專利名稱：真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空泵，該真空泵通過旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動泵室中的氣體輸送體，以便于輸送氣體來產(chǎn)生真空動作。
背景技術(shù)：
在未審查的日本專利申請No.10-184576中公開的螺旋式真空泵中，排量小于真空泵的排氣裝置被連接到真空泵的排氣區(qū)。排氣裝置降低真空泵排氣區(qū)中的壓力。也就是說，排氣裝置防止排氣區(qū)中的氣體回流到真空泵中的封閉空間。本發(fā)明減少真空泵的動力損失，因此減少了真空泵的動力損耗。
不期望的一個特征在于，排氣裝置被不同于真空泵驅(qū)動源的另外的驅(qū)動源驅(qū)動。由于裝備另外的驅(qū)動源來驅(qū)動排氣裝置，因此真空泵的尺寸相對較大。此外，真空泵的制造成本增加。因此，需要一種真空泵，動力損耗減少，而真空泵尺寸和制造成本都沒有增加。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種真空泵，具有一個主泵和一個副泵，該真空泵的旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。主泵包括一個泵室和一個設(shè)置在泵室中的氣體輸送體。主泵通過旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動源驅(qū)動，以將氣體輸送給排氣空間。副泵被連接到排氣空間，以部分地從排氣空間排出氣體。副泵被同一驅(qū)動源驅(qū)動。副泵的排量小于主泵的排量。
通過借助例子來說明本發(fā)明原理并結(jié)合附圖的以下描述，可以很清楚地看到本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點。


本發(fā)明中被認(rèn)為是新穎的特征特別在附加的權(quán)利要求書中予以陳述。參考目前最佳實施例的以下描述及附圖，可以更好地理解本發(fā)明、及其目標(biāo)和效果，其中附圖1是根據(jù)本發(fā)明第一最佳實施例的多級羅茨泵的縱向橫截面示意圖；附圖2是根據(jù)本發(fā)明第一最佳實施例的多級羅茨泵的橫截面俯視圖；附圖3A是沿著附圖2中I-I線的橫截面端視圖；附圖3B是沿著附圖2中II-II線的橫截面端視圖；附圖4A是沿著附圖2中III-III線的橫截面端視圖；附圖4B是沿著附圖2中IV-IV線的橫截面端視圖；附圖5是一個圖表，顯示了動力是氣體流速的函數(shù)，該函數(shù)可以用于解釋帶有副泵的多級羅茨泵中動力的減少。
附圖6是一個圖表，顯示了體積是主泵室中壓力的函數(shù)，該函數(shù)可以用于解釋帶有副泵的多級羅茨泵中動力的減少。
附圖7A是根據(jù)本發(fā)明第二最佳實施例的多級羅茨泵的縱向橫截面示意圖；附圖7B是根據(jù)本發(fā)明第二最佳實施例的副泵的部分放大的橫截面示意圖；附圖8是根據(jù)本發(fā)明第三最佳實施例的螺旋式泵的縱向橫截面示意圖；附圖9是根據(jù)本發(fā)明第三最佳實施例的螺旋式泵的橫截面俯視圖；附圖10是根據(jù)本發(fā)明第四最佳實施例的多級羅茨泵的縱向橫截面示意圖；附圖11是根據(jù)本發(fā)明第四最佳實施例的副泵在隔膜位于底部死點的狀態(tài)下的部分放大的橫截面示意圖；附圖12是根據(jù)本發(fā)明第四最佳實施例的副泵在隔膜位于頂部死點的狀態(tài)下的部分放大的橫截面示意圖；附圖13是根據(jù)本發(fā)明第五最佳實施例的多級羅茨泵的縱向橫截面示意圖；附圖14是根據(jù)本發(fā)明第六最佳實施例的副泵的縱向橫截面示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖1至6描述本發(fā)明的第一最佳實施例。多級羅茨泵或真空泵11的正面和后面分別對應(yīng)附圖1和2的左面和右面。
現(xiàn)在參考附圖1，該圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第一最佳實施例的多級羅茨泵11的縱向橫截面示意圖。多級羅茨泵11的殼包括一轉(zhuǎn)子殼12、一前殼13和一后殼14。前殼13與轉(zhuǎn)子殼12的前端相連。后殼14與轉(zhuǎn)子殼12的后端相連。
轉(zhuǎn)子殼12包括一個汽缸柱15和多個間壁16、16A。在前殼13和最前的間壁16之間形成一主泵室51。在相鄰間壁16之間分別形成主泵室52、53、54。在最后的間壁16和間壁16A之間形成一主泵室55。在間壁16A和后殼14之間形成一副泵室33。在各個間壁16、16A中分別形成一通道163。
凸緣41、消聲器42、導(dǎo)管43和排氣管44形成一個主氣體通道，用來將從多級羅茨泵11排出的氣體輸送到一個圖中未示的廢氣控制設(shè)備。凸緣41與轉(zhuǎn)子殼15相連。凸緣41的內(nèi)部空間經(jīng)過一個主排氣口181與主泵室55相通。消聲器42與凸緣41相連。導(dǎo)管43與消聲器42相連。排氣管44與導(dǎo)管43相連。排氣管44與廢氣控制設(shè)備相連。
用來防止氣體回流的止回閥或裝置插入在主氣體通道中，該止回閥或裝置包括導(dǎo)管43、閥體45和復(fù)位彈簧46。閥體45和復(fù)位彈簧46位于導(dǎo)管43中。錐形閥孔431形成于導(dǎo)管431中，閥體45打開和關(guān)閉閥孔431。復(fù)位彈簧46在關(guān)閉閥孔431的方向上推閥體45。主泵室49的排氣空間H1包括不完全排氣空間551、主排氣口181、凸緣41和消聲器42的內(nèi)部空間。
凸緣47和副排氣管48形成一個副氣體通道，用來將主泵室55中的氣體部分地輸送到廢氣控制設(shè)備。凸緣47與后殼14和轉(zhuǎn)子殼15相連。凸緣47的內(nèi)部空間經(jīng)過副排氣口182與副泵室33相連。副排氣管48與凸緣47相連，并與閥體45下游的導(dǎo)管43相連。
現(xiàn)在參考附圖2，該圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第一最佳實施例的多級羅茨泵11的橫截面示意圖。旋轉(zhuǎn)軸19通過徑向軸承21、36分別被前殼13和后殼14支撐。旋轉(zhuǎn)軸20也通過徑向軸承22、37分別被前殼13和后殼14支撐。旋轉(zhuǎn)軸19、20彼此平行，并且延伸穿過間壁16、16A。
多個主轉(zhuǎn)子或氣體輸送體23至27與旋轉(zhuǎn)軸19整體成型。數(shù)量與主轉(zhuǎn)子23至27的數(shù)量相同的主轉(zhuǎn)子或氣體輸送體28至32也與旋轉(zhuǎn)軸20整體成型。主泵49包括主泵室51至55和主轉(zhuǎn)子23至32。副轉(zhuǎn)子34、35分別與旋轉(zhuǎn)軸19、20整體成型。副泵50包括副泵室33和副轉(zhuǎn)子34、35，且排氣量比主泵49小。主轉(zhuǎn)子23至27和副轉(zhuǎn)子34在旋轉(zhuǎn)軸19的軸線191的方向上看具有相同的形狀。同樣，主轉(zhuǎn)子28至32和副轉(zhuǎn)子35在旋轉(zhuǎn)軸20的軸線201的方向上看具有相同的形狀。主轉(zhuǎn)子23至27的厚度按照23、24、25、26和27的順序逐漸減少。同樣，主轉(zhuǎn)子28至32的厚度按照28、29、30、31和32的順序逐漸減少。副轉(zhuǎn)子34、35的厚度分別小于主轉(zhuǎn)子27、32。
主轉(zhuǎn)子23、28以這樣一種方式容納在主泵室51中，即它們以一小間隙彼此嚙合。同樣，主轉(zhuǎn)子24、29也以彼此嚙合的方式容納在主泵室52中。同樣，主轉(zhuǎn)子25、30也容納在主泵室53中，主轉(zhuǎn)子26、31也容納在主泵室54中，主轉(zhuǎn)子27、32也容納在主泵室55中。副轉(zhuǎn)子34、35以這樣一種方式容納在副泵室33中，即它們以一小間隙彼此嚙合。主泵室51至55的體積按照51、52、53、54和55的順序逐漸減小。副泵室33的體積比主泵室55更小。
齒輪殼38與后殼14相連。旋轉(zhuǎn)軸19、20通過后殼14突出到齒輪殼38中。齒輪39、40分別固定到旋轉(zhuǎn)軸19、20的突出端，并且彼此嚙合。電動馬達(dá)或驅(qū)動源M位于齒輪殼38中。電動馬達(dá)M的驅(qū)動軸M1通過軸聯(lián)接器10與旋轉(zhuǎn)軸19相連。電動馬達(dá)M的動力經(jīng)過軸聯(lián)接器10被輸送給旋轉(zhuǎn)軸19。旋轉(zhuǎn)軸20經(jīng)過嚙合齒輪39、40由電動馬達(dá)M驅(qū)動。主驅(qū)動單元包括驅(qū)動軸M1、軸聯(lián)接器10、齒輪39、40和旋轉(zhuǎn)軸19、20，并且通過旋轉(zhuǎn)軸19、20將動力從電動馬達(dá)M輸送給主泵49。
現(xiàn)在參考附圖3A，該圖顯示了沿著附圖2的I-I線的橫截面端視圖。汽缸柱15包括一對塊件(block piece)17、18。間壁16、16A包括一對壁件161、162。進(jìn)氣口171形成在塊件17中，并且與主泵室51相通。入口164形成在各個壁件162中，并將主泵室51和通道163相互連接。
順便說一句，附圖2的電動馬達(dá)M使旋轉(zhuǎn)軸19在箭頭R1所示的方向上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸20在箭頭R2所示的方向上旋轉(zhuǎn)，也就是說，在與旋轉(zhuǎn)軸19的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參考附圖3B，該圖顯示了沿著附圖2的II-II線的橫截面端視圖。通道163形成在間壁16中。出口165形成在壁件161中，并將主泵室52和通道163相互連接。因此，相鄰的主泵室51至55通過通道163與彼此相連。
現(xiàn)在參考附圖4A，該圖顯示了沿著附圖2的III-III線的橫截面端視圖。主排氣口181形成在塊件18中。不完全排氣空間551由主泵室55中的主轉(zhuǎn)子27、32確定。不完全排氣空間551通過主排氣口181與凸緣41的內(nèi)部空間相通。
再回頭參考附圖2，氣體經(jīng)過進(jìn)氣口171被引導(dǎo)到主泵室51中，并且借助主轉(zhuǎn)子23、28的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過間壁16的入口164、通道163和出口165，輸送到下一個主泵室52中。同樣，氣體要按照主泵室體積逐漸減少的順序來輸送，也就是說，按照主泵室52、53、54和55的順序。被輸送到主泵室55的氣體通過主排氣口181被排到轉(zhuǎn)子殼12外面。
現(xiàn)在參考附圖4B，該圖顯示了沿著附圖2的IV-IV線的橫截面端視圖。副排氣口182形成在塊件18中，用于與副泵室33相通。借助副轉(zhuǎn)子34、35的旋轉(zhuǎn)，主泵室55中的氣體通過間壁16A的入口164、通道163和出口165，部分地輸送到下一個副泵室33。被輸送到副泵室33的氣體通過副排氣口182被排到轉(zhuǎn)子殼12外面。
再回頭參考附圖1，當(dāng)電動馬達(dá)M被激勵而使附圖2的旋轉(zhuǎn)軸19、20旋轉(zhuǎn)時，真空空間中的氣體通過進(jìn)氣口171被引導(dǎo)到主泵49的主泵室51中。被引導(dǎo)到主泵室51中的氣體被壓縮時，通過主泵室52至55被輸送到主泵室55。當(dāng)氣體的流速很大時，幾乎所有的被輸送到主泵室55的氣體通過主排氣口181被排出到主氣體通道，部分氣體通過副排氣口182被副泵50排出到副氣體通道。
依照第一最佳實施例，可以獲得以下有利的效果。
(1-1)參考附圖5，該圖表顯示了動力是氣體流速的函數(shù)，該函數(shù)可以用于解釋帶有副泵50的多級羅茨泵11中動力的減少。該圖表中曲線D顯示了在沒有副泵的多級羅茨泵中作為氣體流速函數(shù)的動力。該圖表中曲線E顯示了在帶有副泵50的多級羅茨泵11中作為氣體流速函數(shù)的動力。當(dāng)氣體流速低于圖表中的L1所示的一定流速時，沒有副泵的真空泵動力保持一致。然而，當(dāng)多級羅茨泵11具有副泵50時，即使氣體流速低于流速L1，多級羅茨泵11的動力也會進(jìn)一步減少。
現(xiàn)在參考附圖6，該圖表在帶有副泵50的多級羅茨泵11中作為主泵室壓力的函數(shù)的體積。圖表中的曲線F顯示了在沒有副泵的多級羅茨泵中作為各個主泵室51至55的壓力的函數(shù)的體積。圖表中的曲線G顯示了在帶有副泵50的多級羅茨泵11中各個主泵室51至55的壓力的函數(shù)的體積。曲線F中的F1、F2、F3、F4、F5分別與主泵室51至55相應(yīng)。曲線G中的G1、G2、G3、G4、G5分別與主泵室51至55相應(yīng)。在該圖表中，由曲線F、橫向軸和縱向軸確定的區(qū)域面積反映了沒有副泵的多級羅茨泵中的動力損耗。在該圖表中，由曲線G、橫向軸和縱向軸確定的區(qū)域面積反映了帶有副泵50的多級羅茨泵11中的動力損耗。
與沒有副泵的多級羅茨泵相比，當(dāng)與真空空間中的理想真空度一致的氣體流速低于流速L1時，第一最佳實施例中多級羅茨泵11的動力損耗減少了。也就是說，由于排氣空間H1中的氣體被排量小于主泵49的副泵50排出，所以與沒有副泵的多級羅茨泵相比，排氣空間H1中的壓力減少了。排氣空間H1中壓力的減少導(dǎo)致主泵室51至55中的壓力減少。結(jié)果，多級羅茨泵11中的動力損耗減少了。
副泵50通過旋轉(zhuǎn)軸19、20以及主泵49由電動馬達(dá)M驅(qū)動。換句話說，副泵50和主泵49的驅(qū)動源是同一電動馬達(dá)M。由于沒有使用用于驅(qū)動副泵的專用驅(qū)動源，所以沒有被專用驅(qū)動源占據(jù)的空間。因此，多級羅茨泵11相對緊湊，不需要為專用驅(qū)動源投資成本。
(1-2)當(dāng)排氣空間H1和副泵50之間的氣體通道很短時，氣體通道中的流阻減少。副泵50包括副泵室33和副泵室33中的副轉(zhuǎn)子34、35。于是，主泵49包括主泵室51至55和位于各個主泵室51至55中的主轉(zhuǎn)子23至32。副泵50的結(jié)構(gòu)基本上與主泵49的結(jié)構(gòu)相同。主泵49最后一級的主泵室55與副泵室33相鄰。多級羅茨泵11的殼內(nèi)容納著副泵50，因此排氣空間H1位于副泵50附近，而且使排氣空間H1和副泵50之間的氣體通道相對變短。通過縮短排氣空間H1和副泵50之間的氣體通道，氣體通道的流阻被減少，因此多級羅茨泵11中的動力損耗被減少。
(1-3)多級羅茨泵11使用的動力小于螺旋式真空泵，因此本發(fā)明可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到多級羅茨泵11中。
現(xiàn)在參考附圖7A和7B描述本發(fā)明第二最佳實施例。同樣的參考數(shù)字表示的是與第一最佳實施例中的部件實際上相同的部件。
現(xiàn)在參考附圖7A，該圖顯示了本發(fā)明第二實施例的多級羅茨泵11的縱向橫截面示意圖。副泵56是一隔膜泵，包括隔膜57、用于防止氣體回流的吸入閥58、用于防止氣體回流的排氣閥59和往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)60。往復(fù)驅(qū)動機構(gòu)60包括曲軸601、徑向軸承602和環(huán)形凸輪603。曲軸601固定地裝配在旋轉(zhuǎn)軸19周圍。環(huán)形凸輪603通過徑向軸承602由曲軸601支撐，以至相對于曲軸601旋轉(zhuǎn)。隔膜57部分地確定了一個壓力室561。環(huán)形凸輪603隨旋轉(zhuǎn)軸19的旋轉(zhuǎn)而繞著旋轉(zhuǎn)軸19的軸線191做圓周運動。隔膜57借助環(huán)形凸輪603的圓周運動運動而往復(fù)運動。
參考附圖7B，該圖顯示了本發(fā)明第二最佳實施例的副泵56的部分放大的橫截面示意圖。如圖所示，當(dāng)隔膜57向下運動時，通過推開吸入閥58，附圖7A的主泵室55中氣體被引導(dǎo)到壓力室561中。如圖所示，當(dāng)隔膜57向上運動時，通過推開排氣閥59，壓力室561中的氣體被排出到附圖7A所示的凸緣47和副排氣管48中。
根據(jù)本發(fā)明第二最佳實施例，可以獲得與第一最佳實施例同樣的有利效果。另外，由于副泵56有效地防止氣體回流，因此可以隨意地使用排量比第一最佳實施例中副泵50小的副泵56。也就是說，副泵56的尺寸可以小于副泵50。
現(xiàn)在參考附圖8和9，描述本發(fā)明第三最佳實施例。在該第三最佳實施例中使用了螺旋式真空泵。同樣的參考數(shù)字表示的是與第一最佳實施例中的部件實際上相同的部件。
現(xiàn)在參考附圖8，該圖顯示了本發(fā)明第三最佳實施例的螺旋式真空泵的縱向橫截面示意圖。主泵室61和副泵室62形成在轉(zhuǎn)子殼12A中。不完全排氣空間611形成在主泵室61部分中，并且與主排氣口181相通。主泵67的排氣空間H2包括不完全排氣空間611、主排氣口181以及凸緣41和消聲器42的內(nèi)部空間。
現(xiàn)在參考附圖9，該圖顯示了本發(fā)明第三最佳實施例的螺旋式真空泵的橫截面俯視圖。主泵67包括主泵室61和主螺旋轉(zhuǎn)子63、64。副泵68包括副泵室62和副螺旋轉(zhuǎn)子65、66。主螺旋轉(zhuǎn)子63、64被容納在主泵室61中。副螺旋轉(zhuǎn)子65、66被容納在副泵室62中。副螺旋轉(zhuǎn)子65、66的螺距p2小于主螺旋轉(zhuǎn)子63、64的螺距p1。也就是說，副泵室62中的截留體積小于主泵室61中截留體積，而且副泵68的排量比主泵67的更小。主螺旋轉(zhuǎn)子63和副螺旋轉(zhuǎn)子65與旋轉(zhuǎn)軸19整體旋轉(zhuǎn)。主螺旋轉(zhuǎn)子64和副螺旋轉(zhuǎn)子65與旋轉(zhuǎn)軸20整體旋轉(zhuǎn)。不完全排氣空間611由主泵室61部分中的主螺旋轉(zhuǎn)子63、64確定。
再回頭參考附圖8和9，當(dāng)主螺旋轉(zhuǎn)子63、64旋轉(zhuǎn)時，氣體從吸入口171輸送到主排氣口181。當(dāng)附圖9中的副螺旋轉(zhuǎn)子65、66旋轉(zhuǎn)時，不完全排氣空間611的氣體通過間壁69中的通道691部分地被引導(dǎo)到副泵室62中，并排出到凸緣47和副排氣管48中。
根據(jù)本發(fā)明第三最佳實施例，可以獲得第一最佳實施例中(1-1)和(1-2)段所述的同樣的有利效果。
現(xiàn)在參考附圖10至12描述本發(fā)明的第四最佳實施例。多級羅茨泵11的正面和后面分別對應(yīng)附圖10的左面和右面。同樣的參考數(shù)字表示的是與第一最佳實施例中的部件實際上相同的部件。
現(xiàn)在參考附圖10，該圖顯示了本發(fā)明第四最佳實施例的多級羅茨泵11的縱向橫截面示意圖。副泵56A包括泵殼70，并且被裝配到齒輪殼38中。泵殼70包括圓筒部分701和閘門702。電動馬達(dá)M的驅(qū)動軸M1突出到圓筒部分701中。副泵56A是包括圓形隔膜71、吸入閥72、排氣閥73和凸輪機構(gòu)81的隔膜泵。隔膜71的外圍部分部分地夾在圓筒部分701和閘門702之間。吸入閥72和排氣閥73防止氣體回流，并固定在固定件74和閘門702的前端面之間。固定件74固定地連接到閘門702。隔膜71和固定件74確定了壓力室561。
凸輪機構(gòu)81包括凸輪部分75、環(huán)形槽76、導(dǎo)向筒78、輥子79和徑向軸承80。凸輪機構(gòu)81使隔膜71在驅(qū)動軸M1的軸線M11的方向上往復(fù)運動。凸輪部分75的形狀呈柱狀，并且與泵殼70中的驅(qū)動軸M1的突出端整體成型。環(huán)形槽76凹進(jìn)在凸輪部分75的圓周面751中，以至可以繞著凸輪部分75旋轉(zhuǎn)。包括環(huán)形槽76的假想平面相對驅(qū)動軸M1的軸線M11的垂直平面是傾斜的。圓柱軸承77滑動地裝配在凸輪部分75周圍，且導(dǎo)向筒78裝配在軸承77周圍。導(dǎo)向筒78通過軸承77由筒形凸輪部分75支撐，而且可以在驅(qū)動軸M1的軸線M11的方向上沿著凸輪部分75的圓周面751滑動。輥子79通過徑向軸承80被導(dǎo)向筒78的外部圓柱部分旋轉(zhuǎn)地支撐。輥子79的一端被裝配在環(huán)形槽76中。導(dǎo)向筒78被連接到隔膜71的中間部分。
吸入孔道82和放泄道83形成在封閉件702和固定件74的兩端板上。吸入孔道82通過吸管84與凸緣41的內(nèi)部相通，而放泄道83通過排氣管道85與導(dǎo)管43的內(nèi)部相通。
當(dāng)電動馬達(dá)M被激勵時驅(qū)動軸M1旋轉(zhuǎn)，使附圖2的旋轉(zhuǎn)軸19、20旋轉(zhuǎn)。待真空化區(qū)域的氣體通過吸入口171被引導(dǎo)到主泵49的主泵室51中。真空區(qū)域沒有在附圖中顯示。當(dāng)被壓縮時，被引導(dǎo)到主泵室51中的氣體通過主泵室52至55被輸送到主泵室55。被輸送到主泵室55中的氣體通過主排氣口181被排出到凸緣41中。
現(xiàn)在參考附圖11，該圖顯示了本發(fā)明第四最佳實施例的副泵56A在隔膜71位于底部死點的狀態(tài)下的部分放大的橫截面示意圖。當(dāng)凸輪部分75旋轉(zhuǎn)時，環(huán)形槽76中的輥子79沿著環(huán)形槽76被相對地導(dǎo)向。被徑向軸承80旋轉(zhuǎn)支撐的輥子79，在環(huán)形槽76側(cè)面761或環(huán)形槽76側(cè)面762上相對滾動。當(dāng)輥子79和導(dǎo)向筒78被環(huán)形槽76相對導(dǎo)向時，它們在軸M1的方向上整體移動。如圖所示，當(dāng)輥子79和導(dǎo)向筒78離固定件74最遠(yuǎn)時，也就是在底部死點處時，壓力室561中的體積最大。
現(xiàn)在參考附圖12，該圖顯示了本發(fā)明第四最佳實施例的副泵56A在隔膜71位于頂部死點的狀態(tài)下的部分放大的橫截面示意圖。當(dāng)驅(qū)動軸M1從附圖11的狀態(tài)連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，輥子79和導(dǎo)向筒78朝著固定件74移動。當(dāng)驅(qū)動軸M1從附圖11的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)半周時，輥子79和導(dǎo)向筒78離固定件74最近，也就是在頂部死點處。于是，壓力室561中的體積最小。當(dāng)驅(qū)動軸M1從附圖12的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)半周時，輥子79和導(dǎo)向筒78位于底部死點處，如圖11所示。也就是說，當(dāng)驅(qū)動軸M1旋轉(zhuǎn)完整的一周時，輥子79和導(dǎo)向筒78在軸M11的方向上完成一個往復(fù)運動。
當(dāng)導(dǎo)向筒78從頂部死點運動到底部死點時，隔膜71離開固定件74，因此壓力室561的體積增加。由于體積增加，通過推開吸入閥72，排氣空間H1中的氣體被引導(dǎo)到壓力室561中。當(dāng)導(dǎo)向筒78從底部死點運動到頂部死點時，隔膜71接近固定件74，因此壓力室561的體積減少。由于體積減少，通過推開排氣閥73，壓力室561中的氣體被排到導(dǎo)管43。
再回頭參考附圖10，主驅(qū)動單元將電動馬達(dá)M和主泵49連接起來，并且包括如圖2所示的驅(qū)動軸M1、軸聯(lián)接器10、齒輪39、40和旋轉(zhuǎn)軸19、20。副驅(qū)動單元將電動馬達(dá)M和副泵56A連接起來，并且包括凸輪部分75。然而，副驅(qū)動單元不包括主驅(qū)動單元部分。
根據(jù)第四最佳實施例，除了可以獲得與第一最佳實施例(1-1)中所述的同樣的有利效果，還可以獲得下面的有利效果。
(4-1)當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸19上的徑向軸承21、36之間和旋轉(zhuǎn)軸20上的徑向軸承22、37之間的距離伸長時，會發(fā)生以下的問題。
如圖1所示，當(dāng)在水平方向使用羅茨泵11時，如果旋轉(zhuǎn)軸19上的徑向軸承21、36之間的距離伸長，徑向軸承21、36之間的旋轉(zhuǎn)軸19就會由于主轉(zhuǎn)子23至27和旋轉(zhuǎn)軸19的重量而傾向于變形。于是，主轉(zhuǎn)子23至27的前后端面與泵室51至55中面對這些端面的相對面之間的間隙變大。例如，在主轉(zhuǎn)子23中，前殼13的后端面與間壁16的前端面對應(yīng)于上述相對面。當(dāng)間隙增加時，氣體輸送效率降低。同樣地，在旋轉(zhuǎn)軸20上也會發(fā)生上述問題。
當(dāng)因為給氣體施加了壓力，而使轉(zhuǎn)子殼12中的溫度升高時，旋轉(zhuǎn)軸19由于溫度升高而膨脹。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸19膨脹時，主轉(zhuǎn)子23至27在旋轉(zhuǎn)軸19的軸線191的方向上移動。當(dāng)主轉(zhuǎn)子23至27的位移相對較大時，主轉(zhuǎn)子23至27可能干涉與主轉(zhuǎn)子23至27的前后端面相對的相對面。于是，當(dāng)主轉(zhuǎn)子23至27的位移相對較大時，主轉(zhuǎn)子23至27的前后端面與相對面之間的間隙需要相對較大的距離。然而，當(dāng)間隙增加時，氣體輸送效率降低。同樣地，旋轉(zhuǎn)軸20上也會發(fā)生上述問題。
當(dāng)副泵56A由驅(qū)動軸M1上裝備的凸輪部分75驅(qū)動時，旋轉(zhuǎn)軸19上的徑向軸承21、36之間和旋轉(zhuǎn)軸20上的徑向軸承22、37之間的距離被確定在一個必要的最小值。結(jié)果，主轉(zhuǎn)子23至32的前后端面與相對面之間的間隙相對較小，因此，氣體輸送效率不會降低。
(4-2)電動馬達(dá)M的后面也就是在電動馬達(dá)M的旋轉(zhuǎn)軸19的相反側(cè)的空間，沒有任何部件與副泵56A的組件發(fā)生干涉。當(dāng)副泵56A位于電動馬達(dá)M的后面時，只有幾個設(shè)計要求，因此副泵56A很容易裝配。
(4-3)副泵56A的排量由隔膜71的直徑和軸M11方向上隔膜71中心的行程距離確定。當(dāng)副泵56A的排量需要確定在某個特定量時，當(dāng)隔膜71直徑增加，隔膜71的行程距離會減少。
隔膜71被設(shè)置成跨過驅(qū)動軸M1的軸線M11的假想膨脹線。隔膜71的這種布置允許隔膜71的直徑根據(jù)泵殼70的圓筒部分701的直徑增加。也就是說，當(dāng)隔膜71的行程距離減少時，根據(jù)隔膜71往復(fù)運動產(chǎn)生的隔膜71的變形減少。根據(jù)隔膜71往復(fù)運動產(chǎn)生的隔膜71的變形意味著與外圍附近的導(dǎo)向筒78的圓形端面接觸的隔膜71的彎曲，以及與泵殼70接觸的隔膜71的外圍部分的彎曲。當(dāng)隔膜71的變形減少時，隔膜71的耐用性就增加了，因此副泵56A的可靠性改善了。
現(xiàn)在參考附圖13描述本發(fā)明第五最佳實施例。多級羅茨泵11的正面和后面分別對應(yīng)附圖13的左側(cè)和右側(cè)。同樣的參考數(shù)字表示的是與第二最佳實施例中的部件實際上相同的部件。
現(xiàn)在參考附圖13，該圖顯示了本發(fā)明第四最佳實施例的多級羅茨泵11的縱向橫截面示意圖。副泵56B包括裝配到齒輪殼38的泵殼86。副泵56B被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸20的后面附近。小直徑部分202與旋轉(zhuǎn)軸20的后端整體成型。小直徑部分202通過齒輪殼38的端壁突出到泵殼86中。與第二最佳實施例中副泵56相同的部件被容納在泵殼86中。副泵56B的相同參考數(shù)字表示的是與副泵56的部件實際上相同的部件。
吸入孔道861和放泄道862形成在泵殼86的圓周壁中。吸入孔道861通過吸管84與凸緣41的內(nèi)部空間相通，放泄道862通過排氣管道85與導(dǎo)管43的內(nèi)部空間相通。
隨著與旋轉(zhuǎn)軸20整體旋轉(zhuǎn)的小直徑部分202的旋轉(zhuǎn)，環(huán)形凸輪603相對小直徑部分202做圓周運動。當(dāng)環(huán)形凸輪603相對小直徑部分202做圓周運動時，隔膜57往復(fù)運動。當(dāng)隔膜57向下運動時，通過推開吸入閥58，凸緣41中的氣體被引導(dǎo)到壓力室561中。當(dāng)隔膜向上運動時，通過推開排氣閥59，壓力室561中的氣體被排到凸緣47中。
主驅(qū)動單元將電動馬達(dá)M與主泵49連接起來，并且如圖2所示，包括驅(qū)動軸M1、軸聯(lián)接器10、齒輪39、40和旋轉(zhuǎn)軸19、20。副驅(qū)動單元將電動馬達(dá)M與副泵56B連接起來，并且包括小直徑部分202、驅(qū)動軸M1、軸聯(lián)接器10、旋轉(zhuǎn)軸19、20部分和齒輪39、40。也就是說，副驅(qū)動單元部分地包括主驅(qū)動單元。副泵56B直接連接到副驅(qū)動單元上除主驅(qū)動單元部分之外的部分，以至能通過副驅(qū)動單元被驅(qū)動。
根據(jù)第五最佳實施例，可以獲得第四最佳實施例中(4-1)和(4-2)段所述的有利效果。
現(xiàn)在參考附圖14描述本發(fā)明的第六最佳實施例。相同的參考數(shù)字表示與第四優(yōu)選實施例中基本上相同的部件。
現(xiàn)在參考附圖14，該圖顯示了本發(fā)明第六最佳實施例的副泵56C的部分放大的橫截面示意圖。副泵56C包括與一個元件一起成型的泵殼70C。圓柱形凸臺741與固定件74整體成型。凸輪機構(gòu)81C包括凸輪部分75、環(huán)形槽76、輥子79、徑向軸承80和導(dǎo)向筒78C。凸輪機構(gòu)81C使導(dǎo)向筒78C在軸M11的方向上往復(fù)運動。導(dǎo)向筒78C滑動地裝配在圓柱形凸臺741中，但是被阻擋著不能旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)向筒78C通過軸承77C被凸輪部分75支撐。導(dǎo)向筒78C如同第四最佳實施例中的導(dǎo)向筒78C作用相同。當(dāng)凸輪部分75旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)向筒78C在軸M11的方向上移動。導(dǎo)向筒78C和圓柱形凸臺741確定了壓力室742。也就是說，導(dǎo)向筒78C起一個活塞的作用，用于改變副泵56C的排量。
根據(jù)第六最佳實施例，可以獲得第一最佳實施例中(1-1)段和第四最佳實施例中(4-1)和(4-2)段所述的有利效果。
本發(fā)明并不是要限制到上述實施例中，而是可以經(jīng)過修改得到以下選擇性實施例。
(1)在上述第二、第四和第五最佳實施例的替換實施例中，副泵56、56A、56C中的隔膜都可以用波紋管替換。
(2)在上述第三最佳實施例的替換實施例中，所述第三實施例的副泵68可以用第二最佳實施例中的副泵56來替換。
(3)在上述第三最佳實施例的替換實施例中，所述第三實施例的副泵68用第四至第六最佳實施例中各自的副泵56A、56B、56C中之一替換。
(4)在上述最佳實施例的替換實施例中，副泵被設(shè)置在前殼13附近，副泵通過旋轉(zhuǎn)軸19、20的前端也就是通過旋轉(zhuǎn)軸19、20的前殼側(cè)被驅(qū)動。
當(dāng)?shù)谒淖罴褜嵤├械母北?6A通過旋轉(zhuǎn)軸19的前端被驅(qū)動時，凸輪部分75被裝備在旋轉(zhuǎn)軸19的前端。在這種狀態(tài)下，副驅(qū)動單元包括驅(qū)動軸M1、軸聯(lián)接器10和旋轉(zhuǎn)軸19。副驅(qū)動單元將動力從電動馬達(dá)M輸送到副泵56A。副驅(qū)動單元部分地包括通過旋轉(zhuǎn)軸19、20將動力輸送給主泵49的主驅(qū)動單元。
當(dāng)?shù)谒淖罴褜嵤├械母北?6A通過旋轉(zhuǎn)軸20的前端被驅(qū)動時，凸輪部分75被裝備在旋轉(zhuǎn)軸20的前端。在這種狀態(tài)下，副驅(qū)動單元包括驅(qū)動軸M1、軸聯(lián)接器10、旋轉(zhuǎn)軸19、20、齒輪39、40和凸輪部分75。副驅(qū)動單元將動力從電動馬達(dá)M輸送到副泵56A。副驅(qū)動單元部分地包括通過旋轉(zhuǎn)軸19、20將動力輸送到主泵49的主驅(qū)動單元。
(5)在上述第二和第四至第六最佳實施例的替換實施例中，在副泵56、56A、56B、56C中，舌形吸入閥58、72和舌形排氣閥59、73用球形閥體來替換。
(6)在上述最佳實施例的替換實施例中，本發(fā)明可以應(yīng)用到除羅茨泵和螺旋泵之外的真空泵中。
因此，目前這些例子和實施例都被認(rèn)為是說明性而非限制性的，本發(fā)明不應(yīng)被限制到在此給出的描述中，而是可以在附加的權(quán)利要求書范圍內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1.一種真空泵，其旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，該真空泵包括一個主泵，該主泵包括一個泵室和一個被設(shè)置在泵室中的氣體輸送體，主泵通過旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動源驅(qū)動，將氣體輸送給排氣空間；以及一個副泵，該副泵被連接到排氣空間，用來部分地從排氣空間排出氣體，副泵由同一驅(qū)動源驅(qū)動，副泵的排量小于主泵的排量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，還包括被設(shè)置在排氣空間下游的止回閥，用來防止氣體回流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空泵，其中，副泵的放泄道與止回閥下游的氣體通道相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，還包括用來防止氣體回流的裝置，該裝置被設(shè)置在排氣空間的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，其中，副泵被設(shè)置在真空泵的殼中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，其中，真空泵是羅茨泵，該羅茨泵包括被設(shè)置成彼此平行的多個旋轉(zhuǎn)軸，副泵通過至少一個旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動；以及作為分別連接到旋轉(zhuǎn)軸上的氣體輸送體的多個主轉(zhuǎn)子，相鄰旋轉(zhuǎn)軸上的主轉(zhuǎn)子彼此嚙合，一套嚙合主轉(zhuǎn)子被容納在作為泵室的多個主泵室中，這些泵室中具有最小體積的泵室與排氣空間相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空泵，其中，副泵包括一個副泵室，體積小于具有最小體積的主泵室；以及分別連接到旋轉(zhuǎn)軸上的多個副轉(zhuǎn)子，相鄰旋轉(zhuǎn)軸上的副轉(zhuǎn)子彼此嚙合，嚙合的副轉(zhuǎn)子容納在副泵室中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空泵，其中副轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子同軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空泵，其中，副泵是一個隔膜泵，該隔膜泵包括隔膜、吸入閥和排氣閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的真空泵，其中，隔膜被設(shè)置成跨過旋轉(zhuǎn)軸的軸線的假想膨脹線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，其中，真空泵是一個羅茨泵，該羅茨泵包括多個設(shè)置成彼此平行的旋轉(zhuǎn)軸；作為分別連接到旋轉(zhuǎn)軸上的氣體輸送體的多個主轉(zhuǎn)子，相鄰旋轉(zhuǎn)軸上的主轉(zhuǎn)子彼此嚙合，一套嚙合主轉(zhuǎn)子容納在作為泵室的多個主泵室中，這些泵室中具有最小體積的泵室與排氣空間相通；一副驅(qū)動單元，將驅(qū)動源與副泵連接起來，用來驅(qū)動副泵。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的真空泵，其中，副驅(qū)動單元部分地包括一個主驅(qū)動單元，該主驅(qū)動單元將動力通過旋轉(zhuǎn)軸從驅(qū)動源輸送到主泵。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的真空泵，其中，副驅(qū)動單元與主驅(qū)動單元分開設(shè)置，該主驅(qū)動單元通過旋轉(zhuǎn)軸將動力從驅(qū)動源輸送到主泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的真空泵，其中，副驅(qū)動單元在旋轉(zhuǎn)軸的相對于驅(qū)動源的相反側(cè)被連接到驅(qū)動源上，副泵被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的相對于驅(qū)動源的相反側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，其中，真空泵是一個螺旋泵，該螺旋泵包括被設(shè)置成彼此平行的多個旋轉(zhuǎn)軸，副泵通過至少一個旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動；以及作為分別連接到旋轉(zhuǎn)軸上的氣體輸送體的多個主螺旋轉(zhuǎn)子，相鄰旋轉(zhuǎn)軸上的主螺旋轉(zhuǎn)子彼此嚙合，一套嚙合主螺旋轉(zhuǎn)子容納在多個作為泵室的主泵室中，這些泵室與排氣空間相通。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的真空泵，其中，副泵包括一個副泵室，體積小于主泵室；以及分別連接到旋轉(zhuǎn)軸上的多個副螺旋轉(zhuǎn)子，相鄰旋轉(zhuǎn)軸上的副螺旋轉(zhuǎn)子彼此嚙合，嚙合的副螺旋轉(zhuǎn)子容納在副泵室中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的真空泵，其中，副螺旋轉(zhuǎn)子被設(shè)置成與主螺旋轉(zhuǎn)子同軸。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空泵，其中，副泵被設(shè)置在排氣空間附近。
19.通過真空泵排出特定空間中的氣體的方法，包括以下步驟提供具有主泵和副泵的真空泵，該副泵的排量小于主泵；通過一單個驅(qū)動源驅(qū)動主泵和副泵；將氣體從特定空間引導(dǎo)到主泵中；將主泵中的氣體輸送到一個排氣空間，用來將氣體排出到真空泵外面；部分地將排氣空間中的氣體引導(dǎo)到副泵；以及將副泵中的氣體排到真空泵外面。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的排出特定空間中氣體的方法，其中，驅(qū)動步驟包括將動力通過主驅(qū)動單元從驅(qū)動源輸送到主泵；將動力通過副驅(qū)動單元從驅(qū)動源輸送到副泵，該副驅(qū)動單元與主驅(qū)動單元分開設(shè)置。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的排出特定空間中的氣體的方法，其中，驅(qū)動步驟包括將動力通過主驅(qū)動單元從驅(qū)動源輸送到主泵；將動力通過副驅(qū)動單元從驅(qū)動源輸送到副泵，該副驅(qū)動單元部分地包括主驅(qū)動單元。
全文摘要
一種真空泵，具有一個主泵和一個副泵，該真空泵的旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。主泵包括一個泵室和一個被設(shè)置在泵室中的氣體輸送體。主泵通過旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動源驅(qū)動，以將氣體輸送給排氣空間。副泵被連接到排氣空間，以部分地從排氣空間排出氣體。副泵被同一驅(qū)動源驅(qū)動。副泵的排量小于主泵的排量。
文檔編號F04C25/00GK1445459SQ03128630
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者山本真也, 藏本覺, 內(nèi)山理, 佐藤大輔, 藤原三佳, 川口真廣, 桑原衛(wèi), 星野伸明, 越坂亮介 申請人:株式會社豐田自動織機