旋片式真空泵的制作方法
【专利摘要】本发明涉及旋片式真空泵。旋片式真空泵包括泵壳体，其具有进气口和出气口；定子，其设置在壳体内并且限定圆柱形的定子腔体；以及圆柱形转子，其偏心地布置在定子腔体中并装备有径向可移动的径向叶片，叶片与定子腔体的内壁相配合以将气体从进气口泵送到出气口；泵壳体填充有油，该油的量使得定子浸入用作冷却液和润滑液的油浴中；其中，还设置了用于驱动泵的马达，马达布置在与泵壳体流体地连通的马达壳体中，由此马达浸入油浴中。
【专利说明】旋片式真空泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋片式真空泵。
【背景技术】
[0002]旋片式真空泵为机械泵，更具体地说为正排量泵，其通常用于获取压力范围从大气压至约KT1Pa的低真空条件。
[0003]根据现有技术，旋片式真空泵通常包括壳体，该壳体具有进气口或吸气口以及出气口或排气口，并且容纳限定圆柱形腔体的定子；圆柱形转子，其偏心地布置在定子腔体的内部，该圆柱形转子装备有弹簧支承的径向叶片，该径向叶片与定子腔体的壁相配合，以将气体从进气口泵送到出气口。泵壳体填充有油，使得定子浸入具有冷却和润滑泵的功能的油浴中，并且使得定子与外部环境隔离。
[0004]这种泵例如从美国专利N0.6, 019, 585 ^Oil-Sealed Vane-Type Rotary VacuumPump With Oil Feed” 和德国专利申请 N0.2151091A “Electric Drive for Oil SealedSliding Vane Rotary Vacuum Pump” 中可了解到。
[0005]根据现有技术，驱动马达(即，电动马达)通过轴连接可操作地连接到泵以便驱动泵转子的旋转轴旋转。
[0006]更详细地，电动马达布置在泵壳体的外部并且电动马达通过接口凸缘连接到泵壳体，油动态密封件在接口凸缘处设置在真空泵壳体上，以防止油从油浴泄露到外部环境。
[0007]然而，这些已知的解决方案具有缺陷，这是因为其难以保证在真空泵的任何操作条件下(包括失效条件)油动态密封件处的完全密封。
[0008]在这个方面，应当注意，油动态密封件受到磨损，从而增加了密封件自身的密封丧失的风险。
[0009]此外，电动马达通常悬臂在泵壳体上，这将导致不均匀的质量分布，转而导致电动马达和真空泵的轴连接处的高机械应力。
[0010]因此，需要通过提供允许在真空泵的任何操作条件下彻底避免油泄漏的旋片式真空泵来消除上述确定的缺陷。
[0011]也需要提供可以显著降低真空泵和驱动泵的电动马达之间的轴连接处的机械应力的旋片式真空泵。
[0012]也需要提供结构简单、成本低且合理，以及旋转零部件数量减少且噪音减小的旋片式泵。
【发明内容】
[0013]为了完全或部分解决上述问题和/或本领域的技术人员已经观察到的其它问题，如在下述的实施方式中以示例方式所描述的，本发明提供了方法、过程、系统、设备、仪器和
/或装置。
[0014]根据本发明的第一个方面，旋片式真空泵包括泵壳体，其具有进气口或吸气口和出气口或排气口 ；定子，其设置在泵壳体内并且限定圆柱形的定子腔体；以及圆柱形转子，其偏心地布置在定子腔体中、绕泵转子轴可旋转并且装备有径向可移动的径向叶片，该径向叶片与定子腔体的壁相配合，以将气体从进气口泵送到出气口 ；泵壳体填充有油，该油的量使得定子浸入用作冷却液和润滑液的油浴中；其中，还设置有用于驱动泵的马达，该马达布置在与泵壳体流体地连通的马达壳体的内部，由此马达浸入油浴中。
[0015]在一些实施例中，马达壳体和泵壳体被制成为容纳真空泵和真空泵的马达两者的单个的、共用的壳体。
[0016]由于马达浸入油浴中，因此泵和它的马达之间不再需要密封。
[0017]相对于现有的解决方案(其中，需要复杂的密封系统以防止油从油浴泄露)，在根据本发明的实施例的真空泵中，针对真空泵和马达设置密封壳体或者针对真空泵和马达设置单个的密封壳体足以保证防止任何油泄露。
[0018]而且，与现有的解决方案相反(其中，马达通常通过空气流冷却)，在本解决方案中，油可以用作用于真空泵和用于马达的冷却液，这可以导致更均匀的温度分布。
[0019]有利地，通过将马达放置在泵壳体的内部，可以获得更紧凑的布局，这对于安装真空泵来说允许要求较低的空间需求。
[0020]根据本发明的第二个方面，旋片式真空泵包括泵壳体，其具有进口或吸入口以及出口或排放口 ；定子，其设置在壳体内并且限定圆柱形的定子腔体；圆柱形转子，其偏心地布置在定子腔体中、绕泵转子轴可旋转并且装备有径向可移动的径向叶片，该径向叶片与定子腔体的壁相配合以将气体从进气口泵送到出气口，所述壳体填充有油，所述油的量使得定子浸入用作冷却液和润滑液的油浴中，其中还设置有用于驱动泵的马达，该马达包括定子和绕马达转子轴可旋转的转子，马达转子轴和泵转子轴被制成为单个的、整体的泵轴，该泵轴具有布置在其两端的支撑件(诸如套筒或轴承等)。
[0021]显然，当泵和它的马达布置在共用的空间中时(即，两个连通的壳体或者替换地单个共用的壳体)，可以方便地实施这种布局。
[0022]由于泵轴支撑在其两端上并且没有零部件悬臂在泵轴上，因此与现有解决方案相比可以获得更好且更均匀的重力分布，从而显著降低了作用在泵轴本身上的机械应力。
[0023]根据一些实施例，马达转子和泵转子被制成为连同泵轴的单个的、整体的部件，这使得真空泵中的旋转零部件的数量显著减少，并且使得真空泵的制作更容易并且成本更低，且使得它的操作更可靠。
[0024]在查阅了下面的附图和详细描述之后，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点对本领域的技术人员来说将是或将变得显而易见的。意图将所有这样的其他系统、方法、特征和优点包括在此说明书内、在本发明的范围内并且受到附加的权利要求保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]参照以下附图可以更好地理解本发明。附图中的组件不必按比例示出，相反重点在于说明本发明的原理。在附图中，相似的附图标记指代不同视图中的相应零部件。
[0026]图1是按照现有技术的旋片式真空泵的立体图；
[0027]图2是图1所示的真空泵的示意性截面图；
[0028]图3是根据本发明的实施例的旋片式真空泵的示意性截面图。
【具体实施方式】
[0029]参考图1和2，示意性地示出了根据现有技术的旋片式真空泵100。
[0030]真空泵100包括其中限定了进气口 102a和出气口 102b的外部壳体102。限定了圆柱形腔体106的内部壳体或定子104紧密地布置在外部壳体102的内部。腔体106容纳圆柱形转子108，该圆柱形转子具有与腔体106的轴线平行、但是相对于腔体轴线偏心布置的轴线。
[0031]根据不同的应用和泵送需求，转子108可以是单段转子或双段转子(诸如在图1和图2所示的示例中等)。在这种情况下，转子108包括在较低压力下的第一转子段108a和在较高压力下的第二转子段108b。根据众所周知的布局，转子段108a和108b各个都装备有一个或多个径向可移动的径向叶片，该径向叶片被安装到转子108上，并且例如借助于离心力、弹簧或沿径向方向的从转子轴线供应的流体压力与腔体106的壁保持接触。
[0032]在具有双段转子的旋片式真空泵的最常见的设计中，第二转子段为悬臂式。
[0033]外部壳体102填充有油(油塞112在图1中可见)，该油的量使得定子104浸入用作冷却液和润滑液的油浴110中。在已知的方式中，泵100实际上被制造为使得一定量的油可以渗透到定子腔体106中并且形成薄膜，以确保转子叶片与腔体106的壁之间的密封。
[0034]马达，更具体地，电动马达114布置在壳体102的外部并且悬臂于其上，该马达114驱动泵100的转子108旋转。
[0035]更详细地，马达114的转子的轴116连接到泵100的转子108的轴118，以驱动泵100的转子108绕其轴线旋转。
[0036]马达114通过连接凸缘120连接到泵100，并且油动态密封件122在马达转子轴116和泵转子轴118之间的轴连接处设置在泵壳体102上，以防止油从壳体102中泄露。
[0037]在图2中，还示出了用于冷却泵100的机械冷却扇124，冷却扇124还通过套筒126安装在马达轴116上。
[0038]图1和2中所示的布局的缺点是显而易见的。
[0039]首先，连接凸缘120具有复杂的结构，并且油动态密封件122不能保证在任何操作条件下油浴的完全密封。
[0040]而且，油动态密封件122受到磨损，这增加了其密封丧失的风险。
[0041]此外，泵转子的第二转子段108b和马达114两者均悬臂在泵转子轴上，这特别是当在该轴上的重力分布不均匀且不对称时、导致在该轴上相关的机械应力增加。
[0042]而且，若干旋转零部件设置在泵轴上并且连接在其上，这使得泵的结构复杂并且使得它的操作经受高风险的失效。
[0043]现在转到图3，示意性地图示了根据本发明的实施例的旋片式真空泵10。
[0044]真空泵10包括其中限定了进气口 12a和出气口 12b的泵壳体。限定了圆柱形腔体16的定子14布置在泵壳体12的内部。腔体16容纳圆柱形转子18，该圆柱形转子18具有与腔体16的轴线平行、但相对于腔体轴线偏心布置的轴线，转子18可以绕泵转子轴旋转。
[0045]在图3所示的示例实施例中，转子18包括在较低压力下的第一转子段18a和在较高压力下的第二转子段18b，在已知的方式中，转子段18a和18b各个都装备有一个或多个径向可移动的径向叶片22，该径向叶片被安装到转子18上，并且例如借助于离心力、弹簧或沿径向方向的从转子轴线供应的流体压力与腔体16的壁保持接触。转子段18a、18b的径向叶片22与定子腔体16的内壁相配合，以将气体从进气口 12a泵送到出气口 12b。
[0046]外部壳体12填充有油，该油的量使得定子14浸入用作冷却液和润滑液的油浴20中:在已知的方式中，一定量的油可以从油浴20渗透到定子腔体16中并且形成薄膜，以确保转子叶片22和腔体16的内壁之间的密封。
[0047]在这个方面，可以选择性地设置油泵21以用于强制油循环。
[0048]泵10装备有用于驱动泵10的转子18旋转的马达24。马达24优选为电动马达，并且更优选的是异步电动马达。
[0049]在这个方面，如图3所示，马达24可以连接到盒体25，盒体25容纳用于驱动和控制马达操作的电气组件。
[0050]根据实施例，马达24位于马达壳体的内部，其中马达壳体与泵壳体流体地连通，由此马达24浸入油浴20中。
[0051]更准确地，在图3所示的实施例中，泵壳体和马达壳体可被制成为容纳泵10和马达24两者的单个的、共用的壳体12。
[0052]因此，在泵和它的马达之间不再需要复杂的连接或密封系统。而且，最终的整体结构比已知类型的旋片式真空泵更紧凑，这在没有多少空间来容纳真空泵的许多应用中，结果是非常有利的。
[0053]在已知的方式中，马达24包括固定的定子29和可以绕马达转子轴旋转的转子30。由于泵10和泵马达24两者都布置在同一个壳体12的内部，因此泵转子轴和马达转子轴可被制成为单个的、整体的部件，即单个的、整体的泵轴26，该泵轴26可由支撑件28 (诸如套筒或轴承等)在泵轴26的两端26a、26b支撑。
[0054]得益于这种布局，可以获得沿泵轴26的更平稳且更均匀的重力分布，从而显著降低了作用在泵轴自身上的机械应力。
[0055]根据实施例，泵转子18和马达转子30可被制成为连同泵轴26的单个的整体的部件，使得这些转子和轴之间不需要连接，并且显著地减少旋片式真空泵的旋转零部件的数量。
[0056]由于马达24浸入油浴20中，因此油用作用于泵10和马达24两者的冷却液。这可以有利地导致在泵10和它的马达24之间产生更均匀的温度分布。
[0057]反过来，油浴20也可以由任何传统的冷却技术冷却，包括水冷却和空气冷却。
[0058]例如,在示例性图示实施例中，油通过利用风扇通过空气冷却来冷却。更具体地，为了彻底消除泵轴26上的任何机械连接，使用磁力风扇32来冷却油浴，如图3所示。
[0059]磁力风扇32未安装在泵轴26上；相反,磁力风扇32具有它自己的风扇轴34,该风扇轴34与泵轴26同轴地布置。通过简单地使用一对相配合的磁铁36 (这些磁铁中的第一个设置在泵轴26上并且第二个设置在风扇32上)可以在不需要与泵轴26的任何机械连接的情况下驱动风扇32旋转。
[0060]从上面的说明中显而易见的是:根据本发明的旋片式真空泵具有简单且紧凑的结构，并且在无需任何复杂的密封系统的情况下可以有效地防止油从油浴中泄露。而且，得益于本发明的布局，可以显著地减少旋转机械零部件的数量，并且可以获得在泵轴上的更均匀的重力分布，从而减小了作用在该泵轴上的机械应力，并且结果降低了失效的风险。
[0061]还显而易见的是:已经给出了上述示例性实施例以更好地理解本发明，而不是用来限定发明本身的保护范围，并且从上面的公开开始，落入本发明的保护范围内的多种变形和修改对本领域的技术人员来说是显而易见的。
[0062]应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明的各方面或细节进行修改。此外，上述说明仅用于说明的目的，而非用于限定的目的——本发明由权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种旋片式真空泵，包括: 泵壳体，在所述泵壳体中限定进气口和出气口； 定子，其设置在所述泵壳体的内部并且限定圆柱形的定子腔体； 圆柱形转子，其容纳在所述定子腔体的内部并且具有与所述定子腔体的轴线平行但相对于腔体轴线偏心布置的轴线，所述转子绕泵转子轴可旋转并且装备有一个或多个径向可移动的径向叶片，所述径向叶片与所述定子腔体的内壁相配合，以将气体从所述进气口泵送到所述出气口； 其中，所述泵壳体填充有油，所述油的量使得所述定子浸入油浴中；并且 其中，所述泵装备有用于驱动所述泵转子旋转的马达，所述马达布置在马达壳体的内部，其中所述马达壳体与所述泵壳体流体地连通。
2.根据权利要求1所述的旋片式真空泵，其中所述泵壳体和所述马达壳体被制成为容纳所述真空泵和所述马达两者的单个的、共用的壳体。
3.根据权利要求1或2所述的旋片式真空泵，其中所述马达为电动马达或异步电动马达。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋片式真空泵，其中所述油浴中的所述油用作用于所述真空泵和用于所述马达的冷却液。
5.根据前述权利要求中任一项所述的旋片式真空泵，其中，所述马达包括定子和绕马达转子轴可旋转的转子，并且其中所述泵转子轴和所述马达转子轴被制成为单个的、整体的泵轴。
6.根据权利要求5所述的旋片式真空泵，其中所述泵轴由布置在所述泵轴两端的支撑件支撑。
7.根据权利要求5或6所述的旋片式真空泵，其中所述泵转子和所述马达转子被制成为连同所述泵轴的单个的整体的部件。
8.根据权利要求5至7任一项所述的旋片式真空泵，其中所述泵还装备有冷却风扇。
9.根据权利要求8所述的旋片式真空泵，包括以下各项中的至少一者: 其中所述冷却风扇绕与所述泵轴同轴布置的风扇轴可旋转；并且其中一对相配合的磁铁被设置来用于驱动所述冷却风扇旋转，所述一对磁铁中的第一个磁铁布置在所述泵轴中，并且所述一对磁铁中的第二个磁铁布置在所述风扇上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的旋片式真空泵，其中所述转子包括在较低压力下的第一转子段和在较高压力下的第二转子段，所述转子段的各个绕所述泵转子轴可旋转并且装备有一个或多个径向可移动的径向叶片，所述径向叶片与所述定子腔体的所述内壁相配合以泵送气体。
【文档编号】F04C29/00GK104235020SQ201410191028
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】詹弗兰科·卡普佐, 伊丽莎贝塔·卡波莱丽, 戈塞佩·德·帕尔马 申请人:安捷伦科技有限公司