CN109555684A - 一种微型渐开线式涡旋真空干泵 - Google Patents

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Abstract

一种微型渐开线式涡旋真空干泵，包括电机、主轴、涡旋盘左定子、涡旋盘右定子、涡旋盘转子、中间泵腔等，所述主轴采用与电机轴一体形式，所述涡旋盘转子套装在所述主轴的偏心段，所述左定子、右定子与转子上均加工有涡旋体，涡旋体相互啮合，形成若干个抽气槽道，从而实现抽气功能。进与现有技术相比，本发明提出的二级抽气机构，通过紧凑的设计，突破了传统涡旋真空泵的抽速范围，显著的减小了泵的体积；通过密封元件、限位装置、排气阀等组件提高了整机运行的可靠性，增大了泵的压缩比。

Description

一种微型渐开线式涡旋真空干泵
技术领域
本发明属于干式真空吸气泵领域，特别涉及一种微型渐开线式涡旋真空干泵。
背景技术
涡旋真空泵属于非接触型干式泵,涡旋理论最早应用于涡旋压缩机，随着半导体、新材料和生物制药等行业的飞速发展，涡旋理论的不断成熟以及人们对真空环境清洁无油的迫切要求，涡旋理论成功应用到真空泵的设计制造中，相比传统的真空泵，涡旋真空泵具有无油、清洁、低震动噪音、低能耗的特点。大多数分析仪器、检测设备，如质谱仪、检漏仪等在实现其功能时，均需要一定的真空环境，随着分析仪器便携化程度不断提高，对内置真空泵的微型化的要求也不断提高，涡旋真空泵由于其结构较为紧凑，特别适合微型化。
国内外知名真空设备厂家均对干式涡旋真空泵展开了研究，目前，研究主要集中在以下两方面：一、均开展大抽速涡旋泵的研制，目前涡旋泵的抽速最大不超过20L/s，为进一步适应半导体工艺愈加苛刻的可靠性与稳定性要求，拓宽涡旋泵的应用范围，各大公司对涡旋盘制作材料与制作工艺展开研究，有望研制出32L/s的大抽速泵；二、相对于大抽速，小型涡旋泵的研制刚刚开始，目前抽速最小的为1L/s，但是整机体积仍然不符合高精尖科学仪器的微型化趋势，因此开展小型化涡旋泵的研制势在必行。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种微型渐开线式涡旋真空干泵，显著的减小了泵的体积，并提高了运行可靠性、压缩比和极限真空度，满足了科学仪器行业对高可靠便携式微型真空干泵日益增强的需求。
本发明是通过下述技术方案实现的：一种微型渐开线式涡旋真空干泵，包括电机、主轴、涡旋盘左定子、涡旋盘右定子、涡旋盘转子、中间泵腔等，所述主轴采用与电机轴一体形式，所述涡旋盘转子套装在所述主轴的偏心段，所述左定子、右定子与转子上均加工有涡旋体，涡旋体相互啮合，形成若干个抽气槽道，从而实现抽气功能。
进一步，所述的涡旋真空干泵中，轴系为悬臂结构，主轴悬臂端为偏心的曲轴，从进气口到排气侧主轴上依次装有涡旋盘转子，涡旋盘右定子，电机、轴承支架，平衡块以及若干轴承。
进一步，所述的涡旋盘左定子、涡旋盘转子、涡旋盘右定子，配合限位机构、矩形密封条、主轴、轴承，共同构成二级抽气机构，提高了压缩比与极限真空度。
进一步，所述的涡旋盘左定子、涡旋盘右定子单侧加工有涡旋体，左定子外表面有散热翅片，涡旋盘转子双侧加工有涡旋体，两侧的涡旋体圈数不同且相位相差180°，内部开有气流通道，连通一级抽气腔与二级抽气腔。
进一步，所述的涡旋体表面轮廓曲线均为渐开线，涡旋体顶端开有矩形密封槽，填装矩形密封条，所述的矩形密封条与涡旋体啮合表面滑动摩擦，实现密封作用，减小同一抽气腔不同抽气槽道中的气体泄漏。
进一步，所述的左定子上开有进气口，右定子上开设排气口，装有排气阀与辅助排气阀，所述的排气阀与辅助排气阀由阀体、弹簧与橡胶球构成，刚开始抽气时，排气压力很高，远大于排气阀与辅助排气阀中弹簧提供的弹性力，橡胶球被顶开排气，当进气压力小到一定值时，辅助排气阀关闭，保证足够的压缩比。
本发明的优点及积极效果：
与现有技术相比，本发明提出的二级抽气机构，通过紧凑的设计，突破了传统涡旋真空泵的抽速范围，显著的减小了泵的体积；通过密封元件、限位装置、排气阀等组件提高了整机运行的可靠性，增大了泵的压缩比，进而提高了极限真空度；采用主轴直连的电机，减小了传动损耗，使泵启动平稳，运行更加节能。本发明提供的微型渐开线式涡旋真空干泵，因其体积小，极限真空度高，运行平稳，噪音低，节能，清洁无油等优点，可以替代隔膜泵成为小微型清洁真空获得***的首选设备，特别适用于发展迅速的便携式科学分析仪器中。
附图说明
图1为微型渐开线式涡旋真空干泵的示意图；
图2为二级抽气机构示意图；
图3为涡旋盘左定子示意图；
图4为涡旋盘转子及限位装置配合示意图；
图5为主排气阀与辅助排气阀示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。附图序号说明：电机1、主轴2、涡旋盘左定子3、涡旋盘右定子4、涡旋盘转子5、中间泵腔6、进气口7、排气口8，抽气槽道9，轴承支架10，平衡块11，滚针轴承12，唇形密封圈13，深沟球轴承14，紧定螺钉15，限位机构16，矩形密封条17，涡旋体18，散热翅片19，气流通道20，一级抽气腔21，二级抽气腔22，排气阀23，辅助排气阀24，阀体25，弹簧26，橡胶球27。
图1所示为本发明所述的一种微型渐开线式涡旋真空干泵示意图，包括电机1、主轴2、涡旋盘左定子3、涡旋盘右定子4、涡旋盘转子5、中间泵腔6、进气口7、排气口8等，所述主轴采用与电机轴一体形式，所述左定子3、右定子4与转子5相互啮合，形成若干个抽气槽道9，从而实现抽气功能。
所述涡旋真空干泵的轴系为悬臂结构，主轴2悬臂端为偏心的曲轴，从进气口侧到排气口侧主轴2上依次安装有涡旋盘转子5，涡旋盘右定子4，轴承支架10、电机1、平衡块11以及若干轴承。其中，涡旋盘转子5通过滚针轴承12安装在主轴2的悬臂端，涡旋盘右定子4与主轴之间装有唇形密封圈13，深沟球轴承14，轴承支架10，平衡块11通过紧定螺钉15安装在主轴2上。
所述的涡旋盘左定子3、涡旋盘转子5、涡旋盘右定子4，配合限位机构16、矩形密封条17、主轴2、滚针轴承12，共同构成二级抽气机构，提高了泵的压缩比，限位机构可以轴向位移，不能旋转，从而实现限位功能，并隔绝一级抽气腔21与二级抽气腔22，起到密封作用，从而提高了泵的极限真空度。
所述的涡旋盘左定子3、涡旋盘右定子4单侧加工有涡旋体18，左定子3外表面有散热翅片19，涡旋盘转子5双侧均加工有涡旋体17，两侧的涡旋体圈数不同且相位相差180°，内部开有气流通道20，连通一级抽气腔21与二级抽气腔22。
所述的涡旋体18表面轮廓曲线均为渐开线，涡旋体顶端开有矩形密封槽，填装矩形密封条17，所述的矩形密封条17与涡旋体啮合表面滑动摩擦，实现密封作用，减小同一级抽气腔不同抽气槽道中的气体泄漏。
所述的左定子3上开有进气口，右定子4上开设排气口，装有排气阀23与辅助排气阀24，所述的排气阀与辅助排气阀由阀体25、弹簧26与橡胶球27构成，阀体25螺接在右定子4上，通过弹簧26的弹力将橡胶球27压紧在右定子4的排气口，起到密封与排气作用，弹簧的弹力可以通过压缩量进行调节。刚开始抽气时，排气压力很高，远大于排气阀与辅助排气阀中弹簧提供的弹性力，橡胶球被顶开排气，当进气压力小到一定值时，辅助排气阀关闭，保证足够的压缩比。
所述的微型渐开线式涡旋真空干泵工作过程为：被抽气体从涡旋盘左定子3上的进气口7吸入到一级抽气腔21，在电机1的驱动下，主轴2旋转，通过滚针轴承12，带动涡旋盘转子5运动，在涡旋盘转子5与涡旋盘右定子4之间装有限位机构16，从而防止涡旋盘转子5绕轴旋转，使其只能绕回转中心做公转平动，从而使一级抽气腔21中的气体进入相互啮合的涡旋体形成的抽气槽道9中，并不断压缩到中心，通过涡旋盘转子5内部的气流通道20，进入二级抽气腔22，同样继续压缩到中心，经涡旋盘右定子4的排气阀23与辅助排气阀24排出，完成抽气过程。

Claims (6)

1.一种微型渐开线式涡旋真空干泵，其特征在于，包括电机、主轴、涡旋盘左定子、涡旋盘右定子、涡旋盘转子、中间泵腔；
所述主轴采用与电机轴一体形式，所述涡旋盘转子套装在所述主轴的偏心段，所述涡旋盘左定子、涡旋盘右定子与涡旋盘转子上均加工有涡旋体，涡旋体相互啮合，形成若干个抽气槽道，从而实现抽气功能。
2.如权利要求1所述的一种微型渐开线式涡旋真空干泵，其特征在于，涡旋真空干泵中，轴系为悬臂结构，主轴悬臂端为偏心的曲轴，从进气口到排气侧主轴上依次装有涡旋盘转子，涡旋盘右定子，电机、轴承支架，平衡块以及若干轴承。
3.如权利要求1所述的一种微型渐开线式涡旋真空干泵，其特征在于，所述的涡旋盘左定子、涡旋盘转子、涡旋盘右定子，配合限位机构、矩形密封条、主轴、轴承，共同构成二级抽气机构，提高了压缩比与极限真空度。
4.如权利要求1所述的一种微型渐开线式涡旋真空干泵，其特征在于，所述的涡旋盘左定子、涡旋盘右定子单侧加工有涡旋体，涡旋盘左定子外表面有散热翅片，涡旋盘转子双侧加工有涡旋体，两侧的涡旋体圈数不同且相位相差180°，内部开有气流通道，连通一级抽气腔与二级抽气腔。
5.如权利要求1所述的一种微型渐开线式涡旋真空干泵，其特征在于，所述的涡旋体表面轮廓曲线均为渐开线，涡旋体顶端开有矩形密封槽，填装矩形密封条，所述的矩形密封条与涡旋体啮合表面滑动摩擦，实现密封作用，减小同一抽气腔不同抽气槽道中的气体泄漏。
6.如权利要求1所述的一种微型渐开线式涡旋真空干泵，其特征在于，所述的涡旋盘左定子上开有进气口，涡旋盘右定子上开设排气口，装有排气阀与辅助排气阀，所述的排气阀与辅助排气阀由阀体、弹簧与橡胶球构成，刚开始抽气时，排气压力很高，远大于排气阀与辅助排气阀中弹簧提供的弹性力，橡胶球被顶开排气，当进气压力小到一定值时，辅助排气阀关闭，保证足够的压缩比。
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