一种真空泵的解决方案的制作方法

本发明公开一种真空泵的解决方案，属于变容真空泵的技术领域。

背景技术：

真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态，是一种物理现象。一个大气压约为1*10⁵帕斯卡。

真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程度。在实用上便利起见，人们常把真空度粗划为几个区域：从1*10⁵帕斯卡到1*10³帕斯卡的区域为低真空度；从1*10³帕斯卡到1*10^-1帕斯卡的区域为中真空度；从1*10^-1帕斯卡到1*10^-5帕斯卡的区域为高真空度；小于1*10^-5帕斯卡的区域为超高真空度。

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。真空泵广泛用于电子、冶金、化工、食品、机械、医药和航天等工业领域。真空泵按照工作原理分类如下：

1.气体捕集真空泵。这是一种使气体分子被吸附或凝结在泵的内表面上从而减小了容器内的气体分子数目而达到抽气目的真空泵，主要性能是将中真空度或者高真空度的气体抽成超高真空度的气体，设备复杂，造价昂贵，需要配备前级真空泵预先将一个大气压力的气体抽成中真空度或者高真空度的气体。

2.气体传输真空泵。这是一种能使气体不断的吸入和排出借以达到抽气目的的真空泵，主要分为两种类型：

a.动量传输真空泵。这是一种依靠高速旋转的叶片或高速射流把动量传输给气体或气体分子使气体连续不断地从泵的入口传输到出口的真空泵，主要性能是将中真空度的气体抽成高真空度或超高真空度的气体，设备复杂，造价昂贵，通常需要配备前级真空泵预先将一个大气压力的气体抽成中真空度的气体。

b.变容真空泵。这是一种利用泵腔容积的周期性变化来完成吸气和排气的真空泵，主要性能是将一个大气压力的气体抽成低真空度或者中真空度的气体，设备相对简单，造价相对低廉，通常不需要配置前级真空泵。泵腔容积的变化通常由活塞或者旋片实现的，泵腔内壁与活塞或者旋片之间的密封通常有油封方式和无油方式。油封方式真空度高，会对被抽空间和排气空间产生油蒸汽污染，需要定期换油维护。无油方式真空度低，无油蒸汽污染，无需定期换油维护，虽然通过多级串联可提高真空度，但是由于制造材料、工艺和精度要求更高而导致的高成本使其难以完全取代油封方式。

真空泵在工业领域拥有广泛的应用，在家电领域的应用几乎为空白，而真空泵的家用化能够开创广泛的新兴市场，改善人们的生活方式。以真空干燥机为例，如果能有适于家用的机型问世，人们可以随时晾晒衣服被褥而不必受限于阴雨天气或者梅雨季节，人们可以快速自制葡萄干和腊肉干等脱水食物而不必晾晒很多时日或者购买现成商品，人们甚至可以制作富有个性的真空工艺品。阻碍现有真空泵的家用化的制约因素有：

1.成本高。低真空度足以满足家用化，所以针对更高真空度而且造价昂贵的气体捕集真空泵和动量传输真空泵不在考虑之列。高成本的无油方式的变容真空泵也不适合。即便成本相对低廉的油封方式的变容真空泵也会让多数消费者望而却步，因为它们同样要求较高的制造材料、工艺和精度而导致成本偏高。

2.不环保。油封方式的变容真空泵会对被抽空间和排气空间产生油蒸汽污染，会产生废油，不环保，多数消费者不会接受。

3.需要维护。油封方式的变容真空泵需要定期换油维护，多数消费者不会接受。社会的进步和人们的生活方式的日新月异使得真空泵的家用化具有现实意义。

技术实现要素：

本发明公开一种真空泵的解决方案，克服了上述的制约因素，尝试以新的思路提供一种成本低、环保和无需维护的真空泵，适于家用。

本发明所述真空泵的解决方案如下：

圆台形泵盖由刚体外沿、刚体底面和非刚体侧面密封在一起，形成一个完整的整体；泵盖外沿的直径大于泵盖底面的直径；泵盖底面经由泵盖外延的中间穿梭于泵盖外沿所处平面的两侧时，泵盖非刚体侧面处于弯曲的状态；泵盖底面处于泵盖外沿所处平面的任意一侧的最远位置时，泵盖非刚体侧面处于平直的状态；圆台形泵壳是一个完整的刚体，由外沿、底面和平直侧面组成；泵盖和泵壳的组成材料要求耐真空负压和水蒸气；泵盖非刚体侧面的材料要求结实、耐用、不透气和弹性形变小；泵壳底面留有吸气孔和排气孔分别外接吸气阀和排气阀；用密封圈和螺栓将泵盖外沿和泵壳外沿密封在一起，泵壳处于泵盖外沿所处平面的同一侧；泵壳底面、泵壳平直侧面、泵盖非刚体侧面和泵盖底面围成泵腔；泵盖底面和其外侧的泵柄形成刚性垂直连接；导轨引导泵柄的运动轨迹垂直于泵壳底面，导轨处于泵盖外沿所处平面的另一侧，与泵壳一侧相对；导轨位于泵盖底面和泵盖非刚体侧面的运动范围以外；传动机构采用曲柄连杆传动或者齿轮传动等任何适用的方式驱动泵柄进行往复运动，使得与泵柄刚性垂直连接的泵盖底面穿梭于泵盖外沿所处平面的两侧；在泵盖底面从泵壳一侧向导轨一侧运动的过程中，泵腔容积增大，排气阀关闭，经由吸气阀吸气，在泵盖底面运动到导轨一侧的最远位置时，此处为最大吸气位置，泵盖底面与泵壳底面相对于泵盖外沿所处平面处于对称位置，泵盖非刚体侧面处于平直的状态，泵腔容积达到最大；在泵盖底面从导轨一侧向泵壳一侧运动的过程中，泵腔容积减小，吸气阀关闭，经由排气阀进行排气，在泵盖底面运动到泵壳一侧的最远位置时，此处为最大排气位置，泵盖底面充分贴合泵壳底面，泵盖非刚体侧面处于平直的状态，得以充分贴合泵壳平直侧面，泵腔容积达到最小；交替进行的吸气和排气两个过程能够实现抽气功能。

上述的真空泵的解决方案中，还可以实现真空泵组的解决方案：

两个真空泵共用泵柄、导轨和传动机构，构成一个真空泵组；泵柄的两端分别与两个真空泵的泵盖底面形成刚性垂直连接，使得两个真空泵并列相向；共用的泵柄使得两个真空泵交替吸气，始终处于相反的工作状态，当一个真空泵吸气时另一个真空泵排气，当一个真空泵处于最大吸气位置时另一个真空泵处于最大排气位置，反之亦然；通过外部导气管的不同连接方式能够实现真空泵组的两个真空泵的串联和并联两种工作模式；在串联工作模式下，前级真空泵的排气阀直接向外部空间排气，前级真空泵的吸气阀经外部导气管连接到后级真空泵的排气阀，后级真空泵的吸气阀经外部导气管连接到被抽容器的排气孔，因为前级真空泵能为后级真空泵提供一定真空度的排气环境，使得后级真空泵能为被抽容器提供更高真空度的排气环境，所以真空泵组的交替吸气的两个串联的真空泵能够实现更高真空度的抽气功能；在并联工作模式下，两个真空泵的排气阀直接向外部空间排气，两个真空泵的吸气阀经外部导气管连接到被抽容器的排气孔，因为任何时刻都有一个真空泵处于吸气过程，所以真空泵组的交替吸气的两个并联的真空泵能够实现连续的抽气功能。

本发明所述真空泵的积极效果在于：克服了阻碍现有真空泵的家用化的所有的制约因素，具有如下优点：

●成本低。本发明所述真空泵采用非刚体材料辅助实现泵腔容积的变化，规避了现有变容真空泵的刚体部件之间的密封问题，因此制造材料、工艺和精度要求都不高，从而可以极大幅度地降低制造成本。

●环保。本发明所述真空泵无需密封油，没有环保问题。

●无需维护。本发明所述真空泵无需密封油，无需定期换油维护。

本发明所述真空泵具有巨大的家用化市场价值。目前真空泵在家电领域的应用几乎为空白，而真空泵的家用化能够开创广泛的新兴市场，改善人们的生活方式。

附图说明

图1为本发明所述真空泵的最大吸气位置时的形态示意图。

图2为本发明所述真空泵的最大排气位置时的形态示意图。

图3为本发明所述真空泵组的下真空泵处于最大吸气位置时的形态示意图。

图4为本发明所述真空泵组的下真空泵处于最大排气位置时的形态示意图。

图5为本发明所述真空泵组在串联工作模式下的下真空泵处于最大吸气位置时的形态示意图。

图6为本发明所述真空泵组在串联工作模式下的下真空泵处于最大排气位置时的形态示意图。

图7为本发明所述真空泵组在并联工作模式下的下真空泵处于最大吸气位置时的形态示意图。

图8为本发明所述真空泵组在并联工作模式下的下真空泵处于最大排气位置时的形态示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，圆台形泵盖由刚体外沿1、刚体底面2和非刚体侧面3密封在一起，形成一个完整的整体；泵盖外沿1的直径大于泵盖底面2的直径；泵盖底面2经由泵盖外延1的中间穿梭于泵盖外沿1所处平面的两侧时，泵盖非刚体侧面3处于弯曲的状态；泵盖底面2处于泵盖外沿1所处平面的任意一侧的最远位置时，泵盖非刚体侧面3处于平直的状态；圆台形泵壳是一个完整的刚体，由外沿4、底面5和平直侧面6组成；泵盖和泵壳的组成材料要求耐真空负压和水蒸气；泵盖非刚体侧面3的材料要求结实、耐用、不透气和弹性形变小；泵壳底面5留有吸气孔和排气孔分别外接吸气阀7和排气阀8；用密封圈9和螺栓10将泵盖外沿1和泵壳外沿4密封在一起，泵壳处于泵盖外沿1所处平面的同一侧；泵壳底面5、泵壳平直侧面6、泵盖非刚体侧面3和泵盖底面2围成泵腔；泵盖底面2和其外侧的泵柄11形成刚性垂直连接；导轨12引导泵柄11的运动轨迹垂直于泵壳底面5，导轨12处于泵盖外沿1所处平面的另一侧，与泵壳一侧相对；导轨12位于泵盖底面2和泵盖非刚体侧面3的运动范围以外；传动机构13采用曲柄连杆传动或者齿轮传动等任何适用的方式驱动泵柄11进行往复运动，使得与泵柄11刚性垂直连接的泵盖底面2穿梭于泵盖外沿1所处平面的两侧；在泵盖底面2从泵壳一侧向导轨12一侧运动的过程中，泵腔容积增大，排气阀8关闭，经由吸气阀7吸气，在泵盖底面2运动到导轨12一侧的最远位置时，此处为最大吸气位置，泵盖底面2与泵壳底面5相对于泵盖外沿1所处平面处于对称位置，泵盖非刚体侧面3处于平直的状态，泵腔容积达到最大。

如图2所示，在泵盖底面2从导轨12一侧向泵壳一侧运动的过程中，泵腔容积减小，吸气阀7关闭，经由排气阀8排气，在泵盖底面2运动到泵壳一侧的最远位置时，此处为最大排气位置，泵盖底面2充分贴合泵壳底面5，泵盖非刚体侧面3处于平直的状态，得以充分贴合泵壳平直侧面6，泵腔容积达到最小。

交替进行的吸气和排气两个过程能够实现抽气功能。

实施例2

本实施例阐述由两个真空泵组成的真空泵组，真空泵组的工作方位不受限制。但为了阐述方便，不失一般性，以上下方位为阐述方位，两个真空泵分别以上真空泵和下真空泵为阐述名称。

如图3所示，下真空泵201和上真空泵202共用泵柄101、导轨102和传动机构103，构成一个真空泵组；泵柄101的两端分别与下真空泵201的泵盖底面2和上真空泵202的泵盖底面22形成刚性垂直连接，使得下真空泵201和上真空泵202并列相向；共用的泵柄101使得下真空泵201和上真空泵202交替吸气，始终处于相反的工作状态，当下真空泵201吸气时上真空泵202排气，当下真空泵201处于最大吸气位置时上真空泵202处于最大排气位置。

如图4所示，当下真空泵201排气时上真空泵202吸气，当下真空泵201处于最大排气位置时上真空泵202处于最大吸气位置。

通过外部导气管的不同连接方式能够实现真空泵组的两个真空泵的串联和并联两种工作模式。

如图5所示，前级上真空泵202的排气阀28直接向外部空间排气，前级上真空泵202的吸气阀27经外部导气管302连接到后级下真空泵201的排气阀8，后级下真空泵201的吸气阀7经外部导气管301连接到被抽容器的排气孔，当后级下真空泵201吸气时前级上真空泵202排气，当后级下真空泵201处于最大吸气位置时前级上真空泵202处于最大排气位置。

如图6所示，当后级下真空泵201排气时前级上真空泵202吸气，当后级下真空泵201处于最大排气位置时前级上真空泵202处于最大吸气位置。因为前级上真空泵202能为后级下真空泵201提供一定真空度的排气环境，使得后级下真空泵201能为被抽容器提供更高真空度的排气环境，所以真空泵组的交替吸气的串联的后级下真空泵201和前级上真空泵202能够实现更高真空度的抽气功能。

如图7所示，下真空泵201的排气阀8和上真空泵202的排气阀28直接向外部空间排气，下真空泵201的吸气阀7和上真空泵202的吸气阀27经外部导气管301连接到被抽容器的排气孔，当下真空泵201吸气时上真空泵202排气，当下真空泵201处于最大吸气位置时上真空泵202处于最大排气位置。

如图8所示，当下真空泵201排气时上真空泵202吸气，当下真空泵201处于最大排气位置时上真空泵202处于最大吸气位置。因为任何时刻都有一个真空泵处于吸气过程，所以真空泵组的交替吸气的并联的下真空泵201和上真空泵202能够实现连续的抽气功能。