CN201661441U - 真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，属于真空泵领域。它解决了现有的抽气装置中单缸作用效率低，曲轴带动的多缸作用结构复杂、成本高等问题。本真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置包括若干个双向作用的抽气气缸，每个抽气气缸均由圆筒形的缸体、活动安装于该缸体内的活塞和一端与该活塞相固定的活塞杆组成，本装置还包括底盘，各个抽气气缸均位于底盘上，每个抽气气缸中的活塞杆外端均与底盘铰接，底盘处还设有一驱动机构，在该驱动机构的带动下各个缸体内端作圆周运动从而使每一个缸体相对该缸体所对应的活塞杆往复滑动。本真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置具有使用寿命长、降低成本、提高效率等优点。

Description

真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置

技术领域

本实用新型属于真空泵领域，涉及一种真空泵的抽气装置，特别是一种真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置。

背景技术

真空泵和其他设备(如真空容器、真空阀、真空测量仪表、连接管路等)组成真空系统，其为利用机械、物理、化学、物理化学等方法对容器进行抽气，以获得和维持真空的装置。真空泵广泛应用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药、航天等部门。从结构上真空泵大致可分为：往复式真空泵、回转式真空泵和射流式真空泵等。其中，往复式真空泵包括活塞式真空泵，它是使泵腔(气缸)的工作容积发生周期性变化来抽气的。

如图1所示，本申请人设计了真空泵的活塞式往复双作用单缸抽气装置，包括一圆筒形的缸体、安装于该缸体内的活塞和内端与该活塞固连为一体的活塞杆，活塞能够相对缸体作往复直线运动，且在活塞与缸体之间设有能够防止缸体内由活塞相隔而成的两个容腔相通的密封件，活塞杆的外端伸出缸体，活塞杆内具有轴向贯通的抽气通道，活塞具有连通该抽气通道的中空结构，且在活塞的两侧均固设有能够防止两侧容腔内的气体进入活塞内腔的单向阀一，且当单向阀一利用气压打开后能使容器内的气体进入对应的容腔内，缸体的两端均固设有能够防止外界气体进入对应容腔内的单向阀二，且当单向阀二利用气压打开后能使对应容腔内的气体向外排出。

上述的抽气装置实现了活塞相对在缸体内直线往复运动时均进行抽气的双作用，其一周期的抽气量是通常活塞式真空泵抽气量的近两倍，但是本申请人在单缸抽气过程中发现其抽气量还有很大的提升余地，且单缸在抽气过程中存在脉动现象，另外通常在多气缸结构中需用一根曲轴来驱动多个活塞，但曲轴的制造工艺复杂、重量重、并占有相当高的成本比例，因此在原来的基础上取消了曲轴结构，设计了双作用多缸多层抽气装置。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够显著提高工作效率和能源利用率，且结构简单易实现的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，包括若干个双向作用的抽气气缸，每个抽气气缸均由圆筒形的缸体、活动安装于该缸体内的活塞和一端与该活塞相固定的活塞杆组成，其特征在于，本装置还包括底盘，上述各个抽气气缸均位于底盘上，每个抽气气缸中的活塞杆外端均与底盘铰接，所述的底盘处还设有一驱动机构，在该驱动机构的带动下所述的各个缸体内端作圆周运动从而使每一个缸体相对该缸体所对应的活塞杆往复滑动。

本真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置的若干个双向作用的抽气气缸中的活塞杆外端均铰接在底盘上，活塞杆的内端固连活塞，从而使活塞能够和其外套的缸体产生相对密贴滑动，活塞上的密封件将缸体内腔分隔成封闭的左右两个容腔，流入活塞内腔中的气体在压差作用下打开单向阀一流入缸体中压力逐渐减小的一个容腔内，另一个容腔内气压不断增大通过缸体两端的单向阀二排放到外界。活塞相对缸体往复滑动，实现了缸体左右两个容腔交替进行吸气、排气作用，达到了双向作功，提高了近两倍的工作效率。

驱动机构能够同时连接多个抽气气缸进行轮流抽气，并使该数个抽气气缸由同一个动力源带动运作，由此提高数倍工作效率。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的驱动机构包括传动组件，传动组件包括连接在底座上的主轴，在底座上还设置有主动齿轮以及与主动齿轮相啮合的从动齿轮，上述的缸体内端铰接在从动齿轮的偏心位置上，上述主轴的一端穿过底座且与主动齿轮相固连，其另一端通过减速结构连接动力源，上述底座的周边上固定有抽气管轴，活塞杆外端铰接在上述的抽气管轴上。

主轴的一端与动力源相联接，从而动力输出带动主轴转动，主轴同时带动与其另一端固连的主动齿轮同步转动，主动齿轮通过啮合连接带动若干个从动齿轮转动，每个从动齿轮的偏心处设有偏心轴，偏心轴与一个缸体的内端铰接，活塞杆的外端铰接在底座的抽气管轴上，其内端固连于缸体内的活塞上，从而从动齿轮自转时带动缸体作轴向往复和周向摆动的二种运动，由于活塞受到活塞杆外端与抽气管轴上固定点的铰接限制，其只能摆动，故在缸体内腔中形成活塞相对缸体作往复直线运动，实现往复二个过程都抽气。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的动力源为电机或者液压马达。电机或者液压马达直接输出的转速过高，其输出轴通过连接减速结构将转速降低到符合真空泵运作的要求，实现工作的有效性。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的减速结构包括主动皮带轮、从动皮带轮以及传动皮带，主动皮带轮连接在电机或者液压马达的输出轴上，从动皮带轮连接在主轴上，上述的传动皮带连接主动皮带轮以及从动皮带轮。主动皮带轮呈可拆卸固连于电机或者液压马达的输出轴上，便于各部件之间的安装、更换；从动皮带轮可与主轴固连一体，传动皮带将主动皮带轮的转动传递于从动皮带轮；通过调节主动皮带轮与从动皮带轮的半径之比来控制减速的比值。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的活塞杆外端固连有管套，管套能套接在抽气管轴上，且管套下端端面与抽气管轴上的环形凸台的平面相抵。管套可竖直套接在抽气管轴上并其可相对抽气管轴转动，从而实现与管套相固连的活塞杆相对抽气管轴摆动。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的主轴同时穿过多个底座，并在相应的底座上安装若干个抽气气缸和从动齿轮、一个主动齿轮，在主轴的另一端与共用电机或者液压马达相联接，在相邻层之间的共用主轴上设置联轴节。一层的抽气工作结构可推广为多层抽气结构，且多层抽气结构均由一个电机或者液压马达带动，提高了抽气效率和能源利用率；联轴节可有效传递扭矩，同时连接相邻两轴，延长轴的总长度。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的抽气管轴上连接有抽气管，上述的活塞杆密封铰接在该抽气管轴上并使其内部的抽气通道与抽气管外端密封固连的被抽容器的内腔相通。在动力源带动下，缸体内活塞相对缸体往复直线运动，使缸体内相隔两腔内气压交替降低，从而利用压差将被抽容器中的气体经过形成密封通道的抽气管和中空的活塞杆吸入到缸体低压腔中，进而排出。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的抽气管轴连接活塞杆的上部还安装有真空度显示表。该真空度显示表检测所对应抽气气缸的工作状态，使对其工作情况一目了然。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的抽气气缸、从动齿轮与抽气管轴的数量均为每层4个。

在上述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置中，所述的主轴的内端与主动齿轮通过键连接固连。键连接是可拆卸连接，便于主轴与主动齿轮的拆装和维修；同时键连接易于实现且作用稳定可靠。

与现有技术相比，本真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置具有以下优点：

1、本抽气装置可以由主轴带动单层抽气气缸作用，也可同时带动多层抽气气缸作用，从而将一个气缸的工作效率提高数倍，同时也提高了能源利用率；活塞和活塞杆做为一体自动调节始终相对缸体保持直线运动，不会造成缸体壁失圆，使用寿命长，并从活塞杆抽气，同时克服了单缸充气的脉动现象。

2、本装置没有传统的曲轴，从而结构简单、易实现，大大降低了运行成本和制造成本，并且响声低，发热也低，故障少。

3、在每一只缸体上都装有真空度显示表，这样可以对故障一目了然，如有故障修理也方便且不需要长时间停机，只要套上一个抽气气缸的备用组件，就能保持经常抽气。

附图说明

图1是本实用新型的单个抽气气缸剖面的结构示意图。

图2是本实用新型的单层组装后的整体结构示意图。

图3是本实用新型的俯视结构示意图。

图4是本实用新型中单只缸体的一端作轴向往复周向摆动二种运动的结构示意图。

图5是本实用新型的多层组装后的整体结构示意图。

图中，1缸体；1a左腔；1b右腔；2、活塞；2a出气孔；2b环形凹槽；3活塞杆；3a抽气通道；3b、管套；4弹性阀片一；5螺钉；6、7端盖；6a排气孔；8弹性阀片二；9密封环；9a环形密封唇；10、底座；11、主轴；12、主动齿轮；13、从动齿轮；14、偏心轴；15、抽气管轴；16、电机；17、主动皮带轮；18、从动皮带轮；19、传动皮带；20、联轴节；21、抽气管；22、真空度显示表。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

如图1、图2、图3、图4所示，本真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置包括4个由缸体1、活塞2、活塞杆3、单向阀构成的抽气气缸和能够连接并同时带动多个抽气气缸工作的驱动机构，驱动机构能够带动抽气气缸中的缸体1作轴向往复和周向摆动的二种运动，位于缸体1内的活塞2由活塞杆3带动作摆动运动，从而使活塞2相对缸体1作直线往复运动。

具体地说，本装置中的缸体1呈圆筒形，其两端均固定有一端盖6、7，两端盖6、7上均开有若干个周向均布并与缸体1内腔相通的排气孔6a，两端盖6、7的外侧均安装有由弹性阀片二8构成的单向阀二，弹性阀片二8的中部通过螺钉5固定于对应的端盖6、7上，弹性阀片二8可由橡胶材料或者弹性金属薄片制成，常态时弹性阀片二8堵住各个排气孔6a的口部，当缸体1的内腔压力小于外界气压时，外界气压作用于弹性阀片二8上使其紧贴于端盖6、7上，即单向阀二关闭，从而防止外界气体进入缸体1内；当缸体1的内腔压力大于外界气压时，就会顶开弹性阀片二8，这样，就能使缸体1内的气体向外排出了。

本装置中的活塞2具有中空结构，其安装于该缸体1内并与活塞杆3的内端固定为一体，活塞杆3的外端穿过缸体1的端盖6并伸出缸体1外，在活塞杆3内开有轴向贯通的抽气通道3a，抽气通道3a的外口用于连接被抽容器，其内口连通活塞2的内腔，活塞2的圆周壁上开有一环形凹槽2b，在环形凹槽2b内固定套接有由两个密封环9构成采用自润滑材料制作的密封件，两个密封环9的内端面紧密接触，其外端面均具有贴于缸体1内壁的环形密封唇9a，而两密封环9的外圆周壁与缸体1的内壁形成密封使得缸体1内构成两个封闭的容腔，活塞2的两侧还开有若干个轴向贯通并与活塞2内腔相通的出气孔2a，并在活塞2的两侧均由螺钉5固定有由弹性阀片一4构成的单向阀一，弹性阀片一4能够阻挡各个出气孔2a的口部，单向阀一与单向阀二的工作原理相同，但它用于防止两侧容腔内的气体进入活塞2内腔。为了使得排气均匀，可将出气孔2a以活塞2为中心按圆周均匀分布。

如图2所示，4个抽气气缸1的下方设有呈圆盘状的底座10，传动组件连接在底座10上，其包括转动连接在底座10上的主轴11，底座10上设置有1个主动齿轮12和4个均与主动齿轮12啮合的从动齿轮13，主轴11的一端穿过底座10且与主动齿轮12通过键连接相固连，在底座10与主轴11的连接处安装有轴承。从动齿轮13与底座10形成转动连接且其连接处设置轴承，每个从动齿轮13偏心位置上通过设置偏心轴14转动连接缸体1内端，且在偏心轴14上也安装有轴承。底座10上的外端还固定有与抽气气缸1一一对应的抽气管轴15，活塞杆3伸出缸体1的外端固连有管套3b，管套3b能够竖直套接在抽气管轴15上，且管套3b下端端面与抽气管轴15上的环形凸台的平面相抵，从而使活塞杆3能够平行于从动齿轮13端面摆动。主轴11的外端与电机16、液压马达或者其它可提供动力的动力源相联接，由于电机16等直接输出的转速过高无法用于真空泵运作，故主轴11与电机16之间设置减速结构。减速结构包括小径的主动皮带轮17、大径的从动皮带轮18以及传动皮带19，主动皮带轮17呈可拆卸固连于电机16的输出轴上，从动皮带轮18可与主轴11固连一体，传动皮带19将主动皮带轮17的转动传递于从动皮带轮18；通过调节主动皮带轮17与从动皮带轮18的半径之比来控制减速的比值。

每个抽气管轴15上连接有抽气管21，活塞杆3密封铰接在该抽气管轴15上，并使活塞杆3内部的抽气通道3a与抽气管21外端密封固连的被抽容器的内腔相通。抽气管21连接活塞杆3的端口处还安装有真空度显示表22，这样可以对机械故障进行监测，如有故障修理也方便且不需要长时间停机，只要套上一个抽气气缸的备用组件，就能保持经常抽气。

本装置的具体工作过程如下：

如图1、图2、图3和图4所示，首先通过电机16输出动力经主动皮带轮17以及从动皮带轮18后带动主轴11转动，这样固连在主轴11上的主动齿轮12就产生转动，同时带动与其相啮合的4个从动齿轮13转动，4个从动齿轮13上的偏心轴14分别驱动4个缸体1的内端作圆周运动，活塞杆3外端密封铰接于抽气管轴15上的固定一点，故活塞杆3和活塞2相对缸体1作直线往复滑动。

如图1中的底座10上周向分布4个缸体1，各个缸体1均作轴向往复和周向摆动的二种运动，当缸体1向左推动时，靠右的密封环9面对迎面的气压自动胀紧，活塞2右侧的弹性阀片一4关闭，阻止了缸体1右腔1b的气流进入缸体1左腔1a，由于外界的气压大于缸体1左腔1a的压力使得缸体1左端的弹性阀片二8也自动关闭，而缸体1左腔1a的容积在不断增大，气压越来越低，迫使被抽容器内的气体通过活塞杆3的抽气通道3a，而打开活塞2左侧的弹性阀片一4，使气流进入缸体1左腔1a，此时，缸体1左腔1a进行吸气；同时，活塞2右侧的弹性阀片一4还处于关闭状态，由于缸体1右腔1b的容积在不断减少，气压在逐渐升高，当气压大于缸体1右端的弹性阀片二8的预紧力时，就会顶开弹性阀片二8，开始排气，直至缸体1向左推至极限位置时，缸体1左腔1a完成了吸气，而缸体1右腔1b完成了排气。

反之，当缸体1反向复位时，根据如上所述的工作原理，缸体1左腔1a的气体被完全排出，而缸体1右腔1b则充满了来自被抽容器内的气体，由此实现了双向作功。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：如图5所示，本抽气装置采用多层进行组装，在本实施例中是采用三层进行组装，组装时将共用主轴11同时穿过多个底座10，并在相应的底座10上安装抽气气缸、主动齿轮12以及从动齿轮13等，其中抽气气缸水平的进行排列，这里在相邻层之间的共用主轴11上设置联轴节20方便进行组装，且多层的泵气装置共用一个电机16或液压马达、主动皮带轮17以及从动皮带轮18，依靠电机16输出动力经主动皮带轮17以及从动皮带轮18后带动主轴11转动，使各个层上的抽气装置进行工作，并通过各自的与抽气管轴15连接的抽气管21将气体从被抽容器中抽出。

Claims (10)

1.一种真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，包括若干个双向作用抽气气缸，每个抽气气缸均由圆筒形的缸体(1)、活动安装于该缸体(1)内的活塞(2)和一端与该活塞(2)相固定的活塞杆(3)组成，其特征在于，本装置还包括底盘，上述各个抽气气缸均位于底盘上，每个抽气气缸中的活塞杆(3)外端均与底盘铰接，所述的底盘处还设有一驱动机构，在该驱动机构的带动下所述的各个缸体(1)内端作圆周运动从而使每一个缸体(1)相对该缸体(1)所对应的活塞杆(3)往复滑动。

2.根据权利要求1所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的驱动机构包括传动组件，传动组件包括连接在底座(10)上的主轴(11)，在底座(10)上还设置有主动齿轮(12)以及与主动齿轮(12)相啮合的从动齿轮(13)，上述的缸体(1)内端铰接在从动齿轮(13)的偏心位置上，上述主轴(11)的一端穿过底座(10)且与主动齿轮(12)相固连，其另一端通过减速结构连接动力源，上述底座(10)的周边上固定有抽气管轴(15)，活塞杆(3)外端铰接在上述的抽气管轴(15)上。

3.根据权利要求2所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的动力源为电机(16)或者液压马达。

4.根据权利要求3所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的减速结构包括主动皮带轮(17)、从动皮带轮(18)以及传动皮带(19)，主动皮带轮(17)连接在电机(16)或者液压马达的输出轴上，从动皮带轮(18)连接在主轴(11)上，上述的传动皮带(19)连接主动皮带轮(17)以及从动皮带轮(18)。

5.根据权利要求2所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的活塞杆(3)外端固连有管套(3b)，管套(3b)能套接在抽气管轴(15)上，且管套(3b)下端端面与抽气管轴(15)上的环形凸台的平面相抵。

6.根据权利要求3或4或5所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的主轴(11)同时穿过多个底座(10)，并在相应的底座(10)上安装若干个抽气气缸和从动齿轮(13)、一个主动齿轮(12)，在主轴(11)的另一端与共用电机(16)或者液压马达相联接，在相邻层之间的共用主轴(11)上设置联轴节(20)。

7.根据权利要求2或3或4或5所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的抽气管轴(15)上连接有抽气管(21)，上述的活塞杆(3)密封铰接在该抽气管轴(15)上并使其内部具有的抽气通道(3a)与抽气管(21)外端密封固连的被抽容器的内腔相通。

8.根据权利要求2或3或4或5所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的抽气管轴(15)连接活塞杆(3)的上部还安装有真空度显示表(22)。

9.根据权利要求2或3或4或5所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的抽气气缸、从动齿轮(13)与抽气管轴(15)的数量均为每层4个。

10.根据权利要求2或3或4或5所述的真空泵的活塞式往复双作用多缸抽气装置，其特征在于，所述的主轴(11)的内端与主动齿轮(12)通过键连接固连。

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