CN1714245A - 空冷式干式真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明有关空冷式干式真空泵，热交换性优异，可进行清洁排气，此外还小型紧凑且设置面积小，重量轻，并且实现低噪音，制造成本以及设备费低廉。在把受转动驱动源的电动机(M)的驱动力驱动而转动的转子(2)收纳在具有流体的吸入口(1a)和排出口(1b)的壳(1)内的真空泵中，壳的轴向(I)的一侧(1c)设置供气机构，壳形成为由可转动地收纳转子(2)的内管部(4)和设在该内管部周围的外管部(5)组成的双重管结构，上述内管部(4)和上述外管部(5)之间沿着轴向(I)设置了上述供气机构送来的冷风(W)穿过的通风道(7)。

Description

空冷式干式真空泵
技术领域
本发明有关例如医疗机械、食品机械、电器、电子机械、光学机械、包装机械以及使用半导体元件的机械等所使用的空冷式干式真空泵，其热交换性优异，可进行清洁排气，此外还小型紧凑且设置面积小，重量轻，并且实现低噪音。
背景技术
通常，真空泵由于是在把流体吸入侧做成断流状态并提高了密闭度的状态下运转，所以电动机的转动驱动能几乎都转换成了热。这时所发生的热的发热量非常大，所以若不采取某个对策的话，那么真空泵本身将因发热而烧损，不能继续运转。
真空泵在真空状态下运转，压缩流体的压缩比增大的话，那么驱动真空泵的电动机的驱动能转换成热产生很大的热量，所以现有在真空泵的吸入侧的通道上通过注入油及填充水进行冷却的湿式真空泵，但是冷却用水以及油不是在真空泵的排出侧，而是逆流到被接续在真空泵吸入侧的、应该抽成真空的真空室侧，出现了有损真空状态的不良情况。并且从当前努力保护和保全地球环境、预防有毒化学物质污染、进行超精密加工及提高精度等的观点出发，干燥式真空泵开始替代这种湿式真空泵而受到瞩目。
然而，作为真空泵因发热而烧损的解决措施，干燥式真空泵，属于在真空泵的壳上设置套管部，利用向该套管部输送制冷剂液进行冷却等方法以便用制冷剂液去热，并取得热平衡的液冷式真空泵。它表示在特开平7-167091号公报中。
然而，这种液冷式真空泵，由于是使用纯净水及工业用水等冷却液作为制冷剂液，所以需要水管以及为输送冷却液的泵等器具以及器材，而且还需要为了对冷却液进行排水和处理的处理设施等。并且，若希望循环使用冷却液的话，还需要冷却装置以及另外在需要时使用的防锈处理设备等，制造中由于需要许多设备，所以花费的费用庞大等，实用上有诸多难点。
可是，上述现有的液冷式的真空泵，由于是使用纯净水及工业用水等冷却液作为制冷剂液，所以需要水管以及为输送冷却液的泵等器具以及器材，而且还需要为了对冷却液进行排水和处理的处理设施等。并且，若希望循环使用冷却液的话，还需要冷却装置以及另外在需要时使用的防锈处理设备等，制造中由于需要许多设备，所以花费的费用庞大等，实用上有诸多难点。
因此，本发明人经长年反复研究开发和努力，为了冷却真空泵发热部的发热而着眼于空冷式真空泵以替代上述水冷式真空泵，结果完成了本发明。
而且，本发明与通过在真空泵发热部的外部设置散热片并且增大散热面积以期散热，并进行冷却的单纯的空冷式干式真空泵不同，目的是提供热交换性优异，可进行清洁排气，此外还小型紧凑且设置面积小，重量轻，并且实现低噪音，制造成本以及设备费低廉的空冷式干式真空泵。
发明内容
本发明鉴于上述课题进行，本发明第1方面所述内容采用的机构，其特征在于，在把受转动驱动源的电动机的驱动力驱动而转动的转子收纳在具有流体的吸入口和排出口的壳内的真空泵中，在上述壳的轴向的一侧设置供气机构，上述壳形成为由可转动地收纳转子的内管部和设在该内管部周围的外管部组成的双重管结构，上述内管部和上述外管部之间沿着轴向设置了上述供气机构送来的冷风穿过的通风道。
此外，本发明第2方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面中，上述通风道相对由作为转动驱动源的电动机、把该电动机的驱动力传送到转子上的增速齿轮和正时齿轮等传动件、自由转动地支撑上述转子轴的滚动轴承机构、相互啮合的上述转子等组成的发热构件沿着轴向而设置，该发热构件发生的热和穿过上述通风道内的、由上述供气机构送来的冷风对流地流动并进行热交换。
另外，本发明第3方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面或者第2方面中，上述供气机构是送气扇或者是吸气扇。
再者，本发明第4方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面、第2方面和第3方面中，收纳转子的上述壳、收纳作为上述传动件的增速齿轮的增速齿轮室以及收纳正时齿轮的正时齿轮室，通过在上述内管部和上述外管部的双重管结构之间介于连通部进行连通而共同形成上述通风道。
再有，本发明第5方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面、第2方面、第3方面和第4方面中，上述增速齿轮室和正时齿轮室介于隔离壁区分为上下2个室而形成，该2个室介于通道使内部连通而设，以此润滑油可对流。
此外，本发明第6方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面、第2方面、第3方面、第4方面和第5方面中，上述转子被安装在一端侧自由转动地支撑在配置于在壳的一侧固定的正时齿轮室内的第1滚动轴承机构中的转子轴上。
另外，本发明第7方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面、第2方面、第3方面、第4方面、第5方面和第6方面中，上述转子接近设有上述吸入口并密闭的壳的另一侧而安装在转子轴上，该转子轴，其另一端侧自由转动地被支撑在配置于在上述壳的上述一侧上所固定的小直径的保持筒体内的第2滚动轴承机构上。
再有，本发明第8方面所述内容采用的机构，其特征在于，在本发明第1方面、第2方面、第3方面、第4方面、第5方面、第6方面和第7方面中，上述壳、上述电动机和上述供气机构中至少一个的外周根据需要被吸音构件覆盖。
本发明的空冷式干式真空泵热交换性优异，可进行清洁排气，此外还小型紧凑且设置面积小，重量轻，并且实现低噪音，制造成本以及设备费低廉。
附图简单说明
图1是表示本发明空冷式干式真空泵实施形态1的剖面图；
图2是它的立体图；
图3是它的主视图；
图4是它的俯视图；
图5是它的仰视图。
具体实施方式
以下根据附图就实施形态的具体例子说明本发明的详细内容。
(实施形态1)
图1是表示本发明空冷式干式真空泵实施形态1的纵剖面图；图2是它的立体图。图3是它的主视图；图4是它的俯视图；图5是它的仰视图。
在本实施形态1中，在把受转动驱动源的电动机M的驱动力驱动而转动的转子2收纳在具有流体G的吸入口1a和排出口1b的壳1内这一点上，本发明的真空泵，与例如特许文件1中所记述的上述现有的真空泵具有相同的构成和作用。
可是，在本实施形态1中，上述壳1的轴向I的一侧设置了作为供气机构的送气扇3，上述壳1形成为由可转动地收纳上述转子2的内管部4和设在该内管部4周围的外管部5组成的双重管结构。此外，在图示的本实施形态中，转子2在本实施形态中，在壳1上如图4所示，构成了被收纳在直径方向Q对称设置的2个内管部4·4内的、具有2个转子2A·2B的双轴轴流形的真空泵。
而且，2个转子2A·2B，在外圆周上形成各自的螺旋方向不同的螺纹，例如一方的转子2A为右旋的话，那么另一方的转子2B为左旋。并且，该螺旋方向不同的螺纹，从真空泵的吸入侧向流出侧，转子2A·2B由构成大节距的节距长6a和比该节距长6a小的节距的节距长6b组成，吸收气体将被该节距长6a·6b隔热压缩。
7是设置在上述内管部4·4和上述外管部5·5之间的通风道，该通风道7·7沿着壳1的轴向I设置以使从上述送气扇3送来的冷风W穿过。
此外，该通风道7相对由作为转动驱动源的电动机M、把该电动机M的驱动力传送到转子2A上的增速齿轮8和正时齿轮9A·9B等传动件10、自由转动地支撑上述转子2A·2B的转子轴11A·11B的滚动轴承机构12A·12B和12A·12B、相互啮合的上述转子2A·2B等组成的发热构件沿着轴向I而纵向贯通地设置。而且，在图4中虽然根据2个双轴轴流形的真空泵在平面略扁平椭圆形上设置了2个转子2A·2B，但是其平面形状图示的是代表性的示例，可以不限于此采取适当的形状，同时也可自由增减变更其设置个数。
也就是说，收纳转子2A·2B的上述壳1、收纳作为上述传动件10的增速齿轮8的增速齿轮室13以及收纳正时齿轮9A·9B的正时齿轮室14，通过在上述内管部4和上述外管部5的双重管结构之间介于连通部进行连通而共同地使上述通风道7·7一体地形成。
而且，由发热构件发生的热和穿过上述通风道7·7内的、由上述送气扇3送来的冷风W对向地流动并进行热交换。
此外，上述增速齿轮室13和正时齿轮室14介于隔离壁区分为上下2个室而形成，该2个室介于配置在内周中央部的通道15A和被配置在外周侧的通道15B使内部相互连通，以此润滑油O可对流设置。其中被配置在内周中央部的通道15A形成短筒状以便促进润滑油O的对流。
另外，上述转子2A·2B使用机械锁定构件m·m被安装在一端侧16a自由转动地支撑在配置于上述壳1的一侧1c上固定的增速齿轮室13内的第1滚动轴承机构12A·12A的作为主轴以及副轴的转子轴11A·11B上。
并且，上述转子2A·2B，除了设置上述吸入口1a以外，还接近构成封闭壁面的壳1的另一侧1d，如上所述被安装在转子轴11A·11B上，由此保证吸入侧的气密性。
此外，上述转子轴11A·11B，另一端侧16b自由转动地被支撑在配置于在上述壳1的上述一侧1c固定的小直径保持筒体17内的第2滚动轴承机构12B·12B上。这些滚动轴承机构12A·12A和12B·12B，例如，如图1所示，除了可以使用滚动轴承外，还可以使用滚柱轴承等。
另外，18是低噪音以及被要求时可根据需要设置的吸音构件，虽然也可以不一定设置，但是该吸音构件18在本实施形态1中如图所示至少对上述壳1、上述电动机M和上述送气扇3之一的外周进行完全覆盖。
再有，作为该吸音构件18，最适合使用例如聚氨脂泡沫塑料、海面橡胶、毛毡、无纺织物、合成树脂纤维或者天然纤维多层化的布帛等吸音性较高的多孔质材料。
19是在上述壳1的外管部5的外周上所形成的散热片，是为散热用的。
20是安装在上述壳1上面的多个吊环，是在搬运和保管时，为了便于挂绳索从而用起重机等吊机进行移动用的。
21是水平仪；22是通风装置。
本发明实施形态1由以上构成件组成，电动机M驱动的话，转子2A·2B介于增速齿轮8和相互啮合的正时齿轮9A·9B等传动件10其转子轴11A·11B受电动机M的转动驱动力驱动而转动，所以安装在该转子轴11A·11B上且螺旋方向不同的螺纹被设置在外周上的转子2A·2B在设置在壳1的内管部4·4内，使较大节距的节距长6a和较小节距的节距长6b一边啮合，一边在相互不同的转动方向转动。这时，与电动机M驱动的同时，风扇电动机驱动，作为供气机构的送气风扇3转动。
而且，从设置在壳1的另一侧1d(图1中的上面)上的吸入口1a，作为流体的气体，由于被吸入而被输入壳1的内管部4内，接着从较大节距的节距长6a和较小节距的节距长6b一边相互啮合一边转动的一次侧的转子2A向二次侧的转子2B输入的同时，向下游进行隔热压缩，并从设置在壳1的侧面上的排出口1b排出去。
这时，由作为转动驱动源的电动机M、把该电动机M的驱动力传送到转子2A上的增速齿轮8和正时齿轮9A·9B等传动件10、自由转动地支撑上述转子2A·2B的转子轴11A·11B的滚动轴承机构12A·12B和12A·12B、为压缩流体G而一边相互啮合一边转动的上述转子2A·2B等组成了发热构件，伴随真空泵的运转从该发热构件产生热。
此外，如上所述，送气扇3开始转动的话，冷风W在由可转动地收容了转子2A·2B的内管部4和外管部5组成的双重管结构的壳1，在内管部4和外管部5之间沿着轴向I穿过纵向贯通地设置的通风道7·7内而排出。
而且，送气扇3送来的冷风W在构成双重壁结构的通风道7·7中上升通过时，可以介于该通风道7·7冷却从上述发热构件发生的热，进行热交换。
此外，由于同时伴随通风道7·7本身温度上升的对流作用(烟筒效果)，送气扇3送来的冷风W的冷却作用将有效地进行。
进而，利用送气扇3送来的冷风W，例如，如图1所示，还可以直接冷却在壳1的下部作为驱动送气扇和在左右方向相对设置的真空泵转子2A·2B的转动驱动源的电动机M。
此外，增速齿轮室13和正时齿轮室14介于配置在内周中央部的短筒状的通道15A和被配置外周侧的通道15B使内部相互连通而设置，所以被收容在增速齿轮室13和正时齿轮室14内的润滑油O可进行对流，因此伴随真空泵运转，润滑油O温度上升被抑制并冷却，同时增速齿轮8、啮合的正时齿轮9A·9B、转子轴11A·11B等的各零部件的润滑性得到确保，从而可以防止磨耗。另外，由于增速齿轮8转动时的加压，润滑油O被泵吸起，所以可以促进增速齿轮室13和正时齿轮室14的对流。
壳1、电动机M和送气扇3至少其中之一的外圆周，在本实施形态1中，如图所示，根据需要完全被吸音构件18覆盖，所以从作为主要噪音发生源的电动机M和送气扇3等发生的噪音被吸音构件18吸收，可防止向外部漏出，从而可减低噪音。
这时，即使壳1、电动机M和送气扇3全部外周都用吸音构件18覆盖，如上所述，发热构件发生的热，由于可以通过把从送气扇3送来的冷风W送入在内管部4和外管部5之间沿着壳1的轴向I纵向贯通地设置的通风道7·7内而进行热交换，所以吸音构件18不会产生妨碍，可以顺利且迅速地进行热交换。
在图示的上述实施形态1中，虽然是通过使用送气扇3作为供气机构并把冷风W送入内管部4和外管部5之间设置的通风道7·7，以此与从发热构件发生的热进行热交换，但是本发明不限于此，例如，虽然图中未表示，但是通过在壳1的另一侧1d把吸气扇连通通风道而设置，用该吸气扇吸引通风道7·7内的空气，由此把新鲜空气从外部输入到通风道7·7内并作为冷风W，与发热构件发生的热进行热交换，也是本发明的适用范围。
此外，在图示的上述实施形态1中，虽然所示的是代表性的把2个转子2A、2B可转动地收容在2个内管部4·4内并进行啮合的双轴轴流形的真空泵，但是它只是个示例，本发明还适用于有1个转子以及收容该转子的内管部4的单轴轴流形的真空泵。另外，在上述实施形态中，只是代表性地说明了作为流体G压缩气体的情况，这是示例，作为流体G压缩液体的情况也是本发明的适用范围。
产业上应用可能性
本发明由于是把冷风送入接近发热构件并设置在壳上的双重管结构的连通道内，所以热交换性优异，并且由于是送入冷风，所以不需要水管以及为输送冷却液的泵等器具及器材，进而为了对冷却液进行排水和处理的处理设施等，而且还不需要为使制冷剂再利用的冷却装置以及防锈处理设备等，可进行清洁排气。此外，还小型紧凑且设置面积小，重量轻，并且实现低噪音，所以最合适应用于例如医疗机械、食品机械、电器、电子机械、光学机械、包装机械以及使用半导体元件的机械等。

Claims (8)

1.一种空冷式干式真空泵，其特征在于，在把受转动驱动源的电动机的驱动力驱动而转动的转子收纳在具有流体的吸入口和排出口的壳内的真空泵中，在上述壳的轴向的一侧设置供气机构，上述壳形成为由可转动地收纳上述转子的内管部和设在该内管部周围的外管部组成的双重管结构，上述内管部和上述外管部之间沿着轴向设置了上述供气机构供给的冷风穿过的通风道。
2.如权利要求1所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，上述通风道相对由作为转动驱动源的电动机、把该电动机的驱动力传送到转子上的增速齿轮和正时齿轮等传动件、自由转动地支撑上述转子轴的滚动轴承机构、相互啮合的上述转子等组成的发热构件沿着轴向而设置，该发热构件产生的热和穿过上述通风道内的、由上述供气机构送来的冷风对流地流动并进行热交换。
3.如权利要求1或2所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，上述供气机构是送气扇或者是吸气扇。
4.如权利要求1、2以及3中任一项所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，收纳转子的上述壳和收纳作为上述传动件的增速齿轮的增速齿轮室以及收纳正时齿轮的正时齿轮室，通过在上述内管部和上述外管部的双重管结构之间介于连通部进行连通而共同形成上述通风道。
5.如权利要求1、2、3以及4中任一项所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，上述增速齿轮室和正时齿轮室介于隔离壁区分为上下2个室而形成，该2个室介于通道使内部连通而设，以此润滑油可对流。
6.如权利要求1、2、3、4以及5中任一项所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，上述转子被安装在一端侧自由转动地支撑在配置于在壳的一侧固定的正时齿轮室内的第1滚动轴承机构中的转子轴上。
7.如权利要求1、2、3、4、5以及6中任一项所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，上述转子接近设有上述吸入口并密闭的壳的另一侧而安装在转子轴上，该转子轴，其另一端侧自由转动地被支撑在配置于在上述壳的上述一侧上所固定的小直径的保持筒体内的第2滚动轴承机构上。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6以及7中任一项所述的空冷式干式真空泵，其特征在于，上述壳、上述电动机和上述供气机构中至少一个的外周根据需要被吸音构件覆盖。
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