旋片式真空泵的制作方法
【專利摘要】本發明涉及旋片式真空泵。旋片式真空泵包括泵殼體，其具有進氣口和出氣口；定子，其設置在殼體內并且限定圓柱形的定子腔體；以及圓柱形轉子，其偏心地布置在定子腔體中并裝備有徑向可移動的徑向葉片，葉片與定子腔體的內壁相配合以將氣體從進氣口泵送到出氣口；泵殼體填充有油，該油的量使得定子浸入用作冷卻液和潤滑液的油浴中；其中，還設置了用于驅動泵的馬達，馬達布置在與泵殼體流體地連通的馬達殼體中，由此馬達浸入油浴中。
【專利說明】旋片式真空泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及旋片式真空泵。
【背景技術】
[0002]旋片式真空泵為機械泵，更具體地說為正排量泵，其通常用于獲取壓力范圍從大氣壓至約KT1Pa的低真空條件。
[0003]根據現有技術，旋片式真空泵通常包括殼體，該殼體具有進氣口或吸氣口以及出氣口或排氣口，并且容納限定圓柱形腔體的定子；圓柱形轉子，其偏心地布置在定子腔體的內部，該圓柱形轉子裝備有彈簧支承的徑向葉片，該徑向葉片與定子腔體的壁相配合，以將氣體從進氣口泵送到出氣口。泵殼體填充有油，使得定子浸入具有冷卻和潤滑泵的功能的油浴中，并且使得定子與外部環境隔離。
[0004]這種泵例如從美國專利N0.6, 019, 585 ^Oil-Sealed Vane-Type Rotary VacuumPump With Oil Feed” 和德國專利申請 N0.2151091A “Electric Drive for Oil SealedSliding Vane Rotary Vacuum Pump” 中可了解到。
[0005]根據現有技術，驅動馬達(即，電動馬達)通過軸連接可操作地連接到泵以便驅動泵轉子的旋轉軸旋轉。
[0006]更詳細地，電動馬達布置在泵殼體的外部并且電動馬達通過接口凸緣連接到泵殼體，油動態密封件在接口凸緣處設置在真空泵殼體上，以防止油從油浴泄露到外部環境。
[0007]然而，這些已知的解決方案具有缺陷，這是因為其難以保證在真空泵的任何操作條件下(包括失效條件)油動態密封件處的完全密封。
[0008]在這個方面，應當注意，油動態密封件受到磨損，從而增加了密封件自身的密封喪失的風險。
[0009]此外，電動馬達通常懸臂在泵殼體上，這將導致不均勻的質量分布，轉而導致電動馬達和真空泵的軸連接處的高機械應力。
[0010]因此，需要通過提供允許在真空泵的任何操作條件下徹底避免油泄漏的旋片式真空泵來消除上述確定的缺陷。
[0011]也需要提供可以顯著降低真空泵和驅動泵的電動馬達之間的軸連接處的機械應力的旋片式真空泵。
[0012]也需要提供結構簡單、成本低且合理，以及旋轉零部件數量減少且噪音減小的旋片式泵。
【發明內容】
[0013]為了完全或部分解決上述問題和/或本領域的技術人員已經觀察到的其它問題，如在下述的實施方式中以示例方式所描述的，本發明提供了方法、過程、系統、設備、儀器和
/或裝置。
[0014]根據本發明的第一個方面，旋片式真空泵包括泵殼體，其具有進氣口或吸氣口和出氣口或排氣口 ；定子，其設置在泵殼體內并且限定圓柱形的定子腔體；以及圓柱形轉子，其偏心地布置在定子腔體中、繞泵轉子軸可旋轉并且裝備有徑向可移動的徑向葉片，該徑向葉片與定子腔體的壁相配合，以將氣體從進氣口泵送到出氣口 ；泵殼體填充有油，該油的量使得定子浸入用作冷卻液和潤滑液的油浴中；其中，還設置有用于驅動泵的馬達，該馬達布置在與泵殼體流體地連通的馬達殼體的內部，由此馬達浸入油浴中。
[0015]在一些實施例中，馬達殼體和泵殼體被制成為容納真空泵和真空泵的馬達兩者的單個的、共用的殼體。
[0016]由于馬達浸入油浴中，因此泵和它的馬達之間不再需要密封。
[0017]相對于現有的解決方案(其中，需要復雜的密封系統以防止油從油浴泄露)，在根據本發明的實施例的真空泵中，針對真空泵和馬達設置密封殼體或者針對真空泵和馬達設置單個的密封殼體足以保證防止任何油泄露。
[0018]而且，與現有的解決方案相反(其中，馬達通常通過空氣流冷卻)，在本解決方案中，油可以用作用于真空泵和用于馬達的冷卻液，這可以導致更均勻的溫度分布。
[0019]有利地，通過將馬達放置在泵殼體的內部，可以獲得更緊湊的布局，這對于安裝真空泵來說允許要求較低的空間需求。
[0020]根據本發明的第二個方面，旋片式真空泵包括泵殼體，其具有進口或吸入口以及出口或排放口 ；定子，其設置在殼體內并且限定圓柱形的定子腔體；圓柱形轉子，其偏心地布置在定子腔體中、繞泵轉子軸可旋轉并且裝備有徑向可移動的徑向葉片，該徑向葉片與定子腔體的壁相配合以將氣體從進氣口泵送到出氣口，所述殼體填充有油，所述油的量使得定子浸入用作冷卻液和潤滑液的油浴中，其中還設置有用于驅動泵的馬達，該馬達包括定子和繞馬達轉子軸可旋轉的轉子，馬達轉子軸和泵轉子軸被制成為單個的、整體的泵軸，該泵軸具有布置在其兩端的支撐件(諸如套筒或軸承等)。
[0021]顯然，當泵和它的馬達布置在共用的空間中時(即，兩個連通的殼體或者替換地單個共用的殼體)，可以方便地實施這種布局。
[0022]由于泵軸支撐在其兩端上并且沒有零部件懸臂在泵軸上，因此與現有解決方案相比可以獲得更好且更均勻的重力分布，從而顯著降低了作用在泵軸本身上的機械應力。
[0023]根據一些實施例，馬達轉子和泵轉子被制成為連同泵軸的單個的、整體的部件，這使得真空泵中的旋轉零部件的數量顯著減少，并且使得真空泵的制作更容易并且成本更低，且使得它的操作更可靠。
[0024]在查閱了下面的附圖和詳細描述之后，本發明的其它裝置、設備、系統、方法、特征和優點對本領域的技術人員來說將是或將變得顯而易見的。意圖將所有這樣的其他系統、方法、特征和優點包括在此說明書內、在本發明的范圍內并且受到附加的權利要求保護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]參照以下附圖可以更好地理解本發明。附圖中的組件不必按比例示出，相反重點在于說明本發明的原理。在附圖中，相似的附圖標記指代不同視圖中的相應零部件。
[0026]圖1是按照現有技術的旋片式真空泵的立體圖；
[0027]圖2是圖1所示的真空泵的示意性截面圖；
[0028]圖3是根據本發明的實施例的旋片式真空泵的示意性截面圖。
【具體實施方式】
[0029]參考圖1和2，示意性地示出了根據現有技術的旋片式真空泵100。
[0030]真空泵100包括其中限定了進氣口 102a和出氣口 102b的外部殼體102。限定了圓柱形腔體106的內部殼體或定子104緊密地布置在外部殼體102的內部。腔體106容納圓柱形轉子108，該圓柱形轉子具有與腔體106的軸線平行、但是相對于腔體軸線偏心布置的軸線。
[0031]根據不同的應用和泵送需求，轉子108可以是單段轉子或雙段轉子(諸如在圖1和圖2所示的示例中等)。在這種情況下，轉子108包括在較低壓力下的第一轉子段108a和在較高壓力下的第二轉子段108b。根據眾所周知的布局，轉子段108a和108b各個都裝備有一個或多個徑向可移動的徑向葉片，該徑向葉片被安裝到轉子108上，并且例如借助于離心力、彈簧或沿徑向方向的從轉子軸線供應的流體壓力與腔體106的壁保持接觸。
[0032]在具有雙段轉子的旋片式真空泵的最常見的設計中，第二轉子段為懸臂式。
[0033]外部殼體102填充有油(油塞112在圖1中可見)，該油的量使得定子104浸入用作冷卻液和潤滑液的油浴110中。在已知的方式中，泵100實際上被制造為使得一定量的油可以滲透到定子腔體106中并且形成薄膜，以確保轉子葉片與腔體106的壁之間的密封。
[0034]馬達，更具體地，電動馬達114布置在殼體102的外部并且懸臂于其上，該馬達114驅動泵100的轉子108旋轉。
[0035]更詳細地，馬達114的轉子的軸116連接到泵100的轉子108的軸118，以驅動泵100的轉子108繞其軸線旋轉。
[0036]馬達114通過連接凸緣120連接到泵100，并且油動態密封件122在馬達轉子軸116和泵轉子軸118之間的軸連接處設置在泵殼體102上，以防止油從殼體102中泄露。
[0037]在圖2中，還示出了用于冷卻泵100的機械冷卻扇124，冷卻扇124還通過套筒126安裝在馬達軸116上。
[0038]圖1和2中所示的布局的缺點是顯而易見的。
[0039]首先，連接凸緣120具有復雜的結構，并且油動態密封件122不能保證在任何操作條件下油浴的完全密封。
[0040]而且，油動態密封件122受到磨損，這增加了其密封喪失的風險。
[0041]此外，泵轉子的第二轉子段108b和馬達114兩者均懸臂在泵轉子軸上，這特別是當在該軸上的重力分布不均勻且不對稱時、導致在該軸上相關的機械應力增加。
[0042]而且，若干旋轉零部件設置在泵軸上并且連接在其上，這使得泵的結構復雜并且使得它的操作經受高風險的失效。
[0043]現在轉到圖3，示意性地圖示了根據本發明的實施例的旋片式真空泵10。
[0044]真空泵10包括其中限定了進氣口 12a和出氣口 12b的泵殼體。限定了圓柱形腔體16的定子14布置在泵殼體12的內部。腔體16容納圓柱形轉子18，該圓柱形轉子18具有與腔體16的軸線平行、但相對于腔體軸線偏心布置的軸線，轉子18可以繞泵轉子軸旋轉。
[0045]在圖3所示的示例實施例中，轉子18包括在較低壓力下的第一轉子段18a和在較高壓力下的第二轉子段18b，在已知的方式中，轉子段18a和18b各個都裝備有一個或多個徑向可移動的徑向葉片22，該徑向葉片被安裝到轉子18上，并且例如借助于離心力、彈簧或沿徑向方向的從轉子軸線供應的流體壓力與腔體16的壁保持接觸。轉子段18a、18b的徑向葉片22與定子腔體16的內壁相配合，以將氣體從進氣口 12a泵送到出氣口 12b。
[0046]外部殼體12填充有油，該油的量使得定子14浸入用作冷卻液和潤滑液的油浴20中:在已知的方式中，一定量的油可以從油浴20滲透到定子腔體16中并且形成薄膜，以確保轉子葉片22和腔體16的內壁之間的密封。
[0047]在這個方面，可以選擇性地設置油泵21以用于強制油循環。
[0048]泵10裝備有用于驅動泵10的轉子18旋轉的馬達24。馬達24優選為電動馬達，并且更優選的是異步電動馬達。
[0049]在這個方面，如圖3所示，馬達24可以連接到盒體25，盒體25容納用于驅動和控制馬達操作的電氣組件。
[0050]根據實施例，馬達24位于馬達殼體的內部，其中馬達殼體與泵殼體流體地連通，由此馬達24浸入油浴20中。
[0051]更準確地，在圖3所示的實施例中，泵殼體和馬達殼體可被制成為容納泵10和馬達24兩者的單個的、共用的殼體12。
[0052]因此，在泵和它的馬達之間不再需要復雜的連接或密封系統。而且，最終的整體結構比已知類型的旋片式真空泵更緊湊，這在沒有多少空間來容納真空泵的許多應用中，結果是非常有利的。
[0053]在已知的方式中，馬達24包括固定的定子29和可以繞馬達轉子軸旋轉的轉子30。由于泵10和泵馬達24兩者都布置在同一個殼體12的內部，因此泵轉子軸和馬達轉子軸可被制成為單個的、整體的部件，即單個的、整體的泵軸26，該泵軸26可由支撐件28 (諸如套筒或軸承等)在泵軸26的兩端26a、26b支撐。
[0054]得益于這種布局，可以獲得沿泵軸26的更平穩且更均勻的重力分布，從而顯著降低了作用在泵軸自身上的機械應力。
[0055]根據實施例，泵轉子18和馬達轉子30可被制成為連同泵軸26的單個的整體的部件，使得這些轉子和軸之間不需要連接，并且顯著地減少旋片式真空泵的旋轉零部件的數量。
[0056]由于馬達24浸入油浴20中，因此油用作用于泵10和馬達24兩者的冷卻液。這可以有利地導致在泵10和它的馬達24之間產生更均勻的溫度分布。
[0057]反過來，油浴20也可以由任何傳統的冷卻技術冷卻，包括水冷卻和空氣冷卻。
[0058]例如,在示例性圖示實施例中，油通過利用風扇通過空氣冷卻來冷卻。更具體地，為了徹底消除泵軸26上的任何機械連接，使用磁力風扇32來冷卻油浴，如圖3所示。
[0059]磁力風扇32未安裝在泵軸26上；相反,磁力風扇32具有它自己的風扇軸34,該風扇軸34與泵軸26同軸地布置。通過簡單地使用一對相配合的磁鐵36 (這些磁鐵中的第一個設置在泵軸26上并且第二個設置在風扇32上)可以在不需要與泵軸26的任何機械連接的情況下驅動風扇32旋轉。
[0060]從上面的說明中顯而易見的是:根據本發明的旋片式真空泵具有簡單且緊湊的結構，并且在無需任何復雜的密封系統的情況下可以有效地防止油從油浴中泄露。而且，得益于本發明的布局，可以顯著地減少旋轉機械零部件的數量，并且可以獲得在泵軸上的更均勻的重力分布，從而減小了作用在該泵軸上的機械應力，并且結果降低了失效的風險。
[0061]還顯而易見的是:已經給出了上述示例性實施例以更好地理解本發明，而不是用來限定發明本身的保護范圍，并且從上面的公開開始，落入本發明的保護范圍內的多種變形和修改對本領域的技術人員來說是顯而易見的。
[0062]應當理解，在不脫離本發明范圍的情況下，可以對本發明的各方面或細節進行修改。此外，上述說明僅用于說明的目的，而非用于限定的目的——本發明由權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種旋片式真空泵，包括: 泵殼體，在所述泵殼體中限定進氣口和出氣口； 定子，其設置在所述泵殼體的內部并且限定圓柱形的定子腔體； 圓柱形轉子，其容納在所述定子腔體的內部并且具有與所述定子腔體的軸線平行但相對于腔體軸線偏心布置的軸線，所述轉子繞泵轉子軸可旋轉并且裝備有一個或多個徑向可移動的徑向葉片，所述徑向葉片與所述定子腔體的內壁相配合，以將氣體從所述進氣口泵送到所述出氣口； 其中，所述泵殼體填充有油，所述油的量使得所述定子浸入油浴中；并且 其中，所述泵裝備有用于驅動所述泵轉子旋轉的馬達，所述馬達布置在馬達殼體的內部，其中所述馬達殼體與所述泵殼體流體地連通。
2.根據權利要求1所述的旋片式真空泵，其中所述泵殼體和所述馬達殼體被制成為容納所述真空泵和所述馬達兩者的單個的、共用的殼體。
3.根據權利要求1或2所述的旋片式真空泵，其中所述馬達為電動馬達或異步電動馬達。
4.根據前述權利要求中任一項所述的旋片式真空泵，其中所述油浴中的所述油用作用于所述真空泵和用于所述馬達的冷卻液。
5.根據前述權利要求中任一項所述的旋片式真空泵，其中，所述馬達包括定子和繞馬達轉子軸可旋轉的轉子，并且其中所述泵轉子軸和所述馬達轉子軸被制成為單個的、整體的泵軸。
6.根據權利要求5所述的旋片式真空泵，其中所述泵軸由布置在所述泵軸兩端的支撐件支撐。
7.根據權利要求5或6所述的旋片式真空泵，其中所述泵轉子和所述馬達轉子被制成為連同所述泵軸的單個的整體的部件。
8.根據權利要求5至7任一項所述的旋片式真空泵，其中所述泵還裝備有冷卻風扇。
9.根據權利要求8所述的旋片式真空泵，包括以下各項中的至少一者: 其中所述冷卻風扇繞與所述泵軸同軸布置的風扇軸可旋轉；并且其中一對相配合的磁鐵被設置來用于驅動所述冷卻風扇旋轉，所述一對磁鐵中的第一個磁鐵布置在所述泵軸中，并且所述一對磁鐵中的第二個磁鐵布置在所述風扇上。
10.根據前述權利要求中任一項所述的旋片式真空泵，其中所述轉子包括在較低壓力下的第一轉子段和在較高壓力下的第二轉子段，所述轉子段的各個繞所述泵轉子軸可旋轉并且裝備有一個或多個徑向可移動的徑向葉片，所述徑向葉片與所述定子腔體的所述內壁相配合以泵送氣體。
【文檔編號】F04C29/00GK104235020SQ201410191028
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】詹弗蘭科·卡普佐, 伊麗莎貝塔·卡波萊麗, 戈塞佩·德·帕爾馬 申請人:安捷倫科技有限公司