CN101260885A

CN101260885A - 具有两个或多个转子的无油流体机械

Info

Publication number: CN101260885A
Application number: CNA2007101857271A
Authority: CN
Inventors: 谷川志郎
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-09-10
Also published as: JP2008138549A; EP1927758A1; US20080131302A1

Abstract

本发明涉及一种无油流体机械单元，其具有的流体机械具有两个或多个转子，并且转子间的转矩传递可无需使用润滑油就可实现，从而消除由润滑油导致的污染，也不会减少同步齿轮的工作寿命。驱动马达(11)的驱动轴(12)连接到流体机械的转子轴(14)，同步齿轮(18、19)分别在马达(11)侧连接于转子轴(14、15)的末端上，并且滑轮(16、17)分别在相对于马达(11)的另一侧连接于转子轴(14、15)的末端，而且皮带环绕在滑轮上使得滑轮以彼此相反的方向旋转。同步齿轮的至少一个由塑料制成。因而，通过经由同步齿轮驱动和经由皮带驱动两条途径，实现转子间的转矩传递。

Description

具有两个或多个转子的无油流体机械

技术领域

本发明涉及一种具有两个或多个转子的无油流体机械，具体地说，涉及一种干式密封机械真空泵，如罗茨式(Roots type)、螺旋式和爪式(claw type)真空泵，其具有两个或多个转子，转子相互间同步旋转，以实现均衡的转矩传动，而不需要用于润滑转子驱动机构的润滑油，从而消除油污染。

背景技术

流体机械具有容纳在转子壳体中的两个或多个反转啮合的叶片转子，通过相互同步旋转的转子来排除截留(trapped)在转子壳体壁与转子表面间的间隙中的空气，这种流体机械广泛的用作真空泵，例如罗茨式真空泵、爪式(claw)真空泵和螺杆式真空泵。

在这些具有两个或多个叶片转子的干式机械真空泵中，由金属制成的同步齿轮通常适合使啮合叶片转子在彼此相反的方向上旋转。由金属制成的同步齿轮需要用油、油脂或固体润滑剂等等润滑。更进一步地，由于同步齿轮的啮合接触产生噪声。

同步齿轮的润滑由油、油脂或固体润滑剂等完成。油润滑降低真空度。在转子低转速的情况下，可采用油脂，但填充油脂并不容易。当齿轮受到大负荷时，固体润滑剂不能满足要求。油脂在消除摩擦热方面的性能很差，固体润滑剂不能消除摩擦热。一般情况下，润滑油储存在齿轮箱中，并在真空泵运行时提供给需要的地方，存在油穿过转子的传动轴的油密封而泄漏的问题。尤其是，将泄漏到泵室的油分子调(defuse)入导管以被抽空，并且损坏真空度。

为了解决这些问题，可想到的是使用塑料齿轮或齿形啮合带(同步皮带)，以无润滑的传递驱动力。然而，不利的是其不能传递大转矩，因为塑料齿轮和齿形啮合带与金属齿轮比较起来强度较低，从而导致工作寿命减少。

在日本的已公开(Laid-Open)专利申请No.6-185483(专利文献1)公开一种干式罗茨机械真空泵，在其中环形磁铁分别连接于传动马达的传动轴的末端，以及旋转轴之一的末端，和一插入(run in)到环形磁铁的外圆周与内圆周之间的缝隙内的由电绝缘材料制成的隔离部件，，以便使设有连接于(attached to)旋转轴的环形磁铁的泵体侧，从设有连接于马达传动轴的环形磁铁的泵体侧分隔开。同步齿轮包括金属齿轮和塑料齿轮，以使两个转子在相互同步的过程中沿彼此相反的方向旋转，同步齿轮设置于各自旋转轴的另一末端。在该结构中，用于润滑同步齿轮的润滑油并不是必须的，用于防止油从齿轮室泄漏到泵室的油密封和用于防止油从齿轮室泄漏到外面的油密封被移除，从而摩擦导致的能量损失减少。

然而，对于专利文献1公开的干式罗茨机械真空泵，驱动马达的驱动转矩经由环形磁铁传递到一个转子，并且该驱动转矩经由包括金属齿轮和塑料齿轮的同步齿轮传递到另一转子。所以，当增加的驱动转矩从驱动马达传递到一个转子时，所有驱动转矩全部经由同步齿轮传递到另一转子，并且塑料齿轮由于增加的转矩可能被破坏或降低工作寿命。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种无油流体机械单元，该无油流体机械单元，转矩传递能在无需润滑油的相互同步反转的两个或多个转子之间实现，从而消除润滑油导致的污染而并不降低流体机械的同步齿轮的工作寿命。

为实现该目的，本发明提出无油流体机械单元包括无油流体机械、连接到流体机械的转子轴之一的马达、和用于安装流体机械和马达的安装基座，流体机械具有转子壳体和两个或多个容纳在转子壳体内的可旋转的叶片转子，以在转子旋转时排除截留形成于叶片和转子壳体之间的空隙(pockets)内的气体，其中滑轮连接于每个所述转子轴的末端，该末端与马达侧末端相对，环绕于滑轮上的皮带连接于相邻的转子轴，以便连接于相邻的转子轴的滑轮以彼此相反的方向旋转；并且同步齿轮分别连接于转子轴的另一末端，同步齿轮中的至少一个由塑料制成；通过经由皮带驱动和经由同步齿轮驱动的两种途径，转子间的转矩传递得以完成。

通过组成无油流体机械单元，从而经由皮带驱动和经由同步齿轮驱动两条途径实现转子间转矩的传递，施加到同步齿轮上的负载转矩减少。因此，通过采用塑料制造同步齿轮中的至少一个(at least on of the synchronizationgears)，用于润滑同步齿轮的润滑油将不再需要。更进一步地，当相邻的转子间的传递转矩的仅一部分经由皮带传递时，总转矩的传递能力可随施加到同步齿轮的负荷转矩的减少而增加。因而，通过在像这样构成的驱动传动机构中采用塑料齿轮，由使用塑料齿轮而降低转矩传递能力的问题，和塑料齿轮对于机械负载的不良的抗疲劳强度的问题可被同时解决。

通过在马达侧提供同步齿轮和在对外的相对侧提供滑轮，转子间的转矩传递可在转子的两端侧得以实现，实现均衡的转矩传递，并且更进一步的是，皮带在其磨损时可易于更换。因此，通过在无油流体机械中采用驱动传动机构，润滑油的污染可被消除，尤其是可提供能产生无油真空的高效率的干式机械真空泵。

优选的是，设置的惰轮通过将皮带经由惰轮环绕在相邻的滑轮上，以使滑轮分别连接于相邻的转子轴，并以彼此相反的方向旋转。

如前所述，转子间的转矩传递通过经由同步齿轮驱动和经由皮带驱动两条途径实现，施加在同步齿轮上的负载转矩减少，及塑料齿轮或齿轮组可被用作同步齿轮，使得无需润滑剂对同步齿轮进行润滑，并且延长同步齿轮的工作寿命。因此，通过在无油流体机械中采用驱动传动机构，润滑油污染可被消除，并且尤其是可提供能产生无油真空的高效率的干式机械真空泵装置。

附图说明

图1A是基于本发明的构成为干式罗茨机械真空泵的无油流体机械的俯视图，该罗茨式机械真空泵装有驱动传动机构，图1B是其前视图，并且图1C是其侧视图。图2A是沿图1A中的线A-A的剖视图，以及图2B是图1A中的线C-C的横向剖视图。

具体实施方式

将结合图所示描述本发明的一个优选实施例。然而需要指出的是，除非特指，尺寸、材料、相对位置以及实施例中的构成部分应被解释为仅具说明性，而不得解释为对本发明保护范围的限定。

图1A是基于本发明的构成为干式罗茨机械真空泵的无油流体机械的俯视图，该机械式真空泵装有驱动传动机构，图1B是其侧视图，以及图1C为其前视图。图2A是图1A中沿线A-A的剖视图，并且图2B为图1A中沿线C-C的横向剖视图。尽管本发明将以干式机械真空罗茨泵为例进行说明，并且其具有装配驱动传动机构的两个转子，但是应用到本发明的流体机械的驱动传动机构，可用于任何具有两个或多个反转啮合的叶片转子的流体机械，并且该转子相互平行的容纳在转子壳体中以相互保持同步旋转，并且转子间的转矩传递是在无润滑情况下完成，其同样适用于螺杆式真空泵和爪式真空泵。

如图1-2所示，附图标记10为干式机械真空罗茨泵，11为用于驱动真空泵10的驱动马达，12为驱动马达11的驱动轴。附图标记13为用于连接驱动马达11的驱动轴12和真空泵的转子轴14的末端的联轴器，15是另一转子轴。附图标记16和17是滑轮，其上环绕有皮带26，该皮带26用于将传递到转子轴14的转矩传递到另一转子轴15。附图标记18、19为连接于转子轴14和15的另一末端的同步齿轮，其相互啮合以使转子轴14、15在彼此相反的方向上同步旋转。附图标记20为用于支撑真空泵10和驱动马达11的安装基座。附图标记21和22是将真空泵10和驱动马达11固定到安装基座20的固定工具。附图标记27和28(图2B所示)分别是出口和入口。

如图2B所示，一对三叶片的罗茨式转子102和103容纳于转子壳体100的泵室101中。转子102和103分别集成到转子轴14和15，该转子轴14和15由图中未示出的无油轴承(oilless bearings)支撑。转子102和103可在叶片表面间无接触旋转，并且可在叶片外周和泵室101的壁面之间无接触旋转。

当转子102和103如图2B中的箭头29所示进行旋转时，流体，例如空气，被截留在叶片周围的空隙104，并且从入口28侧输送到出口27侧，进而从该处排出。

图1A、1B、1C中，真空泵10通过固定工具21固定到安装基座20，并且也被固定到安装基座20的马达11的驱动轴12，通过联轴器13连接到转子轴14。同步齿轮18连接于转子轴14在马达11侧的末端上，如图2A所示。并且转子轴14的另一侧的末端连接于滑轮16上，如图1B所示。

同步齿轮19连接于转子轴15在马达11侧的末端上，并且转子轴14的另一侧的末端连接于滑轮17上。皮带26经由惰轮25环绕在滑轮16和17上以便转子轴14和15以彼此相反的方向旋转。

同步齿轮18和19的至少一个由塑料制成，并且另一齿轮由塑料或金属制成。通过使用塑料齿轮，用于润滑啮合齿轮的润滑剂可被配置(dispensed)。转子14和15的同步旋转由同步齿轮18和19来保证。转子间的转矩的传递通过经由滑轮16、17和经由同步齿轮18、19两条途径实现。例如，大约70％的转矩经由滑轮16和17传递，另外大约30％的转矩经由同步齿轮18和19传递。

通过像这样在无油流体机械里构成驱动传动机构，将转矩从连接到马达11的转子轴14传递到转子轴15，是通过经由同步齿轮18、19和经由滑轮17、16这两条途径完成的。因此，经由同步齿轮18、19传递的转矩减少。所以，制造同步齿轮18和19中的至少一个，就可以不再使用润滑油。更进一步地，当同步齿轮上的转矩负载减少时，塑料齿轮的工作寿命反而增加。因而，由使用塑料齿轮的而转矩传递能力下降的问题，以及塑料齿轮对于机械负载的不良的抗疲劳强度的问题可被同时解决。

通过将驱动传动机构应用到无油流体机械中，由润滑油泄漏导致的油污染被消除。更进一步地，通过在马达11侧的相对一侧设置滑轮16和17，皮带在损坏时的更换变得更为方便。

如上所述，通过构成驱动传动机构来将转矩从转子轴14传递到转子轴15，这种同步齿轮18、19分别连接于转子轴14、15的末端侧，并且通过经由惰轮25环绕在滑轮16、17上的皮带26，滑轮16、17分别连接于另一末端侧，以使滑轮以彼此相反得方向旋转，一部分转矩传递是经由同步齿轮18、19完成的，而其余的转矩传递是经由滑轮16、17完成的。因此，施加到同步齿轮上的负载转矩减少，而塑料齿轮或齿轮组可被用于同步齿轮，从而无需润滑剂润滑同步齿轮且同步齿轮工作寿命也将延长。

因此，在无油流体机械中采用驱动传动机构，润滑油的污染可被消除，并且尤其是，可提供能产生无油真空的高效率干式机械真空泵。

依据本发明，从而提供一种可提高转矩传递能力和延长工作寿命的驱动传动机构，其不需使用润滑油，并且在真空泵中采用驱动传动装置，从而提供一种无油污染的真空泵。

Claims

1、一种无油流体机械单元，包括无油流体机械、连接到流体机械的转子轴之一的马达、和用于安装流体机械与马达的安装基座，所述流体机械具有转子壳体和两个或多个容纳在转子壳体内的可旋转的叶片转子，以当转子旋转时排除截留在形成于叶片和转子壳体之间的空隙内的气体，其中，滑轮连接于所述的转子轴的与马达侧末端相对的末端，环绕于滑轮上的皮带连接于相邻的转子轴，以便连接于相邻的转子轴的滑轮以彼此相反的方向旋转；并且同步齿轮分别连接于转子轴的另一末端，所述同步齿轮中的至少一个由塑料制成；通过经由皮带驱动和经由同步齿轮驱动的两种途径完成转子间的转矩传递。

2、如权利要求1所述的无油流体机械单元，其中，设置惰轮，以通过将皮带经由惰轮环绕在相邻的滑轮上，从而使连接于相邻的转子轴的滑轮以彼此相反的方向旋转。