专利名称：多级干式真空泵的制作方法
技术领域：
发明领域本发明一般地涉及一种真空泵。具体地讲，本发明涉及一种多级干式真空泵，它在宽的真空度范围内耗电少、抽气速率大。
背景技术：
在现有技术中，具有支撑着设在外壳内的多个转子的一对轴的多级干式真空泵是公知的。该多级干式真空泵包括多个泵室，每个泵室容纳有一对转子。每个泵室中的一对转子之间以及转子与外壳的内壁之间具有小的间隙。成对的转子按相反方向高速旋转，将从外壳的主入口吸入的流体压缩，并从前一级泵室顺次输送到后级泵室中，将流体从外壳的主入口排出到大气中。
这种类型的多级干式真空泵将从泵室入口吸入的流体压缩并克服下游施加的压力将流体排出。压缩功定义为克服压力从出口将流体排到下游的作功量。特别是，与压力和换气容积成正比的压缩功大小在最后泵室变成最大，因为最后泵室的出口压力等于大气压。在这种情况下，如上所述，由于压缩功正比于泵室的换气容积，因此最后泵室的换气容积越小，压缩功越小。因此，通过减小下游侧泵室的换气容积可以减小压缩功。从而也可以减小电力消耗。
为了减小下游泵室的换气容积，公知的泵的结构是，由一对轴的每一轴支撑的并容纳在每个泵室中的每个转子的厚度在下游泵室中变薄，以减小下游泵室的换气容积。并且，JP2002-364569A披露，罗茨泵的转子叶片数量在后级泵室中变多，以减小其换气容积。并且，JP2003-155988A披露了一种具有辅助泵的多级干式真空泵，辅助泵连接到多级干式真空泵后级泵室的出口，使两个排出系统组合。
在根据JP2002-364569A的多级罗茨真空泵中，后级泵室中减小了罗茨泵的转子厚度，并增加了罗茨泵转子的叶片数量，以减小电力消耗，例如，使主出口侧的最后泵室的换气容积约为主入口侧的第一泵室的换气容积的25％，或类似的措施。在上述后级泵室的换气容积减小的情况下，当吸入压力达到等于或高于10000Pa时，后级泵室的吸入压力可以超过多级干式真空泵外部的压力(大气压等)。另一方面，最后一级泵的出口压力是不变的，并且等于多级干式真空泵的的外部压力(大气压)。因此，这些泵室会阻碍流体的流动。这导致电力消耗增大，抽气速率快速下降。
另外，JP2003-155988A披露的泵包括位于泵体上的小换气容积的辅助泵以及排气管，排气管具有使流体流向大气的单向阀并与辅助泵并行。因此，可以在一定程度上解决JP2002-364569A中描述的、在高吸入压力范围抽气速率的下降以及电力消耗的增大。但是，这种泵具有两套抽气系统，造成结构更加复杂，可靠性低，以及由于包括管道系统在内的泵零件数量增大而导致泵的制造成本高，并导致低的效率，以及由于泵的组合造成泵的安装空间大。
这样，就需要一种多级干式真空泵，在抽出流体的吸入压力从高压到低压的宽真空范围内具有高的抽气速率和低的电力消耗，并且具有好的可操作性以及简单的结构，使其在较低的制造成本下实现结构紧凑。
发明内容
根据本发明的一个技术方案，提供一种多级干式真空泵(1)，包括外壳(2)，外壳具有主入口(3)和主出口(4)以及多个泵室(8，9，10，11)，多个泵室顺次连接并在空间上连接主入口与主出口；多个转子(12a，13a，14a，15a)，每个转子可旋转地设在每个泵室中，用于通过旋转将在泵室中形成的换气空间(S)内的流体输送到下游；轴(16a)，与每个泵室中的每个转子连接，用于使每个转子同步旋转；以及与轴连接的旋转驱动装置(20)，其特征在于，多级干式真空泵包括中间排气管(30)，其一端连接到除了最下游侧以外的泵室的出口，其另一端开放到外部；以及设在中间排气管中的第一流体流动控制装置(32)，用于在中间排气管一端的流体压力低于中间排气管另一端的流体压力时关闭中间排气管，而当中间排气管一端的流体压力等于或高于中间排气管另一端的流体压力时打开中间排气管。
根据本发明的另一个技术方案，提供一种多级干式真空泵(1)，包括外壳(2)，外壳具有主入口(3)和主出口(4)以及多个泵室(8，9，10，11)，多个泵室顺次连接并在空间上连接主入口与主出口；多个转子(12a，13a，14a，15a)，每个转子可旋转地设在每个泵室中，用于通过旋转将在泵室中形成的换气空间(S)内的流体输送到下游；轴(16a)，与每个泵室中的每个转子连接，用于使每个转子同步旋转；以及与轴连接的旋转驱动装置(20)，其特征在于，多级干式真空泵包括压力调节装置，用于调节泵室的流体压力，使其等于或低于大气压。
根据本发明的另一个技术方案，借助于连接多个转子的轴的高速旋转，从入口吸入的流体在从上游到下游顺次连接的每个泵室中压缩并输送，并通过最下游的泵室和主出口排放到外部。在这种情况下，对于吸入压力，一般需要约1到100Pa的真空。因此，压缩级数(顺次连接的泵室)通常为4～6级。如上所述，为了减少压缩功，每个泵室的换气容积从上游到下游随着吸入流体的压缩而减小。但是，当第一泵室(最上游的泵室)的吸入压力较高时，例如，处于超过10000Pa的压力范围，最后一个泵室或倒数第二个泵室等的吸入压力超过外部压力(大气压)。因此，这些泵室变成流体流动的障碍。结果，抽气速率变得快速下降，电力消耗增高。
另一方面，根据本发明的实施例，多级干式真空泵具有中间排气管，其一端连接到除了最后一个泵室(处于最下游的泵室)以外的一个或多个泵室；以及设在在中间排气管中的第一流体流动控制装置，用于在中间排气管一端的流体压力低于中间排气管另一端的流体压力时关闭中间排气管，而当中间排气管一端的流体压力等于或高于中间排气管另一端的流体压力时打开中间排气管。这样，当第一泵室(处于最上游的泵室)的流体吸入压力高达等于或大于10000Pa并且后面泵室的吸入压力超过外部压力(大气压)时，吸入的流体通过第一流体流动控制装置排出。因此，后面的泵室不会成为流体流动的障碍。因此，抽气速率的下降变小，电力消耗低。
另外，上述第一流体流动控制装置一般是使流体流到大气中的单向阀。第一流体流动控制装置可以是一个开/关阀，它根据检测到的压力，通过机械方式打开和关闭。
根据本发明的另一个技术方案，当多级干式真空泵停止工作时，可以防止周围空气(大气)通过排气管流回到多级干式真空泵，进而通过转子之间的间隙或者转子与外壳之间的间隙流回到真空处理室中。因此，可以防止真空的破坏和真空处理室的污染。并且，可以去除多级干式真空泵压缩流体而产生的噪音，减小其噪音。
根据本发明的另一个技术方案，多级干式真空泵具有一个与外部(大气)相通的出口。因此，可以减少用于连接多级干式真空泵的出口与排气管道所需的接头和管道的数量，这有利于多级干式真空泵的安装。
结合附图，从下面的详细说明中，本发明的上述和其它特征和特性将变得更加清楚。在附图中图1表示根据本发明第一实施例的多级干式真空泵的纵剖视图；图2表示根据本发明第一实施例的沿图1的线II-II的横剖视图；图3表示根据本发明第二实施例的多级干式真空泵的纵剖视图。
具体实施方式
下面将参考附图来说明本发明的实施例。
下面先参考附图来说明本发明的第一实施例。图1表示根据本发明第一实施例的多级干式真空泵的纵剖视图。图2表示沿图1的线II-II的横剖视图。一般地，多级干式真空泵具有4～6个压缩步骤。在下面的例子中，说明具有4个压缩步骤的多级干式真空泵。
如图所示，多级干式真空泵包括外壳2、多个转子(第一转子12a和12b，第二转子13a和13b，第三转子14a和14b以及第四转子15a和15b，每一对转子分别设在外壳2中形成的泵室8，9，10，11中)、可旋转地支撑在具有四级泵室8，9，10，11的外壳2中的一对轴(第一轴16a和第二轴16b)，以及与轴16a连接作为旋转驱动装置的轴驱动装置20。
如图1所示，外壳2由圆柱形的金属材料制成，如铁、铝。外壳2包括主入口3和主出口4。如上所述，外壳2还包括在其内部的多个泵室8，9，10，11(在下面的例子中为四级)。这四个泵室由壁5，6，7彼此分隔开。这四个泵室，即第一泵室8、第二泵室9、第三泵室10和第四泵室11，顺次连接在一起，并按照这个顺序从主入口3到主出口4。第一泵室8的入口作为主入口3。第四泵室11的出口29通过主排气管31连接到主出口4。
如图1所示，每个泵室的宽度(厚度)按照泵室8，9，10，11的顺序变小。换言之，如图1所示，每个泵室形成后满足关系T1＞T2＞T3＞T4，其中T1是第一泵室8的宽度，T2是第二泵室9的宽度，T3是第三泵室10的宽度，T4是第四泵室11的宽度。并且，每个泵室8，9，10，11中容纳有一对转子。因为每个泵室满足上述的关系，所以每对转子12a和12b，13a和13b，14a和14b，15a和15b的厚度也由上述每个泵室的宽度决定。
典型地如图2所示，一对茧形的第二转子13a和13b可旋转地装在第二泵室9中。同样地，一对茧形的第一转子12a和12b(第三转子14a和14b，第四转子15a和15b)可旋转地装在第一泵室8(第三泵室10，第四泵室11)中。
并且，一对轴16a和16b穿过泵室并可旋转地支撑在外壳2中。第一对转子中的一个12a、第二对转子中的一个13a、第三对转子中的一个14a、第四对转子中的一个15a顺次连接在相同的第一轴16a上。第一对转子中的另一个12b、第二对转子中的另一个13b、第三对转子中的另一个14b、第四对转子中的另一个15b顺次连接在相同的第二轴16b上。因此，第一对转子中的一个12a、第二对转子中的一个13a、第三对转子中的一个14a、第四对转子中的一个15a随着第一轴16a的旋转而同步旋转。同样地，第一对转子中的另一个12b、第二对转子中的另一个13b、第三对转子中的另一个14b、第四对转子中的另一个15b随着第二轴16b的旋转而同步旋转。
在外壳2内彼此相邻的泵室8和9通过第一流体输送管17连接。同样地，外壳2内彼此相邻的泵室9和10通过第二流体输送管18连接。外壳2内彼此相邻的泵室10和11通过第三流体输送管19连接。主入口3和主出口4的空间连接是通过这些泵室以及这些流体输送管，将从主入口3吸入的流体在这四个泵室中压缩，并通过流体输送管顺序地输送，从主出口4排出到大气中。
并且，在外壳2中设有主排气管31。主排气管31的一端连接到第四泵室11的出口29。主排气管31的另一端通过排气管的合流室40连接到主出口4。并且，还设有与主排气管31平行的中间排气管30。中间排气管30的一端连接到第三泵室10的出口28。中间排气管30的另一端通过排气管的合流室40连接到主出口4。因此，主排气管31的另一端以及中间排气管30的另一端通过排气管的合流室40连接到主出口4，换言之，两根管31，30的另一端都通过主出口4连接到外部(大气)。
单向阀32设在中间排气管30中，使流体流到外部(大气)，被用作第一流体流动控制装置。单向阀32包括处于阀体32a中的阀座32b、球32c和弹簧32d。球32c与阀座32b接触，通过弹簧32d的偏压力关闭中间排气管30。
如图1所示，弹簧32d的偏压力是从外部(大气)施加的。当第三泵室10的出口28一侧的流体压力低于外部(大气)的压力时，二者之间的压力差沿着与偏压力相同的方向施加在弹簧32d上。因此，球32c与阀座32b接触，更加牢固地关闭中间排气管30。
另一方面，当第三泵室10的出口28一侧的流体压力高于外部(大气)的压力时，二者之间的压力差产生的作用力施加在弹簧32d上，抵抗其偏压力。当作用力大于弹簧32d的偏压力时，球32c与阀座32b分离，使中间排气管30打开。因此，当从主入口3吸入的流体的流体压力高，并且第四泵室11的吸入压力(第三泵室10的排气压力)高于大气压时，一部分吸入的流体从与流体输送管19和第四泵室11的入口连接的出口28经过中间排气管30和单向阀32排到大气中。这里，优选弹簧32d的偏压作用力尽可能得小，以节省能量。
这里，很显然，当第四泵室11的吸入压力，即第三泵室10的排气压力，低于大气压时，周围空气不会从单向阀32流回，使流体经过中间排气管30流回到多级干式真空泵1。
外壳2的主入口3一侧与主入口3一侧的端盖22集成在一起。外壳2的主出口4一侧与主出口4一侧的端盖23集成在一起。主入口3一侧的两个轴承24a和24b设在主入口3一侧的端盖22上。主出口4一侧的两个轴承25a和25b设在主出口4一侧的端盖23上。轴承24a和25a可旋转地支撑第一轴16a，轴承24b和25b可旋转地支撑第二轴16b。
如图1所示，同步齿轮21a和21b分别装配在轴16a和16b的一端，使一对轴16a和16b同步旋转并彼此沿相反方向旋转。电动机20作为旋转驱动装置连接到第一轴16a的另一端，这一端没有装配同步齿轮21a。因此，轴16a作为主动轴，而第二轴16b作为从动轴。并且，连接在轴16a上的转子12a、13a、14a、15a作为主动转子，而连接在轴16b上的转子12b、13b、14b、15b作为从动转子。
在同步齿轮21a和21b周围设有齿轮盖26。如图1所示，齿轮盖26安装在外壳2上的主出口4一侧端盖23的对面。齿轮盖26容纳同步齿轮21a和21b以及用于润滑同步齿轮21a、21b和轴承25a、25b的油27。同时，轴承24a和24b用润滑脂润滑。
一对转子13a和13b被设在轴16a和16b上的同步齿轮21a和21b驱动旋转，其旋转具有一定相位差并且按图2所示的箭头彼此在相反方向上旋转，从而将流体从容纳有转子13a和13b的泵室9上部吸入并将流体排出到其下部，如图1所示。同样地，分别设在轴16a和16b上的一对转子12a和12b彼此沿相反方向旋转，吸入并排出容纳有转子12a和12b的泵室8中的流体。同样地，分别设在轴16a和16b上的一对转子14a和14b彼此沿相反的方向旋转，吸入并排出容纳有转子14a和14b的泵室10中的流体。并且，分别设在轴16a和16b上的一对转子15a和15b彼此沿相反的方向旋转，吸入并排出容纳有转子15a和15b的泵室11中的流体。
如图2所示，一对转子13a和13b之间具有小的间隙。借助于同步齿轮21a和21b，转子13a和13b不互相接触。并且转子13a和13b的外表面与第二泵室9的内表面之间具有小的间隙，它们之间不互相接触。另外的一对转子12a和12b、一对转子14a和14b、一对转子15a和15b是同样的结构。
如图2所示，转子13a和13b与第二泵室9的内表面围成的空间S是一个换气空间。每个泵室的截面形状以及容纳在每个泵室中的每个转子的截面形状，与图2所示的相同。另一方面，如图1所示，每个泵室的宽度设计成，从上游侧的泵室到下游侧的泵室逐渐变小。因此，每个泵室的换气容积设计成，从上游侧的泵室到下游侧的泵室逐渐变小。
下面将说明多级干式真空泵的运行。
首先，作为旋转驱动装置的电动机20，驱动与电动机20连接的第一轴16a旋转。连接在第一轴16a的转子12a、13a、14a、15a在每个泵室中随着第一轴16a旋转。同时，第一轴16a通过同步齿轮21a和21b与第二轴16b连接。因此，电动机20的旋转传递到第二轴16b上，使其沿相反方向旋转。因此，连接在第二轴16b上的转子12b、13b、14b、15b同步旋转，并且与转子12a、13a、14a、15a速度相同，与转子12a、13a、14a、15a旋转的方向相反。
通过每个转子的旋转，从主入口3吸入的流体首先在第一泵室8中被压缩，再通过第一流体输送管17输送到第二泵室9。接着，在第二泵室9压缩的流体通过第二流体输送管18输送到第三泵室10。接着，在第三泵室10压缩的流体通过第三流体输送管19输送到第四泵室11。这样，从主入口3吸入的流体在每个泵室中压缩并输送，这些泵室是按换气容积递减的顺序设置的。
第三泵室10的出口28连接到中间排气管30，而中间排气管30通过使流体流到大气中的单向阀32和排气管的合流室40与主出口4相连。并且，第四泵室11的出口29连接到主排气管31，而主排气管31通过排气管的合流室40与主出口4相连。因此，从主入口3吸入并在每个泵室8，9，10，11中压缩的输送流体通过中间排气管30或主排气管31输送，并最终通过排气管的合流室40从主出口4排放到外部(大气)。
换言之，当从主入口3吸入的流体压力较低时，例如，等于或小于几百Pa，由于流体的质量流动速率小，从第一泵室8到第三泵室10的每个泵室的排气压力不会等于或大于大气压。因此，吸入的流体不会通过中间排气管30排放到大气中，这里的中间排气管30连接流体输送管19和主出口4，并具有使流体流向大气的单向阀32。从主入口3吸入的流体经过第四泵室11的出口29从主排气管31和主出口4排放到外部(大气)。
另一方面，当从主入口3吸入的流体压力较高时，例如，等于或大于10000Pa，第三泵室10的出口28的排气压力，即通过第三流体输送管19连接的第四泵室11的吸入压力可能高于大气压(这取决于每个泵室的容积)。在这种情况下，部分吸入的流体通过具有使流体流向大气的单向阀32的中间排气管30排到大气中。因此，可以使第四泵室11的吸入压力不高于大气压。这样，第四泵室11可以不妨碍设置在第四泵室11之前的每个泵室的排气性能。
如上所述，多级干式真空泵包1包括中间排气管30，其一端连接到除了最下游的第四泵室11以外的泵室(在此实施例中是第三泵室10)的出口(在此实施例中是出口28)，其另一端开放到外部，并且在中间排气管30中设置单向阀32，用于当中间排气管30一端的流体压力(第三泵室10的出口28侧压力)低于其另一端的压力(大气压)时关闭中间排气管30，而当中间排气管30一端的流体压力(第三泵室10的出口28压力)等于或大于中间排气管30另一端的压力(大气压)时打开中间排气管30。因此，当从主入口3吸入的流体压力较低时，吸入的流体通过第四泵室11的出口29和主排气管31排出，并最终通过主出口4排放到外部(大气)。另一方面，当从主入口3吸入的流体压力较高时，例如，第三泵室10的排气压力高于大气压，部分吸入的流体通过中间排气管30排到大气中，这里的中间排气管30与主出口4相连并具有使流体流向大气的单向阀32。因此，可以使第四泵室11的吸入压力不高于大气压。
因此，为了节省电力消耗，具有从主入口3到主出口4依次减小的泵室的多级干式真空泵，即使多级干式真空泵在较高的吸入压力下吸入和排出流体时，其抽气速率也不下降。另外，为了减小电力消耗而不减小抽气速率的传统抽气系统包括一个辅助泵和排气管，辅助泵具有小的换气容积并连接到多级干式真空泵，排气管具有使流体流向大气的单向阀并与辅助泵平行。而本发明的此实施例的多级干式真空泵与传统抽气系统不同，本发明的此实施例的多级干式真空泵不存在例如由于增加了包括管道系统在内的泵零件数量而导致的结构复杂和可靠性低、制造成本增加、由于泵的组合导致效率降低、以及安装空间增大这些问题。
在此实施例中，多级干式真空泵包括中间排气管30，中间排气管30具有使流体流向大气的单向阀32，位于第三泵室10的出口28处，并连接到主出口4。但是，多级干式真空泵可以包括中间排气管，该中间排气管与主出口4相连，具有使流体流向大气的单向阀，位于其它的多个泵室例如第二泵室9和第三泵室10的出口处。另外，多级干式真空泵可以包括诸如闸门的开/关元件以及用于检测中间排气管30的一端和另一端压力的压力传感器，根据压力传感器的检测结果开/关闸门。
下面参考图3说明本发明的第二实施例。图3表示根据此实施例的多级干式真空泵。
在轴16a和16b长度方向上彼此相邻的泵室8，9通过外壳2中的第一流体输送管17连接。同样地，在轴16a和16b长度方向上彼此相邻的泵室9，10通过外壳2中的第二流体输送管18连接。同样地，在轴16a和16b长度方向上彼此相邻的泵室10，11通过外壳2中的第三流体输送管19连接。这样，从多级干式真空泵1的主入口3吸入的流体被四级压缩，并从多级干式真空泵1的主出口4排放到大气中。
在外壳2中具有连接第四泵室11的出口29与主出口4的主排气管31，以及连接第三泵室10的出口28与主出口4的中间排气管30，中间排气管30与主排气管31平行。在主排气管31中设置用于使流体流到大气中的单向阀33，作为第二流体流动控制装置。从主入口3吸入的流体通过出口29和使流体流到大气中的单向阀33以及主排气管31排放到大气中。采用这个结构，可以防止周围空气经过单向阀33从主出口4由主排气管流回，并且即使在多级干式真空泵1停止工作时也可防止周围空气流入真空处理室。
并且，在连接第三泵室10的出口28与主出口4的中间排气管30中设有使流体流到大气中的单向阀32，当从主入口3吸入的流体的压力高并且第四泵室11的吸入压力高于大气压时，单向阀32将吸入的流体排放到大气中。这里，由于存在使流体流到大气中的单向阀32，当第四泵室11的吸入压力，即第三泵室10的排气压力，低于大气压时，周围空气不会通过中间排气管30流回到第三泵室10。
并且，每个中间排气管30和主排气管31的另一端通过排气管的合流室40连接到主出口4。
这里不再重复描述多级干式真空泵的详细结构，因为其结构与上面已经描述的第一实施例的多级干式真空泵相同。下面说明上述结构的多级干式真空泵的动作。
随着每个转子的旋转，从主入口3吸入的流体首先在第一泵室8压缩，并通过第一流体输送管17输送到第二泵室9。接着，在第二泵室9中压缩的流体通过第二流体输送管18输送到第三泵室10。接着，在第三泵室10中压缩的流体通过第三流体输送管19输送到第四泵室11。这样，从主入口3吸入的流体在每个泵室8，9，10，11中压缩，泵室8，9，10，11是顺次设置的，并且每个泵室的换气容积按此顺序递减。
这里，具有使流体流到大气中的单向阀32并连接主出口4的中间排气管30，连接到第三泵室10的出口28。并且，具有使流体流到大气中的单向阀33并连接主出口4的主排气管31，连接到第四泵室11的出口29。基于此，从主入口3吸入并在顺次连接的每个泵室中被顺次压缩的流体，从出口28或出口29排出，并最终从主出口4排放到外部(大气)。
换言之，当从主入口3吸入的流体的压力较低时，例如，当排出流体的压力等于或低于几百Pa时，因为流体的质量流动速率小，从第一泵室8到第三泵室10的泵室排气压力通常不会达到大气压。因此，一部分吸入的流体不会通过具有使流体流到大气中的单向阀32的中间排气管30以及主出口4排放。从主入口3吸入的流体被输送到第四泵室11的出口29和主排气管31，并从主出口4排放到外部(大气)。
另一方面，当从主入口3吸入的流体的压力较高时，例如，等于或高于10000Pa，第三泵室10的排气压力，即与第三流体输送管19连接的第四泵室11的吸入压力，有时可能超过大气压(这取决于泵室)。在这种情况下，一部分吸入的流体通过连接出口28和主出口4并具有使流体流到大气中的单向阀32的中间排气管30排放到外部(大气)。因此，第四泵室11的吸入压力不会高于大气压，并且第四泵室11不会妨碍第四泵室11之前的泵室的排气性能。
并且，连接第三泵室10的出口28与主出口4的中间排气管30以及连接第四泵室11的出口29与主出口4的主排气管31，分别具有使流体流到大气中的单向阀32和33。这样，在通过主入口3连接到多级干式真空泵内部的真空处理室以及多级干式真空泵处于真空或负压的状态下，即使多级干式真空泵1停止工作时，周围空气也不会从主出口4经过排气管30和31流回。因此，可以防止真空处理室和多级干式真空泵的真空度快速变差。并且，可以防止真空处理室以及多级干式真空泵内部被流回的污染空气污染。另外，通过单向阀32和33可以部分地减小流体压缩时多级干式真空泵产生的噪音。
并且，多级干式真空泵连接外部(大气)的每个出口通过排气管的合流室40合并成一个单独的主出口4。这样，所有吸入的流体由主出口4排出。因此，当将多级干式真空泵的出口连接到用于排出流体的排气管道或排气装置时，可以减少所需接头和管道的数量，从而使多级干式真空泵的安装变得容易。
根据本发明的一个技术方案，借助于连接多个转子的轴的高速旋转，从入口吸入的流体在从上游到下游顺次连接的每个泵室中压缩并输送，并通过最下游的泵室和主出口排放到外部。在这种情况下，对于吸入压力，一般需要约1到100Pa的真空。因此，压缩级数(顺次连接的泵室)通常为4～6级。如上所述，为了减少压缩功，每个泵室的换气容积从上游到下游随着吸入流体的压缩而减小。但是，当第一泵室(最上游的泵室)的吸入压力较高时，例如，处于超过10000Pa的压力范围，最后一个泵室或倒数第二个泵室等的吸入压力超过外部压力(大气压)。因此，这些泵室变成流体流动的障碍。结果，抽气速率变得快速下降，电力消耗增高。
另一方面，根据本发明的实施例，多级干式真空泵具有中间排气管，其一端连接到除了最后一个泵室(处于最下游的泵室)以外的一个或多个泵室，并且在中间排气管中设有流体流动控制装置，用于在多级干式真空泵侧的排气压力低于外部压力时关闭中间排气管，而当多级干式真空泵侧的排气压力高于外部压力时打开中间排气管。这样，当第一泵室(处于最上游的泵室)的流体吸入压力高达等于或大于10000Pa并且后面泵室的吸入压力超过外部压力(大气压)时，吸入的流体通过流体流动控制装置排出。因此，后面的泵室不会成为流体流动的障碍。因此，抽气速率的下降变小，电力消耗低。
另外，上述流体流动控制装置一般是使流体流到大气中的单向阀。流体流动控制装置可以是一个开/关阀，它根据检测到的压力通过机械方式打开和关闭。
根据本发明的另一个技术方案，当多级干式真空泵停止工作时，可以防止周围空气(大气)通过排气管流回到多级干式真空泵，进而通过转子之间的间隙或者转子与外壳之间的间隙流回到真空处理室中。因此，可以防止真空的破坏和真空处理室的污染。并且，可以去除多级干式真空泵压缩流体而产生的噪音，减小其噪音。
根据本发明的另一个技术方案，多级干式真空泵具有一个与外部(大气)相通的出口。因此，可以减少用于连接多级干式真空泵的出口与排气管道所需的接头和管道的数量，这有利于多级干式真空泵的安装。
权利要求1.一种多级干式真空泵(1)，包括外壳(2)，外壳具有主入口(3)和主出口(4)以及多个泵室(8，9，10，11)，多个泵室顺次连接并在空间上连接主入口与主出口；多个转子(12a，13a，14a，15a)，每个转子可旋转地设在每个泵室中，用于通过旋转将在泵室中形成的换气空间(S)内的流体输送到下游；轴(16a)，与每个泵室中的每个转子连接，用于使每个转子同步旋转；以及与轴连接的旋转驱动装置(20)，其特征在于，多级干式真空泵包括压力调节装置，用于调节泵室的流体压力，使其等于或低于大气压。
2.如权利要求1所述的多级干式真空泵，其特征在于，当泵室内的流体压力等于或高于大气压时，压力调节装置通过将泵室开放到大气，从而将泵内的流体压力调节到等于大气压。
3.如权利要求2所述的多级干式真空泵，其特征在于，压力调节装置包括中间排气管(30)，其一端连接到除了最下游侧以外的泵室的出口，其另一端开放到外部；以及设在中间排气管中的第一流体流动控制装置(32)，用于在中间排气管一端的流体压力低于中间排气管另一端的流体压力时关闭中间排气管，而当中间排气管一端的流体压力等于或高于中间排气管另一端的流体压力时打开中间排气管。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多级干式真空泵，其特征在于，从上游侧的泵室到下游侧的泵室，每个泵室中形成的换气空间的容积顺序减小。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的多级干式真空泵，其特征在于，多级干式真空泵包括主排气管(31)，其一端连接到最下游侧的泵室出口，其另一端连接到主出口；以及设在主排气管中的第二流体流动控制装置(33)，用于在主排气管一端的流体压力低于主排气管另一端的流体压力时关闭主排气管，而当主排气管一端的流体压力等于或高于主排气管另一端的流体压力时打开主排气管。
6.如权利要求1至3中的任一项所述的多级干式真空泵，其特征在于，中间排气管的另一端与主排气管的另一端相连。
专利摘要一种多级干式真空泵，包括具有泵室的外壳，设在每个泵室中的转子，与每个转子连接的轴，以及与轴连接的旋转驱动装置。多级干式真空泵包括中间排气管，其一端连接到除了最下游侧以外的泵室的出口，其另一端开放到外部；以及设在中间排气管中的第一流体流动控制装置，用于在连接中间排气管的泵室的出口侧的流体压力低于中间排气管另一端的外部流体压力时关闭中间排气管，而当连接中间排气管的泵室的出口侧的流体压力等于或高于中间排气管另一端的外部流体压力时打开中间排气管。
文档编号F04C25/00GK2809273SQ200420115300
公开日2006年8月23日 申请日期2004年11月26日 优先权日2003年11月27日
发明者内藤喜裕 申请人:爱信精机株式会社