一种外平衡式螺杆真空泵的制作方法

本发明属于干式真空泵技术领域，具体涉及一种外平衡式螺杆真空泵。

背景技术：

随着电子工业、化学工业、薄膜行业、冷冻干燥的蓬勃发展，越来越多的行业要求有清洁的、没有油蒸汽存在的真空环境作为其生产基础，因此市场对干泵的需求也越来越迫切。

螺杆型干式真空泵的研究最初是为了应用于半导体工业和液晶显示器制造业，日本、德国、美国、中国台湾等都是较早地开展研制工作的国家和地区。现在螺杆干式真空泵因其抽速范围宽、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等优点，广泛应用于电子、核能、化工、医药、食品工业等领域。

为了达到提高螺杆真空泵的抽气性能、优化螺杆压缩能力、降低转子热变形等目的，研究者开发了以下几种较为典型的具有改进结构的螺杆式真空泵的结构：

申请号为200910098378.9的中国专利，公开了一种双螺杆结构的螺杆真空泵，其中一根螺杆为三头螺杆，另一个根螺杆为双头螺杆，给出了两根螺杆的型线方式和啮合曲线。通过这样设计，每增加一级，只需增加双头螺杆半个导程的螺杆长度，螺杆相对长度较短，效率高，运转平稳，噪声小。但是，由于是非对称转子，在加工上存在一定的难度，加工复杂，成本较高。

公开号为CN 102979731 B的中国专利，公开了一种双螺杆真空泵转子型线及设计方法。该设计方法确定的型线有封闭的啮合线和连续的接触线，透孔面积小，容积效率高，且所构成的型面加工较为简单，加工成本低，但对于如何平衡螺杆轴向受力，没有提出较好的解决办法。

申请号为201410261216.3的中国专利，公开了一种新型双螺杆真空泵，采用不同直径的两根螺杆，与圈数相同的同直径螺杆相比，形成的密封线多一倍，提高了形成的极限真空度。但是，由于直径不同，密封腔容积改变，导致流量有所减小，而且两螺杆受力也会有所差异，不易平衡。

公开号为CN 102937094 B的中国专利，公开了一种干式螺杆真空泵变螺距螺杆，用变螺距螺杆代替等螺距螺杆。装有该类型的真空泵，对于减小能量需求、降低噪声、降低内部工作温度、缩小结构空间以及降低制造费用提供了最佳的选择。但是，由于存在内部压缩，因此气体必定对转子存在作用力，如何加以消减气体作用力，该专利尚未考虑。

公开号为CN 103062056 B的中国专利，公开了一种具有组合式螺杆转子的螺杆型干式真空泵，通过多段空心螺杆式转子片的搭配，可以形成等螺距的螺杆真空泵和变螺距的螺杆真空泵，还可以兼顾两者的优点进行组合，丰富了产品种类，降低了制造和维护费用。但是，各级空心螺杆转子片是利用螺栓连接在轴上的，连接部位的增加降低了设备的可靠性，而且螺杆转子对热变形的适应性较差。

公开号为CN 203308712 U的中国专利，公开了一种变螺距双头螺杆真空泵，该变螺距双头螺杆真空泵的转子为变螺距双头螺杆转子，转子螺距从吸气口到排气口按等差数列递减，提高了抽气效率，降低了排气噪声和排气温度，并且转子的任一剖切面质心位于几何中心，易于实现动平衡，噪声小，对转子的受力也有一定的平衡效果。

公开号为CN 103267015 A的中国专利，公开了一种热管内冷却干式螺杆真空泵。它将转子设计成中空结构，内部为冷却腔，便于对螺杆进行冷却，将热量带走，同时改变了排气口位置，可将气体介质抽送时混入的固体和液体排出，提高了螺杆泵的可靠性和工作寿命。

公开号为US7214036B2的美国专利，公开了一种螺杆式真空泵，将螺杆设计成三段螺旋齿，每两段螺旋齿的中间区域布置有旁路和止回阀，气体经由这样的通路可以有效避免过压缩现象的发生，因此气体给予的轴向力得到较大的削弱。但是对于螺杆外传动齿轮产生的轴向不平衡力没有提出解决办法。

公开号为US6382930B1的美国专利，公开了一种组合式转子螺杆真空泵，吸入侧与排气侧分别制造，吸入侧可以使用一般金属比如铝，排气侧使用高性能材料比如不锈钢，而且整个根轴为空心，通有循环冷却液，由冷却泵提供动力。这种设计方式在满足使用要求的条件下，降低了材料与加工成本，通过内部冷却，带走了过多的热量，减小了转子的热变形。但是，由于转子是由两部分转子联接，因此降低了设备的可靠性；轴整体为空心轴，这需要轴的材料达到很高的要求。

公开号为US6371744B1的美国专利，公开了一种螺杆真空泵，其中螺杆转子和泵体材料均为含镍的球墨铸铁，增强了转子的抗腐蚀性能和导热能力，保证了啮合时尺寸的精准性。但是，这种材料的机械性能很差，当螺杆长度过长。比如大于其直径五倍时，轴线易出现弯曲，造成配合问题。

通过对上述现有典型螺杆泵进行调研可知，虽然其都对螺杆泵关键部件螺杆进行了改进，改善了螺杆的轴向力，增强了螺杆泵运转的稳定性，但是，在进一步平衡整泵运转时产生的轴向力存在一定的限制。

技术实现要素：

本发明提供一种外平衡式螺杆真空泵，目的在于改善螺杆真空泵的轴向受力平衡问题的同时，实现螺杆真空泵流量零损失，采用双侧布置齿轮和过渡轴联接方式，结构紧凑、传动平稳。

本发明的技术方案如下：

一种外平衡式螺杆真空泵，包括电机、泵体、齿轮箱二、增速齿轮副、同步齿轮副、主动转子和从动转子，所述泵体设有齿轮箱一，所述电机和齿轮箱二分别设置在所述泵体的两端；所述主动转子和从动转子设置在所述泵体内；所述增速齿轮副和同步齿轮副安装在所述主动转子和从动转子的两端；所述增速齿轮副设置在齿轮箱一内，所述同步齿轮副设置在齿轮箱二内。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其中所述增速齿轮副包括增速大齿轮和增速小齿轮，增速大齿轮与增速小齿轮啮合，所述从动转子的一个伸出端上装有支撑轴承，增速大齿轮与所述支撑轴承安装在一起；增速大齿轮上安装过渡轴，所述电机通过联轴器与所述过渡轴连接在一起。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其中所述同步齿轮副吧包括同步齿轮一和同步齿轮二，同步齿轮一与同步齿轮二啮合，同步齿轮一安装在所述主动转子上，同步齿轮二安装在所述从动转子上。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，所述主动转子和从动转子与所述泵体之间设有角接触球轴承，采用机械轴封。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，增速大齿轮与支撑轴承通过胀套联接。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，所述增速齿轮副与同步齿轮副为斜齿齿轮。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，所述主动转子与从动转子长度相等。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，所述主动转子和从动转子为等螺距或变螺距。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，所述泵体为一体铸造而成。

所述的外平衡式螺杆真空泵，其优选方案为，所述齿轮箱二设有后盖。

本发明的有益效果为：本发明将增速齿轮与传动齿轮布置在螺杆转子两侧，增速大齿轮与啮合转子位于同一根轴，有效地减少了整个泵体的外形尺寸，平衡了齿轮传动和转子啮合抽气时产生的轴向力。采用双侧布置齿轮和过渡轴联接方式，具有结构紧凑、传动平稳的优点。本发明跳出了通过设计螺杆改善轴向力的困境，在不影响螺杆泵抽气性能和螺杆加工难度的前提下，将轴向力的平衡措施引到了泵腔外，从传动副入手，合理布置传动副位置，选择传动副种类，达到了最大限度平衡轴向力的目的，使运转更加平稳。

附图说明

图1为外平衡式螺杆真空泵结构示意图；

图2为过渡轴、增速大齿轮联接示意图；

图3a为现有螺杆真空泵轴向受力示意图；

图3b为外平衡式螺杆真空泵轴向受力示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种外平衡式螺杆真空泵，包括电机1、泵体7、齿轮箱二8、增速齿轮副、同步齿轮副、主动转子12和从动转子6，所述泵体7设有齿轮箱一，所述电机1和齿轮箱二8分别设置在所述泵体7的两端；所述主动转子12和从动转子6设置在所述泵体7内；所述增速齿轮副和同步齿轮副安装在所述主动转子12和从动转子6的两端；所述增速齿轮副设置在齿轮箱一内，所述同步齿轮副设置在齿轮箱二8内；其中所述增速齿轮副包括增速大齿轮4和增速小齿轮14，增速大齿轮4与增速小齿轮14啮合，所述从动转子6的一个伸出端上装有支撑轴承5，增速大齿轮4与所述支撑轴承5安装在一起；增速大齿轮4上安装过渡轴3，所述电机1通过联轴器2与所述过渡轴3连接在一起；其中所述同步齿轮副吧包括同步齿轮一11和同步齿轮二16，同步齿轮一11与同步齿轮二16啮合，同步齿轮一11安装在所述主动转子12上，同步齿轮二16安装在所述从动转子6上；所述主动转子12和从动转子6与所述泵体7之间设有角接触球轴承9，采用机械轴封13；增速大齿轮4与支撑轴承5通过胀套15联接；所述增速齿轮副与同步齿轮副为斜齿齿轮；所述主动转子12与从动转子6长度相等；所述主动转子12和从动转子6为等螺距；所述泵体7为一体铸造而成，采取卧式，降低重心，增加运转平稳性；所述齿轮箱二8设有后盖10。电机1的动力通过增速大齿轮(4)与增速小齿轮(14)的啮合，使主动转子(12)获得扭矩，从而经传动齿轮副带动从动转子(6)转动，实现主动转子(12)和从动转子(6)的啮合抽气。

如图3a所示，当仅仅在单侧布置传动齿轮时，主动转子(12)整体轴向合力为：T₁＝F₁-F_gas/2；

从动转子(6)整体轴向合力为：T₂＝-F′₁-F_gas/2；

如图3b所示，当双侧布置增速齿轮和传动齿轮时，主动转子(12)整体轴向合力为：T₁＝-F′₁-F_gas/2+F′₂；

从动转子(6)整体轴向受力为：T₂＝F₁-F_gas/2-F′₂；

通过比较，图3b布置方式下，螺杆的轴向受力平衡性更好。