CN220505310U - 一种抽真空装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及抽真空技术领域，具体涉及一种抽真空装置。真空泵出气口与涡轮增压器的废气进口连接，真空泵排出的废气进入涡轮增压器中，驱动涡轮旋转，进而通过涡轮带动压气轮旋转，压气轮旋转时能够对待抽真空腔体抽气，由于压气轮能够增大气体压力和流量，通过压气腔处理的气体进入真空泵提高了真空泵的抽真空效率，同时无需增加动力驱动涡轮增压器，减少了抽真空装置的能耗。综上分析，本申请利用真空泵排出的废气驱动涡轮增压器，增大了真空泵进气口在单位时间内的进气量，同时也增大了通过真空泵进气口进入真空泵的气体压力，提高了对待抽真空腔体的抽气速度。

Description

一种抽真空装置

技术领域

本实用新型涉及抽真空技术领域，具体涉及一种抽真空装置。

背景技术

在抽真空技术领域中，如何提高对于密闭腔体的抽真空效率，一直是行业研究的重点。为了提高抽真空效率，授权公告号为CN212867906U的中国专利公开了一种抽气量大的高效水环真空泵，该真空泵包括泵体、泵盖和电机，电机安装在泵体的左侧，泵盖安装在泵体的右侧，泵盖的顶部固定连接有进气口和出气口，进气口和出气口分别安装在泵盖顶部的前后两端，进气口横截面的形状为长方形，出气口的形状为圆柱形，进气口的顶部安装有涡轮增压器。该方案通过在进气口的顶部安装涡轮增压器，以及将进气口的横截面形状改为长方形，增大了进气量，提高从抽真空的效率。但上述真空泵需要为增加的涡轮增压器提供动力，能耗增加多。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抽真空装置，用于解决现有技术中提高抽真空效率的同时增加能耗多的问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种抽真空装置，包括：

真空泵，所述真空泵具有真空泵进气口和真空泵出气口；

涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮腔、压气腔、处于所述涡轮腔中的涡轮和处于所述压气腔中的压气轮，所述涡轮与所述压气轮同轴布置，所述压气轮由所述涡轮带动旋转；所述涡轮腔具有废气进口和废气出口，所述压气腔具有压气腔进口和压气腔出口；

所述真空泵出气口与所述废气进口连接，以使所述真空泵出气口排出的废气进入所述涡轮腔中驱动所述涡轮运转后从所述废气出口排出；所述压气腔进口用于与待抽真空腔体连接，以在所述压气轮被所述涡轮带动运转后，能够从待抽真空腔体中抽气；所述压气腔出口与所述真空泵进气口连接，用于使进入所述压气腔的气体被压缩后通过所述真空泵进气口进入所述真空泵。

进一步的，一种实施例中，所述抽真空装置还包括消音器，所述消音器连接在所述真空泵出气口与所述废气进口之间。

进一步的，一种实施例中，所述抽真空装置还包括冷却器，所述冷却器连接在所述压气腔出口与所述真空泵进气口之间。

更进一步的，一种实施例中，所述冷却器具有冷却器进气口，所述冷却器包括设于所述冷却器进气口处的冷却器过滤网，所述冷却器过滤网用于过滤进入所述冷却器的气体。

更进一步的，一种实施例中，在所述涡轮的轴向上，所述涡轮增压器布置在所述冷却器与所述真空泵之间，所述压气腔出口背向所述真空泵并朝向所述冷却器。

进一步的，一种实施例中，所述抽真空装置还包括过滤器，所述过滤器连接在所述压气腔进口的上游，用于过滤进入所述压气腔的气体。

进一步的，一种实施例中，所述真空泵为螺杆真空泵，所述螺杆真空泵包括壳体和能够相对所述壳体转动的转子，所述转子包括转轴和配置在所述转轴外周的螺旋齿，所述螺旋齿环绕所述转子的轴线螺旋延伸，所述螺旋齿的外缘设有螺旋槽，所述螺旋槽随着所述螺旋齿的延伸方向环绕所述转子的轴线螺旋延伸；所述螺杆真空泵包括金属密封条，所述金属密封条配置在所述螺旋槽中，所述金属密封条的热膨胀系数大于所述转子的热膨胀系数。

进一步的，一种实施例中，所述螺旋槽具有与所述螺旋槽的槽底相对的槽口，所述槽口背向该槽口所在转子的轴线；所述金属密封条的一部分在受热膨胀前处于所述螺旋槽内且在受热膨胀后从所述槽口膨出所述螺旋槽外。

进一步的，一种实施例中，所述槽口为缩口或扩口。

进一步的，一种实施例中，所述金属密封条可拆卸安装在所述螺旋槽中，或者所述金属密封条的熔点小于所述螺旋槽的槽壁的熔点，所述金属密封条热熔在所述螺旋槽内。

根据上述实施例的抽真空装置，真空泵出气口与涡轮增压器的废气进口连接，真空泵排出的废气进入涡轮增压器中，驱动涡轮旋转，进而通过涡轮带动压气轮旋转，压气轮旋转时能够对待抽真空腔体抽气，由于压气轮能够增大气体压力和流量，通过压气腔处理的气体进入真空泵提高了真空泵的抽真空效率，同时无需增加动力驱动涡轮增压器，减少了抽真空装置的能耗。综上分析，本申请利用真空泵排出的废气驱动涡轮增压器，减少了能耗，同时能够增大了真空泵进气口在单位时间内的进气量，增大了通过真空泵进气口进入真空泵的气体压力，提高了对待抽真空腔体的抽气速度。

附图说明

图1为一种实施例中抽真空装置的结构示意图；

图2为一种实施例中真空泵的结构示意图；

图3为沿图2中A-A的剖视图；

图4为一种实施例中真空泵部分零部件的剖视图；

图5为图4中A部分的放大图。

图中附图标记对应的特征名称列表：1、真空泵；11、真空泵进气口；12、真空泵出气口；13、转子；131、转轴；132、衬套；1321、套体；1322、螺旋齿；1323、螺旋槽；1324、槽口；14、壳体；15、金属密封条；16、转子运动间隙；2、涡轮增压器；21、废气进口；22、废气出口；23、压气腔进口；24、压气腔出口；3、电机；4、消音器；41、消音器进气口；42、消音器出气口；5、冷却器；51、冷却器进气口；52、冷却器出气口；6、过滤器；61、过滤器进气口；62、过滤器出气口。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，一些实施例中，抽真空装置包括真空泵1和涡轮增压器2，真空泵1具有真空泵进气口11和真空泵出气口12。

涡轮增压器2包括涡轮腔(图中未示出)、压气腔(图中未示出)、处于涡轮腔中的涡轮(图中未示出)和处于压气腔中的压气轮(图中未示出)。涡轮腔具有废气进口21和废气出口22，压气腔具有压气腔进口23和压气腔出口24。涡轮腔和压气腔被隔开，两个腔中的气体不会互窜。一种实施例中，压气轮为叶轮。

涡轮与压气轮同轴布置且传动连接，压气轮由涡轮带动旋转。关于涡轮与压气轮的传动连接方式，既可以是直接连接在一起，也可以通过转轴连接在一起。一种实施例中，涡轮增压器2包括转轴，涡轮固定在转轴上，转轴伸入压气腔中，压气轮也固定在转轴上，涡轮旋转时带动转轴旋转，通过转轴带动压气轮旋转。

真空泵出气口12与废气进口21连接，这样能够使真空泵出气口12排出的废气进入涡轮腔中驱动涡轮运转，然后废气通过废气出口22排出。通过充分利用真空泵1排出的废气，驱动涡轮增压器2运转，无需另外提供动力源驱动涡轮增压器2，降低了真空装置的能耗。

压气腔进口23用于与待抽真空腔体连接，以在压气轮被涡轮带动运转后，能够从待抽真空腔体中抽气。压气腔出口24与真空泵进气口11连接，用于使进入压气腔的气体被压缩后通过真空泵进气口11进入真空泵1。在涡轮被废气驱动旋转后，带动压气轮旋转，能够将待抽真空腔体中的气体快速抽入涡轮增压器2的压气腔，从压气腔排出后进入真空泵1，提高了真空泵1的抽真空效率。本申请中提高真空泵的抽真空效率是相比目前不带涡轮增压器的真空泵而言的，而相比目前带有涡轮增压器的真空泵，由于无需动力源驱动涡轮增压器，本申请的抽真空装置能够降低能耗。

一种实施例中，请参考图1，抽真空装置包括电机3，电机3与真空泵1传动连接，驱动真空泵1运转。

进一步的，一种实施例中，请参考图1，为了减小真空装置的噪音，抽真空装置还包括消音器4，消音器4连接在真空泵出气口12与废气进口21之间。消音器4在降低废气噪音的同时，也降低了废气对涡轮增压器2的冲击，进而提高了涡轮增压器2的使用寿命。

具体的，消音器4包括消音器进气口41和消音器出气口42，消音器进气口41与真空泵出气口12连接，消音器出气口42与废气进口21连接。

具体的，音器进气口41与真空泵出气口12之间通过管道连接，消音器出气口42与废气进口21之间也通过管道连接。

本申请中的连接既包括直接连接，也包括通过其他零部件的间接连接，比如，当两个气口连接时，既可以是两个气口对接，也可以是两个气口通过管道连接在一起。另外，需要说明的是，本申请中两个气口的连接通常是指两个气口连接在一起并相通，使气体能够从一个气口进入另一个气口中。

进一步的，一种实施例中，请参考图1，为了降低真空泵1的温度，抽真空装置还包括冷却器5，冷却器5连接在压气腔出口24与真空泵进气口11之间。冷却器5具有冷却器进气口51和冷却器出气口52，冷却器进气口51与压气腔出口24通过管道连接，冷却器出气口52与真空泵进气口11通过管道连接。冷却器5可以降低经压气腔压缩后气体的温度，进而降低气体的单位体积，从而提高气体进入真空泵进气口11的进气量。

为了提高冷却器5的寿命，一种实施例中，请参考图1，冷却器5包括设于冷却器进气口51处的冷却器过滤网，冷却器过滤网用于过滤进入冷却器5的气体。通过冷却器过滤网能够减少杂质进入冷却器5，冷却器5不容易被堵，提高冷却器5的寿命和冷却能力。

为了方便冷却器5的安装，一种实施例中，请参考图1，在涡轮的轴向上，涡轮增压器2布置在冷却器5与真空泵1之间，压气腔出口24背向真空泵1并朝向冷却器5。这样冷却器5散发的热量对真空泵1和涡轮增压器2影响较小，同时也方便冷却器5的安装。

一些其他的实施例中，根据需要，冷却器5也可以布置在涡轮增压器2与真空泵1之间。

进一步的，一种实施例中，请参考图1，抽真空装置还包括过滤器6，过滤器6连接在压气腔进口23的上游，用于过滤进入压气腔的气体。过滤器6能够减少压气腔中进入杂质，降低杂质损伤涡轮增压器2的风险。

具体的，过滤器6具有过滤器进气口61和过滤器出气口62，过滤器进气口61用于与待抽真空腔体连接，过滤器出气口62与压气腔进口23连接。

进一步的，一种实施例中，请参考图2至图5，真空泵1为螺杆真空泵，螺杆真空泵包括转子13和壳体14(部分结构未示出)。转子13能够相对壳体14转动，转子13两端伸出壳体14。一种实施例中，转子13通过轴承转动装配处于壳体14端部的端盖(图中未示出)上。

请参考图4，转子13的数量为两个，两个转子13之间、转子13与壳体14之间均有供转子13旋转运动的转子运动间隙16。

一些实施例中，请参考图2至图5，转子13包括转轴131和配置在转轴131外周的螺旋齿1322，螺旋齿1322环绕转子13的轴线螺旋延伸，螺旋齿1322整体呈螺旋状。

螺旋齿1322的外缘设有螺旋槽1323，螺旋槽1323随着螺旋齿1322的延伸方向环绕转子13的轴线螺旋延伸。一种实施例中，转子13的螺旋槽1323与螺旋齿1322一一对应。一些其他的实施例中，一个螺旋齿1322上可以设有两个以上并行的螺旋槽1323。一种实施例中，螺旋槽1323从螺旋齿1322的一端延伸至螺旋齿1322的另一端。一些其他的实施例中，螺旋槽1323可以仅设在螺旋齿1322的某一段中。

请参考图4，本申请中描述的转子运动间隙16是指转子13的螺旋齿1322外缘与壳体14或者另一个转子13之间的间隙。

具体的，一种实施例中，请参考图2至图5，转子13为分体式结构，转子13包括转轴131和衬套132，衬套132包括套在转轴131上的套体1321和成型在套体1321上的螺旋齿1322。

为了在真空泵运行过程中减缓高压区的气体向低压区回流的速度，一些实施例中，请参考图2至图5，螺杆真空泵包括金属密封条15，金属密封条15配置在螺旋槽1323中，金属密封条15的热膨胀系数大于转子13的热膨胀系数。这样在转子13和金属密封条15受热后，金属密封条15相对于转子13会膨胀更快。可以局部压缩转子运动间隙，减小真空泵中高压区的气体向低压区的回流量，进一步提高螺杆真空泵的工作效率。

需要说明的是，金属密封条15配置在螺旋槽1323中并不限定金属密封条15全部处于螺旋槽1323内，具体可以包括金属密封条15全部处于螺旋槽1323内的情况，也包括金属密封条15的部分处于螺旋槽1323内的情况。下面将对这两种情况详细展开说明。

一种实施例中，螺旋槽1323具有与螺旋槽1323的槽底相对的槽口1324，槽口1324背向该槽口1324所在转子13的旋转轴线。金属密封条15的一部分在受热膨胀前处于螺旋槽1323内且在受热膨胀后从槽口1324膨出螺旋槽1323外。

具体的，一种实施例中，金属密封条15完全处于螺旋槽1323内，且在受热膨胀后一部分能够从槽口1324膨出螺旋槽1323外。这样在真空泵运行温度升高后，金属密封条15膨出螺旋槽1323，膨出的部分进入转子运动间隙16，减小转子运动间隙16的大小，对从高压区回流低压区的气体起到阻挡作用，进而提高螺杆真空泵的工作效率。一些实施例中，金属密封条15膨出螺旋槽1323后，甚至可以与壳体14或者另一个转子13接触，将转子运动间隙16中的气体传递路径被阻断，此时由于金属密封条15接触面积小，对转子13的阻力小，不影响转子13的正常运行。

还有一些实施例中，金属密封条15的一部分处于螺旋槽1323内，且还有一部分从槽口1324始终伸出螺旋槽1323外。此时金属密封条15在螺杆真空泵启动之初，就可以对高压区回流至低压区的气体起到阻挡作用。这种情况下，金属密封条15膨胀后，进一步减小转子运动间隙16的大小，对高压区回流至低压区气体的阻挡作用更好。

当然，还有一些实施例中，金属密封条15的两端也可以伸出螺旋槽1323，但是此时金属密封条15的端部伸出螺旋槽1323的部分对转子运动间隙16的大小影响很小。

一些实施例中，请参考图4，金属密封条15从螺旋槽1323的一端延伸至螺旋槽1323的另一端。这样金属密封条15对高压区回流的气体具有较好的阻挡效果。一些其他的实施例中，金属密封条15处于螺旋槽1323的中间某一段。

一些实施例中，由于金属密封条15受热膨胀后会与壳体14或者另一个转子13接触，使用一段时间后可能需要对金属密封条15进行更换，这样可以避免对转子13进行整体更换，降低真空泵的维修成本。为了便于金属密封条15的更换，金属密封条15可拆卸的安装在螺旋槽1323内，可拆方式包括任意可行的方式：

一些实施例中，请参考图2至图5，金属密封条15直接绕在转子13上的螺旋槽1323内并能够相对螺旋槽1323活动，在转子13装入后，由于转子运动间隙16较小，此时金属密封条15虽然可以相对螺旋槽1323活动，但是也不能脱离螺旋槽1323。

再比如，一些实施例中，金属密封条15卡在螺旋槽1323内，特别是在螺旋槽1323的槽口1324为缩口时，在缩口的阻挡作用下，金属密封条15不会从螺旋槽1323中脱出。除了采用缩口卡住金属密封条15之外，还可以在螺旋槽1323的槽口1324增加挡块或者在螺旋槽1323的槽壁设置凸起卡住金属密封条15；再比如，金属密封条15过盈装配在螺旋槽1323内；再比如，金属密封条15通过沉头螺钉固定在螺旋槽1323内，沉头螺钉旋拧在转子13上；再比如，金属密封条15通过胶粘固定在螺旋槽1323内。

一些实施例中，为了避免金属密封条15受离心力的作用与转子13分离，槽口1324为缩口。此时金属密封条15安装时，将金属密封条15的一端从螺旋槽1323的一端穿入，直到穿至螺旋槽1323的另一端。在缩口的阻挡作用下，金属密封条15更不容易从螺旋槽1323中脱出。

具体的，一些实施例中，螺旋槽1323的横截面为梯形，梯形的长底边相对于梯形的短底边靠近该螺旋槽1323所在转子13的旋转轴线。一些其他的实施例中，螺旋槽1323的横截面除了是梯形，还可以是其他任意可行的形状，比如C形，再比如矩形，此时需要在槽口1324处设置挡沿，以使槽口1324成为缩口。

一些实施例中，请参考图4和图5，为了方便金属密封条15的安装，槽口1324为扩口。扩口的螺旋槽1323使金属密封条15更方便进入。

具体的，一些实施例中，请参考图4和图5，螺旋槽1323的横截面为梯形，梯形的长底边相对于梯形的短底边远离该螺旋槽1323所在转子13的旋转轴线。

一些其他的实施例中，螺旋槽1323的横截面除了是梯形，还可以是其他任意可行的形状，比如C形，再比如U形等。

一些实施例中，为了提高金属密封条15与转子13之间的热量传递效率，请参考图4，金属密封条15处于螺旋槽1323内的部分为槽内部分，螺旋槽1323有多个槽壁面，槽内部分的表面与螺旋槽1323的各槽壁面均贴在一起。这样接触面积较大，热量能够更快从转子13传递至金属密封条15，便于金属密封条15更快升温后膨胀。请参考图5，金属密封条15的横截面形状与螺旋槽1323的横截面形状类似。

一些实施例中，金属密封条15的熔点小于螺旋槽1323槽壁的熔点，金属密封条15热熔在螺旋槽1323内。此时金属密封条15与螺旋槽1323的槽壁贴合更好，热传导性更好，但是不方便拆卸。

关于转子13和金属密封条15的材质，一些实施例中，转子13为铁合金转子，金属密封条15为锌合金密封条、铅合金密封条、铝合金密封条或者镁合金密封条。

具体的，转子13采用QT500-7、S51740、1Cr17N i2或Y40Mn制成；金属密封条15采用ZA27、ZA43、ZA303、ZRH-8、ALS8、B850或B852制成。

当然，转子13和金属密封条15的材质并不仅限于上述给出的示例，一些其他的而实施例中，在满足上述安装使用要求的情况下，也可以采用其他任意可行的材料。

对于转子13是分体式的结构，转轴131和衬套132既可以是相同材料，也可以是不同的金属材料。

利用金属密封条15与转子13之间的热膨胀系数差距，随转子13的温度升高，能够快速减小转子13与壳体14之间的间隙，降低高压气体回流低压区的速度，提高真空泵1的压缩比，进而提高对待抽真空腔体的抽气速度。不需要整体更换转子13材料，降低了成本。

另外，一些其他的实施例中，在对真空泵1中高压气体回流速度要求不高时，金属密封条的热膨胀系数也可以小于等于转子的热膨胀系数。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种抽真空装置，其特征在于，包括：

真空泵，所述真空泵具有真空泵进气口和真空泵出气口；

涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮腔、压气腔、处于所述涡轮腔中的涡轮和处于所述压气腔中的压气轮，所述涡轮与所述压气轮同轴布置，所述压气轮由所述涡轮带动旋转；所述涡轮腔具有废气进口和废气出口，所述压气腔具有压气腔进口和压气腔出口；

所述真空泵出气口与所述废气进口连接，以使所述真空泵出气口排出的废气进入所述涡轮腔中驱动所述涡轮运转后从所述废气出口排出；所述压气腔进口用于与待抽真空腔体连接，以在所述压气轮被所述涡轮带动运转后，能够从待抽真空腔体中抽气；所述压气腔出口与所述真空泵进气口连接，用于使进入所述压气腔的气体被压缩后通过所述真空泵进气口进入所述真空泵。

2.如权利要求1所述的抽真空装置，其特征在于，所述抽真空装置还包括消音器，所述消音器连接在所述真空泵出气口与所述废气进口之间。

3.如权利要求1所述的抽真空装置，其特征在于，所述抽真空装置还包括冷却器，所述冷却器连接在所述压气腔出口与所述真空泵进气口之间。

4.如权利要求3所述的抽真空装置，其特征在于，所述冷却器具有冷却器进气口，所述冷却器包括设于所述冷却器进气口处的冷却器过滤网，所述冷却器过滤网用于过滤进入所述冷却器的气体。

5.如权利要求3所述的抽真空装置，其特征在于，在所述涡轮的轴向上，所述涡轮增压器布置在所述冷却器与所述真空泵之间，所述压气腔出口背向所述真空泵并朝向所述冷却器。

6.如权利要求1所述的抽真空装置，其特征在于，所述抽真空装置还包括过滤器，所述过滤器连接在所述压气腔进口的上游，用于过滤进入所述压气腔的气体。

7.如权利要求1-6任意一项所述的抽真空装置，其特征在于，所述真空泵为螺杆真空泵，所述螺杆真空泵包括壳体和能够相对所述壳体转动的转子，所述转子包括转轴和配置在所述转轴外周的螺旋齿，所述螺旋齿环绕所述转子的轴线螺旋延伸，所述螺旋齿的外缘设有螺旋槽，所述螺旋槽随着所述螺旋齿的延伸方向环绕所述转子的轴线螺旋延伸；所述螺杆真空泵包括金属密封条，所述金属密封条配置在所述螺旋槽中，所述金属密封条的热膨胀系数大于所述转子的热膨胀系数。

8.如权利要求7所述的抽真空装置，其特征在于，所述螺旋槽具有与所述螺旋槽的槽底相对的槽口，所述槽口背向该槽口所在转子的轴线；所述金属密封条的一部分在受热膨胀前处于所述螺旋槽内且在受热膨胀后从所述槽口膨出所述螺旋槽外。

9.如权利要求8所述的抽真空装置，其特征在于，所述槽口为缩口或扩口。

10.如权利要求7所述的抽真空装置，其特征在于，所述金属密封条可拆卸安装在所述螺旋槽中，或者所述金属密封条的熔点小于所述螺旋槽的槽壁的熔点，所述金属密封条热熔在所述螺旋槽内。