油旋转式真空泵的制作方法

本发明涉及一种真空泵，且具体涉及使用真空油来确保泵装置的真空的旋转式真空泵。

背景技术：

一般地说，真空装置是在密封容器内消除气体分子的装置，其构造成以低于大气压的低压进行抽吸和压缩，并将压缩气体排放到空气中，由此提高容器内的真空度。这种真空泵可被分为机械真空泵和扩散泵，它们分别被设计为干式和湿式。扩散泵是湿式的，其使用油来确保高的真空度，而机械真空泵是干式的，其不使用油，并能够确保相当低的真空度，但机械真空泵具有简单结构和高的耐用性，并具有稳定的真空度，于是，机械真空泵广泛地被用于各种工业领域，而其优点在于，使用者可容易地操作且维护成本较低。

在这一点上，真空技术进步很快，其适用范围可扩展到半导体沉积、电子工业、金属领域、化学领域、医学和医药供应、原子能工业等。

此外，形成真空的真空泵的种类有封闭水类型、基于油的旋转型、罗茨型、油扩散型、物理吸收型、化学吸收型等，且真空泵一般地可分类为湿式和干式。然而，水封闭型或油基旋转型的湿式(水或油输入到真空泵内)，在诸如半导体、食品、化学、医学和医药供应等的工业领域内逐渐地已经不使用了。因此，干式真空泵(水或油不输入到真空泵内)近年来已经得到广泛使用。使用真空油来确保真空泵装置的润滑操作、密封操作和冷却操作的真空泵仍然大量使用。

可使用真空油而在使用真空油的旋转式真空泵内没有任何物理或化学变化的条件在泵运行的维护方面是非常重要的。使用这种油的旋转式真空泵的特征在于，当泵运行时，且缸体内侧偏心的转子转动，且转子的叶片槽内保持的叶片被离心力向后推，并转动与缸体的表面紧密接触，工作工艺气体通过缸体 的抽吸端口被抽吸，且卡在两个叶片之间的气体被压缩并沿排气端口的方向转移，且当排气阀打开时显著被压缩的气体通过排气孔排出到外部。

当工艺气体被泵模块抽吸并压缩时，在气体压缩期间产生压缩热量，且压缩热量增加为了润滑和密封操作而供应到缸体的真空油的温度，同时还增加泵模块的温度。随着上述工作工艺继续，油温逐渐升高，且温度升高的油为了润滑和密封操作而连续供应到泵模块，且因此所供应的油在抽吸和压缩工艺期间将工艺气体的温度增加得更多，所以油温可能急速升高，且同时泵模块的温度可能急速升高，为此泵表面的温度可能增加到泵的使用温度以上(40～60℃)的范围。

在使用油的、具有快速排气速度(超过2,000升/分钟)的旋转式真空泵的情况下，高温真空油在泵的性能方面非常关键。如果叶片沉积在转动的转子的叶片槽内，高温油借助于离心力被供给到在叶片槽内线性移动的叶片，且由于温度已经升高的转子的叶片槽内的过热，油可能变成固体，并可能涂敷在叶片槽的运行表面上，为此润滑变糟，从而可能损坏叶片，这可能导致泵的卡住。此外，过热的油可能在轴承的一部分上固化，当转子转动时该轴承支承轴，这可能导致糟糕的润滑，从而可能损坏轴承。此外，供给到将轴密封的轴的密封部分的过热的油可能造成轴的密封部分的任何变形，这可能造成油的泄露。由于过热真空的温度升高，油的蒸发压力也升高，所以泵的真空度和排气速度可能降低。

为了解决油温升高的上述问题，制造和使用能够冷却真空油的泵。迄今已经使用的典型方法如下。

1.使用冷却盘管的油冷却方法

图1是示出真空油冷却结构的视图，该结构使用常规旋转式真空泵装置的冷却盘管，其中冷却盘管110的组装部件由铜管制成并组装到油存储壳体100。在冷却水流过冷却盘管110的同时，冷却油120的温度。该方法的问题在于当制造冷却盘管110的组装部件时，必需有分开部件成本，且有组装和拆解这些部件的复杂程序。油可能从壳体100的组装部分泄露。由于冷却盘管110的连接部分可能受损，且铜管材料可能腐蚀或可能裂解，所以冷却水可能泄露到油中。此外，与增加的安装和维护成本相比，上述方法并不提供多少效果(可预 期15～20℃的少量冷却效果)。

2.在油存储壳体的外壁上形成冷却套的方法

图2是描述一种方法的视图，其中冷却水套130形成在常规旋转式真空泵装置的油存储壳体100的外壁上，且冷的冷却水140被供给到该处，由此冷却与真空油120接触的边界表面150上真空油120的温度。该方法的问题在于冷却过热的真空油120效率低下，因为冷却水套130的冷却水140与油彼此接触的边界表面150的接触面积较小。仅在冷却水完全填充在冷却水套130的空间内时，冷却效果可变得更高效。但是，由于具有空气的空气凹腔160形成在冷却水套130处，油冷却可能不是高效的。使用冷却水套130的上述方法在其油冷却效果方面可能不比使用冷却盘管110的方法好。

3.用于分开安装真空油冷却系统的方法

图3时用于描述一种方法的视图，其中油冷却系统170分开地安装在常规旋转式真空泵装置的油存储壳体100外部，且油存储壳体100的真空油120连接在油通过通道180循环到油冷却系统170的结构内，所以油存储壳体100的真空油可在真空油穿过油冷却系统170的同时被冷却。因此，通过使用上述结构使油连续地循环可将油冷却。

但是，当制造油冷却系统时，上述方法需要油循环泵、油冷却器、油过滤器、管道等，为此需要高成本，且这些部件安装在泵外部，所以泵安装空间增大。

当试图通过冷却真空油来冷却泵的温度时上述三种方法都不能有效地降低泵模块的温度，所以有在最好状态下保持真空泵油使用条件的问题。

由于过热油温造成的真空泵装置的问题可总结如下。

-由于降低的油粘度，密封性能可能大大降低。

-由于油降低的润滑性能各部件的磨损可能增加，且在彼此接触并进行相对运动的各部件之间可能发生卡住问题。

-缸体的抽吸气体压缩期间，由于200℃以上高温/高压的气体可能发生腐蚀问题。

-如果油的蒸气压力根据油温变化而改变，则当油温升高时泵的真空度可能由于蒸气压力升高而降低。

-在高温/高压状态抽吸气体内的蒸气转变成液体的情况下，水可能由于相变聚集在真空泵的油中。

-油的蒸气压力升高得越高，油温升高得越高，且真空油转换成气体的量可升高。在液态的油转换成气体且可能流回真空设备的情况下，可能污染工作工艺内的产品。

-当油过热时，泵模块的各部件的尺寸可由于基于温度变化的热膨胀而变大，且在各操作部分的间隙处发生预定干涉，为此，泵而可能突然停止，因此损坏电动机。为了解决上述问题，如果各操作部分的间隙做得较大，密封性能在这些部分处可能变差，且泵的真空度和排气速度降低，且工作时间增加，且难以符合所要求的真空度。

技术实现要素：

因此，本发明的提出是要解决典型的干式真空泵的上述问题。

本发明的目的是提供一种旋转式真空泵装置，其特征在于，基于三件式油冷却结构可确保稳定的泵环境，其中在每个泵模块部件处形成冷却水套，以及将冷却水循环通过冷却水套，以及在泵模块处产生的热量可直接被冷却，因此防止泵模块的温度升高，且同时油可在真空油的与泵模块的冷却水套接触的接触表面处被冷却，且在由油泵供给的油流过暴露于冷却水套的油通道的同时，油可被冷却，且冷却的油可供给到泵模块以由此防止泵模块的温度升高。

本发明的另一目的是提供使用真空油的旋转式真空泵装置，其特征在于，过去由两个部件形成的泵体和1级(第一)气缸形成单个部件的形式，以由此减少各部件的数量，这导致降低的制造成本。

为了实现上述目的，提供一种使用真空油的旋转式真空泵，包括：泵体缸，其构造成具有呈单体形式的1级(第一)缸体；油壳体，其固定到泵体缸的一侧；中间板，其固定到油壳体内1级(第一)缸体的一侧；2级(第二)缸体，其固定到中间板的一侧；后盖，其固定覆盖2级(第二)缸体的一侧；前盖，其固定到泵体缸的外侧；油泵壳体，其固定到前盖的一侧；油密封盖，其固定 到油泵壳体的一侧；电动机壳体，其固定到泵体缸同时围绕并包裹油泵壳体和油密封盖；第一转子，其穿过油泵壳体、油密封盖和1级(第一)缸体并使用油泵壳体在轴承的辅助下可转动地被支承；电动机，其固定在电动机壳体处从而驱动第一转子；第二转子，其与第一转子一体形成并在轴承的辅助下可转动地支承在中间板处并朝向2级(第二)缸体延伸；第一叶片，其通过1级(第一)缸体内的第一转子转动并与1级(第一)缸体的内壁紧密接触，并抽吸、压缩和排出气体；吸气端口，其设置在泵体缸处从而将从真空设备抽吸的气体供应到1级(第一)缸体；第二叶片，其通过第二转子转动并与2级(第二)缸体的内壁紧密接触并抽吸、压缩和排出从1级(第一)缸体传送的气体；排气端口，其形成在油壳体处从而将从2级(第二)缸体排出的气体排出到外部；1级(第一)气缸冷却水套，其形成在1级(第一)气缸处；中间板冷却水套，其形成在中间板处；1级(第一)气缸冷却水套，其形成在2级(第二)缸体处；后盖冷却水套，其形成在后盖处；以及多个冷却水通道8，其构造成引导冷却水循环通过冷却水套，其中油壳体和泵体缸各包括油存储空间，从而用于使第一和2级(第二)气缸、中间板和后盖浸在真空油下方。

根据本发明，电动机的轴和第一转子使用联轴器连接。

此外，根据本发明，油泵安装在油泵壳体内。

根据本发明，冷却水入口端口形成在1级(第一)气缸冷却水套处，且冷却水出口端口形成在后盖处。

因此，还提供第一排气阀，该第一排气阀构造成将1级(第一)气缸的第一排气通道向外部开口；以及第二排气阀，该第二排气阀构造成将2级(第二)气缸的第二排气通道向外部开口。

此外，根据本发明，至少一个突出肋从1级(第一)气缸、中间板和2级(第二)气缸中的任一个沿每个冷却水套的方向突出，且设有其中油循环通过各突出肋的油通道。

有益效果

本发明的益处在于过去由两个部件形成的泵体和1级(第一)气缸支承一个单体部件的形式，以由此减少部件的数量，这致使降低的制造成本。此外， 基于三件式油冷却结构可确保稳定的泵环境，其中在每个泵模块部件处形成冷却水套，以及将冷却水循环通过冷却水套，以及在泵模块处产生的热量可直接被冷却，因此防止泵模块的温度升高，且同时油可在真空油与泵模块的冷却水套接触的接触表面处被冷却，且在由油泵供给的油流过暴露于冷却水套的油通道的同时，油可被冷却，且冷却的油可被供给到泵模块，以由此防止泵模块的温度升高。

具体来说，突出肋可形成在冷却水套内，且油通道可形成有辅助的突出肋或由此允许油循环。由于位于冷却水内且一起流动的油被冷却且在泵模块内循环并被供给，所以非常有效地防止泵装置的过热。

附图说明

参照附图将会更好地理解本发明，附图仅是借助于图示来给出的，因此，对本发明没有限制，附图中：

图1至3是示出常规构造的各视图。

图4是根据本发明的使用真空油的旋转式真空泵的正剖视图；

图5是沿根据本发明的使用真空油的旋转式真空泵的线A-A截取的平面剖视图；

图6是沿图4中的线B-B截取的侧剖视图；

图7是沿图4中的线C-C截取的侧剖视图；

图8是沿图4中的线D-D截取的侧剖视图；以及

图9是沿图4中的线E-E截取的侧剖视图。

具体实施方式

可连同以下示范的实施例更加具体地实施本发明。提供以下示范的实施例只是为了说明的目的，并不意图限制如权利要求所述的本发明的范围。因此，很显然，本发明不受所披露的示范实施例的限制，应该诠释为包括根据以下描述可获得的部分的和所有的修改。

将参照附图对根据本发明示例性实施例使用真空油的旋转式真空泵进行说明。

如图4所示，根据本发明使用真空油的旋转式真空泵包括：泵体缸1，其构造成具有呈单体形式的1级(第一)缸体“A”；油壳体2，其固定到泵体缸1的一侧；中间板7，其固定到油壳体2内1级(第一)缸体1A的一侧；2级(第二)缸体8，其固定到中间板7的一侧；后盖9，其固定覆盖2级(第二)缸体8的一侧；前盖5，其固定到泵体缸1的外侧；油泵壳体14，其固定到前盖5的一侧；油密封盖15，其固定到油泵壳体14的一侧；电动机壳体4，其固定到泵体缸1同时围绕并包裹油泵壳体14和油密封盖15；第一转子6，其穿过油泵壳体14、油密封盖15和1级(第一)缸体1A并使用油泵壳体14在轴承33的辅助下可转动地被支承；电动机50，其固定在电动机壳体4处从而驱动第一转子6；第二转子11，其与第一转子6一体形成并在轴承34的辅助下可转动地支承在中间板7处并朝向2级(第二)缸体8延伸；第一叶片10，其通过1级(第一)缸体1A内的第一转子6转动并与1级(第一)缸体1A的内壁紧密接触，并抽吸、压缩和排出气体；吸气端口35，其设置在泵体缸1处从而将从真空设备抽吸的气体供应到1级(第一)缸体1A；第二叶片12，其通过第二转子11转动并与2级(第二)缸体8的内壁紧密接触并抽吸、压缩和排出从1级(第一)缸体1A传送的气体；排气端口44，其形成在油壳体2处从而将从2级(第二)缸体8排出的气体排出到外部；1级(第一)气缸冷却水套18，其形成在1级(第一)气缸1A处；中间板冷却水套19，其形成在中间板7处；2级(第二)气缸冷却水套20，其形成在2级(第二)缸体8处；后盖冷却水套12，其形成在后盖9处；以及多个冷却水通道23、24、25、26、27和28，其构造成引导冷却水循环通过冷却水套18、19、20和21。油壳体2和泵体缸1各包括油存储空间51以用于使第一和2级(第二)气缸1A和8、中间板7和后盖9浸在真空油17下。

如图5所示，在冷却水通道中，1级(第一)气缸冷却水通道(出)23和中间板冷却水通道(入)24将1级(第一)气缸冷却水套18与中间板冷却套19连通，且中间板冷却水套19与2级(第二)缸体冷却水套20之间的各部分通过中间板冷却水通道(出)25和2级(第二)缸体冷却水通道(入)26连通。此外，2级(第二)缸体冷却水套20与后盖冷却水套21之间的各部分通过2级(第二)缸体通道(出)27和后盖冷却水通道(入)28连通。后盖 冷却水套21构造成将冷却水循环通过固定到油壳体2的冷却水出口端口凸缘30的冷却水出口端口29。如图5至9所示，每个冷却水的输入和输出通道形成在每个冷却水套18、19、20和21的两端，冷却水套18、19、20和21各具有扇子(hand fan)形空间，即在最远冷却水通道的通道上彼此面对形成。

此外，电动机50的轴和第一转子6通过由泵侧联轴器48和电动机侧联轴器49形成的一对联轴器48和49连接，且油泵13安装在壳体14内，且冷却水的初始入口端口形成在1级(第一)气缸冷却水套18处，且冷却水的最后出口端口29形成在后盖9的冷却水套21处。如图6和8所示，设有用于将1级(第一)气缸1A的第一排气通道38向外打开的第一排气阀39，以及用于将2级(第二)气缸8的第二排气通道42向外打开的第二排气阀43。1级(第一)气缸1A的在其通过第一排气阀39排出之后的剩余气体通过图8中的2级(第二)气缸抽吸端口41从1级(第一)气缸1A输入到2级(第二)气缸8，并通过第二转子11的转动而被压缩，且在第二排气阀43打开时通过相反侧的第二排气通道42和排气端口排出到外部。

如图6至9所示，围绕由于气体抽吸和压缩而产生高温热量的第一和2级(第二)气缸1A和8、中间板7和后盖9的外侧形成油存储空间51，且真空油17存储在油存储空间51内。设有与冷却水套18、19和20接触并从每个构件1A、7或8突出到每个冷却水套的一个或一个以上突出肋31A、32A和32A，且油循环通过突出肋31A、32A和32A，所以可大大促进真空油17的冷却。

同时，如图4和6所示，1级(第一)气缸冷却水套18的开口52由冷却水盖16覆盖，且在冷却水盖16处形成冷却水排出端口45。

附图标记47表示用于固定真空密封的唇密封件。

本发明涉及基于三件式油冷却结构解决常规泵中由于过热引起的问题，更具体地使得提供稳定泵环境，其中将真空泵的结构改进成能够在泵模块的每个隔室处形成冷却水套并使冷却水循环通过冷却水套的结构，所以可通过将在泵模块处产生的热量直接冷却来防止泵模块的温度升高，且油可进一步在大大膨胀结构的真空油的接触表面处进一步冷却，该接触表面与泵模块的冷却水套接触，且当由油泵传送的油17输入到泵模块时，在油穿过油通道31和32的同 时，油可通过冷却水套18、19和20中每个的冷却水冷却，，且冷却的油再次输入泵模块，从而由此防止泵模块的温度升高。

本发明预期提供以下操作效果，所以工业应用性良好。

-各部件的数量可减少，使得过去构造成两部分形式的泵体和第一(主)气缸构造成一体式泵气缸的形式，所以包括材料成本、处理成本、组装成本和维护成本在内的制造成本可大大节省。本发明被改进成能够防止油温升高从而通过在泵体缸的1级(第一)气缸的外壁处形成冷却水套而吸收在第一(主)气缸处产生的热量，并直接将冷却水循环通过冷却水套。

-本发明被改进成这样的结构，其中流过泵模块的冷却水套的冷却水可将泵的油温保持在60℃以下，以由此解决由于泵的过热引起的问题。

-在本发明的改进泵中，诸如气缸、转子、叶片、轴承、排气阀等的各主要部件在稳定油温环境下操作，因此改进由于热膨胀、密封、摩擦等引起的问题，所以可改进泵的真空度和排气速度，且因为各部件的耐用性和充油丁苯橡胶的更换周期，能够节省环境污染相关的成本，在更换各部件时与使用洗涤剂和在更换污染油时产生的废油处理会发生环境污染相关的成本。

-在本发明的改进结构中，通过在中间板、第二(副)气缸、以及后盖处形成冷却水套，冷却水可吸收泵模块的各部件处产生的热量，以由此防止泵模块的温度升高并在于冷却水接触的油接触表面处将油冷却。具体来说，在油循环通过从冷却水套内突出的油通道的同时油可通过冷却水冷却，且冷却油输入到泵内以由此改进由于油的过热造成的问题。

-油温升高越高，油的蒸气压力增加越高，这意味着不可能获得其中真空泵的真空度低于油的蒸气压力的压力。给定油温升高越高，泵的真空度与之成比例降低越低的问题，在相对于泵模块的直接冷却方法的辅助下可防止油温升高，因此确保稳定的油温环境，所以可稳定地获得泵的必要真空度。

-如果油过热，则发生化学反应。如果将过热油输入泵模块并用于润滑和密封操作，则油输入到各部件的各操作部分的间隙内并可能变硬且可能涂敷在各部件上，为此润滑操作停止，且各模块部件可具有卡住问题，这导致泵的突然停止，但本发明可提供稳定的油温环境，以由此延长泵的使用寿命同时在泵维修时节省诸如部件成本、维修成本等的成本。

迄今已经描述的本发明的各示例实施例，它们是本领域的普通技术人员实施本发明时已知的最佳模式。由于本发明可以好几种形式实施，而不会脱离本发明的精神或基本特征，所以，还应该理解到，上述实例不受以上描述的任何细节限制，除非另有规定，但相反，应该认为广泛地纳入在如权利要求书限定的本发明精神和范围之内，因此，落入权利要求书的要求和界限之内的所有变化和修改，或如此要求和界限的等价物，因此要被附后权利要求书所包括。

[附图标记]

1:泵体缸

2:油壳体

3:顶部盖

4:电动机壳体

5:前盖

6:第一转子

7:中间板

8:2级(第二)气缸

9:后盖

10:第一叶片

11:第二转子

12:第二叶片

13:油泵

14:油泵壳体

15:油密封盖

16:冷却水盖

17:真空油

18:1级(第一)气缸冷却水套

19:中间板冷却水套

20:2级(第二)气缸冷却水套

21:后盖冷却水套

22:冷却水入口端口

23:1级(第一)气缸冷却水套(出)

24:中间板冷却水通道(入)

25:中间板冷却水通道(出)

26. 2级(第二)气缸冷却水套(入)

27:2级(第二)气缸通道(出)

28:后盖冷却水通道(入)

29:冷却水出口端口

30:冷却水出口端口凸缘

31:油通道

32:油通道

31A:突出肋

32A:突出肋

33:轴承

34:轴承

35:抽吸端口

36:抽吸通道

37:油反流防止阀

38:第一排气通道

39:第一排气阀

40:中间板吸气通道

41：2级(第二)气缸抽吸端口

42:第二排气通道

43:第二排气阀

44:排气端口

45:冷却水排出端口

46:冷却水排出通道

47:唇密封件

48:泵侧联轴器

49:电动机侧联轴器

50:电动机

51:油存储空间

52:开口