一種立式羅茨干式真空泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種立式羅茨干式真空泵，屬于變?nèi)菔秸婵赵O(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，其包括泵殼，泵殼上開設(shè)有進氣口和排氣口，其特征在于：泵殼內(nèi)自前至后依次設(shè)置兩個以上容積逐漸減小的泵室，每個泵室中安裝兩個相嚙合且結(jié)構(gòu)相同的羅茨轉(zhuǎn)子；泵殼中還開設(shè)有氣流通道，氣流通道位于泵室的外周并與泵室一一對應(yīng)設(shè)置；泵室的出氣口與其對應(yīng)的氣流通道相連通、進氣口與前側(cè)相鄰泵室對應(yīng)的氣流通道相連通；前端泵室的進氣側(cè)與進氣口相連通，后端泵室的出氣側(cè)與排氣口相連通。此種立式羅茨干式真空泵便于被壓縮的氣體散熱，減少進入下一泵室的熱量，既提高了羅茨泵抽真空的效率，又延長了轉(zhuǎn)子的使用壽命。
【專利說明】一種立式羅茨干式真空泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變?nèi)菔秸婵赵O(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種立式羅茨干式真空泵。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著真空技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械、化工、制藥、食品、造紙、能源、航空航天等各個工業(yè)領(lǐng)域。然而，當(dāng)今在許多領(lǐng)域使用的真空泵，在原理和結(jié)構(gòu)上幾乎與30年前一樣，沒有什么根本性的變化。其中，在低真空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛是水環(huán)真空泵、水噴射真空泵、往復(fù)真空泵。水環(huán)真空泵、水噴射真空泵和往復(fù)真空泵由于環(huán)境污染問題在許多領(lǐng)域的應(yīng)用上收到限制。
[0003]隨繼研發(fā)了一系列干式真空泵，其中最具代表性的是螺桿真空泵和爪式真空泵，但這兩種泵的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工和維修難度相應(yīng)提高，致使其成本居高不下。
[0004]為了增加上述真空泵的抽氣量，人們也研發(fā)了一種羅茨真空泵，由于其具有無污染、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，得到越來越廣泛的應(yīng)用。但羅茨真空泵在輸送氣體的過程中無內(nèi)壓縮功能，即不能通過壓縮給氣體加壓，使排氣口的氣體順利排向大氣中，致使單級羅茨真空泵在單獨使用時其真空度僅達到20KPa左右，只能作為一種輔助型的真空泵。如果要達到更高的真空度，必須采用與其它真空泵配合的方式或者多級羅茨真空泵串聯(lián)的方式。
[0005]多級羅茨真空泵串聯(lián)的方式不但大大加大了真空設(shè)備的結(jié)構(gòu)與體積，而且其功耗是多臺羅茨真空泵的總和。所以，目前在醫(yī)藥、電子等小排氣量領(lǐng)域基本仍采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的螺桿真空泵或者爪式真空泵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的干式真空泵，能夠提高其真空度，且減小其體積和功耗。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:設(shè)計一種立式羅茨干式真空泵，包括泵殼，泵殼上開設(shè)有進氣口和排氣口，其特征在于:泵殼內(nèi)自前至后依次設(shè)置兩個以上容積逐漸減小的泵室，每個泵室中安裝兩個相嚙合且結(jié)構(gòu)相同的羅茨轉(zhuǎn)子；
泵殼中還開設(shè)有氣流通道，氣流通道位于泵室的外周并與泵室一一對應(yīng)設(shè)置；泵室的出氣口與其對應(yīng)的氣流通道相連通、進氣口與前側(cè)相鄰泵室對應(yīng)的氣流通道相連通；前端泵室的進氣側(cè)與進氣口相連通，后端泵室的出氣側(cè)與排氣口相連通。
[0008]優(yōu)選的，所述泵室與其對應(yīng)的氣流通道間的泵殼上開設(shè)有氣冷口，氣冷口與泵室的進氣口相隔斷。
[0009]優(yōu)選的，所述泵殼中還開設(shè)有水冷腔，水冷腔位于氣流通道的外側(cè)。
[0010]優(yōu)選的，所述羅茨轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞羅茨轉(zhuǎn)子的周向均布的三葉片。
[0011]優(yōu)選的，泵室的半徑為L，兩羅茨轉(zhuǎn)子的軸心距為M ；
所述羅茨轉(zhuǎn)子每個葉片的端面型線呈對稱結(jié)構(gòu)，由AB、BC、CD和DE四段線構(gòu)成:
AB段:在圓心位于羅茨轉(zhuǎn)子的軸芯、半徑為L的圓Xl上； BC段:是基圓X2的漸開線，基圓X2的圓心位于羅茨轉(zhuǎn)子的軸芯上、半徑為0.53L?
0.58 L ；
CD段:是動圓X3在靜圓X4上的外擺線，動圓X3是圓心在另一羅茨轉(zhuǎn)子的軸心、半徑為L的圓；靜圓X4與圓Xl同心、半徑為M — L ;
DE段:在靜圓X4上。
[0012]優(yōu)選的，所述羅茨轉(zhuǎn)子安裝在泵軸上，泵軸豎向設(shè)置在泵殼內(nèi)。
[0013]優(yōu)選的，所述進氣口位于泵殼的上部，排氣口位于泵殼的下部。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、由于泵殼內(nèi)自前至后依次設(shè)置兩個以上容積逐漸減小的泵室，每個泵室中安裝兩個相嚙合且結(jié)構(gòu)相同的羅茨轉(zhuǎn)子，使得多級轉(zhuǎn)子整合到一個泵殼中，氣體在各個泵室中得到逐級壓縮，既提高了羅茨泵的真空度，又減小了多臺羅茨泵級聯(lián)的體積和功耗；同時，氣流通道位于泵室的外周并與泵室一一對應(yīng)設(shè)置，使得前級泵室排出的氣體流經(jīng)靠近泵殼外壁的氣流通道后才能進入下一級泵室，便于被壓縮的氣體散熱，減少進入下一泵室的熱量，既提高了羅茨泵抽真空的效率，又延長了轉(zhuǎn)子的使用壽命。
[0015]2、由于泵室與其對應(yīng)的氣流通道間的泵殼上開設(shè)有氣冷口，能夠使得在氣流通道中得到冷卻的氣體一部分返回泵室，降低泵室中氣體的溫度，利于防止轉(zhuǎn)子的溫度過高。
[0016]3、由于泵殼中還開設(shè)有水冷腔，水冷腔位于氣流通道的外側(cè)，能夠使水冷腔中的介質(zhì)與泵室通過輻射進行熱交換，帶走泵室的熱量，使其降溫，利于維持羅茨泵的工作效率。
[0017]4、由于羅茨轉(zhuǎn)子采用三葉片結(jié)構(gòu)，在不影響轉(zhuǎn)子與泵殼間的密封性的前提下，提高了羅茨泵的容積效率。
[0018]5、由于采用特定結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子型線，一方面提高了兩轉(zhuǎn)子的嚙合度，增加其嚙合面積，降低氣體的返流率；另一方面采用了漸開線，削瘦了葉片的寬度，進一步將容積效率增大到了 51%以上。
[0019]6、由于泵軸豎向設(shè)置在泵殼內(nèi)，即采用立式結(jié)構(gòu)，使泵腔內(nèi)的液體能夠自動流入下級泵腔，從而迅速無殘留的排出。
[0020]7、本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單，能夠通過壓縮空氣達到較高的真空度的環(huán)保型真空設(shè)備，便于在低真空領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3中轉(zhuǎn)子型線示意圖。
[0022]圖中標(biāo)記:1、泵殼；2、進氣口 ；3、氣流通道；4、水冷腔；5、氣冷口 ；6、羅茨轉(zhuǎn)子；7、電機；8、泵室；9、排氣口 ；10、泵軸。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。
[0024]本發(fā)明以氣體在泵內(nèi)的流動方向為基準(zhǔn)，將沿泵軸10的軸向靠近進氣口 2的一端定乂為如端，相應(yīng)地將罪近排氣口 9的一端定乂為后端。
[0025]如圖1所示，在泵殼I內(nèi)安裝相互平行的主動軸和從動軸，主動軸和從動軸構(gòu)成本發(fā)明的泵軸10，泵軸10豎向安裝在泵殼I內(nèi)，泵殼I的前端開設(shè)進氣口 2、后端開設(shè)排氣口9，也就是說，進氣口 2位于泵殼I的上部，排氣口 9位于泵殼I的下部。在泵殼I內(nèi)設(shè)置四個泵室8，四個泵室8自前至后呈容積逐漸減小狀沿泵軸10的軸向排列，泵軸10上安裝四組相嚙合的羅茨轉(zhuǎn)子6，每個泵室8中擁有一組；使得多級轉(zhuǎn)子整合到一個泵殼I中，氣體在各個泵室8中得到逐級壓縮，既提高了羅茨泵的真空度，又減小了多臺羅茨泵級聯(lián)的體積和功耗。泵殼I中還開設(shè)有氣流通道3，氣流通道3沿泵殼I的周向設(shè)置，位于泵室8的外周且與泵室8—對一設(shè)置；泵室8的出氣口與其對應(yīng)的氣流通道3相連通、進氣口 2與前側(cè)相鄰泵室8對應(yīng)的氣流通道3相連通；使得前級泵室8排出的氣體流經(jīng)靠近泵殼I外壁的氣流通道3后才能進入下一級泵室8，便于被壓縮的氣體散熱，減少進入下一泵室8的熱量，既提高了羅茨泵抽真空的效率，又延長了轉(zhuǎn)子的使用壽命。前端的泵室8進氣側(cè)與進氣口 2相連通，后端的泵室8出氣側(cè)與排氣口 9相連通。
[0026]為了降低泵室8內(nèi)的溫度，防止轉(zhuǎn)子溫度過高，在每個泵室8與其對應(yīng)的氣流通道3間的泵殼I上開設(shè)有氣冷口 5，氣冷口 5與泵室8的進氣口 2相隔斷。使得氣冷口 5與泵室8的進氣口 2相隔斷的具體做法是:羅茨轉(zhuǎn)子6中兩相鄰葉片間的凹弧兩端最先與泵殼I相接觸的兩點與所在軸的軸心形成夾角β，進氣口 2與氣冷口 5之間的泵殼I兩端形成夾角α，α > β。如此能夠使得在氣流通道3中得到冷卻的氣體一部分返回泵室8，降低泵室8中氣體的溫度，利于防止轉(zhuǎn)子的溫度過高。還在泵殼I中開設(shè)了水冷腔4，水冷腔4位于氣流通道3的外側(cè)，能夠使水冷腔4中的介質(zhì)與泵室8通過輻射進行熱交換，帶走泵室8的熱量，使其降溫，利于維持羅茨泵的工作效率。
[0027]為了提高羅茨轉(zhuǎn)子6與泵殼I間的嚙合面積，提高容積效率，羅茨轉(zhuǎn)子6上設(shè)有沿其周向均布的三個形狀相同的葉片，即羅茨轉(zhuǎn)子6采用三葉片結(jié)構(gòu)。羅茨轉(zhuǎn)子6每個葉片的端面型線呈對稱結(jié)構(gòu)，由AB、BC、CD和DE四段線構(gòu)成:其中，AB段為圓弧，在圓心位于羅茨轉(zhuǎn)子6的軸芯、半徑為L的圓Xl上；BC段為漸開線，其基圓X2的圓心位于羅茨轉(zhuǎn)子6的軸芯上、半徑為0.53L?0.58 L KD段是動圓X3在靜圓X4上的外擺線，動圓X3是圓心在另一羅茨轉(zhuǎn)子的軸心、半徑為L的圓；靜圓X4與圓Xl同心、半徑為M — L ;DE段為圓弧，在靜圓X4上。上述所用到的L為泵室8的半徑，M為兩個羅茨轉(zhuǎn)子間的軸心距。
[0028]兩個羅茨轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完全相同。此種結(jié)構(gòu)的型線一方面提高了兩轉(zhuǎn)子的嚙合度，增加其嚙合面積，降低氣體的返流率；另一方面采用了漸開線，削瘦了葉片的寬度，進一步將容積效率增大到了 51%以上。
[0029]本發(fā)明的工作過程如下:
開啟電機7，電機7帶動泵軸10工作，泵軸10帶動各泵室8內(nèi)的羅茨轉(zhuǎn)子6 —同旋轉(zhuǎn)，并相互哨合轉(zhuǎn)動，氣體從泵殼I的進氣口 2被吸入位于最前端的泵室8,氣體在泵殼I中的流動方向如圖1和圖2中的箭頭所示，在羅茨轉(zhuǎn)子6的轉(zhuǎn)動嚙合下，吸入的氣體被擠壓到泵室8的出氣端，從兩側(cè)進入位于泵室8外周的氣流通道3，一方面延長了氣流路徑，利于釋放氣體的壓縮熱；另一方面，由于氣流通道3靠近泵殼I的外壁，氣體在氣流通道3中流動的過程中便于向外散發(fā)熱量。氣流繞氣流通道3流動半周后，從本級氣流通道3的尾端被吸入下一級泵室8，再一次被壓縮。如此氣體逐級被壓縮，在壓差的作用下，最終從最后端的泵室8排氣口 9的排出。
[0030]氣流在氣流通道3中流動的過程中還會有一部分氣體從氣冷口 5返回泵室8，降低泵室8內(nèi)的溫度，能夠隨著羅茨泵工作時間的延長，維持泵室8的工作溫度，繼而保持較高的抽真空效率。
[0031]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種立式羅茨干式真空泵，包括泵殼，泵殼上開設(shè)有進氣口和排氣口，其特征在于:泵殼內(nèi)自前至后依次設(shè)置兩個以上容積逐漸減小的泵室，每個泵室中安裝兩個相嚙合且結(jié)構(gòu)相同的羅茨轉(zhuǎn)子； 泵殼中還開設(shè)有氣流通道，氣流通道位于泵室的外周并與泵室一一對應(yīng)設(shè)置；泵室的出氣口與其對應(yīng)的氣流通道相連通、進氣口與前側(cè)相鄰泵室對應(yīng)的氣流通道相連通；前端泵室的進氣側(cè)與進氣口相連通，后端泵室的出氣側(cè)與排氣口相連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的立式羅茨干式真空泵，其特征在于:所述泵室與其對應(yīng)的氣流通道間的泵殼上開設(shè)有氣冷口，氣冷口與泵室的進氣口相隔斷。
3.按照權(quán)利要求2所述的立式羅茨干式真空泵，其特征在于:所述泵殼中還開設(shè)有水冷腔，水冷腔位于氣流通道的外側(cè)。
4.按照權(quán)利要求1至3任一所述的立式羅茨干式真空泵，其特征在于:所述羅茨轉(zhuǎn)子上設(shè)有繞羅茨轉(zhuǎn)子的周向均布的三葉片。
5.按照權(quán)利要求4所述的立式羅茨干式真空泵，其特征在于:泵室的半徑為L，兩羅茨轉(zhuǎn)子的軸心距為M ; 所述羅茨轉(zhuǎn)子每個葉片的端面型線呈對稱結(jié)構(gòu)，由AB、BC、CD和DE四段線構(gòu)成: AB段:在圓心位于羅茨轉(zhuǎn)子的軸芯、半徑為L的圓Xl上； BC段:是基圓X2的漸開線，基圓X2的圓心位于羅茨轉(zhuǎn)子的軸芯上、半徑為0.53L?0.58 L ； CD段:是動圓X3在靜圓X4上的外擺線，動圓X3是圓心在另一羅茨轉(zhuǎn)子的軸心、半徑為L的圓；靜圓X4與圓Xl同心、半徑為M — L ; DE段:在靜圓X4上。
6.按照權(quán)利要求5所述的立式羅茨干式真空泵，其特征在于:所述羅茨轉(zhuǎn)子安裝在泵軸上，泵軸豎向設(shè)置在泵殼內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求6所述的立式羅茨干式真空泵，其特征在于:所述進氣口位于泵殼的上部，排氣口位于泵殼的下部。
【文檔編號】F04C29/12GK104005954SQ201410277106
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】徐黎明 申請人:淄博景曜真空設(shè)備有限公司