專利名稱：干式真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及干式真空泵。
現(xiàn)有的爪式轉(zhuǎn)子真空是采用成對的爪式轉(zhuǎn)子對結(jié)構(gòu)，通過其相互嚙合傳動，將從進氣腔進入的氣體經(jīng)轉(zhuǎn)子對同步反方向壓縮，從排氣口排出到下一級的進氣口，下一級重復(fù)上一級的過程，從而形成真空的目的，如我設(shè)計的專利號97226078.1雙級爪式轉(zhuǎn)子無油真空泵專利。由于有無油的優(yōu)點，故能成功應(yīng)用于化工行業(yè)中抽出水蒸汽，汽油，酒精等有機溶劑環(huán)境。
但現(xiàn)有真空泵有如下的缺點1．轉(zhuǎn)子的偏心很大，在高轉(zhuǎn)速下有較大的離心力；2．轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，吸排氣各一次，排氣口氣體的沖擊大，噪聲高；3．轉(zhuǎn)子的型線不是圓滑過渡，加工的成本較高，效率低下；4．排氣口的消音器不合理，效果差；5．排氣口沒有設(shè)計放空閥，抽可凝性氣體在泵停機時易造成液體反流。
本發(fā)明的目的是提供一種干式真空泵及其轉(zhuǎn)子，采用對稱的轉(zhuǎn)子形狀結(jié)構(gòu)，有效地提高了真空泵轉(zhuǎn)子的動平衡性能，有效降低了泵的運轉(zhuǎn)噪聲。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種干式真空泵轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子形狀為其截面有外凸爪和內(nèi)凹弧槽的圓柱體，其外凸爪兩側(cè)面為擺線，頂圓為圓弧，內(nèi)凹弧槽兩側(cè)面為擺線，槽底為圓弧，由兩個轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子對，相互同步反方向運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子對間和轉(zhuǎn)子與泵腔間均有一定的微小間隙，轉(zhuǎn)子的形狀為對稱結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子設(shè)有兩個或多個外凸爪和相等數(shù)量的內(nèi)凹弧槽。外凸爪圓弧半徑為轉(zhuǎn)子半徑的1.4至1.6倍，內(nèi)凹弧槽圓弧半徑為轉(zhuǎn)子直徑與外凸爪圓弧半徑之差，圓弧與擺線相交處平滑過渡。
一種干式真空泵，轉(zhuǎn)子形狀為其截面有外凸爪和內(nèi)凹弧槽的圓柱體，其外凸爪兩側(cè)面為擺線，頂圓為圓弧，內(nèi)凹弧槽兩側(cè)面為擺線，槽底為圓弧，由兩個轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子對，相互同步反方向運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子對間和轉(zhuǎn)子與泵腔間均有一定的微小間隙，轉(zhuǎn)子的形狀為對稱結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子設(shè)有兩個或多個外凸爪和相等數(shù)量的內(nèi)凹弧槽；進氣口、排氣口圓弧弧長占整個圓周的40至60度，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周吸排氣兩次。
吸氣口泵腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至外凸爪末端至轉(zhuǎn)子軸心的連線與兩轉(zhuǎn)子軸心連線夾角為-22至-24度位置，吸氣結(jié)束；排氣口泵腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至外凸爪前端至轉(zhuǎn)子軸心的連線與兩轉(zhuǎn)子軸心連線夾角為16至18度位置，開始排氣。轉(zhuǎn)子對間的間隙為轉(zhuǎn)子半徑的0.0010至0.0014倍，外凸爪與泵腔的間隙為1.1至1.5倍轉(zhuǎn)子對間間隙，轉(zhuǎn)子排氣側(cè)面與泵腔的間隙為1.0至1.4倍轉(zhuǎn)子對間間隙，轉(zhuǎn)子進氣側(cè)面與泵腔的間隙為1.5至2.8倍轉(zhuǎn)子對間間隙。各級泵腔均設(shè)計有氣鎮(zhèn)口，氣鎮(zhèn)口位置在0.75至0.85倍的轉(zhuǎn)子半徑上，并與兩轉(zhuǎn)子軸心連線的夾角為20至60度。轉(zhuǎn)子和軸的連接采用雙鍵連接結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子軸孔上設(shè)有對稱的雙鍵，軸上設(shè)有通長的雙鍵槽，上一級轉(zhuǎn)子鍵的位置與下一級轉(zhuǎn)子鍵的位置相差90度。泵的排氣口還設(shè)計有消音器和放空閥，消音器包括左接管，壓力彈簧，調(diào)整墊，雙頭螺柱，右接管，墊片一，氟橡膠板，中間板，墊片二；當(dāng)內(nèi)腔的壓強大于外腔的壓強達到一定值時，氣體通過墊片一壓縮壓力彈簧迫使其向外腔方向屈服，氣體便通過墊片一和中間板間的縫隙排出，排出的次數(shù)和泵的排氣次數(shù)一樣，流量由泵內(nèi)腔內(nèi)的壓強決定的；氣體排出后，內(nèi)腔的壓強降低，則墊片一在彈簧的壓力下，快速復(fù)位。
本發(fā)明有以下優(yōu)點和積極效果如采用雙爪轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周各吸排氣兩次，使泵的吸排氣次數(shù)增加，單次吸排氣量減少，降低了泵的運轉(zhuǎn)噪聲。如采用四級泵能達到極限真空度接近3Pa。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于航天，化工，核工業(yè)等環(huán)境?？梢越鉀Q我國特殊行業(yè)中用于抽含有腐蝕性如HF,H2SO4,HNO3,HCL氣體，水蒸汽等可凝性氣體，放射性氣體?？梢宰龀啥嗉壉?，也可以設(shè)計成單級等。它還可以用于做氣體傳輸泵使用。


圖1為本發(fā)明實施例的主視圖；圖2為本發(fā)明實施例的俯視圖；圖3為本發(fā)明實施例的左視圖；圖4為本發(fā)明實施例的消音器的總圖；圖5為本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)子型線圖；圖6-圖10為本發(fā)明實施例的工作原理圖。
下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
本發(fā)明各部件名稱及附圖標(biāo)記如下進氣口1，一級轉(zhuǎn)子對2，一級泵體3，二級轉(zhuǎn)子對4，二級泵體5，三級轉(zhuǎn)子對6，三級泵體7，四級轉(zhuǎn)子對8，四級泵體9，底座10，油箱11，油箱軸頭密封12，底座軸頭密封13，頂軸頭密封14，放空閥15，消音器16，氟橡膠O型密封圈17，主動軸18，從動軸19，主動齒輪20，從動齒輪21，聯(lián)軸器22，氣鎮(zhèn)閥23，放氣閥24，氣體通道25，通道堵頭26，級間排氣口27，級間進氣口28，氣鎮(zhèn)摻氣口29。
1．工作原理電機帶動聯(lián)軸器22工作，從而主動齒輪20和從動齒輪21同步反方向運動，一級轉(zhuǎn)子2運動形成真空，通過排氣口27和氣體通道25將氣體排到第二級泵體5內(nèi)，第二級泵體5內(nèi)的二級轉(zhuǎn)子對和第一級轉(zhuǎn)子對2做同樣的工作，然后，逐次排到下一級，直到第四級泵體內(nèi)；然后，氣體通過消音器16排出。如圖6-10所示x腔為泵體的吸氣腔，y腔為泵體的排氣腔，29為氣鎮(zhèn)摻氣口；當(dāng)轉(zhuǎn)子對運轉(zhuǎn)到圖6所示位置時吸氣腔x最小，開始和級間進氣口28接通，泵腔開始吸氣，在圖7所示位置時吸氣腔的容積最大角度為-22.8度，隨后吸氣結(jié)束；當(dāng)轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)到圖8所示位置時，為17.8度，排氣腔y的壓縮氣體開始和級間排氣口27接通，泵腔開始排氣；同時，氣鎮(zhèn)摻氣口29開始向排氣腔y內(nèi)摻氣，到圖9所示位置時排氣結(jié)束；排氣腔y最小。殘留的氣體在圖10所示位置前已釋放到y(tǒng)腔，進入到下一個排氣過程中。
2．轉(zhuǎn)子的型線形狀；如圖5所示，轉(zhuǎn)子的型線由六條圓弧AB弧，DE弧，GH弧，JK弧，MN弧，PQ弧，和六條擺線BC,FG,HI,KL,OP,QR，其余RA,CD,EF,IJ,LM,NO線為圓弧與擺線相交處平滑過渡線。其中AB弧和JK弧的半徑為外凸爪半徑RM,DE弧和MN弧的半徑為轉(zhuǎn)子半徑R,GH弧和PQ弧的半徑為內(nèi)凹弧槽半徑r。轉(zhuǎn)子嚙合的間隙在密封和熱膨脹間隙以內(nèi)，并且均勻，其間隙大小為t=R×0.0012(正負(fù)0.01mm)的范圍以內(nèi)，從而加工方便，使加工的效率大幅度提高有效地提高了泵轉(zhuǎn)子的加工性能和動平衡效果。
3．各級泵轉(zhuǎn)子的相位各級泵體內(nèi)的轉(zhuǎn)子對都不是按統(tǒng)一方向安裝的，它們之間相互垂直，相差90度角；目的是保證第一級泵體內(nèi)的氣體排出時，第二及泵體正處于吸氣狀態(tài)，氣體的流動暢通。
4．進氣口和排氣口的位置設(shè)計同時泵的進氣口和排氣口的位置和氣鎮(zhèn)口都相應(yīng)調(diào)整，排氣口和垂直線的夾角為27度(正負(fù)一度)范圍以內(nèi)，總角度為54度(正負(fù)1度)范圍以內(nèi)，進氣口和垂直線的夾角為27度(正負(fù)一度)范圍以內(nèi)，總夾角為54度(正負(fù)1度)范圍以內(nèi)寬度為Kd=(R-r-10)mm，滿足泵轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周各吸排氣一次到每旋轉(zhuǎn)一周各吸排氣兩次的需要，使泵的吸排氣次數(shù)增加，單次吸排氣量減少有效降低了泵的運轉(zhuǎn)噪聲。
5．氣鎮(zhèn)的設(shè)計及作用如圖6所示各級泵腔都設(shè)有氣鎮(zhèn)口，其具體位置為R=(0.75-0.85)×R；氣鎮(zhèn)口的大小為直徑為M=R/10左右，大泵可以取大值，小泵取小值，夾角為42度，可以在正負(fù)2度范圍內(nèi)；充氣過程與轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)到排氣位置，如圖8所示，在17.8度夾角位置，氣鎮(zhèn)孔與排氣腔接通，如果此時排氣腔的壓力小于1個大氣壓，則氣鎮(zhèn)開始工作，泵腔處的干燥氣體便充入。充入量通過氣鎮(zhèn)閥23可以手動調(diào)節(jié)，充入時間為轉(zhuǎn)子每運轉(zhuǎn)一周360度，在50度范圍內(nèi)充入2次，頻率是電機轉(zhuǎn)動頻率的2倍。
6．雙鍵連接的必要性如圖5所示轉(zhuǎn)子和軸的連接采用對稱雙鍵連接，同時，轉(zhuǎn)子本身帶有對稱的雙鍵，其大小根據(jù)軸的大小按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計保證轉(zhuǎn)子的互換性，以及避免轉(zhuǎn)子上開鍵槽所帶來的氣體泄漏，使泵的裝卸非常方便，泵能達到較高的極限真空。
7．間隙密封和間隙大小如圖5所示；轉(zhuǎn)子對間及其和泵腔間均存在有一定的微小間隙，轉(zhuǎn)子對間間隙大小為t1=R×0.0012(正負(fù)0.01mm)轉(zhuǎn)子頂圓RM與泵腔內(nèi)表面的間隙為t2=1.5×t1，轉(zhuǎn)子的下表面(排氣側(cè)面)與泵腔的間隙為t3=(1.2-1.3)×t1，轉(zhuǎn)子的上表面(進氣側(cè)面)與泵腔的外側(cè)底面的間隙為t4=2×t3；保證轉(zhuǎn)子能正常運轉(zhuǎn)，且不會有摩擦。
8．放氣閥的作用如圖3所示，第一級泵腔還設(shè)計有放氣閥，當(dāng)泵腔內(nèi)的壓力高于一個大氣壓力時，放氣閥打開，將氣體排出，減低后幾級轉(zhuǎn)子的功率消耗。
9．消音器16的作用如圖2所示，泵的排氣口還設(shè)計有消音器16及放空閥15。如圖4所示，消音器的結(jié)構(gòu)是由左接管1601，壓力彈簧1602，調(diào)整墊1603，雙頭螺柱1604，右接管1605，墊片一1607，氟橡膠板1608，中間板1609，墊片二1610等組成。其工作原理是當(dāng)A腔的壓強大于B腔的壓強達到一定值時，氣體通過墊片一壓縮壓力彈簧1602迫使其向B腔方向屈服，氣體便通過墊片一1607和中間板1608間的縫隙排出，排出的次數(shù)和泵的排氣次數(shù)一樣，流量由泵A腔內(nèi)的壓強決定的。當(dāng)一次氣體排出后，由于A腔的壓強降低，則墊片一1607在彈簧的壓力下，快速復(fù)位，起到防止氣體反擴散和降低噪聲的作用。墊片一打開的臨界壓強為P2=FO/S+P1。P2為A腔瞬間壓力峰值，P1=環(huán)境壓力(1個大氣壓)，S=中間板1609上排氣孔的截面積，F(xiàn)O=彈簧在初始狀態(tài)下的壓力。最終設(shè)計取P2=(1.1～1.3)個大氣壓，組裝后根據(jù)需要調(diào)節(jié)調(diào)整墊1603，以達到最佳工作效果。消音器的左接管1601和第四級泵體10相連接，密封用氟橡膠O型圈密封。
10．放空閥15的作用它起到開和關(guān)的作用，當(dāng)泵抽可凝性氣體后需要打開放空閥把積存的液體排出。避免停泵后液體倒吸，重新啟動后對本泵帶來的災(zāi)難性破壞。
轉(zhuǎn)子半徑指轉(zhuǎn)子對相切圓半徑。本實用新型采用雙爪轉(zhuǎn)子為較佳結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1．一種干式真空泵轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子形狀為其截面有外凸爪和內(nèi)凹弧槽的圓柱體，其外凸爪兩側(cè)面為擺線，頂圓為圓弧，內(nèi)凹弧槽兩側(cè)面為擺線，槽底為圓弧，由兩個轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子對，相互同步反方向運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子對間和轉(zhuǎn)子與泵腔間均有一定的微小間隙，其特征在于轉(zhuǎn)子的形狀為對稱結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子設(shè)有兩個或多個外凸爪和相等數(shù)量的內(nèi)凹弧槽。
2．一種干式真空泵，轉(zhuǎn)子形狀為其截面有外凸爪和內(nèi)凹弧槽的圓柱體，其外凸爪兩側(cè)面為擺線，頂圓為圓弧，內(nèi)凹弧槽兩側(cè)面為擺線，槽底為圓弧，由兩個轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子對，相互同步反方向運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子對間和轉(zhuǎn)子與泵腔間均有一定的微小間隙，其特征在于轉(zhuǎn)子的形狀為對稱結(jié)構(gòu)，每個轉(zhuǎn)子設(shè)有兩個或多個外凸爪和相等數(shù)量的內(nèi)凹弧槽；進氣口、排氣口圓弧弧長占整個圓周的40至60度，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周吸排氣兩次。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式真空泵轉(zhuǎn)子，其特征在于外凸爪圓弧半徑為轉(zhuǎn)子半徑的1.4至1.6倍，內(nèi)凹弧槽圓弧半徑為轉(zhuǎn)子直徑與外凸爪圓弧半徑之差，圓弧與擺線相交處平滑過渡。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式真空泵，其特征在于吸氣口泵腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至外凸爪末端至轉(zhuǎn)子軸心的連線與兩轉(zhuǎn)子軸心連線夾角為-22至-24度位置，吸氣結(jié)束；排氣口泵腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至外凸爪前端至轉(zhuǎn)子軸心的連線與兩轉(zhuǎn)子軸心連線夾角為16至18度位置，開始排氣。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式真空泵，其特征在于轉(zhuǎn)子對間的間隙為轉(zhuǎn)子半徑的0.0010至0.0014倍，外凸爪與泵腔的間隙為1.1至1.5倍轉(zhuǎn)子對間間隙，轉(zhuǎn)子排氣側(cè)面與泵腔的間隙為1.0至1.4倍轉(zhuǎn)子對間間隙，轉(zhuǎn)子進氣側(cè)面與泵腔的間隙為1.5至2.8倍轉(zhuǎn)子對間間隙。
6．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式真空泵，其特征在于各級泵腔均設(shè)計有氣鎮(zhèn)口，氣鎮(zhèn)口位置在0.75至0.85倍的轉(zhuǎn)子半徑上，并與兩轉(zhuǎn)子軸心連線的夾角為20至60度。
7．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式真空泵，其特征在于轉(zhuǎn)子和軸的連接采用雙鍵連接結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子軸孔上設(shè)有對稱的雙鍵，軸上設(shè)有通長的雙鍵槽，上一級轉(zhuǎn)子鍵的位置與下一級轉(zhuǎn)子鍵的位置相差90度。
8．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干式真空泵，其特征在于泵的排氣口還設(shè)計有消音器和放空閥，消音器包括左接管，壓力彈簧，調(diào)整墊，雙頭螺柱，右接管，墊片一，氟橡膠板，中間板，墊片二；當(dāng)內(nèi)腔的壓強大于外腔的壓強達到一定值時，氣體通過墊片一壓縮壓力彈簧迫使其向外腔方向屈服，氣體便通過墊片一和中間板間的縫隙排出，排出的次數(shù)和泵的排氣次數(shù)一樣，流量由泵內(nèi)腔內(nèi)的壓強決定的；氣體排出后，內(nèi)腔的壓強降低，則墊片一在彈簧的壓力下，快速復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干式真空泵,轉(zhuǎn)子形狀為其截面有外凸爪和內(nèi)凹弧槽的圓柱體,其外凸爪兩側(cè)面為擺線,頂圓為圓弧,內(nèi)凹弧槽兩側(cè)面為擺線,槽底為圓弧,由兩個轉(zhuǎn)子組成轉(zhuǎn)子對,相互同步反方向運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子對間和轉(zhuǎn)子與泵腔間均有一定的微小間隙,其特征在于:轉(zhuǎn)子的形狀為對稱結(jié)構(gòu),每個轉(zhuǎn)子設(shè)有兩個或多個外凸爪和相等數(shù)量的內(nèi)凹弧槽。它采用對稱的轉(zhuǎn)子形狀結(jié)構(gòu),有效地提高了真空泵轉(zhuǎn)子的動平衡性能,有效降低了泵的運轉(zhuǎn)噪聲。
文檔編號F04C18/18GK1312437SQ0111550
公開日2001年9月12日 申請日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者孫泓菊, 劉瑞和 申請人:北京朗禾科技有限公司