断增大，可使其中流体的速度保持不变，能够减少由于流速的变化而产生的能量损失。

叶轮13位于空气流道11和连接盘12之间，围成空气流道11的蜗壳和连接盘12能够在叶轮13的轴向方向（图4中所示x方向）上对叶轮13提供限位。

如图2至图4所示，离心式真空泵还包括进气管路20，进气管路20与空气流道11的背离连接盘12的一侧相连，进气管路20与叶轮13同轴设置，进气管路20的内部与叶轮13连通。真空泵主体10处于工作状态时，进气管路20内的气体被真空泵主体10吸走，从而进气管路20内形成低压环境。

如图2至图5所示，本公开实施例提供的真空泵还包括连接管道30，连接管道30的第一端31与轮背空腔14连通，连接管道30的第二端32通过进气管路20的侧壁与进气管路20的内部连通，也即，连接管道30使得轮背空腔14与进气管路20连通。相关技术中的离心式真空泵处于工作状态时，离心式真空泵的叶轮前侧（也即进气管路20）的压力小于叶轮背部（也即轮背空腔14）的压力，使得叶轮前侧与叶轮背部存在压力差，压力差导致叶轮13在轴向方向上受到第一作用力F1，第一作用力F1的方向由轮背空腔14指向主管路21（图4中所示x方向的反向），从而叶轮13在轴向方向上受力不平衡，比如，第一作用力F1导致转子15和叶轮13转动不稳定、叶轮13和转子15在轴向方向上与其他零件（比如轴向轴承）产生摩擦，影响离心式真空泵的运行稳定性和使用寿命。

而本公开实施例提供的真空泵中，参考图4，连接管道30将轮背空腔14与进气管路20连通，轮背空腔14内的压力大于进气管路20内的压力，从而轮背空腔14内的气体能够通过连接管道30沿图4中所示a方向进入进气管路20，一方面，气体转移会导致轮背空腔14内的压力变小，并导致进气管路20内的压力增大，从而减小轮背空腔14与进气管路20的压力差；另一方面，气体进入进气管路20后还受到叶轮13的吸力并朝向叶轮13运动，以对叶轮13提供第二作用力F2，第二作用力F2的方向由主管路21指向轮背空腔14，可以理解的是，第二作用力F2的方向与第一作用力F1的方向相反，从而第二作用力F2能够进一步减小第一作用力F1对叶轮13和转子15产生的轴向方向上的影响。

本公开实施例中，连接管道使得轮背空腔与进气管路连通，由于轮背空腔的压力大于进气管路，从而轮背空腔内的气体能够通过连接管道进入进气管路，以降低轮背空腔的压力并增大进气管路的压力，从而平衡轮背空腔和进气管路的压力差对叶轮产生的轴向方向的作用力，使得叶轮在其轴向方向上受力平衡，以避免离心式真空泵的内部零件磨损。

并且，由于叶轮13在转动时会发热升温，因此需要对叶轮13进行降温以保证真空泵稳定运行，相关技术中进行降温时，通常需要单独设置冷却设备以及对连接盘和蜗壳的结构进行调整，而本公开实施例提供过的离心式真空泵中，真空泵主体10中的低温气体能够被吸入至轮背空腔14，低温气体能够在轮背空腔14中对叶轮背部进行风冷降温，低温气体还能够通过连接管道30进入进气管路20以对叶轮前侧进行风冷散热，从而降低离心式真空泵的温度，与相关技术相比，本公开实施例提供的离心式真空泵无需设置额外的冷却设备，散热成本低且设备占地面积小。

在一个示例性实施例中，如图2至图5所示，本公开实施例提供了一种离心式真空泵，离心式真空泵包括真空泵本体、进气管路20和连接管道30，真空泵主体10包括空气流道11、连接盘12和叶轮13，空气流道11与连接盘12相连，叶轮13位于空气流道11与连接盘12之间，叶轮13与连接盘12之间具有轮背空腔14，进气管路20与空气流道11的背离连接盘12的一侧相连，且进气管路20与叶轮13同轴设置，连接管道30的第一端31与轮背空腔14连通，连接管道30的第二端32通过进气管路20的侧壁与进气管路20的内部连通。

本实施例中，如图4和图5所示，连接管道30的第一端31沿连接盘12的径向方向贯穿连接盘12的侧壁。参考图4，连接管道30的第一端31通过连接盘12的侧壁与轮背空腔14连通，连接盘12的背离叶轮13的一侧具有电机侧空腔123，也即，连接管道30能够与电机侧空腔123连通进而与轮背空腔14连通。需要说明的是，轮背空腔14形成于连接盘12与叶轮13之间，而电机侧空腔123位于连接盘12的背离叶轮13的一侧，因此，将连接管道30的第二端32设置成与连接盘12的侧壁相连，该种设置方式不会对轮背空腔14的大小产生影响，仅需在连接盘12的侧壁上设置开口即可，以减小对现有技术成熟的离心式真空泵的改动程度，利于降低改造成本，以及提高改进后的良品率。

其中，参考图4和图5，连接盘12包括连接盘主体121和通孔122，在连接盘主体121的轴向方向上（图5中所示x方向），通孔122贯穿连接盘主体121，通孔122的一端与轮背空腔14相连，通孔122的另一端与电机侧空腔123连通，也即，连接管道30的第一端31贯穿（图4中所示z方向）电机外壳16的侧壁以与电机侧空腔123连通，进而电机侧空腔123通过通孔122与轮背空腔14连通。通孔122的截面形状可以为圆形、矩形、异形等。

其中，参考图4和图5，连接盘主体121上设置有多个通孔122，且多个通孔122沿连接盘12的周向方向均布设置。通过设置多个通孔122，可以提升轮背空腔14与电机侧空腔123之间气体传输的效率。另外，通过将多个通孔122沿连接盘12的周向方向均布设置，在轮背空腔14内的气体向电机侧空腔123运动时，可以保证叶轮13在周向方向的不同位置受力均匀，避免受力不均匀发生磨损。

在一些实施例中，如图2至图5所示，真空泵主体10还包括电机外壳16，电机外壳16与连接盘12相连，且电机外壳16位于连接盘12的背离空气流道11的一侧。电机外壳16能够离心式真空泵的大部分结构，比如转子的大部分结构、定子、驱动单元等。可以理解的是，连接管道30的第一端31也可以通过电机外壳16的侧壁与电机侧空腔123连通，进而通过连接盘主体121上的通孔122与轮背空腔14连通。

在一些实施例中，参考图4，连接管道30的第一端31与电机外壳16的靠近连接盘12的一侧相连。参考图4可知，连接管道30与电机外壳16的连接位置靠近进气管路20，一方面能够减小气体流动阻力，利于增大气体的流量、流速，以使得轮背空腔14的绝对压力更低；另一方面还能够减少连接管道30长度以降低成本。

在一些实施例中，如图4所示，进气管路20包括主管路21和扩散器22，扩散器22的一端与围成空气流道11的蜗壳相连，扩散器22的另一端与主管路21相连，连接管道30的第二端32与主管路21的侧壁相连进而与进气管路20的内部连通。

在一些实施例中，参考图4，在进气管路20的轴向方向（图4中所示x方向）上，连接管道30的第二端32与叶轮13之间具有第一间距，第一间距的尺寸大于或等于主管路21的内腔直径的两倍。

在一些实施例中，如图4所示，连接管道30的第二端32的轴向方向与进气管路20的径向方向垂直。该种设置方式可以避免气体进入主管路21时具有远离叶轮13方向的初速度。

在另一些实施例中（该实施例未在附图示出），连接管道的第二端的轴向方向可以与进气管路的径向方向呈预设夹角，且轴向方向朝向叶轮倾斜，可以理解的是，该种设置方式可以使得气体进入进气管路的内部时具有朝向叶轮的分力，以增强气体提供的第二作用力F2。

在一个示例性实施例中，如图2至图5所示，本公开实施例提供了一种离心式真空泵，离心式真空泵包括真空泵本体、进气管路20和连接管道30，真空泵主体10包括空气流道11、连接盘12和叶轮13，空气流道11与连接盘12相连，叶轮13位于空气流道11与连接盘12之间，叶轮13与连接盘12之间具有轮背空腔14，进气管路20与空气流道11的背离连接盘12的一侧相连，且进气管路20与叶轮13同轴设置，连接管道30的第一端31与轮背空腔14连通，连接管道30的第二端32通过进气管路20的侧壁与进气管路20的内部连通。

本实施例中提供的离心式真空泵可以包括上述各个实施例提供的离心式真空泵的任意结构、器件等。

如图4所示，连接管道30可以为PVC（Polyvinylchlorid，中译聚氯乙烯）钢丝软管，PVC钢丝软管为内嵌金属钢丝的PVC软管。PVC钢丝软管具有耐高负压、耐油、耐腐蚀、耐酸碱，可屈挠性好，不脆裂、不易老化等优点。

在一些可选地实施方式中，连接管道30的材质可以为金属、合金等。

在此，需要说明的是，连接管道30应尽量避免设置成有直角拐角和锐角拐角，以避免气体转向时损失较大的动能，示例性地，参考图4，可以将连接管道30的路径设置成圆弧形。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种离心式真空泵，其特征在于，包括：

真空泵主体（10），包括空气流道（11）、连接盘（12）和叶轮（13），所述空气流道（11）与所述连接盘（12）相连，所述叶轮（13）位于所述空气流道（11）与所述连接盘（12）之间，所述叶轮（13）与所述连接盘（12）之间具有轮背空腔（14），其中，所述连接盘（12）包括连接盘主体（121）以及通孔（122），所述连接盘主体（121）的背离所述叶轮（13）的一侧具有电机侧空腔（123）；

在所述连接盘主体（121）的轴向方向上，所述通孔（122）贯穿所述连接盘主体（121），所述通孔（122）连通所述轮背空腔（14）与所述电机侧空腔（123）；

进气管路（20），与所述空气流道（11）的背离所述连接盘（12）的一侧相连，且所述进气管路（20）与所述叶轮（13）同轴设置；

连接管道（30），所述连接管道（30）的第一端（31）与所述轮背空腔（14）连通，所述连接管道（30）的第二端（32）通过所述进气管路（20）的侧壁与所述进气管路（20）的内部连通；

所述连接管道（30）能够与所述电机侧空腔（123）连通进而与所述轮背空腔（14）连通；

所述连接管道（30）的第一端（31）沿所述连接盘（12）的径向方向贯穿所述连接盘（12）的侧壁；和/或，

所述真空泵主体（10）还包括电机外壳（16），所述电机外壳（16）与所述连接盘（12）相连，且所述电机外壳（16）位于所述连接盘（12）的背离所述空气流道（11）的一侧，其中，所述连接管道（30）的第一端（31）通过所述电机外壳（16）的侧壁与所述轮背空腔（14）连通，所述连接管道（30）的第一端（31）与所述电机外壳（16）的靠近所述连接盘（12）的一侧相连，所述连接管道（30）的第一端（31）贯穿所述电机外壳（16）的侧壁以与所述电机侧空腔（123）连通。

2.根据权利要求1所述的离心式真空泵，其特征在于，所述通孔（122）设置有多个，多个所述通孔（122）沿所述连接盘主体（121）的周向方向均布设置。

3.根据权利要求1所述的离心式真空泵，其特征在于，所述进气管路（20）包括主管路（21）和扩散器（22），所述扩散器（22）的一端与所述空气流道（11）相连，所述扩散器（22）的另一端与所述主管路（21）相连；

其中，所述连接管道（30）的第二端（32）与所述主管路（21）的侧壁相连。

4.根据权利要求3所述的离心式真空泵，其特征在于，在所述进气管路（20）的轴向方向上，所述连接管道（30）的第二端（32）与所述叶轮（13）之间的间距大于或等于所述主管路（21）的内腔直径的两倍。

5.根据权利要求3所述的离心式真空泵，其特征在于，所述连接管道（30）的第二端（32）的轴向方向与所述主管路（21）的轴向方向垂直，或者，所述连接管道（30）的第二端（32）的轴向方向朝向所述叶轮（13）倾斜。

6.根据权利要求1所述的离心式真空泵，其特征在于，所述真空泵主体（10）包括磁悬浮真空泵。