本发明涉及容积式真空泵技术领域，特别涉及一种双侧双级涡旋干式真空泵。
背景技术：
干式真空泵一般指能在大气压到10-2pa及以下压力范围内工作、在抽气流道中不使用任何油类和液体、且能连续直接向大气排气的真空泵，其广泛应用于集成电路、太阳能、真空表面技术、制药、科学仪器等产业和领域。自20世纪80年代以来，干式真空泵发展迅猛，目前，干式真空泵已发展有许多种类，包括多级爪式、多级罗茨式、罗茨+爪型组合式、螺杆式及涡旋式等。
其中，涡旋式即涡旋干式真空泵是从涡旋式压缩机演化而来，属于容积式真空泵，由于涡旋干式真空泵具有清洁无油、工作压力范围宽、性能可靠、转矩变化小及适应恶劣运行条件能力强等特点，因此得以广泛应用。截止目前，涡旋干式真空泵的研制和生产主要集中在德国、美国和日本等国的少数厂家，但近年来，国内的涡旋干式真空泵技术也取得了较大的进步和发展。
涡旋干式真空泵性能的主要技术参数为抽速和极限真空度。作为容积式真空泵的一种，涡旋干式真空泵的抽气性能主要由工作腔的几何尺寸和主轴转速决定，在选定电机的情况下，其抽速只受定、转子形成的最外侧月牙形工作腔容积大小影响。为了提高在一定外接圆尺寸下的抽气性能，双侧涡旋干式真空泵应运而生，但目前双侧涡旋干泵的结构布局会导致涡旋型线不能从基圆处展开，进而影响泵的压缩比和极限压力。虽然出现了双侧的两个涡旋工作腔串联工作的双级涡旋干泵，在提高压缩比上起到了一定作用，但是实际应用效果仍十分有限。
现有双侧涡旋干式真空泵的结构导致了转子上安装的滚动轴承与泵腔之间的密封为依靠橡胶圈等材料形成的接触动密封。虽然在轴承选配上选择了脂润滑形式的滚动轴承，但在工作中仍有少量润滑物质进行泵腔的可能，难以做到绝对无油。
另外，气体被压缩产生的大量热量需要依靠定转子等结构件传递散热，当泵腔冷却不好时，涡旋齿受热变形，影响抽气性能，严重时存在卡死现象。通常的双侧单级涡旋泵也存在严重的过压缩等现象而导致泵腔温度升高的过热问题。
因此，现阶段亟需一种能够兼顾增大抽速、提高压缩比和极限真空度，以及增强泵腔冷却效果的绝对无油的清洁涡旋干式真空泵。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种双侧双级涡旋干式真空泵，包括电动机、曲拐轴、涡旋动盘、左涡旋定盘和右涡旋定盘，所述电动机的电机轴与曲拐轴的主轴端通过联轴器连接，所述涡旋动盘套装在曲拐轴的偏心部，所述涡旋动盘同时与所述左涡旋定盘和所述右涡旋定盘相配合，所述左涡旋定盘与所述右涡旋定盘在外圆周侧密封连接，所述左涡旋定盘和所述右涡旋定盘与所述涡旋动盘之间分别形成的配合腔为涡旋工作腔，所述涡旋工作腔的外圆周侧与进气口相通，所述涡旋工作腔的中心侧与排气通道相通，所述排气通道与排气口相通，所述涡旋动盘左侧从外圈至内圈均设有涡旋齿，位于内圈的涡旋齿的齿高高于位于外圈的涡旋齿的齿高，所述涡旋动盘右侧只有外圈设有涡旋齿，所述涡旋工作腔包括第一级涡旋工作腔和第二级涡旋工作腔，所述第一级涡旋工作腔由所述涡旋动盘左侧和所述涡旋动盘右侧的外圈的涡旋齿分别与所述左涡旋定盘和所述右涡旋定盘的涡旋齿配合形成，所述第一级涡旋工作腔包括左第一级工作腔和右第一级工作腔，所述第二级涡旋工作腔由所述涡旋动盘左侧内圈的涡旋齿与所述左涡旋定盘的涡旋齿配合形成，所述涡旋动盘内设置气流通道使所述第一级涡旋工作腔和所述第二级涡旋工作腔相通。
所述左涡旋定盘或者所述右涡旋定盘开设辅助排气孔，所述辅助排气孔的设置位置与所述涡旋动盘的所述气流通道的位置相对应，所述辅助排气孔上设置辅助排气阀，所述辅助排气孔通过所述辅助排气阀与真空泵外部相通。
所述右第一级工作腔与真空泵外部设置中间充气的软体变形密封结构。
所述软体变形密封结构的软体为橡胶，或聚醚砜树脂、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的一种或多种添加橡胶形成的复合材料。
所述左涡旋定盘的外侧中心部和所述涡旋动盘的外侧中心部设置半导体制冷片。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，突破了现有涡旋干式真空泵真空泵在整体抽气性能上的限制，通过改变涡旋工作腔的分布结构，使得涡旋干式真空泵能够在双侧同时抽气提高抽速的情况下，增大涡旋展开圈数，提高涡旋干式真空泵的压缩比和极限真空度；在第一级涡旋工作腔与第二级涡旋工作腔间设置辅助排气阀，当入口压力较高时，能够通过辅助排气阀排除涡旋工作腔内的高压气体，避免过压缩现象，减少热量的产生；设计了中间充气的软体变形密封结构，实现了在泵内外变化压差下密封的同时将滚动轴承完全密封于泵腔外，保证泵腔内清洁无油；第二级涡旋工作腔设置为单侧的同时，通过在泵体高温区设置半导体制冷片，在很大程度上提高了泵体的散热能力，降低泵体温度，减少涡旋齿的受热变形。综合以上，本发明的双侧双级涡旋干式真空泵可以在完全清洁、无油的基础上具有抽速大、压缩比和极限真空度高的特点，且泵体产热量少、散热好，有利于长期稳定运行。
附图说明
图1是本发明提供的双侧双级涡旋干式真空泵的结构示意图；
图2是为图1的a-a剖视图。
其中，
1-电动机，2-曲拐轴，3-右涡旋定盘，4-涡旋动盘，5-左涡旋定盘，6-壳体，7-联轴器，8-配重，9-左第一级工作腔，10-右第一级工作腔，11-第二级涡旋工作腔，12-气流通道，13-辅助排气孔，14-辅助排气阀，15-排气通道，16-进气口，17-排气口，18-橡胶密封胶圈，19-扇叶，20-电动风扇，21-半导体制冷片。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图2所示，本发明提供了一种双侧双级涡旋干式真空泵，包括电动机1、曲拐轴2、涡旋动盘4、左涡旋定盘5、右涡旋定盘3和壳体6。
壳体6通过螺栓设置在右涡旋定盘3上。
电动机1的电机轴与曲拐轴2的主轴端通过联轴器7连接，涡旋动盘4套装在曲拐轴2的偏心部，涡旋动盘4同时与左涡旋定盘5和右涡旋定盘3相配合，左涡旋定盘5与右涡旋定盘3在外圆周侧密封连接，左涡旋定盘5和右涡旋定盘3与涡旋动盘4之间分别形成的配合腔为涡旋工作腔，涡旋工作腔的外圆周侧与进气口16相通，涡旋工作腔的中心侧与排气通道15相通，排气通道15与排气口17相通，涡旋动盘4左侧从外圈至内圈均设有涡旋齿，位于内圈的涡旋齿的齿高高于位于外圈的涡旋齿的齿高，涡旋动盘4右侧只有外圈设有涡旋齿，涡旋工作腔包括第一级涡旋工作腔和第二级涡旋工作腔，第一级涡旋工作腔由涡旋动盘4左侧和涡旋动盘4右侧的外圈的涡旋齿分别与左涡旋定盘5和右涡旋定盘3的涡旋齿配合形成，第二级涡旋工作腔由涡旋动盘4左侧内圈的涡旋齿与左涡旋定盘5的涡旋齿配合形成，涡旋动盘4内设置气流通道12使第一级涡旋工作腔和第二级涡旋工作腔相通。第一级涡旋工作腔为涡旋动盘与两侧涡旋定盘相配合形成的第一级压缩工作腔，该腔为双侧吸气，提高了涡旋真空泵的抽速；第二级涡旋工作腔为涡旋动盘与一侧涡旋定盘相互配合形成的第二级压缩工作腔，该腔为单侧吸气腔，涡旋型线可以延展至泵体几何中心，提高涡旋真空泵的压缩比和极限真空度；第一级压缩工作腔经由涡旋动盘上设置的气流通道与第二级压缩工作腔相连，达到两级连续压缩的工作过程。
左涡旋定盘5或者右涡旋定盘3开设辅助排气孔，辅助排气孔13的设置位置与涡旋动盘4的气流通道12的位置相对应，辅助排气孔13上设置辅助排气阀14，辅助排气孔13通过辅助排气阀14与真空泵外部相通。在涡旋真空泵初始阶段入口压力较高时，经第一级涡旋工作腔压缩的气体就可达到排气压力，即达到稍高于大气压，而从辅助排气口排出，可以一定程度上改善过压缩现象，提高抽气速率。第一级涡旋工作腔的压缩比较小，辅助排气阀的设置在一定程度上改善了泵腔工作过程中的过压缩现象，因此，涡旋干式真空泵产生的热量少且主要集中于泵体的中心部分。
第一级涡旋工作腔包括左第一级工作腔9和右第一级工作腔10。涡旋动盘与左涡旋定盘配合形成左第一级工作腔，左第一级工作腔的高度设为h1；涡旋动盘与右涡旋定盘配合形成右第一级工作腔，右第一级工作腔的高度设为h2；第二级涡旋工作腔的高度设为h3；工作腔高度间的关系满足：h1+h2≥h3＞(h1+h2)/2。在涡旋真空泵入口压力降低后，两级泵腔串联抽气，第二级涡旋工作腔的高度，即h3，根据真空泵的规格和具体涡旋型线设计进行调整，保证两级间的连续稳定抽气。
右第一级工作腔10与真空泵外部设置中间充气的软体变形密封结构，软体变形密封结构的软体为橡胶，或聚醚砜树脂、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的一种或多种添加橡胶形成的复合材料，其中，聚醚砜树脂，即pes(polyethersulfoneresin)，聚醚醚酮，即peek(polyetheretherketone)，聚四氟乙烯，即ptfe(polytetrafluoroethylene)。右第一级工作腔与真空泵外部需要密封，采用中间充气的软体变形密封结构，即双层软件变形动密封，其中，软体变形密封结构的软体，即软件，可以是橡胶或聚醚砜树脂、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的一种或多种添加橡胶形成的复合材料；软体变形密封结构的软体利用螺栓固定于涡旋动盘及右涡旋定盘上，利用软体变形密封结构将涡旋动盘与右涡旋定盘间的动密封转化为静密封，双层结构中间充气可以抵抗泵内外压差的变化；软体变形密封结构将涡旋工作腔与安装在涡旋动盘及壳体上的滚动轴承完全隔离达到泵腔内完全清洁无油的目的。
左涡旋定盘5的外侧中心部和涡旋动盘4的外侧中心部设置半导体制冷片21。由于涡旋干式真空泵产生的热量少且主要集中于泵体的中心部分，在左定涡盘外侧中心部和动涡盘外侧中心部采用半导体制冷片进行强制冷却，进一步改善涡旋真空泵的冷却效果，以保证产品性能的稳定性和长期运转的可靠性。
实施例
如图1和图2所示，一种双侧双级涡旋干式真空泵，包括电动机1、曲拐轴2、右涡旋定盘3、涡旋动盘4、左涡旋定盘5和壳体6，电动机1的电机轴与曲拐轴2的主轴端通过联轴器7和配重8相连接，涡旋动盘4套装在曲拐轴2的偏心部，左涡旋定盘5与涡旋动盘4左侧的涡旋齿相配合，右涡旋定盘3与涡旋动盘4右侧的涡旋齿相配合，左涡旋定盘5与右涡旋定盘3在外圆周侧密封连接，涡旋动盘4与左涡旋定盘5配合形成左第一级工作腔9，涡旋动盘4与右涡旋定盘6配合形成右第一级工作腔10，涡旋动盘4与左涡旋定盘5内圈配合形成第二级涡旋工作腔11，左第一级工作腔9和右第一级工作腔10通过气流通道12与第二级涡旋工作腔11相通，左第一级工作腔9和右第一级工作腔10的外圆周侧与左涡旋定盘5上的进气口16相通，左第一级工作腔9和右第一级工作腔10的内侧与右涡旋定盘3上的辅助排气孔13相通，右涡旋定盘3的辅助排气孔13上安装辅助排气阀14，第二级涡旋工作腔11的中心与左涡旋动盘内设置的排气通道15相通，排气通道15与排气口17相通。
左第一级工作腔9的高度h1与右第一级工作腔10的高度h2之和大于等于第二级涡旋工作腔的高度h3。
右第一级工作腔10与真空泵外部通过橡胶密封胶圈18密封，橡胶密封胶圈18利用螺栓固设于涡旋动盘4和右涡旋定盘3上，橡胶密封胶圈18为中间含气的双层橡胶结构，橡胶密封胶圈18可以吸收涡旋动盘4平动引起的密封区域变化。
双侧双级涡旋干式真空泵在曲拐轴2的靠近电动机1的一侧设置扇叶19，在左涡旋定盘5远离涡旋动盘4的一侧设置电动风扇20，将半导体制冷片21固设于左涡旋定盘5和涡旋动盘4右侧内圈泵体温度较高处以增大泵体散热能力。
下面结合图1和图2说明本发明的一次使用过程：
启动本发明的双侧双级涡旋干式真空泵，通过电动机1带动曲拐轴2转动，进而带动涡旋动盘4运动，气体由进气口16进入泵内，气体首先进入左第一级工作腔9和右第一级工作腔10的外圆周侧，经过连续压缩并逐渐运行到左第一级工作腔9和右第一级工作腔10的中心侧，通过气流通道12进入第二级涡旋工作腔11，然后气体继续被压缩逐渐运行到第二级涡旋工作腔11的中心侧，压缩后的高压气体进入排气通道15，并由最终由排气口17排出泵外。
当涡旋干式真空泵入口压力较大时，到达气流通道12处的被抽气体压力达到排气压力，如果对其继续压缩，当其到达排气通道15时压力已超过正常排气压力，导致过压缩现象。
采用本发明的双侧双级涡旋干式真空泵，当被抽气体到达气流通道12处时已经达到排气压力，设置的辅助排气阀14将会打开，使高压气体经由辅助排气孔13排出泵外，避免过压缩现象的产生。
当气体被压缩至右第一级工作腔10内侧时，气体可以经由气流通道12流向第二级涡旋工作腔，同时需要密封元件将右第一级工作腔10内侧周向与泵外大气隔离，传统密封方式可以采取金属波纹管或橡胶密封片等密封元件,但金属波纹管密封方式受限于安装尺寸，单层橡胶密封片在涡旋动盘4平动下变形复杂、两侧压差变化范围大，不能保证长期工作中密封的可靠性。
采取了本发明的双侧双级涡旋干式真空泵，利用中间含气的双层橡胶结构的橡胶密封胶圈18对涡旋动盘4与右涡旋定盘3之间进行动密封，首先可以保证全工作压力范围内的真空隔离密封，同时由于密封胶圈中间含有压力约为1atm的空气，可以更好的抵抗工作腔与泵外压差变化，增长密封胶圈的使用寿命，提高动密封的可靠性。
受涡旋干式真空泵工作原理影响，被抽气体与泵体的最高温度区均集中于临近排气处的涡旋工作腔，传统双侧涡旋干式真空泵不论双侧串联还是双侧并联结构，其排气处的涡旋工作腔散热均受其背侧的涡旋工作腔影响，尤其作为干式真空泵的一种，涡旋干式真空泵的泵腔内没有油等润滑介质的存在，常规的涡旋干式真空泵通常不能在泵体温度较高情况下长时间工作。
采取了本发明的双侧双级涡旋干式真空泵，除了采用在左涡旋定盘5和右涡旋定盘3上设置散热翅片，在曲拐轴2的靠近电动机1的一侧设置扇叶19，在左涡旋定盘5远离涡旋动盘4的一侧设置电动风扇20，这些常用增强泵体散热能力的手段外，首先将排气处的涡旋工作腔设置为单侧结构，从泵体结构上改善了此处高温气体和泵体的散热，其次将半导体制冷片21固定于左涡旋定盘5和涡旋动盘4右侧内圈等泵体温度较高处，用于增强泵体高温处的局部散热能力，同时由于涡旋动盘4内圈为单侧结构，曲拐轴2偏心段与安装在涡旋动盘4上的滚动轴承等摩擦产热重点区域均暴露于泵腔外，可以直接由设置在曲拐轴2的靠近电动机1一侧的扇叶19进行风冷，从而整体增强了涡旋干泵的泵体冷却能力，改善了涡旋齿受热变形情况，扩大了涡旋干泵的工况范围，提高了涡旋干泵的工作稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。