专利名称：无油涡旋真空泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能提高压缩效率的涡旋真空泵，特别是一种改善流体排出效率的无油涡旋真空泵。
通常，对容器抽真空是通过把真空泵与容器的排出口相连，用真空泵排出容器中的空气或其它气体来实现的。
在低压真空泵抽吸系统中，通过在一个容器内安装一个油旋转泵构成真空泵装置，在高压真空泵系统中，则是把一个油扩散泵与一个油旋转泵结合而形成湿真空泵装置。
在这些装置中，利用锅炉中的加热器来蒸发油，并把由此产生的蒸汽喷出以压缩扩散的气体。被压缩的气体进一步由旋转泵压缩，使其压力达到大气压后再排到外部。
这些装置构成湿抽吸系统，问题是作为附在装置内壁上的蒸汽形式而再次产生的油会再次蒸发并回流到容器内，即该回流需要用冷却罩、消声器、凝气阀等进行冷却，结果导致结构的复杂化。另外，氯、氟或类似气体会与油起反应使所述的油变性，这样增加了旋转阻力，减少了容量并带来检修保养的麻烦。
因此，人们渴望得到一种干式抽吸系统，近来又把注意力集中在将无油涡旋泵作为真空泵方面，以望解决上述问题。
涡旋真空泵具有固定涡旋件涡卷和公转涡旋件涡卷，由两个涡旋件的涡卷之间形成的密封空间的体积，随着公转涡旋件相对于固定涡旋件作不自转的公转而变化。
在这种运转中，两个涡卷间的接触点逐渐移向泵的中央，所述两涡卷间形成了作为压缩腔的密封空间。
随着公转涡旋件以恒定的公转半径围绕固定涡旋件中心的公转，通过吸入口进入泵的气体围绕公转涡旋件涡卷的圆周端导入，并流入两个涡卷形成的密封空间。
当随着公转涡旋件的公转而使密封空间的体积逐渐减小并向中心部位移动时，进入密封空间的气体被压缩，当密封空间移动到与排出口相通的位置时，压缩气体被排到外部。
涡旋真空泵可采用单涡卷式或双涡卷式结构，在单涡卷式结构中，公转涡旋件具有一个设置在其盘的一侧表面上的公转涡卷，在双涡卷式结构中，公转涡旋件具有两个分别设置在其盘的两侧表面上的公转涡卷。这种双涡卷式真空泵公开在日本公开专利公报昭57-203801(现有技术1)中。
如图6所示，现有技术1中公开的涡旋机构具有向公转涡旋件201两侧的密封空间提供流体的吸入口206及用于排出压缩流体的排出口207。
在这种类型的涡旋真空泵中，公转涡旋件201的盘201a两侧的涡卷201b和201c仅具有采用单涡卷式结构时涡卷的一半高度，就能处理同样体积的压缩流体。这意味着在机加工形成涡卷时，从涡卷的尖部到镜面研磨表面的研磨深度可以减小，这样，能提供一种具有满意的加工性能的公转涡旋件。
另外，尽可能地减少了用于向涡旋机构外部排出压缩流体的排出口207，以便提高压缩流体的效率。
排出口207与一个密封空间200连通，密封空间200中的被压缩流体可从上述排出口207排出。但是，另一密封空间210中的压缩流体，在从形成于固定涡旋件另一侧上的排出口排出之前，先从公转涡旋件201的中央部位形成的小直径导向孔203导入上述密封空间200。因此，当排出压缩流体时，由于机械损失降低了排出效率。
充足地增加公转涡旋件201上的导向孔203的直径，可以减少机械损失。然而，这会降低压缩效率。
据此，希望在公转涡旋件的每一侧设置排出孔来解决上述问题。
日本公开专利公报昭59-15690(现有技术2)公开了一种涡旋流体机械，它在公转涡旋件的每一侧面设置一个吸入口，压缩流体通过单一的排出口排出。
如图5所示，现有技术2公开了一种密封容器101，其中设置有下固定涡旋件107和上固定涡旋件108。
吸入管113连接在上固定涡旋件108的孔116上，吸入管114连接在下固定涡旋件107的开口107上。
公转涡旋件112设置在上固定涡旋件108和下固定涡旋件107之间，其盘上的相对侧形成的涡卷与固定涡旋件上的涡卷啮合，并且在其相对侧形成两种流体容量压缩机。
电动机102的轴103置于密封容器101内，轴上固定有驱动齿轮104。
还提供有两个曲轴106，其上配有被动齿轮105来传送驱动齿轮104的扭矩。
曲轴106支撑在两个固定涡旋件108和107上所形成的轴承上，它们的中央偏心轴部分106a分别插入双侧公转涡旋件112的盘上形成的相应轴承中。
上固定涡旋件108具有上排出孔111，而下固定涡旋件107具有下排出口110。随着驱动轴103的转动，双侧公转涡旋件112公转，从排出口110和111排出的压缩流体引入设置在密封容器101上的排出管115。
依据现有技术2的上述结构，驱动力通过驱动齿轮104及被动齿轮105从驱动电动机102的驱动轴103传递给彼此相差180°相位的两个曲轴106、106，因此，必须考虑预防因齿侧隙而引起的错误。
另外，驱动力从两个曲轴106、106的偏心轴部分106a传递给公转涡旋件112，这样，需要高水平的技术来防止偏心轴部分106a之间的干涉。
同时，为满足近来所需的高真空度，希望能用于得到理想真空度的操作时间。
在低压缩比真空泵中，抽真空要化很长时间，因此，期望用高压缩比的真空泵来满足这方面的要求。
增加螺旋形涡卷的圈数能提高压缩比。但是，随着所述圈数的增加，也增加了涡旋件的尺寸，这样，由于轴在高速转动下的弯曲，会产生公转振动的问题，而且，由于公转涡旋件和固定涡旋件之间的不均匀接触，还会产生噪音、热量，这就缩短了涡旋件的耐久性。
为解决这些问题，有人建议用两个真空泵，这时，涡旋件的尺寸不会增大，圈数也少，通过将第二级泵的吸入端与第一级泵的排出管相连而一起驱动这些泵。
但是，在这种第一级中的压缩流体在第二级中进一步压缩的串联泵驱动系统中，从第一级流入第二级的流体中存在的油会导致真空泵耐久性的劣化。
从这种观点出发，如图5所示的现有技术2，从上、下排出口111和110中排出的压缩流体充填于支架118的下部空间，电动机102就安装在该空间内，当该空间中的压力高于外部压力时，压缩流体排到外部。
因此，轴13上的润滑剂或类似物会污染电动机102以及此处的支撑件或其它零件。
日本公开专利公报平6-66271公开了一种带有扩散器的涡旋压缩机。
如图7所示，这种涡旋压缩机带有扩散器312，该扩散器312从固定涡旋件348的一部分上所形成的压缩流体排出口373延伸，所述排出口373对应于由固定涡旋件涡卷346和公转涡旋件涡卷342形成的最终压缩腔300。压缩流体在从开口375排出之前先导入扩散器312，由此改善压缩机的效率。
上述相关技术能压缩气体并将压缩气体排出。但是，在用作真空泵时，依据所抽真空的容器的不同用途，会产生对人体有害的气体，例如，应用于制造半导体的过程中，会产生对人体有害的气体。这种气体不可能制造成无害气体。
综上所述，本发明的一个目的是提供一种无油涡旋真空泵，它具有带双涡卷公转涡旋件的干式涡旋机构，不会降低压缩气体的排出效率。
本发明的另一个目的是提供一种无油涡旋真空泵，它能避免因安装在两个固定涡旋件涡卷之间的公转涡旋件上的倾斜支架和伴随公转涡旋件的各组件之间的干涉所带来的部分负载。
本发明的再一个目的是提供一种无油涡旋真空泵，它具有高的冷却效率和紧凑的结构。
依据本发明的第一方面，提供一种双涡卷无油真空泵，包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件以及固定涡旋件，每个固定涡旋件带有在相对固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷，所述固定涡卷分别与每一公转涡卷啮合，固定涡旋件以摩擦接触支撑公转涡旋件，每一固定涡旋件具有一个盘，每个盘上带有设置在公转涡旋件每一侧的用于排出压缩流体的排出通道。
如
图1及图2所示，双涡卷无油涡旋真空泵包括带有设置在一盘两侧上的公转涡卷26及27的公转涡旋件3，以及固定涡旋件(壳体)4和5，每一固定涡旋件带有在面对公转涡旋件3的盘每一表面3d、3e的表面4b、5b上形成的固定涡卷6、7，固定涡卷6和7分别与每个公转涡卷26及27啮合，由此固定涡旋件以摩擦接触支撑公转涡旋件。
每一固定涡旋件分别带有一个盘，每一盘分别具有设置在公转涡旋件每一侧的将压缩流体排出的排出通道4d、5d。
这样，压缩气体从单独设在公转涡旋件3每一侧的排出通道4d、5d排出，由此提高了压缩气体的排出效率。
依据本发明的第二方面，提供一种无油涡旋真空泵，用来压缩泵体内的气体并通过扩散器将压缩气体排到泵体外部，该泵包括喷射装置，强迫地将喷射的压缩气体导入扩散器，从而将压缩气体从泵体排出。
依据本发明第二方面的有效装置配有扩散器，该扩散器设置在固定涡旋件与公转涡旋件所确定的最终压缩腔和排出通道之间。
如图2所示，与排出口4c相连的扩散器3b和导向通道5g相通，导向通道5g与喷射容器相连，由此通过导向通道将喷射容器中的压缩气体导入扩散器3b，从而将已压缩的压缩气体从泵体里排到外部。
固定涡旋件和公转涡旋件确定的最终压缩腔通过开口3g、3h与扩散器3b相通。
如图3所示，为了将压缩气体从泵体内排到外部，与排出口34b相通的扩散器34与导向通道35相连，导向通道35与喷射容器连接起来，通过导向通道对喷射容器中的压缩气体导向。
固定涡旋件和公转涡旋件确定的最终压缩腔通过排出开口45与扩散器34相通。
在这种结构中，当由喷射装置喷射的压缩气体流入扩散器并在扩散器的出口处膨胀时，会引起扩散器的压力降低。
真空泵的压缩气体通过由上述压降所产生的负压抽吸并排到扩散器中，再与从喷射装置中喷射的压缩气体一起经过扩散器出口排到真空泵体的外部。
由于从喷射装置喷射并导入扩散器的喷射容器中的压缩气体是氮气(N2)，因此即使在抽真空的压缩过程中浓缩了装在容器内的任何有害气体，它们也能被氮气冲淡。
依据本发明的第三方面，提供一种双涡卷无油涡旋真空泵，包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件；固定涡旋件，每个固定涡旋件带有在相对固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷，所述固定涡卷分别与每一公转涡卷啮合，固定涡旋件以摩擦接触支撑公转涡旋件；一偏心轴部分，它以相对偏心的方式装在公转涡旋件的盘上，偏心轴部分的两侧部可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承上。
根据本发明第三方面的上述有效装置配有风扇，该风扇装在所述轴承外面，由与偏心轴部分相同的驱动源驱动转动，以冷却固定涡旋件。
根据本发明的第三方面的上述有效装置配有排出通道，用来排出每一风扇和每一固定涡旋件的外表面之间的压缩气体。
如图1所示，偏心轴部分11a以相对偏心的方式设置在公转涡旋件3的盘中，该轴的两侧可转动地支撑在固定涡旋件4、5侧面的轴承52和53上。
冷却风扇12和13安装在轴承52和53的外侧，由与偏心轴部分11a相同的驱动源驱动转动，以冷却固定涡旋件4和5。用来排出压缩气体的排出通道4d和5d分别设置在每个风扇12、13与每个固定涡旋件外表面之间。
根据这种结构，偏心轴部分相对固定涡旋件是稳定的，且泵避免了因在高速旋转中轴的弯曲而带来公转振动、噪音、发热或因轴弯曲或其它原因带来固定涡旋件和公转涡旋件之间的不均匀接触而导致的耐久性降低等问题。
利用安装在轴承外面的驱动轴11部分上的风扇12和13，可对两个固定涡旋件的外侧面冷却，这两个风扇12、13可以用与偏心轴部分11a相同的驱动源来驱动，即用单独的驱动公转涡旋件的驱动源来驱动，而无需另配附加动力源。因此尽可能地简化了结构并提供了一种紧凑的涡旋机构。
如上文所述，装配在公转涡旋件盘上的偏心轴部分的端部可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承上，冷却风扇安装在所述轴承的外面，并用与偏心轴部分相同的驱动源驱动转动，用来排出压缩气体的每一排出通道分别设置在每个风扇和每个固定涡旋件外表面之间。
根据这种结构，轴承和排出通道可以设置在风扇和固定涡旋件外表面之间的空间中，这样，可以提供一种结构紧凑且能避免排出效率降低的涡旋机构。
另外，风扇和固定涡旋件外表面之间的空间从每一轴承的外周延伸，并且，除了诸如支架和壳体等安装元件外，该空间在360°范围对外敞开。这样，给排出口的布置留有很大的设计自由度。
依据本发明的第四方面，提供一种双涡卷无油涡旋机构，该双涡卷无油涡旋机构包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件，一相对偏心地安装在公转涡旋件的盘上的偏心轴部分，用于驱动公转涡旋件，该偏心轴部分的两侧部可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承上，并且风扇装在所述轴承的外面，由用于偏心轴的同一驱动源驱动而转动，以冷却固定涡旋件，这样可构成一种无油涡旋真空泵，在该无油涡旋真空泵的风扇和固定涡旋件外表面之间，设置有上述的喷射用导向通道。
在这种双涡卷式的涡旋机构中，由于相对偏心地装在公转涡旋件盘中的偏心轴部分的两侧可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承上，偏心轴部分相对固定涡旋件是稳定的，因此，所述泵避免了因在高速旋转中轴的弯曲而带来公转振动、噪音、发热或因轴弯曲或其它原因带来的固定涡旋件和公转涡旋件之间的不均匀接触而导致的耐久性降低等问题。
由于风扇安装在轴承外侧，并且由用于偏心轴部分的同一驱动源驱动转动来冷却固定涡旋件，即可用单一的驱动公转涡旋件的驱动源来冷却两固定涡旋件的外侧表面。因此，不需要另外用驱动源来驱动风扇，可简化结构并提供一种紧凑的涡旋机构。
由于喷出通道设置在风扇与固定涡旋件的外侧表面之间，因而能提供一种紧凑的涡旋机构。
依据本发明的第五方面，提供一种无油涡旋真空泵，包括一组由阀装置串联连接的真空泵体，其中，每一真空泵体包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件；固定涡旋件，每个固定涡旋件带有在相对固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷，所述固定涡卷分别与每一公转涡卷啮合，固定涡旋件以摩擦接触支撑公转涡旋件；穿过固定涡旋件和公转涡旋件并偏心地装在公转涡旋件盘中的回转驱动装置；安装在固定涡旋件的外侧表面并容纳回转驱动装置的壳体；将压缩气体从公转涡旋件每一侧排到每一固定涡旋件盘上的排出通道；以及阀装置，该阀装置用于有选择性地控制前一级真空泵的排出通道和后一级真空泵的吸入口之间的空间与外部的连通作用以及前一级真空泵与后一级真空泵的串联连接作用。
根据本发明的第五方面，如图4所示，一组无油真空泵串联连接，并且设有阀装置21、22，用来有选择性地控制一级真空泵体1A的排出通道与二级真空泵体1D的吸入口8之间的空间连通作用，以及有选择性地控制一级真空泵体1A和二级真空泵体1D的相互串联连接作用。
当抽真空的容器连接到初级泵体1A的吸入口8上时，在最初阶段的操作中，容器内的压力接近大气压，吸入气体在初级泵体1A的压缩过程中被带到高压区。
但是，高压下的压缩气体并不供应到后一级真空泵体1D中，而是通过阀装置21、22排到外部。
当来自于初级泵体1A的压缩气体的压力变得低于预定的压力时，阀装置21和22关闭，从泵体1A中排出来的压缩气体进入泵体1D中进一步压缩。
这样，在压力高于大气压力下，没有压缩气体吸入二级泵体1D中。则二级泵体1D中不产生过压缩及过热，因而，不会因产生的热或高压而导致二级泵体1D的耐久性降低或发生引起损坏的燃烧。
另外，由于用单独的驱动源驱动一组真空泵，例如一级和二级真空泵，并可根据一级泵及二级泵的压缩比给出对应于压缩气体负载的最佳转动。
在容器抽真空的初始阶段，当一级泵的压缩气体压力超过大气压时，仅驱动一级泵，在对应于容器内的低真空度范围的低粘度流动范围内，通过阀装置将压缩气体排到外部，当一级泵中的压缩气体压力低于大气压时，二级泵以经济方式驱动。
由于在每一固定涡旋件盘上都配有用于排出干式系统压缩气体的排出通道，所以这些排出通道可延伸到安装于固定涡旋件外表面上的壳体外部。这样，不会将润滑剂或类似物从公转涡旋件驱动源导入到压缩气体中，并可以通过将一级泵与二级泵串联实现高压缩比。
图1是本发明无油涡旋真空泵基本实施例的横断面图；图2是本发明无油涡旋真空泵第二实施例的示意图；图3是本发明无油涡旋真空泵第三实施例的示意图4是本发明由二级泵构成的无油涡旋真空泵第四实施例的示意图；图5是与双涡卷涡旋机构有关的现有技术1的示意图；图6是与双涡卷涡旋机构有关的现有技术2的示意图；图7是现有技术中有关带有扩散器的涡旋机构的示意图。
下文将详细叙述本发明的实施例。除有特别说明之外，在实施例中所描述的组成元件的尺寸、形状或相关位置等，都仅仅是本发明所列举的例子，并不构成对本发明范围的限定。
图1是本发明无油涡旋真空泵基本结构的侧视图。
如图1所示，真空泵体1A具有轴11，轴11的右端与电动机2的驱动轴耦联并由扭矩驱动其转动。
轴11的中央偏心部分11a具有稍粗的直径。偏心轴部分11a的相对端部通过轴承52、53和壳体4、5中的衬垫15、16可转动地支撑着。
壳体4、5组成固定涡旋件并做成杯形，其外周壁作为外壳并用密封件密封而形成密封空间。
壳体4具有垂直于其轴线的涡卷滑动表面4b和一个在该滑动表面4b的中央部分上配设的孔，通常，轴11偏心轴部分11a之外的不偏心的轴部分可转动地装配在所述孔中。
壳体4带有其内端位于孔近旁的螺旋形涡卷7。涡卷7带有顶槽，在该顶槽中装有氟树脂或类似物形成的自润滑顶密封件14，从而在涡卷与相对的涡卷滑动面接触时提供完全密封。
排出口4c开设在涡卷滑动表面4b的接近涡卷7的顶部的位置。从排出口4c排出的压缩气体过排出通道4d排出，并经过设置在壳体4外表面4a上的排出口9B排到外部。
三个公转机构17以沿圆周间隔120°的方式设置在壳体4的圆周上。
公转机构17与后叙的公转涡旋件耦联。
壳体4的圆周壁4a具有吸入口8，该吸入口8依次与抽真空的容器(未示)连接，并通过开口8a将气体吸入。
壳体5具有垂直于其轴线的涡卷滑动表面5b和设置在该滑动表面5b的中央部分的孔，通常，轴11的除偏心轴部分11a之外的不偏心的轴部分可转动地装配在所述孔中。
壳体5带有其内端位于孔近旁的螺旋形涡卷6。涡卷6带有顶槽，在该顶槽中装有顶密封件14，在涡卷与相对的涡卷滑动面接触时提供完全密封。
排出口5c开设在涡卷滑动表面5b的接近涡卷6顶部的位置。从排出口5c排出的压缩气体通过排出通道5d排出，再经过设置在壳体5外表面5a上的排出口9A排到外部。
公转涡旋件3可转动地装在由壳体4和5确定的空间中。
公转涡旋件3带有一个盘，盘的相对侧面3d、3e上形成有与固定涡旋件涡卷啮合的涡卷26和27。
公转涡旋件3带有中心孔3a，轴11的偏心轴部分可转动地由穿过该中心孔3a。中心孔3a在整个偏心轴部分11a的长度上由涡卷26a和27a围绕。
用于冷却泵的风扇12、13装在壳体5、4外侧的轴11部分上。具有一组通气孔的盖18、19安装在壳体4、5上并盖住所述风扇。
如上述的公转机构17的一端支撑在壳体4上，另一端支撑在公转涡旋件3的外周，使公转涡旋件围绕相对固定涡旋件偏心配置的公转轴线转动。
下文描述具有上述结构的实施例的操作。
参照图1，当轴11转动而带动公转涡旋件3转动时，从容器(未示)中抽取气体。
通过公转涡旋件涡卷26、27作用，来自固定涡旋件涡卷6、7外端的吸入气体被带到由固定涡旋件涡卷和公转涡旋件涡卷确定的密封空间内，并在这些密封空间中压缩，被压缩的气体通过排出口4c、5c排出。
在该实施例中，压缩气体能通过设置在公转涡旋件3的每一侧(即每一固定涡旋件涡卷6、7)上的每一排出通道5d、4d排出。由此，尽可能地减少了机械损失，提高了压缩气体的排出效率。
由于排出通道5d、4d设置在固定涡旋件的外部5e、4e上并从壳体18、19向外延伸，因而在将一组真空泵相连时也能得到于式操作状态。
由于偏心轴部分11a偏心地穿过公转涡旋件3的盘，轴的两端可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承52、53上，因此偏心轴部分相对固定涡旋件是稳定的。
真空泵进一步避免了因在高速旋转中轴的弯曲和振动而带来的噪音、发热或耐久性降低的问题，也避免了因轴的弯曲而引起的固定涡旋件和公转涡旋件之间的不均匀接触等问题。
由于安装在轴承52、53外面用于冷却涡旋件的风扇12和13用与偏心轴部分11a相同的驱动源来驱动转动。所以，两个固定涡旋件的外部4e、5e能用与驱动公转涡旋件3相同的驱动源2来冷却。
这样，无需用额外的驱动源来驱动风扇，简化了结构，并可提供一种紧凑的涡旋机构。
由于用于排出压缩气体的排出通道4d、5d设置在风扇12、13和固定涡旋件外部之间，轴承和排出通道4d、5d能设置在上述风扇12、13和固定涡旋件外部4e、5e之间的空间内，这样，能在避免排出效率降低的前提下提供一种结构紧凑的涡旋机构。
在该实施例中，风扇12、13和固定涡旋件外部4e、5e之间的空间，从轴承15、16的外周延伸并除了安装如支架或壳体这样的部件外在360°的范围上对外敞开。这样，排出通道4d、5d可以大体设置在如图1侧视图所示的360°范围内，保证为排出口9Aa和9Ba的设置留有很大余地。
图2是依据本发明的无油涡旋真空泵的第二实施例的断面示意图。
除扩散器3b与最终密封空间连通外，该实施例与图1所示的实施例相同，所述密封空间由公转涡旋件和固定涡旋件确定并与排出口4d相通，而且，代替另一排出口5d，一个与喷射装置相连通的通道5g连接到扩散器3b上。
该实施例结构的其它部分与图1所示实施例相同，并且相同的部件用同一序号或符号表示。
如上文所述，公转涡旋件3具有中心孔3a，前述轴11的偏心部11a可转动地穿过该孔3a，且孔3a在整个轴11的偏心部分11a的长度上被涡卷26a、27a包围。
扩散器3b安装在临近孔3a处。
扩散器3b具有朝涡卷26外端的喇叭状的大直径部分及向着中心部分的喇叭状小直径部分，在其中央部分带有小直径喷嘴3f。
扩散器3b还具有朝着涡卷27外端扩大的喇叭状部分。
孔3g和3h与固定涡卷和公转涡卷确定的最终密封空间相通，并向扩散器3b开口。
壳体5的圆周壁5a带有吸入口28，吸入口28与容纳有压缩氮气的喷射容器(末示)相连，经过该吸入口28将喷射容器中的压缩气体经过吸入口28a导入。
孔5f在接近涡卷26端部的涡卷滑动面5b的部分上形成开口，在从孔5f到壳体5圆周壁5a上的吸入口28之间设有导向通道5d。
孔5f和排出口4c可以始终与扩散器3b连通。换句话说，随着公转涡旋件3的公转，当最终密封腔到达最大容积时，它们可以在瞬间同时与扩散器连通。
代替形成扩散器3b的中央小直径喷嘴3f，也可以将正对着孔5f的涡卷端设置成大直径部分，从该大直径部分到排出口4c延伸的部分在直径上持续减小，而且，从排出口4c延伸的排出通道4d具有较大直径。
下文叙述具有上述结构的第二实施例的操作过程。
参照图2，随着轴11的转动，公转涡旋件3公转，从容器(未示)中抽取气体。
吸入气体从固定涡卷6、7外端吸入由公转涡旋件涡卷26、27确定的密封空间，并在该密封空间中压缩。
喷射容器中的压缩气体由喷射装置导向并经过孔5f进入扩散器3b。
进入由固定涡旋件涡卷和公转涡旋件涡卷确定的密封空间的气体被压缩后，并当最终密封空间和开口3g、3h连通时，压缩气体进入扩散器3b。
这时，压缩气体与由喷射装置喷射的喷射容器中的压缩气体一起经过排出口4c排出。
如图所示，在第二实施例中，利用喷出的氮气(N2)作为喷射容器中的压缩气体由喷射装置喷射进入扩散器，这样，即使在抽真空的压缩过程中来自抽真空容器的有害气体被抽真空和浓缩，这些有害气体也会被氮气冲淡。
第二实施例中，再次通过在公转涡旋件3的盘的两侧面上形成公转涡卷26、27组成双涡卷涡旋机构，并且偏心轴部分22a以偏心方式穿过所述盘，其轴端部分可转动地支撑在固定涡旋件侧面的轴承52、53上。
而且也将风扇12、13安装在轴承52、53外面，并且与偏心轴部分11a用一个驱动源驱动转动，用来冷却固定涡旋件。喷射通道5g设置在风扇与固定涡旋件的外部之间。
在这种双涡卷式的涡旋机构中，相对偏心地穿过公转涡旋件3的盘的偏心轴部分11a的两端部分可转动地支撑在固定涡旋件侧面的轴承52、53上，偏心轴部分11a相对固定涡旋件是稳定的。所述真空泵避免了因在高速旋转中轴的弯曲或振动而带来的噪音、发热或耐久性降低的问题，也避免了因轴的弯曲带来的固定涡旋件和公转涡旋件之间的不均匀接触等问题。
由于风扇12和13安装在轴承52、53外面，并且与偏心轴部分11a用同一驱动源驱动转动来冷却固定涡旋件，所以，可用单一的驱动公转涡旋件3的驱动源来冷却固定涡旋件的外部，而不需要另外用驱动源来驱动风扇。因此可简化结构，提供一种紧凑的涡旋机构。
由于喷射通道5g设置在风扇12与固定涡旋件5的外部5e之间，所以轴承53和喷射通道5f可以设置在上述风扇和固定涡旋件的外部之间的空间中，从而提供一种紧凑的涡旋机构。
图3是本发明无油涡旋真空泵第三实施例的截面图。
所示的无油涡旋真空泵1C是单涡卷型的，包括固定涡旋件30、公转涡旋件46以及在预定位置支撑所述涡旋件使其公转的支架40。
公转涡旋件30安装在支架40的端面上。
公转涡旋件30具有确定出槽的圆周壁37和在该槽中延伸的螺旋形涡卷39，还包括大致在槽中央部位形成开口的用于排出压缩气体的排出口45。
在圆周壁37上设有吸入口44，有一导管29与吸入口44相连。气体沿箭头50所示方向从容器(未示)导入导管29。
公转涡旋件46容纳在支架40上的槽中，并且带有大体与固定涡旋件30的涡卷39为同一螺旋形状的涡卷51。
涡卷51以直角形式从与圆周壁37的端表面相互接触的盘表面延伸。
涡卷39与涡卷51互相啮合。
冷却风扇33和49在涡旋件30和46的背侧形成，并用冷却空气冷却这些涡旋件的里侧。
每一个涡卷39、51具有在其面对另一涡旋件的顶端形成的顶槽和一安装在该顶槽中的自润滑顶密封件31。这样，该机构可利用无油摩擦驱动来带动。
固定涡旋件30带有镜面研磨表面，它面对相应的公转涡旋件46的盘上的镜面研磨表面，并在邻接于该公转涡旋件46盘上的镜面研磨表面处形成环形槽。环形自润滑防尘密封件32装在环形槽中，保持由固定涡旋件30的涡卷39和公转涡旋件46的涡卷51确定的内部密封空间与外部的气密封，并且防止空气或尘土从外部被吸入。
支架40同轴地支撑带有皮带轮42的主驱动曲轴41，并且在相对主驱动曲轴41的轴线在径向上间隔120°的位置上支撑三根被动曲轴43。
曲轴41和43可转动地支撑在与公转涡旋件46做成一体的壳体48上。随着主驱动曲轴41的转动，公转涡旋件46在不自转的情况下，以预定公转半径围绕固定涡旋件30的涡卷中心公转。
固定涡旋件30带有吸入口36，该吸入口36与容纳氮气的喷射容器(未示)相连并将氮气从该口吸入。吸入口36通过通道35与扩散器34相通。
扩散器34具有与通道35和排出口45相连的后端，并具有从小直径喷嘴部分34a向大直径排出口34b扩大的喇叭状部分。
下文叙述具有上述结构的第三实施例的操作过程。
参照图3，皮带轮42的转动引起公转涡旋件46公转，由此将气体从容器(未示)吸入，并通过固定涡旋件涡卷39的外端进入由公转涡旋件涡卷51和固定涡旋件涡卷39限定的密封空间，在该密封空间中进行压缩。
同时，喷射容器中的压缩气体通过通道35从喷射装置导入扩散器34。
进入密封空间的气体压缩后，当最终密封腔与排出口45连通时，压缩气体排到扩散器34中。
排出的压缩气体与喷射容器中的压缩气体一起通过扩散器的排出口34b排出。
如第三实施例所述，为了将抽真空的容器中的压缩气体由喷射装置排出，将压缩气体导入扩散器，这样压缩气体与喷射容器中的压缩气体一起排出。
当从引入扩散器的第一级的喷射装置中导出的压缩气体在第二级膨胀时，由真空泵压缩的气体依靠扩散器第一级所产生的压降而被吸到该第一级，然后与来自喷射装置中压缩气体一起从扩散器的第二级排出。
这样，如同第二实施例那样，将氮气(N2)作为来自喷射装置中的压缩气体供入扩散器，来自于抽真空容器的有害气体，即使在抽真空的压缩过程中被压缩，也能由氮气冲淡。
图4是依照本发明的二级无油涡旋真空泵的剖示图，该泵由真空泵1A和1D串联而构成。
参照图4，真空泵1A是一级真空泵并带有排出口9A，该排出口9A借助导管23与二级真空泵1D的吸入口8连接。一级真空泵1A还具有排出口9B，该排出口9B借助电磁阀21和导管24与导管23连通，而且也通过电磁阀22通向外部。
当一级压缩气体的压力高于1000至100Pa时，电磁阀21和电磁阀22“打开”，在从开始启动时最初状态下的一级泵1A中的压缩气体在高压状态下通过电磁阀22排到外部，以免被吸入二级泵1D中。
当上述的压缩气体的压力低于1000至100Pa寸，电磁阀21和电磁阀22关闭。
压缩气体的压力可以通过测量抽真空容器(未示)中的压力来确定。换言之，可根据基于容器的体积的排出特性图和一级泵1A的操作性能来控制电磁阀21和电磁阀22，所述排出特性图储存在控制器10中。
控制器10带有输出端，它连接在控制阀21和22的控制端来控制这两个阀的开闭，由此控制与一级泵1A和二级泵1D的驱动源连接的驱动源。
在上述具有如图4所示结构的实施例中，在驱动的最初阶段，控制器10使电磁阀21和电磁阀22保持打开状态并驱动一级泵1A。这样，气体从抽真空容器(未示)通过吸入口8吸入一级泵1A中并压缩，由一级泵1A压缩的高压气体通过排出口9A和9B排出。
从排出口9A排出的压缩气体通过电磁阀21导向并和从来自于排出口9B的压缩气体一起经过电磁阀22排到外部。
当压缩气体的压力低于1000至100Pa，电磁阀21和22关闭。
因电磁阀21关闭，由固定涡旋件7和公转涡旋件27(图1)压缩并来自于排出口9B的排出气体，和来自于排出口5c的由固定涡旋件6和公转涡旋件26压缩的排出气体一起通过排出口9A和导管23导入二级泵1D。
当在某时刻操作上述电磁阀21和22使其关闭时，有可能关闭单独的电磁阀22。在这种场合，从排出口9B排出的压缩气体通过电磁阀21导入通道23并和从排出口9A排出的压缩气体一起进入二级泵1D。
与此同时，驱动二级泵，开始压缩由一级泵导入的压缩气体。
这时，一级泵中的压缩气体不处于低真空度粘性范围，这样，不会因高温在二级泵中产生发热问题。
由于压缩气体在二级泵1D中再度压缩，因而可能实现高压缩比。
由于用来排出干式系统的压缩气体的排出通道朝壳体的外部延伸，因此，不会由公转涡旋件将润滑剂或类似物导入驱动源，这样可将一级泵与二级泵串联，从而实现高压缩比。
由于是将一组无油涡旋真空泵串联连接，并且将与外部连通的阀装置设置在排出通道中，而要抽真空的密闭容器连接在一级泵的吸入口上，因此，在初始阶段的操作中，密闭容器内的气体压力接近大气压，并且吸入的气体在一级泵的压缩过程中已经压缩成高压状态。这样，压缩气体在高压作用下从一级泵通过阀装置排到外部，而没有供给二级泵。
当来自一级泵的压缩气体压力低于预定压力时，关闭阀装置，从而将来自一级泵的压缩气体在在二级泵中进一步压缩。
这样，在压力高于大气压的条件下无压缩气体吸入二级泵，就不可能因二级泵中的过压缩产生发热问题。由于在高压下无热产生，因此，既不会损坏真空泵的耐久性，也不会发生泵内的燃烧和泵的损坏。
由于连接有一组真空泵，一级泵及二及泵可以用不同的驱动源驱动，因此有可能根据依次对应于一级泵及二级泵的压缩比的压缩气体负载优化驱动源的转动。
在容器抽真空的初期，一级泵中的压缩气体压力高于大气压，即，容器内真空度粘性范围低，这时可以独立地驱动一级泵，将压缩气体通过阀装置排到外部，一级泵中的压缩气体压力变得低于大气压时，再驱动二级泵，由此实现经济运转。
综上所述，根据本发明能提供一种无油涡旋真空泵，它不会降低压缩气体的排出效率。
另外，由于来自真空泵中的压缩气体通过将来自于喷射装置的压缩气体供到扩散器中而排出，因而可以形成一种改善压缩效率的真空泵并提供一种无油真空泵，即使来自容器中的有害气体在抽真空的压缩过程中浓缩该泵也能将其淡化。
权利要求
1.一种双涡卷无油涡旋真空泵，包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件；以及固定涡旋件，每个固定涡旋件带有在相对所述固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷，所述固定涡卷分别与每一公转涡卷啮合；所述固定涡旋件以摩擦接触方式支撑所述公转涡旋件；每一所述固定涡旋件具有一个盘，每个盘上带有设置在所述公转涡旋件每一侧的用于排出压缩流体的排出通道。
2.一种无油涡旋真空泵，用于压缩泵体中的气体并通过一扩散器将压缩气体排到所述泵体的外部，并包括喷射装置，该喷射装置强迫地将喷射的压缩气体导入扩散器，从而将压缩气体从泵体排出。
3.根据权利要求2所述的无油涡旋真空泵，其特征是，所述扩散器设置在由固定涡旋件与公转涡旋件确定的最终压缩腔和所述排出通道之间。
4.一种双涡卷无油涡旋真空泵，包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件；以及固定涡旋件，每个固定涡旋件带有在相对所述固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷，所述固定涡卷分别与每一公转涡卷啮合；所述固定涡旋件以摩擦接触方式支撑所述公转涡旋件；一相对偏心地安装在所述公转涡旋件的盘上的偏心轴部分，该偏心轴部分的两侧部可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承上。
5.根据权利要求4所述的无油涡旋真空泵，其特征是，在所述轴承外面装有风扇，所述风扇由用于偏心轴的同一驱动源驱动而使其转动，以冷却固定涡旋件。
6.根据权利要求5所述的无油涡旋真空泵，其特征是，用来排出压缩气体的排出通道设置在每个风扇和每个固定涡旋件外表面之间。
7.一种无油涡旋真空泵，包括双滑卷无油涡旋机构，该机构包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件；一相对偏心地安装在所述公转涡旋件的盘上的用于驱动公转涡旋件的偏心轴部分，该偏心轴部分的两侧部可转动地支撑在固定涡旋件的侧面轴承上，其特征是在所述轴承的外面装有风扇，所述风扇由用于偏心轴部分的同一驱动源驱动而使其转动来冷却所述固定涡旋件；以及在所述风扇和所述固定涡旋件的外表面之间设置有喷射通道。
8.一种无油涡旋真空泵，包括一组由阀装置串联连接的真空泵体，其特征是所述每一真空泵体包括一带有设置在一个盘两侧的公转涡卷的公转涡旋件；固定涡旋件，每个固定涡旋件带有在相对固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷，所述固定涡卷分别与每一公转涡卷啮合，所述固定涡旋件以摩擦接触方式支撑所述公转涡旋件；穿过所述固定涡旋件和所述公转涡旋件并偏心地装在所述公转涡旋件盘中的回转驱动装置；一安装在所述固定涡旋件的外侧表面并容纳所述回转驱动装置的壳体；一将压缩气体从所述公转涡旋件每一侧排到每一所述固定涡旋件盘上的排出通道；以及所述的阀装置用于有选择性地控制前一级真空泵的排出通道和后一级真空泵的吸入口之间的空间与外部的连通作用；以及前一级真空泵与后一级真空泵的串联连接作用。
全文摘要
本发明提供一种双涡卷无油涡旋真空泵,包括:一带有设置在盘两侧的公转涡卷26、27的公转涡旋件3;带有分别与每一公转涡卷26、27啮合的、在面对所述固定涡旋件盘的每一表面的表面上形成的固定涡卷6、7的固定涡旋件,公转涡卷26、27与面对每一表面的所述表面摩擦接触;一旋转驱动轴11,它穿过固定涡旋件和公转涡旋件并偏心地设置在公转涡旋件3的盘上,由此,旋转驱动轴11驱动公转涡旋件3,使来自最终压缩腔的压缩气体排出。壳体19安装在固定涡旋件的外侧,并容纳旋转驱动轴11的驱动源。还设有用于排出来自公转涡旋件3的侧面3d、3e的压缩气体的排出通道4d、5d。排出通道4d、5d从壳体19向外延伸。
文档编号F04C18/00GK1177681SQ9710968
公开日1998年4月1日 申请日期1997年3月28日 优先权日1997年3月28日
发明者上屋胜, 芳贺修二 申请人:阿耐斯特岩田株式会社