爪型真空泵的制作方法

本实用新型涉及一种爪型真空泵，属于真空设备领域，尤其适用于有大量粉尘、粘稠物、结焦物的复杂工况。

背景技术：

目前，传统爪式真空泵通常采用多级转子串联的方式，因爪式真空泵各级泵腔之间存在级间隔板，连通各泵腔的吸、排气口设置在级间隔板上，因此，泵体内的气体通道长且弯曲，在实际使用过程中，容易出现气体凝结的问题，易堵塞通道，尤其是将爪式真空泵应用于复杂工况时，如气体中存在粉尘、粘稠物、结焦物、易碳化物等，粉尘颗粒、粘稠物、结焦物等容易附着在转子表面，而且在转子高速转动时，转子本身温度升高并发生一定的膨胀，加上转子表面易碳化物在高温下碳化并附着在转子端面，很容易出现转子抱死现象，使真空泵无法继续使用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种简单高效、具有多功能、适用于多种工况、尤其适用于复杂工况的爪型真空泵。

本实用新型所述的爪型真空泵，包括泵体、安装在泵体前后两端的密封板、由泵体与两密封板围绕所形成的泵腔、横向贯穿泵腔且位于同一水平面的两转子轴以及位于泵腔内的结构相同的两爪型转子；两转子轴同步反向转动，两爪型转子分别安装在两转子轴上且二者共轭啮合；密封板上具有装配槽，轴承室装在装配槽中，轴承室内安装轴承，转子轴通过轴承安装在密封板上；转子轴通过密封件与密封板实现密封装配；两密封板的外侧各自安装一端盖，位于同一侧的密封板与端盖形成油箱；泵体的壁内以及密封板内部均开设有冷却流道，爪型转子与其前后两端的密封板之间均留有0.20-0.25mm的间隙；泵进口、泵出口分别开设在泵体的上端、下端，且与两爪型转子的啮合部位相对。

本实用新型中的两转子轴可以通过齿轮传动机构实现同步反向转动(即两转子轴上各自安装一个齿轮，两齿轮完全相同且相互啮合，形成齿轮传动机构)，其中一转子轴连接驱动电机，通过驱动电机和齿轮传动机构即可带动两转子轴的同步反向旋转，并带动共轭啮合的两爪型转子做同步反方向运动，通过容积变化，气体压缩，达到从上端的泵进口输送气体或液体、从下端的泵出口排出的目的。

本实用新型所述爪型真空泵中，因爪型转子的前后端面与密封板之间均留有0.20-0.25mm的间隙，通过该间隙，一方面，能够确保泵的真空度在500pa-1000pa的范围内，实现对气体的抽吸，另一方面，在转子转动过程中，即使转子升温膨胀，也不会与密封板或者泵体内壁接触；同时，本爪型真空泵中只有一个泵腔、无级间隔板设计，而且泵进口、泵出口分别开设在泵体的上端、下端且与两爪型转子的啮合部位相对，因此，本泵在使用过程中，气体流经泵腔的路径短，这样，一方面能够解决传统多级爪式真空泵所存在的复杂工况下气体凝结所带来的通道易堵塞的问题，另一方面，泵腔内以及转子表面的杂脏物附着较少，且杂脏物清洗下来后能够顺利的从泵出口顺利排出，能够保证无杂脏物残留，即便将本实用新型应用于复杂工况(如气体中存在粉尘颗粒、粘稠物、结焦物、易碳化物等)，只要能够定期对泵腔内部进行清洗维护，就能够保证泵的长期使用，不会出现抱死现象。

但是，传统的多级爪式真空泵因级间隔板的存在，即便能够将杂脏物清洗下来，但杂脏物不可能完全排出，因此，在泵的使用过程中，杂脏物越来越多，会影响正常使用，若将传统爪式真空泵应用于复杂工况中，时间久了，抱死现象无法避免，且后期很难进行维修。

由上述可知，本实用新型与传统多级爪式真空泵相比具有很大优势。

基于以上结构设计，本爪型真空泵在实际应用时，既可以作为真空获得设备(输送气体时，爪型转子的转速可高达3000r/min，并获得500pa-1000pa的真空度)，也可以代替罗茨风机输送气体、增压，尤其适用于复杂工况(如：输送气体中含有粉尘颗粒、粘稠物、结焦物、易碳化物等)，同时还可以替代油泵等输送液体，尤其适用于粘稠状液体的输送(输送液体时，爪型转子的转速不宜太高，一般在1000r/min以下即可)。

本实用新型中的爪型转子可以采用双爪结构，爪型转子的两爪呈中心对称；也可以采用三爪结构，爪型转子的三爪均匀分布在爪型转子的外周。其中，爪的结构设计形式与专利号为201821182294.4中所涉及的爪的结构形式相似，都是由外凸于爪型转子本体外圆的爪部与内凹于爪型转子本体外圆的凹部共同组成，爪部顶端以及凹部底端均为圆弧面，爪部顶端圆弧面通过两侧曲面分别与爪型转子本体外圆以及凹部底端圆弧面连接，凹部底端圆弧面通过另一曲面与爪型转子本体外圆连接，相邻的圆弧面与曲面之间均为光滑连接，不存在不光滑的连接点；两爪型转子中，一爪型转子的爪部与另一爪型转子的凹部相互啮合。实际应用时，需要根据真空泵规格确定一个中心距，确定爪部顶端圆弧面所在圆周、爪型转子本体外圆圆周、凹部底端圆弧面所在圆周，根据使用工况设定两爪型转子之间以及爪型转子与泵腔之间的间隙，以爪型转子转动时尽可能各间隙最大程度接近设定间隙值为原则，进行装配调整。

本实用新型中的两爪型转子，可以是单级，也可以是多级串联，即：将数个结构相同的爪型转子(厚度可相同、也可不同)的爪型转子并排装配在转子轴上，通过采用多级串联的方式，相当于能够得到一个厚度增大的爪型转子，同时，将泵腔内部容积同步增大，以提高整个泵的抽气速率或者输送气体/液体速率。这种串联形式使爪型转子可采用多种材料制得，且维修更方便，成本更低。

优选的，密封件采用骨架油封，实际应用时，骨架油封可安装多组，以提高密封效果。

进一步优选的，轴承室与骨架油封设计为一体结构，将所述一体结构定义为密封轴承体；密封轴承体包括密封轴承座、轴承压盖、骨架油封和密封端盖；密封轴承座内具有相通的轴承室和密封室，且轴承室位于密封室的外部(即：与轴承室相比，密封室的位置更接近于泵腔)，密封室的直径小于轴承室的直径，将骨架油封套装在油封套上，并将骨架油封安装于密封室内壁的装配台阶处，骨架油封与油封套、装配台阶装配时均采用过盈配合，轴承压盖、密封端盖分别安装在密封轴承座的轴承室所在端、密封室所在端(即：通过轴承压盖、密封端盖分别将轴承室、密封室进行封堵)，形成一体的密封轴承体；装配时，将密封轴承体整体安装在转子轴上，并装配在密封板的装配槽中，密封轴承座与密封板接触的壁上安装有o型圈，密封轴承座位于油箱内的部分开有连通油箱与轴承室用的油道。通过将轴承室与密封件组合设计成一体结构——密封轴承体，能够实现整体装卸，便于安装和后期维护，提高装配维护效率；同时，密封轴承座上的油道可引导油箱内的油进入轴承室中，以润滑轴承，增加轴承的使用寿命。

更进一步优选的，密封轴承座的密封室所在端的外周车有台阶；密封端盖上，与密封室以及密封板接触的位置设有迷宫密封通道。密封室所在端通过骨架油封和密封端盖的双重密封，确保密封效果，有效防止油箱中的油进入泵腔。

优选的，单个密封板由两板体拼合固定而成，且在两板体的拼合面上开有凹形流道槽，两板体上的凹形流道槽位置相对应，当两板体拼合后，两凹形流道槽共同形成所述冷却流道。在单个板体的板面上设计流道，成型更加方便，之后，将成型的两板体拼合所得的具有内部冷却流道的密封板，制作成本低，且较为方便。进一步优选的，泵体的壁内以及密封板内部所开设有的冷却流道相通，冷却流道的进水口、出水口开设在泵体或者密封板上，能够实现整体均匀冷却。

优选的，密封板与泵体的接触面上以及密封板与端盖的接触面上均安装密封圈进行密封，以确保密封效果。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

1、本爪型真空泵只有单个泵腔、泵的进出口分别开设在泵体上下端，同时，爪型转子的前后端面与密封板之间均留有适当间隙，通过以上结构形式能够有效防止爪型转子抱死，使整个泵能够轻松应对粉尘、粘稠物、易碳化、易结焦的复杂工况，确保正常工作；

2、本爪型真空泵既可以作为真空获得设备，也可以代替罗茨风机输送气体、增压，同时还可以替代油泵等输送液体，尤其适用于粘稠状液体的输送；

3、本爪型真空泵内无任何介质，可直排大气，所抽物料可回收，更环保，更节能，使用成本更低。

附图说明

图1是本实用新型的截面图；

图2是密封轴承体与转子轴及密封板的装配图；

图3是拼合式密封板的结构示意图；

图4是三爪结构的爪型转子共轭啮合的示意图；

图5是本实用新型工作时第一阶段的示意图；

图6是本实用新型工作时第二阶段的示意图；

图7是本实用新型工作时第三阶段的示意图；

图8是本实用新型工作时第四阶段的示意图；

图9是本实用新型工作时第五阶段的示意图。

图中：1、驱动电机；2、端盖；3、密封轴承体；4、第一密封圈；5、密封板；6、第一冷却流道；7、第一密封圈；8、泵体；9、第二冷却流道；10、主动转子；11、主动轴；12、主动齿轮；13、从动齿轮；14、从动轴；15、油箱；16、o型圈；17、装配槽；18、泵进口；19、泵腔；20、泵出口；21、从动转子；

3.1、轴承压盖；3.2、轴承；3.3、轴承室；3.4、密封轴承座；3.5、油道；3.6、骨架油封；3.7、油封套；3.8、密封端盖；3.9、密封室；

5.1、第一板体；5.2、第二板体；

6.1、第一凹形流道槽；6.2、第二凹形流道槽；

10.1、爪部；10.2、凹部；10.3、爪型转子本体外圆；10.4、第一曲面；10.5、爪部顶端圆弧面；10.6、第二曲面；10.7、凹部底端圆弧面；10.8、第三曲面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1～9所示，本实施例中所述爪型真空泵包括泵体8、安装在泵体8前后两端的密封板5、由泵体8与两密封板5围绕所形成的泵腔19、横向贯穿泵腔19且位于同一水平面的两转子轴以及位于泵腔19内的结构相同的两爪型转子，两转子轴通过齿轮传动机构(即一对相互啮合且模数齿数均相同的齿轮)实现同步反向转动，两爪型转子分别安装在两转子轴上且二者共轭啮合。两密封板5的外侧各自安装一端盖2，位于同一侧的密封板5与端盖2形成油箱15；密封板5内部开设有第一冷却流道6，泵体8的壁内开设有第二冷却流道9，通过冷却流道对泵腔19外周循环冷却，防止泵体8受热膨胀；两爪型转子与其前后两端的密封板5之间均留有0.20mm的间隙；泵进口18、泵出口20分别开设在泵体8的上端、下端，且与两爪型转子的啮合部位相对。密封板5与两端盖2的接触面上安装第一密封圈74进行密封，密封板5与泵体8的接触面上安装第二密封圈进行密封。

密封板5上具有装配槽17，装配槽17中安装密封轴承体3，密封轴承体3如图2所示，其具体包括密封轴承座3.4、轴承压盖3.1、骨架油封3.6(本实施例中安装3组)和密封端盖3.8；密封轴承座3.4内具有相通的轴承室3.3和密封室3.9，且轴承室3.3位于密封室3.9的外部，密封室3.9的直径小于轴承室3.3的直径，将轴承3.2安装在轴承室3.3内，将骨架油封3.6套装在油封套3.7上，并将骨架油封3.6安装于密封室3.9内壁的装配台阶处，骨架油封3.6与油封套3.7、装配台阶装配时均采用过盈配合，轴承压盖3.1、密封端盖3.8分别安装在密封轴承座3.4的轴承室所在端、密封室所在端(即：通过轴承压盖3.1、密封端盖3.8分别将轴承室3.3、密封室3.9进行封堵)，形成了组合轴承室3.3与密封件为一体的密封轴承体3。本实施例中，密封轴承座3.4的密封室所在端的外周车有台阶，密封端盖3.8安装在所述台阶处；密封端盖3.8上，与密封室3.9以及密封板5接触的位置设有迷宫密封通道，即密封端盖3.8与密封室3.9以及密封板5之间采用迷宫密封，同时配合骨架油封3.6实现双重密封，确保密封效果，有效防止油箱15中的油进入泵腔19。装配时，将密封轴承体3整体安装在转子轴上，并装配在密封板5的装配槽17中，密封轴承座3.4与密封板5接触的壁上安装有o型圈16，实现密封。密封轴承座3.4位于油箱15内的部分开有连通油箱15与轴承室3.3用的油道3.5，通过油道3.5能够直接引导油箱15中的油进入轴承室3.3中，以润滑轴承3.2，增加轴承3.2的使用寿命。

本实施例中的密封板5采用组合式密封板5，如图3所示，具体结构是由两板体(即第一板体5.1、第二板体5.2)拼合固定而成，并在第一板体5.1、第二板体5.2的拼合面上分别开有第一凹形流道槽6.1、第二凹形流道槽6.2，两凹形流道槽位置相对应，当两板体拼合后，两凹形流道槽共同形成所述第一冷却流道6。通过在单个板体的板面上设计流道，成型更加方便，之后，将成型的两板体拼合所得的具有内部冷却流道的密封板5，制作成本低，且较为方便。除此之外，本实施例中的第一冷却流道6与第二冷却流道9相通，冷却流道的进水口、出水口开设在泵体8或者密封板5上即可。

本实施例中的两爪型转子采用两级串联的形式，即：将2个结构相同的爪型转子(厚度可相同、也可不同)的爪型转子并排装配在转子轴上，相当于得到一个厚度增大的爪型转子，同时，将泵腔19内部容积同步增大，以提高整个泵的抽气速率或者输送气体/液体速率。同时，单个爪型转子采用三爪结构，三爪均匀分布在爪型转子的外周，具体如图4所示。其中，爪的结构设计形式与专利号为201821182294.4中所涉及的爪的结构形式相似，都是由外凸于爪型转子本体外圆10.3的爪部10.1与内凹于爪型转子本体外圆10.3的凹部10.2共同组成，爪部顶端以及凹部底端均为圆弧面，爪部顶端圆弧面10.5通过其两侧的第一曲面10.4、第二曲面10.6分别分别与爪型转子本体外圆10.3、凹部底端圆弧面10.7连接，凹部底端圆弧面10.7通过第三曲面10.8与爪型转子本体外圆10.3连接，相邻的圆弧面与曲面之间均为光滑连接，不存在不光滑的连接点；两爪型转子中，主动转子10的爪部与从动转子21的凹部相互啮合。实际应用时，需要根据真空泵规格确定一个中心距，确定爪部顶端圆弧面10.5所在圆周、爪型转子本体外圆10.3圆周、凹部底端圆弧面10.7所在圆周，根据使用工况设定两爪型转子之间以及爪型转子与泵腔19之间的间隙，以爪型转子转动时尽可能各间隙最大程度接近设定间隙值为原则，进行装配调整。

为了方便对本实施例所述爪型真空泵的工作原理过程进行描述，将两爪型转子分别定义为主动转子10、从动转子21，将两转子轴分别定义为主动轴11和从动轴14，将齿轮传动机构中的两齿轮分别定义为主动齿轮12、从动齿轮13。主动轴11通过联轴器连接驱动电机1，主动转子10、从动转子21分别安装在主动轴11、从动轴14上，主动齿轮12、从动齿轮13也分别安装在主动轴11、从动轴14上。现以输送气体为例对上述爪型真空泵的实际工作原理过程进行描述：

启动驱动电机1，通过驱动电机1和齿轮传动机构即可带动两转子轴同步反向旋转，并带动共轭啮合的两爪型转子做同步反方向运动，通过容积变化，气体压缩，达到从整个泵的上端泵进口18输送进气体、并从下端的泵出口20将气体排出的目的，图5-图9分别为该工作过程中的五个阶段：

第一阶段(如图5所示)——开始进气：

气体从上端泵进口18进入泵腔19，且进入两爪型转子位于最上方的爪(定义为爪一)之间的空腔中，此时爪一贴近泵体8内壁；

第二阶段(如图6所示)——继续进气：

两爪型转子的爪一向相反方向转动，且相背而行，即左边的的主动转子10做逆时针转动，右边的从动转子21做顺时针转动，两爪型转子的爪一下移，且二者之间的空腔增大，气体继续续进入；

第三阶段(如图7所示)——密封阶段：

两爪型转子的爪一逐渐下移，爪二转至最上方，并贴近泵体8内壁，前期进入的气体被压缩并密封在各爪型转子的爪一、爪二之间的空腔中，此时气体依然继续从上端泵进口18进入泵腔19(图示中为了区别前后进入的气体，将前期进入泵腔19内的气体用密度较大的点进行表示，后期进入的气体用密度较小的点进行表示)；

第四阶段(如图8所示)——开始排气：

两爪型转子的爪一继续下移至最下方，之后爪一与泵体8内壁脱离，开始上移，整个泵开始排气，此时爪二逐渐下移；

第五阶段(如图9所示)——继续排气：

两爪型转子的爪一继续上移，爪二继续下移，直至两爪型转子的爪二相互咬合，前期进入泵腔19内的气体排气结束。如此往复循环，实现整个泵的持续进排气。

本实施例所述爪式真空泵中，因爪型转子的前后端面与密封板5之间均留有0.20mm的间隙，通过该间隙，确保了泵的真空度在500pa-1000pa的范围内，实现对气体的抽吸，而且即使转子升温膨胀，也不会与密封板5或者泵体8内壁接触，同时本爪型真空泵只有单个泵腔19、泵的进出口分别开设在泵体8上下端，通过以上各结构设计能够有效防止爪型转子抱死，使整个泵能够轻松应对粉尘、粘稠物、易碳化、易结焦的复杂工况。需要注意的是，如果要提高泵的使用寿命，需要定期对泵腔19内部进行清洗维护，将杂脏物清洗干净。

本实施例所述爪式真空泵还可以实现多种功能：当爪型转子的转速控制在3000r/min时，可以获得500pa-1000pa的真空度，作为真空获得设备使用；也可以代替罗茨风机输送气体、增压，尤其适用于复杂工况；当爪型转子的转速控制在1000r/min以下时，可以替代油泵等输送液体，尤其适用于粘稠状液体的输送。