TW587126B - Vacuum pump - Google Patents

Description

五、發明説明（i ) <發明所屬技術領域> 本發明係關於一種真空泵，具備有可以使一對之螺旋 轉子旋轉進行氣體之真空吸引與壓送之昇壓機能。 <習知之技術> 在使用真空泵進行粉體與固形粉等（例如切粉、垃圾、 塵埃、灰、煤炭、污泥、砂、水泥、小麥粉、雪等）之空氣 輸送之技術中，近年來，一面應謀求原始成本的降低，一 面進行為了遠距離輸送與大量輸送之高密度輸送，風壓有 形成較高之2〜3.5kg/cm2G之傾向。 該壓力領域係脫離通常之風箱領域（比上述壓力還低） 與壓縮機領域（比上述壓力還高7〜8kg/cm2G)，在空氣輸送 使用風箱的場合係作成多段，使用壓縮機的場合係對應著 減壓。 另外，空氣輸送的場合一般較多使用真空回收壓送之 方法，此種場合，變成需要真空泵與壓縮機2台。例如，以 真空泵吸引粉體至分離箱内，一面以轉子閥將箱内之粉體 一定量的落下至配管中，一面以風箱（昇壓力丨kg/cm2G以下 者）或壓縮機（昇壓力超過lkg/qn2G者）之壓縮空氣壓送。 <發明欲解決之課題> 使用了習知之螺旋真空泵作為壓縮機的場合，在螺旋 轉子承受吐出壓Pd，形成Fa与疋/4(Da2_Db2)pd之推力運 轉，由於該力作用於螺旋轉子的固定側之軸承，所以具有 所明最終軸承壽命顯著的減短之問題。 上述Da=螺旋外徑、Db=螺旋谷（底）徑、pb=吐出

以 吐 587126 五、發明説明（3 ) 成低壓，吐出側變成高壓，一對之螺旋轉子被推壓至吸入 側，且推力作用（軸方向的力量）於一對之轉子轴的轴承， 但由於吐出側之壓力作用於平衡活塞，將平衡活塞盘轉子 轴一體的推壓至吐出侧，所以可打消軸承的推力，過度的 力量就不會加於轴承。 外關於中請專利範圍第2項之真空泵，係在中請專利範 圍第1項之真空泵中’前述各平衡活塞包含有多數片之金屬 板部與該金屬板部間之間隙，其中_平衡活塞之該金屬板 部已可自由旋轉地進人另—平衡活塞之該間隙。 依上述構k，以多數片之金屬板部間之間隙構成曲徑 密封，即使金屬板部的外周面與收容室的内周面為非接 觸’亦可以抑制由加壓室至收容室之壓力茂漏於極小。兩 平衡活塞之金屬板部位置成交互’在兩平衡活塞間可以防 止間隙洩漏。 —關於中請專利範圍第3項之真空泵，係在中請專利範圍 第1或2項之真空泵中，前述平衡活塞的外徑為&、谷徑為 D2、前述螺旋轉？的外徑為⑺、谷徑為训、前述轉子轴之 軸間距離為11時，則1^(〇1 + 〇2)/2=〇^+1)1^/2。 依上述構造，由於平衡活塞的外徑〜等於螺旋轉子的 外徑Da，平衡活塞的谷彳叫等於螺旋轉子的隸训，所 壓力作用之平衡活塞的面積與螺旋轉子的面積相等，以⑦ 出壓推壓產生之推力形成與平衡活塞與螺旋轉子相同（力 的方向為相反），作用於轉子軸之軸承之推力被確實的打 消0 本紙張尺度it财酬家鮮（CNS) A4規格(210X297公釐)

•訂----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（4 ) 關於申請專利範圍第3項之真空泵，係在申請專利範圍 第1、2、3項之真空泵中，在使前述吐出壓作用於前述平衡 活塞時係作為昇壓機運轉，而作為真空泵運轉時，吸引吐 出側之氣體使其藉由冷卻器於接近前述螺旋轉子側之收容 室之吐出側位置成為冷氣。 依上述構造，作為昇壓機將吐出側作成高壓的場合， 係如上述藉平衡活塞可以防止軸承的摩擦等，作為真空泵 將吸入側作成真空，將吐出側作成大氣壓的場合，以來自 冷卻器的冷氣冷卻吐出側，例如確實的進行粉體等的吸收 回收，同時冷卻螺旋轉子。 々關於申請專利範圍第5項之真空泵，係在申請專利範圍 第4項之真空泵中，係使前述殼體的吐出口連通於前述冷卻 器，且藉由第1入口閥使該冷卻器連通於前述加壓室，同時 藉由第2入口閥連通於接近前述出口側之位置，並在作為前 述升降機或真空泵運轉之際選擇性地開關兩入口閥者。 依上述構造，使其作為昇降機運作時，係關閉第1入口 閥打開第2入口閥，使其作為真空泵運轉時，係打開第工入 口閥關閉第2入口閥。由吐.出口吐出之高壓氣體之一部被導 入冷卻器被冷卻，經過入口閥被導入平衡活塞側之加壓室 或收容室之吐出側。加壓室或收容室之吐出側係以冷氣冷 卻。 關於申請專利範圍第6項之真空泵，係在申請專利範圍 第1 2 3 4及5項之真空泵中，在前述加壓室之入口設置 節流口，藉由該節流口使前述吐出壓作用於該加壓室。 發明説明（5 ) 依上述構造’可以防止加壓室内之壓力達到必要以上 之问度，藉此可以防止由平衡活塞至收容室内之洩漏的增 加與真空泵的容積效率的降低。 <發明的實施型態> 以下使用本發明之實施型態之圖面加以詳細說明。 第1圖為表示關於本發明之真空泵之一實施型態之内 部構造之截面圖。 該真空泵1係設置成使右螺旋與左螺旋之一對之螺旋 轉子嚙合於金屬製之殼體2的内部，在殼體2的一方之齒輪 箱至5内藉由各步進齒輪8自由旋動的連結一對之螺旋轉 子3、4之各轉子軸6、7的一端部，在殼體2的另一方之軸承 蓋9的内部，以各軸承1〇自由旋動的支撐一對之螺旋轉子 3、4之各轉子軸6、7的另一端部，在殼體2的一方設置吸入 口 11，在殼體2的另一方設置吐出口 12，在吸入口 u側設置 一對之平衡活塞13、14於殼體2的内部，將一方之平衡活塞 13固定於一方之螺旋轉子3之轉子軸6，將另外一方之平= 活塞14固定於另—方之螺旋轉子4之轉子軸了，將各平衡活 塞13、14作成與各螺旋轉子3、4一體的自由旋動，以平衡 活塞13、14為境界在一方形成加壓室16，在另_方（ 子侧）使收容室17接上位置於前述吸人σ11，藉吐出壓以由 加屋口15作用於平衡活塞13、14之麼力抵銷—對之螺旋轉 子3、4的軸方向之付勢力’消除加於轴承此過大之 向負荷。 万 设體2係為了並列的收納一對之螺旋轉子3、4 * 五、發明説明 如此，節流口 3 1係調節高壓側（加壓室側）之壓力Ρι， 抑制間隙茂漏量G，防止容積效率的惡化。亦可以以入口 閥32替代節流口31使其代用其任務，但是事先以節流口31 使其有效的阻氣，入口閥32無論以全開或全閉的操作就可 完成，作業（控制）較容易。 例如由於吐出壓到2kg/cm2G為止，軸承丨〇的壽命為Lh =3萬hrs以上之原因，所以吐出壓1>(1為以2/。爪2(}以上的場 合，例如 Pd=3.5kg/cm2G時，若 Pi = 3 5-2=1 5(kg/cm2)的 話，就可以達成壽命Lh=3萬hrs。在此，若加壓室16的壓 力Pi —3.5kg/cm G的話，壽命Lh=〇c(幾乎完全不會破損）， 反過來增加來自平衡活塞13、14的間隙洩漏量G，則真空 泵（昇壓機）1的容積效率降低。 使容積效率提昇有必要將平衡活塞13、14的外周與殼 體2的内周之間之間隙和各平衡活塞13、14間之間隙作成較 小，將間隙洩漏作成最小。為了使該間隙變小，將例如所 謂鑄鐵熱膨脹係數為通常之鐵之1/5程度者，使用作為平衡 活塞材與殼體材亦有效，亦可以將此等適用於螺旋轉子材。 其次，將真空泵1使用於抽成真空用的場合，係關閉第 3圖之第i入口閥32打開第2入口閥37。在殼體2之吸入口 11，預先連接例如吸引側之氣體與放有溶劑（液體）之箱 等。亦可以以吸入閥（未圖示）關閉吸入口丨丨。亦可以使第 1、第2入口閥32、37進行電氣的切換。 與使作為前述昇壓機作動的場合一樣，以馬達22的驅 動旋轉一對之螺旋轉子3、4，例如粉體等被吸引被回收至 A4規格（210 X 297公复） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) 587126 A7 B7 五、發明説明（l3 ) 分離箱。 在第3圖被排出至吐出口 12之氣體的一部被導入送冷 冷卻器35冷卻之後，以配管33途中之過濾器34過濾，通過 止回閥36由第2入口閥37經過殼體2的送冷口 38被導入接近 吐出侧（與吐出口 12約略成18 〇。相反側）之收容室17内。藉 此，收容室17及螺旋轉子3、4被冷卻，促進例如收容室17 内之熔劑的凝縮，藉螺旋轉子增大吸引力，作為真空泵形 成4艮大之作用。 螺旋轉子3、4係由如第！圖直接連結於馬達22之右螺旋 之驅動側3與藉由步進齒輪8旋動之左螺旋的從動側4所形 成，各螺旋轉子3、4在同一形狀者180。反轉之狀態嚙合成 可以自由滑動著。各螺旋轉子3、4具有谷部28(第2圖）與谷 部28的外側之非對稱之螺旋齒42，在谷部28的内側具有轉 子軸6、7。 如第4圖所示一對之螺旋轉子3、4之嚙合狀態之軸直角 方向戴面’各螺旋齒42係由構成谷部28(第2圖）的外周之小 徑之約略1/4周之圓弧43、與接上於圓弧43的一方之擬阿基 米得曲線44、與接上於圓.弧43的另外一方之長短輻圓外旋 曲線45、與螺旋齒外周之較大之圓弧46所構成，擬阿基米 得曲線44之安置側與長短輻圓外旋曲線45的安置側係滑動 的接上於較大之圓弧46。在第4圖符號47表示旋轉中心。 一對之螺旋轉子3、4在殼體2内向如箭頭符號之反向旋 轉’不壓縮的以等容積移動至某處，設置於側箱9側之隔壁 19之吐出孔12a(第1圖）在螺旋轉子4的端面由閉止之狀態 本紙張尺度適用中國國豕標準（q^5) A4規格（210X297公爱） 16 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂· 587126 A7 ___________B7^_ 五、發明説明（14 ) " ---^ 到開之丽之1/2旋轉時氣體被塵縮，與吐出孔…之開 被排出。針對其詳細參照特開昭仏則⑽公報。 才 在本發明中，平衡活塞13、14(第㈣，也可以適用於 使用上述曲線形狀以外之螺旋轉子之真空果。另外，平衡 活塞13、14只要具有優良之密封性即使不是多數片口要1 片亦可，另外，即使使多數片一體化亦可。金屬板主' W(第2圖）之片數即使2片、3片或以上均可，但是由曲徑 密封的觀點來看還是4片比較妥當。 卫 另外，在上述實施例，螺旋轉子3、4、轉子軸6、7、 與平衡活塞13、14係-體的以同一旋轉數旋轉，但是平衡 活塞13、14例如藉由推力軸承等與轉子軸6、7個別的自由 旋轉亦可。此種場合，平衡活塞13、14有必要接觸於轴方 向之間隙與不具溝之螺旋轉子3、4之端面28a。 第5圖為表示作為參考之上述真空泵之使用狀態之一 型態者，在第5圖符號1為真空泵，51、52為消音器，”為 分離箱，54為轉子閥，55〜58為閥，59、60為配管，61為 吸引軟管，62為分別表示回收物之例如粉體。 第1閥5 5係設置於連結消音器5 1與真空泵丨之吸入口之 吸入側的配管59a，第2閥56係設置於連接箱53與吸入側之 配管59a之配管60,第3之閥57係設置於連結真空泵i的吐出 側之配管59b與消音器52之配管的中途，第4之閥58係設置 於箱53與旋轉閥54之間。 吸引之際係打開第2閥56與第3之閥57，所謂壓送方向 (箭頭符號A方向）係指關閉相反側之第1閥55與箱下側之第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） (請先閲It"背面之注意事項再填窝本頁) _訂丨 587126 A7 _____ —_B7 五、發明説明(15 ) ^ " 一 4之閥5 8 ’使真空果1作動，作業去 勒1下茶者以吸引軟管61將回收物 62回收至箱53内。 壓送（空氣輸送）回收物62，之際，反之關閉第2與第3之 各閥 箱匕3内之回收物62,在轉子閥54_面一定量的落下至基礎 配官59内一面以真空泵i之吐出壓被壓送。 <發明的效果> 如以上，若依據申請專利範圍第1項之發明，作為昇壓 機運轉時，較大之推力欲作用於螺旋轉子的轴承，但平衡 活塞打消其力量，減輕了軸承的負荷，轴承的壽命顯著的 延長。藉此，即使將真空系作為例如吐出壓2〜3 之昇壓機’沒有任何問題亦可以使用，在粉體與固形物等 之空氣輸送中’不使用壓縮機僅使用真空泵亦可以確實的 因應配管之尺寸降低與為了遠距離輸送•大量輸送之高密 度輸送。 若依據申請專利範圍第2項之發明，藉曲徑密封作用可 以抑制由平衡活塞側之加壓室至螺旋轉子的收容室之壓力 洩漏於最小，可以防止螺旋轉子側之壓縮效率的降低。 若依據申請專利範圍第3項之發明，在平衡活塞與螺旋 轉子，由於其壓力作用部的面積相等，所以推力在平衡活 塞與螺旋轉子變成相同（力的方向相反），作用於輛承之推 力確實的被打消，更確實的提昇軸承的壽命。 若依據申請專利範圍第4項之發明，作為昇壓機運轉的 场合’係如上述藉平衡活塞可以防止軸承的摩耗，作為真 本紙張尺度適财關家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| 18 587126 A7 —-----B7 __ 五、發明説明（16 ) 一 ~^ 空泵運轉的場合，係以來自冷卻器的冷氣冷卻吐出側，例 如粉體等之真空回收可以確實的進行，同時可以冷卻螺旋 轉子，藉螺旋轉子之熱膨脹可以防止與殼體的接觸·燒結。 若依據申凊專利範圍第4項之發明，以各入口閥的開關 操作可以容易的進行昇壓機與真空泵的靈活運用。另外， 可以冷卻平衡活塞，且藉平衡活塞的熱膨脹可以防止與殼 體的接觸與燒結。 若依據申請專利範圍第6項之發明，可以防止加壓室内 之£力達到必要南度以上，藉此，可以防止由平衡活塞至 收容室内之洩漏的增加與真空泵的容積效率的降低。藉 此’藉平衡活塞確實的可以進行推力的打消作用，同時藉 螺旋轉子可以防止壓縮效率的降低。 〈圖面的簡單說明〉 第1圖為表示關於本發明之真空泵之一實施型態之橫 截面圖。 第2圖為表示同真空泵之平衡活塞組成部之擴大戴面 圖。 第3圖為表示真空泵與其驅動機構及配管狀態的外觀 之平面圖。 第4圖為表示真空泵之螺旋轉子的一型態之軸直角截 面形狀圖（說明圖）。 第5圖為表示真空泵的使用狀態之一型態之說明圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱） C請先閲it'背面之注意事項再填寫本頁)

19 587126 A7 _B7 五、發明説明（Π ) 元件標號對照 1…真空泵 2…殼體 3、4…螺旋轉子 6、7…轉子轴 12···吐出口 13、14…平衡活塞 16…加壓室 17···收容室 25b…金屬板主體部(金屬板部） 26…間隙 31…節流口 32···第1入口閥 35···送冷冷卻器（冷卻器） 37···第2入口閥 Fa…推力 20 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 申叫專利範圍 (請先閲誇背面之注意事項再填寫本頁) L —種真空泵，係使軸直角截面形狀由長短輻圓外旋輪曲 線、圓弧、擬安基米得曲線所形成之一對之螺旋轉子在 嚙合之狀態下軸支於殼體内而可自由旋動，且藉該一對 之螺旋轉子之旋動，於轉子軸方向壓縮吐出氣體者，又 在前述殼體之吸入側中，於前述一對之螺旋轉子之轉子 軸刀別δ又置平衡活塞，且藉該平衡活塞區劃出該螺旋轉 子側之收谷室與該平衡活塞側之加壓室，使吐出壓作用 於該加壓室，以打消昇壓時之該螺旋轉子的推力。 2·如申請專利範圍第丨項之真空泵，其中前述各平衡活塞 包含有多數片之金屬板部與該金屬板部間之間隙，其中 訂丨 一平衡活塞之該金屬板部已可自由旋轉地進入另一平 衡活塞之該間隙。 3·如申請專利範圍第丨項之真空泵，其中前述平衡活塞的 外徑為D]、谷徑為、前述螺旋轉子的外徑為Da、谷 控為Db、前述轉子軸之軸間距離為η時，則η = (Di+DJ^pa+Db)/〕。 4·如申請專利範圍第2項之真空泵，其中前述平衡活塞的 外控為D!、谷徑為d2、前述螺旋轉子的外徑為Da、谷 徑為Db、前述轉子軸之軸間距離為η時，則η = (DdDOQ^^Da+Db)/〕。 5·如申請專利範圍第丨項之真空泵，其中在使前述吐出壓 作用於則述平衡活塞時係作為昇壓機運轉，而作為真空 泵運轉時，吸引吐出側之氣體使其藉由冷卻器於接近前 述螺旋轉子側之收容室之吐出側位置成為冷氣。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 21

   6·如申請專利範圍第2項之真空果，其中在使前述吐出壓 作用於前述平衡活塞時係作為昇壓機運轉，而作為真空 泵運轉時，吸引吐出側之氣體使其藉由冷卻器於接近前 述螺旋轉子側之收容室之吐出側位置成為冷氣。 7·如申請專利範圍第3項之真空泵，其中在使前述吐出壓 作用於前述平衡活塞時係作為昇壓機運轉，而作為真空 泵運轉時，吸引吐出側之氣體使其藉由冷卻器於接近前 述螺旋轉子側之收容室之吐出側位置成為冷氣。 8.如申請專利範圍第4項之真空泵，其中在使前述吐出壓 作用於前述平衡活塞時係作為昇壓機運轉，而作為真空 泵運轉時，吸引吐出側之氣體使其藉由冷卻器於接近前 述螺旋轉子側之收容室之吐出側位置成為冷氣。 9’如申凊專利範圍第5項之真空泵，係使前述殼體的吐出 口連通於前述冷卻器，且藉由第1入口閥使該冷卻器連 通於前述加壓室，同時藉由第2入口閥連通於接近前述 出口側之位置，並在作為前述升降機或真空泵運轉之際 選擇性地開關兩入口閥者。 10·如申請專利範圍第6項之真空泵，係使前述殼體的吐出 口連通於前述冷卻器，且藉由第1入口閥使該冷卻器連 通於前述加壓室’同時藉由第2入口閥連通於接近前述 出口側之位置，並在作為前述升降機或真空泵運轉之際 選擇性地開關兩入口閥者。 11·如申請專利範圍第7項之真空泵，係使前述殼體的吐出 口連通於前述冷卻器，且藉由第1入口閥使該冷卻器連 本紙張尺度適财關家標準（⑽Α4規格（21〇χ297公釐) (請先閲#背面之注意事項再填窝本頁)

   22 587126 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 通於前述加壓室，同時藉由第2入口闊連通於接近前述 出口側之位置，並在作為前述升降機或真空泵運轉之際 選擇性地開關兩入口閥者。 12·如申請專利範圍第8項之真空泵，係使前述殼體的吐出 口連通於前述冷卻器，且藉由第1入口閥使該冷卻器連 通於前述加壓室，同時藉由第2入口閥連通於接近前述 出口側之位置，並在作為前述升降機或真空泵運轉之際 選擇性地開關兩入口閥者。 13·如申請專利範圍第卜12項中任一項之真空泵，係在前述 加壓室之入口設置節流口，並藉由該節流口使前述吐出 壓作用於該加壓室者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讒背面之注意事項再填窝本頁)

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