CN105626531A - 一种干式旋片真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干式旋片真空泵，包括泵体以及往复式传动机构，所述泵体的两侧分别设有进气口和出气口，泵体内设有分隔结构以及与往复式传动机构联动的旋片，分隔结构与旋片之间形成多个容积可变的腔室，所述泵体包括圆筒状的泵壳以及将泵壳的两侧密封的前盖和后盖，所述泵壳内设有转子以及套接在转子上的旋片，转子与往复式传动机构联动，分隔结构设置在泵壳内壁上，转子在前盖、后盖的作用下固定在泵壳的中心位置。本发明采用上述结构，能够避免旋片和泵壳受损，延长寿命，提高抽气效率，降低成本。

Description

一种干式旋片真空泵

技术领域

本发明涉及真空泵领域，具体涉及一种干式旋片真空泵。

背景技术

真空泵的种类非常多，按工作原理分，有变容式真空泵、动量传递式真空泵、蒸汽流真空泵、气体捕集真空泵等大类，其中变容式真空泵是指“通过机械运动连续地改变泵腔的容积达到抽气和排气目的的真空泵”，变容式真空泵又可细分为往复式活塞泵、旋片式真空泵、滑阀式真空泵、罗茨泵等多种形式。传统的变容式真空泵通常需要在泵腔内使用油或其它液体以起到密封和润滑运动部件的作用，这些油或液体会在泵腔中挥发变成蒸汽，通过管道进入真空***形成“油蒸汽污染”。伴随着半导体工业、电子工业、食品工业、制药工业的不断发展，人们迫切需要“无油蒸汽污染的清洁真空”。为满足这种需要，世界各国相继研制出了多种“泵腔内不使用任何油类或液体”的干式真空泵。

如图1所示为现有干式真空泵的结构示意图，干式旋片真空泵的转子偏心地置于泵壳内，上端贴近泵壳上壁，形成进排气口间的密封。当电动机带动转子转动时，旋片在离心力的作用下贴紧泵壳的内壁，在泵壳内形成多个空腔，进气口侧的空腔容积随着转子的转动而增加，产生真空而吸气；排气口侧的空腔容积随着转子的转动而减小，产生压力而排气。

现有的干式旋片真空泵存在以下缺点：

1、旋片在工作时与泵壳内壁剧烈摩擦，易损伤旋片和泵壳，影响使用寿命，发热量也较大；因为同样的原因，为避免泵过快损坏，转子的转速受限，泵的抽速也受到限制；

2、旋片通常采用具备自润滑功能的碳素材料制作，成本较高；而且自润滑材料制作的旋片在运转中会快速磨损，在泵腔内形成粉末，造成污染；

3、旋片靠转子转动时的离心力贴紧泵壳内壁，由于转速不能太高，所以离心力有限，贴合不紧密，密封不好，因而泵的真空度不高；

4、旋片在工作过程中受到两个力的作用，一是在离心力的作用下顺着转子中的槽滑向泵壳内壁，另一方面受到泵壳内壁的摩擦阻力，在这两个力的综合作用下，旋片容易卡在转子槽中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种干式旋片真空泵，解决目前的干式旋片真空泵容易导致旋片和泵壳受损，影响使用寿命的问题。

本发明的另一个目的是解决旋片转动时离心力有限，导致泵的真空度不高的问题。

本发明的另一个目的是解决旋片由于受到泵壳内壁的摩擦阻力，容易卡在转子槽中的问题。

本发明的再一个目的是提高干式旋片真空泵的抽气效率。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：

一种干式旋片真空泵，包括泵体以及往复式传动机构，所述泵体的两侧分别设有进气口和出气口，泵体内设有分隔结构以及与往复式传动机构联动的旋片，分隔结构与旋片之间形成多个容积可变的腔室。

进一步地，作为优选方案，所述泵体包括圆筒状的泵壳以及将泵壳的两侧密封的前盖和后盖，所述泵壳内设有转子以及套接在转子上的旋片，转子与往复式传动机构联动，分隔结构设置在泵壳内壁上，转子在前盖、后盖的作用下固定在泵壳的中心位置。

进一步地，作为优选方案，所述旋片的两端与泵壳的内壁的间隙为0.05~0.1mm。

进一步地，作为优选方案，所述分隔结构包括左隔离腔体和右隔离腔体，转子设置在左隔离腔体和右隔离腔体之间；

所述左隔离腔体与泵壳、旋片、前盖、后盖一起构成左上腔室和左下腔室，所述左隔离腔体包括左进气腔和左出气腔，左进气腔的上下两侧分别设有带单向阀的左进气口，左出气腔的上下两侧分别设有带单向阀的左出气口，左上腔室和左下腔室均与左进气腔、左出气腔连通；

所述右隔离腔体与泵壳、旋片、前盖、后盖一起构成右上腔室和右下腔室，所述右隔离腔体包括右进气腔和右出气腔，右进气腔的上下两侧分别设有带单向阀的右进气口，右出气腔的上下两侧分别设有带单向阀的右出气口，右上腔室和右下腔室均与右进气腔、右出气腔连通；

所述左上腔室、左下腔室、右上腔室和右下腔室为四个独立的封闭空间，所述前盖和后盖上设有与左进气腔、左出气腔、右进气腔、右出气腔相连通的进气孔、出气孔。

在本方案中，当转子带动旋片顺时针转动时，泵壳内左上腔室和右下腔室的容积逐渐增大，形成抽气效应，进气单向阀打开，气体分别从左进气腔、右进气腔进入到左上腔室、右下腔室内；同时，左下腔室和右上腔室的容积逐渐减小，腔体内的气体被压缩，此时排气单向阀打开，左下腔室和右上腔室内的气体分别从左出气腔、右出气腔排出。在第一连杆、第二连杆、第三连杆和滑块组成的曲柄连杆机构的作用下，旋片转动到右极限位置时即换向，变成逆时针转动，此时泵壳内右上腔室和左下腔室的容积逐渐增大，形成抽气效应，进气单向阀打开，气体分别从右进气腔、左进气腔进入右上腔室和左下腔室内；同时，右下腔室和左上腔室的容积逐渐减小，腔体内的气体被压缩，排气单向阀打开，右下腔室、左上腔室内的气体分别从右出气腔、左出气腔排出，就这样周而复始，实现抽真空处理。

进一步地，作为优选方案，所述左隔离腔体和右隔离腔体的连线穿过泵壳的中心。

进一步地，作为优选方案，所述转子与左隔离腔体、右隔离腔体的间隙为0.05~0.1mm。

进一步地，作为优选方案，所述左隔离腔体和右隔离腔体的一端呈弧面，左隔离腔体和右隔离腔体呈弧面的一端固定在泵壳的内壁上且与泵壳的内壁相贴。

进一步地，作为优选方案，所述左隔离腔体和右隔离腔体的纵截面形状为扇形。

进一步地，作为优选方案，所述往复式传动机构包括电动机、小皮带轮、大皮带轮、皮带、第一连杆、滑块基座、滑轨、滑块、第二连杆以及第三连杆，所述小皮带轮固定在电动机的转轴上，小皮带轮和大皮带轮通过皮带实现联动，所述第一连杆的一端与大皮带轮活动连接，第一连杆的另一端与滑块活动连接，所述滑块基座固定在基座上，滑轨固定在滑块基座上，滑块套接在滑轨上并可沿着滑轨来回滑动，所述第二连杆的一端与滑块活动连接，第二连杆的另一端与第三连杆的一端活动连接，第三连杆的另一端与转子固定连接。

本方案中，电动机依次带动小皮带轮、大皮带轮转动，接着在第一连杆、滑块、第二连杆以及第三连杆的共同作用下，使转子周期性地正转、反转，并带动旋片在泵壳里做往复式转动，由于转子位于泵壳的中心线上，旋片与转子固定在一起，在转动过程中，旋片与泵壳内壁可以保持很小的间隙而不接触，因此不会产生摩擦，也不会出现发热的情况，旋片和泵壳都避免了损伤。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过设置左隔离腔体、右隔离腔体，左隔离腔体、右隔离腔体在实现进气和出气的基础上，配合旋片、前盖及后盖，将泵腔分为了四个独立的腔室，通过往复式传动机构，实现旋片在泵壳内的往复式运动，转子带动旋片每循环转动一次，排气两次，而现有的干式旋片真空泵循环一次只排气一次，也就是说，在相同的体积和转速下，本发明能获得更高的抽气效率。

（2）本发明的旋片与泵壳内壁保持0.05~0.1mm的间隙而不接触，使得旋片在转动过程中不会与泵壳内壁产生摩擦，因而能够降低工作时的发热量，同时还不会造成旋片和泵壳的磨损，从而能够延长真空泵的使用寿命。

（3）本发明中由于旋片与转子是固定在一起的，因而可以避免旋片在运转中被卡在转子槽中的情况发生，提高真空泵的运转稳定性。

（4）本发明的旋片由于不会与泵壳内壁接触，因而旋片不用采用成本较为昂贵的碳素材料制成，也不会产生粉末而造成污染。

（5）本发明由于不用担心旋片磨损的问题，因此可适当提高转子的转速，从而能够确保真空泵具有足够的离心力，使泵体获得更高的真空度。

附图说明

图1为本发明的实施例1的整体结构示意图；

图2为泵体的内部结构示意图；

图3为泵体的组成部分的结构示意图。

1、基座，2、电动机，3、小皮带轮，4、大皮带轮，5、皮带，6、第一连杆，7、滑块基座，8、滑轨，9、滑块，10、第二连杆，11、第三连杆，12、转子，13、泵壳，14、左隔离腔体，15、右隔离腔体，16、旋片，17、左进气腔，18、左出气腔，19、右进气腔，20、右出气腔，21、前盖，22、后盖，171、左进气口，181、左出气口，191，右进气口，201，右出气口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例所述的一种干式旋片真空泵，包括泵体以及往复式传动机构，泵体的两侧分别设有进气口和出气口，泵体内设有分隔结构以及与往复式传动机构联动的旋片16，分隔结构与旋片16之间形成多个容积可变的腔室，旋片16在往复式传动机构的带动下，使腔室的容积发生变化，进而实现抽气、排气，最终实现抽真空。

本实施例的泵体包括圆筒状的泵壳13以及将泵壳13的两侧密封的前盖21和后盖22，泵壳13内设有转子12以及套接在转子12上的旋片16，转子12与往复式传动机构联动，分隔结构设置在泵壳13内壁上，转子12在前盖21、后盖22的作用下固定在泵壳13的中心位置，转子12的两端可通过轴承固定在前盖21、后盖22上。

如图2、图3所示，为了更好地实现发明目的，本实施例将分隔结构设计为两部分，分别是左隔离腔体14和右隔离腔体15，转子12设置在左隔离腔体14和右隔离腔体15之间；

具体地，左隔离腔体14与泵壳13、旋片16、前盖21、后盖22一起构成左上腔室和左下腔室，左隔离腔体14包括左进气腔17和左出气腔18，左进气腔17的上下两侧分别设有带单向阀的左进气口171，左出气腔18的上下两侧分别设有带单向阀的左出气口181，左上腔室和左下腔室均与左进气腔17、左出气腔18连通；

右隔离腔体15与泵壳13、旋片16、前盖21、后盖22一起构成右上腔室和右下腔室，右隔离腔体15包括右进气腔19和右出气腔20，右进气腔19的上下两侧分别设有带单向阀的右进气口191，右出气腔20的上下两侧分别设有带单向阀的右出气口201，右上腔室和右下腔室均与右进气腔19、右出气腔20连通；

左上腔室、左下腔室、右上腔室和右下腔室为四个独立的封闭空间，所述前盖21和后盖22上设有与左进气腔17、左出气腔18、右进气腔19、右出气腔20相连通的进气孔、出气孔。

本实施例的真空泵的工作原理为：首先，当转子12带动旋片16顺时针转动时，一方面，泵壳13内的左上腔室和右下腔室的容积逐渐增大，形成抽气效应，左进气口171和右进气口191的单向阀打开，待抽气体分别从左进气腔17、右进气腔19进入到左上腔室、右下腔室内；另一方面，左下腔室和右上腔室的容积逐渐减小，腔体内的气体被压缩，此时左出气口181和右出气口201的单向阀打开，左下腔室和右上腔室内的气体分别从左出气腔18、右出气腔20排出，完成一次抽气；然后，当旋片16转动到右极限位置时即换向，变成逆时针转动，此时泵壳13内的右上腔室和左下腔室的容积逐渐增大，同样形成抽气效应，右进气口191和左进气口171的单向阀打开，带抽气体分别从右进气腔19、左进气腔17进入右上腔室和左下腔室内，同时，右下腔室和左上腔室的容积逐渐减小，腔体内的气体被压缩，右出气口201和左出气口181的单向阀打开，右下腔室、左上腔室内的气体分别从右出气腔20、左出气腔18排出，完成第二次抽气，如此循环下去，实现不断抽气。通过工作原理可以发现，在相同电动机的驱动下，电动机转动一圈，传统的真空泵只完成一次抽气，而本发明实现了两次抽气，做到了边抽气边排气，相对于传统的旋片真空泵，抽气效率大大提高，而分隔结构占用的空间相对于整个泵体空间而言，基本可以忽略。

为了确保左隔离腔体14和右隔离腔体15在泵壳13内的稳固性，同时更好地匹配旋片16的转动，将设计成中心对称结构，即左隔离腔体14和右隔离腔体15的连线穿过泵壳13的中心，从而使得旋片16的每次转动能接近于180度，最大限度地使每次抽气量与传统的真空泵一次抽气的气量基本相等，而电动机在同样转动一圈的情况下，本发明能够抽气两次，两次抽气的气量明显大于传统真空泵一次的抽气量。

另外，传统的旋片真空泵为了确保密闭性，将旋片设计为与泵壳内壁相贴，这样，不仅容易使得旋片16与泵壳13之间产生剧烈的摩擦，而且容易损伤旋片和泵壳，影响使用寿命，为此还导致转子12的转速受限，影响真空泵的抽速。基于此，要同时确保气密性和转速不受影响，确实很难操作，发明人经过大量的试验研究发现，当旋片16的两端与泵壳13的内壁的间隙为0.05~0.1mm时，只有在这样的范围内时，才能在旋片16高速的转动速度下，保持较高的气密性，同时确保高速的旋片16不会与泵壳13接触，同时解决气密性和磨损发热的问题。另一方面，发明人还进行了研究，当转子12与左隔离腔体14、右隔离腔体15的间隙为0.05~0.1mm，同样能在确保气密性的基础上，避免转子与左隔离腔体14、右隔离腔体15接触。

另外，本实施例还对左隔离腔体14和右隔离腔体15的结构进行了独特设计，左隔离腔体14和右隔离腔体15的一端呈弧面，左隔离腔体14和右隔离腔体15呈弧面的一端固定在泵壳13的内壁上且与泵壳13的内壁相贴，左隔离腔体14和右隔离腔体15的纵截面形状为扇形。采用这样的结构形式，不仅方便了左隔离腔体14和右隔离腔体15的固定，确保固定更牢靠，同时，扇形的结构能够使旋片16在转动到极限位置时，能够更好地与左隔离腔体14和右隔离腔体15相贴，最大化地实现抽气、排气，提高抽真空的效率。

优选的，如图1所示，本实施例采用如下结构来实现旋片的顺时针和逆时针转动，泵体以及往复式传动机构固定在基座1上，往复式传动机构包括电动机2、小皮带轮3、大皮带轮4、皮带5、第一连杆6、滑块基座7、滑轨8、滑块9、第二连杆10以及第三连杆11，小皮带轮3固定在电动机2的转轴上，小皮带轮3和大皮带轮4通过皮带5实现联动，第一连杆6的一端与大皮带轮4活动连接，第一连杆6的另一端与滑块9活动连接，滑轨8固定在滑块基座7上，滑块9套接在滑轨8上并可沿着滑轨8来回滑动，第二连杆10的一端与滑块9活动连接，第二连杆10的另一端与第三连杆11的一端活动连接，第三连杆11的另一端与转子12固定连接，第一连杆6、滑块基座7、滑轨8、滑块9、第二连杆10以及第三连杆11组成了一个曲柄连杆机构，使转子12在泵壳13内能够实现周期性正转和反转，即电动机的输出轴转动一圈，旋片16完整地完成一次顺时针转动和一次逆时针转动，实现两次抽气。

本发明相对于现有技术，能够获得如下有意效果：

1、传统的旋片真空泵，旋片在工作时与泵壳内壁剧烈摩擦，易损伤旋片和泵壳，影响使用寿命，发热量也较大；因为同样的原因，为避免泵过快损坏，转子的转速受限，泵的抽速也受到限制；而本发明在设计时，使旋片与泵壳保持了一定的间隙，该间隙在一个特殊的范围值内，既能确保气密性，同时能防止旋片与泵壳之间产生摩擦。

2、传统的旋片通常采用具备自润滑功能的碳素材料制作，成本较高；而且自润滑材料制作的旋片在运转中会快速磨损，在泵腔内形成粉末，造成污染；由于本发明的旋片不与泵壳接触，因此可选用自润滑材料制成，不仅能够有效控制成本，还能避免污染。

3、旋片靠转子转动时的离心力贴紧泵壳内壁，由于转速不能太高，所以离心力有限，贴合不紧密，密封不好，因而泵的真空度不高；由于本发明的旋片不与泵壳接触，因此可适当提高转速，确保真空度。

4、传统的旋片在工作过程中受到两个力的作用，一是在离心力的作用下顺着转子中的槽滑向泵壳内壁，另一方面受到泵壳内壁的摩擦阻力，在这两个力的综合作用下，旋片容易卡在转子槽中；而本发明中，旋片与泵体内壁保持很小的间隙而不接触，可以避免旋片与泵体内壁的摩擦，降低工作时的发热量，提高真空泵的使用寿命；由于旋片与转子是固定在一起的，可以避免旋片在运转中被卡在转子槽中的情况。

5、本发明通过设置左隔离腔体、右隔离腔体，左隔离腔体、右隔离腔体在实现进气和出气的基础上，配合旋片、前盖及后盖，将泵腔分为了四个独立的腔室，通过往复式传动机构，实现旋片在泵壳内的往复式运动，转子带动旋片每循环转动一次，排气两次，而现有的干式旋片真空泵循环一次只排气一次，也就是说，在相同的体积和转速下，本发明能获得更高的抽气效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种干式旋片真空泵，其特征在于：包括泵体以及往复式传动机构，所述泵体的两侧分别设有进气口和出气口，泵体内设有分隔结构以及与往复式传动机构联动的旋片（16），分隔结构与旋片（16）之间形成多个容积可变的腔室。

2.根据权利要求1所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述泵体包括圆筒状的泵壳（13）以及将泵壳（13）的两侧密封的前盖（21）和后盖（22），所述泵壳（13）内设有转子（12）以及套接在转子（12）上的旋片（16），转子（12）与往复式传动机构联动，分隔结构设置在泵壳（13）内壁上，转子（12）在前盖（21）、后盖（22）的作用下固定在泵壳（13）的中心位置。

3.根据权利要求2所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述旋片（16）的两端与泵壳（13）的内壁的间隙为0.05~0.1mm。

4.根据权利要求2所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述分隔结构包括左隔离腔体（14）和右隔离腔体（15），转子（12）设置在左隔离腔体（14）和右隔离腔体（15）之间；

所述左隔离腔体（14）与泵壳（13）、旋片（16）、前盖（21）、后盖（22）一起构成左上腔室和左下腔室，所述左隔离腔体（14）包括左进气腔（17）和左出气腔（18），左进气腔（17）的上下两侧分别设有带单向阀的左进气口（171），左出气腔（18）的上下两侧分别设有带单向阀的左出气口（181），左上腔室和左下腔室均与左进气腔（17）、左出气腔（18）连通；

所述右隔离腔体（15）与泵壳（13）、旋片（16）、前盖（21）、后盖（22）一起构成右上腔室和右下腔室，所述右隔离腔体（15）包括右进气腔（19）和右出气腔（20），右进气腔（19）的上下两侧分别设有带单向阀的右进气口（191），右出气腔（20）的上下两侧分别设有带单向阀的右出气口（201），右上腔室和右下腔室均与右进气腔（19）、右出气腔（20）连通；

所述左上腔室、左下腔室、右上腔室和右下腔室为四个独立的封闭空间，所述前盖（21）和后盖（22）上设有与左进气腔（17）、左出气腔（18）、右进气腔（19）、右出气腔（20）相连通的进气孔、出气孔。

5.根据权利要求4所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述左隔离腔体（14）和右隔离腔体（15）的连线穿过泵壳（13）的中心。

6.根据权利要求4所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述转子（12）与左隔离腔体（14）、右隔离腔体（15）的间隙为0.05~0.1mm。

7.根据权利要求4所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述左隔离腔体（14）和右隔离腔体（15）的一端呈弧面，左隔离腔体（14）和右隔离腔体（15）呈弧面的一端固定在泵壳（13）的内壁上且与泵壳（13）的内壁相贴。

8.根据权利要求7所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述左隔离腔体（14）和右隔离腔体（15）的纵截面形状为扇形。

9.根据权利要求1所述的一种干式旋片真空泵，其特征在于：所述往复式传动机构包括电动机（2）、小皮带轮（3）、大皮带轮（4）、皮带（5）、第一连杆（6）、滑块基座（7）、滑轨（8）、滑块（9）、第二连杆（10）以及第三连杆（11），所述小皮带轮（3）固定在电动机（2）的转轴上，小皮带轮（3）和大皮带轮（4）通过皮带（5）实现联动，所述第一连杆（6）的一端与大皮带轮（4）活动连接，第一连杆（6）的另一端与滑块（9）活动连接，滑轨（8）固定在滑块基座（7）上，滑块（9）套接在滑轨（8）上并可沿着滑轨（8）来回滑动，所述第二连杆（10）的一端与滑块（9）活动连接，第二连杆（10）的另一端与第三连杆（11）的一端活动连接，第三连杆（11）的另一端与转子（12）固定连接。