TWI750335B - 潤滑劑密封式真空幫浦 - Google Patents

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漢金 布哈德
派翠克 福尼耶
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德商萊博爾德有限責任公司
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Abstract

一種例如旋轉式輪葉幫浦等的潤滑劑密封式真空幫浦包含配置於一抽吸腔室(10)中之一轉子元件(16)。轉子元件(16)由一轉子軸(26)承載。軸(26)由配置於幫浦殼體(12)中之一主密封件(32)環繞。除主密封件(32)之外，在主密封件(32)之一內側(42)上亦配置有一附加密封件(44)。附加密封件(44)包含配置於一殼套(30)之一外側(36)上之一密封唇(50)。

Description

潤滑劑密封式真空幫浦
本發明係關於一種潤滑劑密封式真空幫浦(lubricant-sealed Vacuum pump)、尤其係一種旋轉式輪葉幫浦(rotary vane pump)。
潤滑劑密封式真空幫浦(例如旋轉式輪葉幫浦)包含其中界定有一抽吸腔室之一幫浦殼體。在抽吸腔室內，配置有至少一個轉子元件。在一旋轉式輪葉幫浦中，轉子元件偏心地配置於一圓柱形抽吸腔室內。轉子元件設置有可在轉子元件中徑向滑動之複數個滑動輪葉，其中滑動輪葉之外邊緣貼靠於抽吸腔室之內壁上。由於轉子元件之偏心配置，由滑動輪葉形成之個別腔室之體積將發生變化，俾使欲輸送之介質將受到壓縮。經由一潤滑劑供應導管，潤滑劑被供應至該至少一個轉子元件。提供潤滑劑係為了在轉子元件與抽吸腔室之內壁之間達成密封。因此，在一旋轉式輪葉幫浦中，潤滑劑用於在連接至轉子元件之滑動輪葉與抽吸腔室之內壁之間產生密封效果。在旋轉式輪葉幫浦中，潤滑劑供應導管通常在轉子內延伸，其中潤滑劑將被供應至轉子的其中固持滑動輪葉以達成徑向位移之凹槽。在離心力之作用下，潤滑劑隨後將到達與抽吸腔室之內壁貼靠的滑動輪葉之外邊緣。
轉子元件由其中配置有軸之一殼體圍封。通常，該軸由一電驅動馬達驅動。尤其在軸穿過幫浦殼體之區域中，設置有一主密封件。該主密封件通常包含一密封唇(sealing lip)，該密封唇貼靠於軸表面上或者例如亦貼靠於在此區域中連接至軸之一殼套之一外側上。在此種配置中，視給定情況而定，設置一殼套可具有組裝過程中之優點、及/或可具有以下優點：殼套可由改良密封嚴密性(sealing tightness)之一材料形成。即使在高品質密封件中，亦可能會碰巧發生洩漏，尤其係在使用數小時之後。此種洩漏可能例如由侵入潤滑劑中之微粒造成。此等微粒可例如因磨蝕等而侵入潤滑劑中，或者此等微粒可自將由真空幫浦輸送之介質中進入潤滑劑。若此等微粒碰巧到達密封件之密封唇與軸表面或環繞軸之殼套之外側間之區域，則將在軸密封件上發生洩漏。
本發明之一目標分別係為改良潤滑劑密封式真空幫浦中此等軸密封件之密封嚴密性以及延長此等密封件之使用壽命。
上述目標係藉由請求項1中所界定之潤滑劑密封式真空幫浦來達成。
根據本發明，除主密封件之外，潤滑劑密封式真空幫浦亦包含一附加密封件。主密封件通常包含一密封唇，該密封唇貼靠地配置於軸表面上或環繞該軸之一殼套(shell)之一外側上。根據本發明，較佳環狀之附加密封件配置於主密封件的面向抽吸腔室之一內側上。附加密封件包含一密封唇，該密封唇貼靠地配置於軸表面上或環繞該軸之殼套之外側上。因此，根據本發明，設置彼此直接相鄰之二個密封件，其中較佳使二個密封件包含貼靠地配置於軸表面上或殼套之外側上之一密封唇。
藉由設置一主密封件及一附加密封件，例如，可在一模具內製作附加密封件之密封唇及/或可由特別適於分別防止微粒侵入附加密封件與主密封件間之區域中以及降低此種侵入之風險的材料來製作附加密封件之密封唇。因此，附加密封件用作一種防止微粒在主密封件之方向上傳輸之過濾器。因此，隨後可由一較軟材料來尤其製作主密封件之密封唇，乃因可能對主密封件具有損壞作用之微粒可到達主密封件之危險得以降低。因此，可實質上依據達成最佳可能密封效果之態樣來選擇用於主密封件之材料，同時可實質上依據安全地截留損壞性微粒之態樣來選擇用於附加密封件之材料。作為用於主密封件之材料，較佳使用Viton、FKM、FPM、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)、及/或乙烯-丙烯-二烯單體(ethylene propylene diene monomer；EPDM)。附加密封件較佳由紡織纖維(textile fiber)及/或非織物紡織品(non-woven textile)製成。可使用有機或無機紡織品。
根據一較佳實施例，附加密封件尤其固定地連接至主密封件。例如，附加密封件可藉由接合、鎖定嚙合等固定地連接至主密封件之一內側。較佳地，附加密封件包含一尤其環狀突出部，該尤其環狀突出部延伸至主密封件之一尤其環狀凹槽中。藉此，另一方面，可在附加密封件與主密封件之間達成或改良一連接，且另一方面，可分別改良附加密封件之剛度及位置。
根據本發明之一較佳實施例，附加密封件包含一固持元件。該固持元件承載包含密封唇之密封元件。在此種配置中，密封元件可例如藉由接合、焊接等連接至固持元件。藉由自二個元件來設計附加密封件，尤其可使用不同之材料。
倘若附加密封件設置有一固持元件，則較佳使固持元件尤其固定地連接至主密封件且根據一較佳實施例包含用於連接至主密封件之上述突出部。此外，固持元件亦可與主密封件連接成單件式。
此外，根據附加密封件之一較佳實施例，較佳使密封唇以一傾斜度而配置且面向抽吸腔室之方向。如此一來，分別使附加密封件達成對微粒之更佳截留以及更佳過濾效果。
尤其在以一傾斜度而配置之一密封唇之情形中，較佳使固持元件包含一支撐元件，該支撐元件分別支撐密封唇以及使密封唇擱置於其上面。在此種配置中，支撐元件較佳係在抽吸腔室之方向上以一傾斜度而配置。支撐元件及/或密封唇分別相對於軸表面及殼套之外側之傾斜度較佳係在自10°至60°之一角度範圍中。
根據本發明之又一較佳實施例，主密封件之一外側具有與其連接之一環狀封蓋元件(annular cover element)。在本文中，主密封件之外側係為主密封件的背對抽吸腔室之側。該封蓋元件(其尤其亦可被形成為一環狀突起)較佳與主密封件形成為單件式且藉由接合、焊接、鎖定嚙合等連接至主密封件。藉由環狀封蓋元件，會形成用於存在於主密封件外部之潤滑劑之一收集腔室。在其中尤其在長運行週期之後以及尤其儘管設置有附加密封件、然而潤滑劑將碰巧會自主密封件流出之情形中，此潤滑劑將被陷獲於該收集腔室中。
在其中軸上配置有一殼套之本發明實施例中，較佳使封蓋元件之一外邊緣面向軸之方向且具有較殼套之外徑小之一直徑。因此，封蓋元件在徑向方向上封蓋殼套。如此一來，會形成用於潤滑劑之一附加收集腔室，乃因潤滑劑在沿殼套之外側通過時將到達外部且隨後將被封蓋元件 截留。因出現之離心力，潤滑劑將被保持於尤其至少局部地環繞殼套之一收集腔室。
為進一步延長使用壽命，本發明之一尤佳實施例另外提供配置於收集腔室之內側上之一輸送元件。藉助於該輸送元件，已到達收集腔室之潤滑劑將在抽吸腔室之方向上被輸送。此可例如藉由一橫向孔(transverse bore)來達成，該橫向孔自收集腔室之一內側開始向內延伸，其中此開口應以一傾斜度而形成以因離心力而達成對應之潤滑劑輸送。尤佳地，該輸送元件被形成為配置於收集腔室之內側上之一進給螺桿(feed screw)。因潤滑劑在收集腔室中之移動，會達成在抽吸腔室之方向上之輸送。具體而言，會達成在主密封件之密封唇之方向上之輸送，俾在此區域中，已冒出之潤滑劑將再次在抽吸腔室之方向上被輸送回去。此外，如此一來，將在主密封件之密封唇之外側上產生一反壓力(counter-pressure)，由此降低潤滑劑之洩漏危險。
尤佳地，收集腔室之內側尤其在其中配置有輸送元件之區域中具有在抽吸腔室之方向上尤其連續減小之一直徑。如此一來，改良了潤滑劑在抽吸腔室之方向上之返回。具體而言，藉此，藉由設置一突出部或一溝槽，會以一種簡單之方式使在收集腔室之內側上形成一螺旋狀輸送構件變得可能。
根據又一較佳實施例，在主密封件之一外側上及/或在環繞主密封件之殼體之一外側上另外設置用於潤滑劑之一收集元件。藉此，可達成使用壽命之進一步延長。該收集元件之功能在於，若潤滑劑將自收集腔室流出，則此潤滑劑將由收集元件接收或吸取。在本文中，該收集元件尤其被形成為類似於一海綿等。例如，收集元件可具有一環狀形狀且尤其 完全地環繞軸。此種收集元件之設置具有以下優點：一方面，潤滑劑將不沿殼體之一外側流動、滴落至一工廠地板上等，且另一方面，使用者將會輕易看到潤滑劑之洩漏。
在主密封件之外側上、尤其結合主密封件之外側及/或殼體之外側上之收集元件設置一封蓋元件憑藉自身即能代表一項與設置於主密封件之內側上之附加密封件無關之發明。然而，二項發明之組合係為較佳的。
10‧‧‧抽吸腔室
12‧‧‧殼體/幫浦殼體
14‧‧‧入口
16‧‧‧轉子元件
18‧‧‧腔室
20‧‧‧滑動輪葉/轉子元件
22‧‧‧凹槽
24‧‧‧潤滑劑供應通道
26‧‧‧轉子軸/軸
28‧‧‧出口
30‧‧‧殼套/旋轉軸套
32‧‧‧主密封件
34‧‧‧密封唇
36‧‧‧外側
38‧‧‧環狀金屬彈簧
40‧‧‧C形環狀元件/C形元件
42‧‧‧內側
44‧‧‧環狀附加密封件/附加密封件
46‧‧‧密封元件
48‧‧‧固持元件
50‧‧‧密封唇
52‧‧‧固持元件/支撐元件
54‧‧‧軸向環狀突出部/環狀圈/突出部
56‧‧‧軸向環狀突出部/突出部
58‧‧‧開口/環狀凹槽
60‧‧‧外側
62‧‧‧環狀封蓋元件/封蓋元件
64‧‧‧外邊緣/靜態唇
65‧‧‧軸表面/旋轉表面
66‧‧‧收集腔室
68‧‧‧方向
70‧‧‧內側
72‧‧‧輸送元件
74‧‧‧環狀收集元件/收集元件
75‧‧‧表面
下文將參照附圖藉由一尤佳實施例來更詳細地闡釋本發明。
在圖式中：第1圖係為一旋轉式輪葉幫浦的在很大程度上被簡化之示意性剖視圖；第2圖係為根據本發明之軸密封件之一較佳實施例之視圖；以及第3圖係為軸密封之一部分之放大示意圖。
一種旋轉式輪葉幫浦包含由一殼體12形成之一抽吸腔室10。抽吸腔室10連接至一入口14。入口14連接至欲被抽空之一腔室(圖中未示出)，且同樣包含一入口閥(圖中未示出)。在抽吸腔室10內，偏心地配置有一轉子元件16，俾使圓柱形抽吸腔室10中形成有不同之腔室18。該等腔室18分別由滑動輪葉20定界，滑動輪葉20以一種方式分別固持於轉子元件中之狹槽及凹槽22中以使輪葉能夠在其中進行徑向位移。該等凹槽22連接至潤滑劑供應通道24(在圖中僅示意性地被畫出輪廓)。轉子元件16由 一轉子軸26承載。藉此，轉子元件16與轉子軸26可由一個部件製成。此外，最小腔室18具有與其連接之一出口28。在該出口28上，又設置有一出口閥，該出口閥尤其呈一油封式閥板等的形式。
在第2圖所示的根據本發明之軸密封件之尤佳實施例中，與配置於主密封件內之一附加密封件有關以及與配置於主密封件外部之收集腔室及收集元件有關之二項發明被組合。
在所例示實例性實施例中，軸26由一殼套30或軸套圈(sleeve ring)環繞。殼套30例如被壓至軸26上。此外，殼套30由一主密封件32環繞。在所例示實例性實施例中，主密封件32包含貼靠地配置於殼套30之一外側36上之一密封唇34。為改良貼靠力，可在密封唇34之內側上配置一環狀金屬彈簧38。與密封唇34連接的係為主密封件32之一C形環狀元件40。主密封件32配置於殼體12之一環狀凹槽中。
在主密封件32的面向抽吸腔室10之方向之一內側42上，配置有一環狀附加密封件44。在所例示實例性實施例中，附加密封件44具有一二部分式設計(two-part design)，且包含一密封元件46及一固持元件48。密封元件46形成一密封唇50，密封唇50同樣密封貼靠地配置於殼套30之外側36上。密封唇50用於濾除或截留微粒，俾使此等微粒不能在主密封件32之密封唇34上前進。密封唇50分別係傾斜的以及在抽吸腔室10之方向上以一傾斜度而配置。此外，附加密封件44包含支撐密封元件46部分之一固持元件52。支撐元件52不接觸旋轉軸套30。在支撐元件52與軸套30之間存在一徑向間隙。
在所例示實例性實施例中，附加密封件44之固持元件48更包含一或二個軸向環狀突出部54、56。此等軸向環狀突出部尤其用於連接至 主密封件32之C形元件40。出於此種目的，二個突出部54、56延伸至主密封件32的由C形元件40形成之開口58中。藉由將環狀圈54夾緊或膠合於C形元件40中，附加密封件44被連接至主密封件32。
在所例示實例性實施例中，於主密封件32之一外側60(第3圖)上配置有一封蓋元件62。該封蓋元件62(在所例示實例性實施例中，其被形成為一部分圈形突出部)包含面向一軸表面65之方向但不接觸軸表面65之一外邊緣64。在靜態唇64與旋轉表面65之間存在一間隙。該外邊緣64之直徑小於殼套30之外徑。如此一來，會形成用於收集可能碰巧在密封唇34之區域中洩漏出之潤滑劑之一收集腔室66。為使此種洩漏之潤滑劑在收集腔室66之方向上返回，如箭頭68所例示，在收集腔室66之一內側70上配置有尤其被形成為一螺旋體之一輸送元件72。尤其由於在輸送元件72之區域中，該內側70具有在抽吸腔室之方向上減小之一直徑，因此可能洩漏之潤滑劑將自收集腔室66被可靠地輸送回至抽吸腔室10中。
根據較佳實施例，更可設置一同樣環狀收集元件74(第2圖)，收集元件74位於主密封件32之外側60上或固定於殼體12之表面75上。藉由此種收集元件74，可能碰巧自收集腔室66洩漏出之潤滑劑可得以吸取及儲存。收集元件74較佳係由一有機或無機海綿狀材料製成。
10‧‧‧抽吸腔室
12‧‧‧殼體/幫浦殼體
26‧‧‧轉子軸/軸
30‧‧‧殼套/旋轉軸套
32‧‧‧主密封件
34‧‧‧密封唇
36‧‧‧外側
38‧‧‧環狀金屬彈簧
40‧‧‧C形環狀元件/C形元件
42‧‧‧內側
44‧‧‧環狀附加密封件/附加密封件
46‧‧‧密封元件
48‧‧‧固持元件
50‧‧‧密封唇
52‧‧‧固持元件/支撐元件
54‧‧‧軸向環狀突出部/環狀圈/突出部
56‧‧‧軸向環狀突出部/突出部
58‧‧‧開口/環狀凹槽
74‧‧‧環狀收集元件/收集元件
73‧‧‧表面

Claims (11)

  1. 一種潤滑劑密封式真空幫浦(lubricant-sealed vacuum pump)，尤其係旋轉式輪葉幫浦(rotary vane pump)，包含：一幫浦殼體(12)，形成一抽吸腔室(10)，一轉子元件(16、20)，配置於該抽吸腔室(10)中，一潤滑劑供應通道(24)，用於將潤滑劑供應至該轉子元件(20)，一軸(26)，承載該轉子元件(16)且支撐於該幫浦殼體(12)中，以及一主密封件(32)，環繞該軸(26)且配置於該幫浦殼體(12)中，該潤滑劑密封式真空幫浦之特徵在於，在該主密封件(32)的面向該抽吸腔室(10)之方向之一內側(42)上，設置有一環狀附加密封件(44)，該附加密封件(44)包含一密封唇(sealing lip)(50)，該密封唇(50)直接貼靠地配置於軸表面(65)上或環繞該軸(26)之一殼套(shell)(30)之一外側(36)上，其中，該主密封件(32)之一外側(60)具有連接至該主密封件(32)之一環狀封蓋元件(annular cover element)(62)，該封蓋元件(62)形成用於潤滑劑之一收集腔室(66)，該收集腔室(66)分別配置於該主密封件(32)之外部以及該主密封件(32)之一密封唇(34)之外部，其中，在該收集腔室(66)之一內側(70)上，配置有用於在該抽吸腔室(10)之方向上輸送潤滑劑之一輸送元件(72)。
  2. 如請求項1所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該附加密封件(44)固定地連接至該主密封件(32)。
  3. 如請求項1或2所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該附加密封件(44)包含至少一個突出部(54、56)，該至少一個突出部(54、56)尤其具有一環狀形狀且延伸至該主密封件(32)之一尤其環狀凹槽(58)中。
  4. 如請求項1或2所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該附加密封件(44)包含一固持元件(48)，該固持元件(48)承載包含該密封唇(50)之一密封元件(46)。
  5. 如請求項1所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該密封唇(50)係以一傾斜度而配置且面向該抽吸腔室(10)之方向。
  6. 如請求項4所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該固持元件(48)包含支撐該密封唇(50)之一支撐元件(52)，該支撐元件(52)較佳係在該抽吸腔室(10)之方向上以一傾斜度而配置。
  7. 如請求項1所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該封蓋元件(62)之一外邊緣(64)面向該軸(26)之方向，且較佳具有較該殼套(30)之外徑小之一直徑。
  8. 如請求項1所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該輸送元件(72)包含一進給螺桿(feed screw)。
  9. 如請求項1所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該內側(70)、尤其係在其中配置有該輸送元件(72)之區域中具有在該抽吸腔室(10)之方向上減小之一直徑，該直徑尤其連續地減小。
  10. 如請求項1或2所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中在該主密封件(32) 之一外側(60)上及/或在環繞該主密封件(32)之該殼體(12)之一外側上設置有用於潤滑劑之一收集元件(74)。
  11. 如請求項10所述之潤滑劑密封式真空幫浦，其中該收集元件(74)具有一環狀形狀且環繞該軸(26)。
TW107106611A 2017-03-14 2018-02-27 潤滑劑密封式真空幫浦 TWI750335B (zh)

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EP17160775.7A EP3376033B1 (en) 2017-03-14 2017-03-14 Lubricant-sealed vacuum pump
EP17160775.7 2017-03-14

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TW201833443A TW201833443A (zh) 2018-09-16
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