一种两级干式真空泵及其工作方法与流程

本发明涉及一种两级干式真空泵及其工作方法，属于动力设备。

背景技术：

1、真空泵是指将容器抽取介质并进行压缩，从而获得真空的器件或设备。旋转式真空泵分为油封式真空泵、液环真空泵、干式真空泵和罗茨真空泵。目前，真空泵在电力，石油化工，塑料，医疗器械等行业中应用十分广泛，而干式真空泵主要适用于半导体行业、制药工业以及食品行业等需要无油清洁真空环境的工艺场合。

2、干式螺杆真空泵真空度高，但是容积利用系数小，相同抽气速率下体积较大，加工难度高；罗茨真空泵抽气速率大，加工难度低，但是需要前级泵辅助运行。因此行业内通常将一台罗茨真空泵和一台螺杆真空泵组合在一起搭建成机组来使用。

3、现有的罗茨螺杆双泵机组主要存在以下问题：1、两台独立真空泵叠在一起使用，需要单独设计支撑和连接管件，体积较大，安装过程复杂。2、重心较高，上泵固定不稳，运行过程中振动较大。3、罗茨泵没有水冷却，负载运行时温度较高，容易发生卡机事故。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，冷却效果好，压缩效果好，运行平稳，整体振动小的两级干式真空泵及其工作方法。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该两级干式真空泵的结构特点在于：包括上驱动电机、一体式壳体、上齿轮箱、上后盖板、下齿轮箱、下后盖板、排气端、水套盖板、冷却贴块、上泵转子、上轴承、上迷宫式密封、上联轴器、下泵转子、下轴承、下迷宫式密封、下联轴器、冷却单管和下驱动电机；所述一体式壳体的顶部设置有进气口，所述一体式壳体内设置有上泵吸气腔和下泵吸气腔，该上泵吸气腔和下泵吸气腔相互独立，所述一体式壳体的两侧均设置有冷却水套空腔以及和冷却水套空腔相配合的水套盖板；所述上泵转子由主动转子和从动转子一对组成，所述下泵转子由主动转子和从动转子一对组成，所述上泵转子的两端均通过上迷宫式密封和上轴承转动安装在一体式壳体的上泵吸气腔内，所述下泵转子的两端均通过下迷宫式密封和下轴承转动安装在一体式壳体的下泵吸气腔内；一体式壳体中设有轴承和迷宫式密封，用于支撑安装转子，轴承实现转子的高速运转，迷宫式密封有效隔离润滑油进入泵壳体中；所述上驱动电机、上齿轮箱、一体式壳体和上后盖板依次固定，所述下驱动电机、下齿轮箱、排气端、一体式壳体和下后盖板依次固定，所述排气端的底部设置有排气口，该排气端的内部设置有排气冷却水套空腔；所述一体式壳体中的进气口、上泵吸气腔、下泵吸气腔和排气端的排气口依次连通；所述上泵转子中的两根转子分别连接在上齿轮箱的上主动齿轮和上从动齿轮上，所述下泵转子中的两根转子分别连接在下齿轮箱的下主动齿轮和下从动齿轮上，所述上驱动电机通过上联轴器连接到上主动齿轮，所述下驱动电机通过下联轴器连接到下主动齿轮；所述上泵转子中的主动转子和从动转子之间、下泵转子中的主动转子和从动转子之间、一体式壳体与四个转子之间均留有微小间隙，使得转子高速运转时不会造成刮擦影响；所述上齿轮箱、下齿轮箱、上后盖板和下后盖板上均固定有冷却贴块，该上齿轮箱、下齿轮箱、上后盖板和下后盖板内均安装有冷却单管，冷却贴块和冷却单管加工难度低且不容易发生泄漏，能避免出现因泄漏导致污染的情况。所述一体式壳体内部的冷却水套空腔搭配冷却贴块和冷却单管，使得设备运行温度保持在50～120℃范围内，冷却效果好，保证机器稳定运转。

3、作为优选，本发明所述冷却水套空腔和排气冷却水套空腔相互独立。所述一体式壳体包含两个独立的吸气腔和冷却水套空腔，体积小，结构稳定，减少运行时产生的振动。

4、作为优选，本发明所述上泵转子为罗茨转子，所述下泵转子为螺杆转子，所述上泵转子和下泵转子相互独立。

5、作为优选，本发明所述上泵转子和下泵转子的端面型线均采用对称摆线或渐开线复合型线结构，所述上泵转子和下泵转子的最佳运行转速为3000～10000rpm。

6、作为优选，本发明所述下泵转子为螺杆转子，其螺距是变距的，或者是等距的；所述下泵转子是等径的，或者是变径的；所述下泵转子上的螺纹是左旋式结构的，或者是右旋式结构的。

7、作为优选，本发明所述上驱动电机、上联轴器和上泵转子同轴布置，所述下驱动电机、下联轴器和下泵转子同轴布置。

8、作为优选，本发明所述上齿轮箱、下齿轮箱、上后盖板和下后盖板上的冷却贴块均为相互独立的，该上齿轮箱、下齿轮箱、上后盖板和下后盖板内部的冷却单管也是相互独立的。

9、作为优选，本发明所述上泵转子的理论抽气速率与下泵转子的理论抽气速率之比为3～8，以便在兼顾温度和体积的同时，获得较高的容积比与能效。

10、作为优选，本发明所述上驱动电机和下驱动电机均为水冷电机，降温效果好，使用寿命长，噪音低。和/或，所述冷却贴块采用铝合金材质，传热性能高，增强降温效果。和/或，所述冷却单管采用304不锈钢材质，不会产生锈迹，增加耐用性。

11、作为优选，本发明所述上泵吸气腔位于下泵吸气腔的正上方，上泵转子和下泵转子分别位于上泵吸气腔位于下泵吸气腔中，所述上泵转子和下泵转子均呈水平状结构，上泵转子和下泵转子分别由上驱动电机和下驱动电机独立驱动。由此使得：1.两对转子分别由两个电机驱动，运行可靠性更高；2.上泵和下泵可以分别变频调速；3.运行平稳，振动低；4.可实现上下两级的同步冷却；5.使用寿命更长；6.气体下沉，由上自下进行压缩，经过罗茨自然进入螺杆进行压缩，压缩效果更好，压缩效率更高。

12、作为优选，本发明所述上泵转子和下泵转子以及一体式壳体的上泵吸气腔和下泵吸气腔的内部都是无油的，从而避免对所抽介质造成污染。

13、一种两级干式真空泵的工作方法，其特点在于：所述工作方法的步骤如下：所述上驱动电机和下驱动电机在运行时，分别带动上联轴器和下联轴器转动，再由上联轴器和下联轴器分别带动上泵转子和下泵转子的主动转子高速运转，同时上主动齿轮带动上从动齿轮驱动上泵转子的从动转子同步运转，下主动齿轮带动下从动齿轮 驱动下泵转子的从动转子同步运转，将介质从一体式壳体的进气口吸入，依次经过上泵转子和下泵转子旋转做功后逐步进行压缩，压缩介质最终从排气端的排气口排出。

14、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、本发明将常规罗茨和螺杆机组的两个上下泵壳体设计成统一的一体式壳体，有效减小了泵体的尺寸，同时提高了连接的稳定性，降低了运行过程中产生的振动。2、本发明将两台泵集成为一体，节省了机组支撑和连接的配件，降低零件的采购和加工成本，提高了装配效率。3、本发明采用壳体水套冷却，齿轮箱、后盖板冷却贴块和冷却单管复合冷却，降低了机器运行的温度，提高了真空泵的整体性能，同时零件便于加工和安装。4、结构简单、设计合理、便于维护和维修，市场前景广阔。

15、本发明的上下泵壳体是一体化结构，减小连接法兰可能存在的漏气风险，提高了抽速和吸气效率，同时提高了强度，可减少上泵在运行过程中的产生振动，影响性能，也可防止在运输过程中因为晃动而导致的连接法兰的破损。一体式壳体，所占空间减小，适用范围更广，同时减少了安装步骤，安装更加方便。一体式壳体内含的冷却套空腔在罗茨部分和螺杆部分均有分布，能同时对罗茨部分和螺杆部分进行冷却，加大了冷却效率。本发明的两级干式真空泵的结构简单、体积小、稳定性强、运行振动小、装配方便、冷却效果好、运行温度低。