CN103899539A - 一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，所述罗茨泵前盖内侧固定有一环形的机械密封压盖，所述驱动轴上固定有一环形的机械密封件及一环形的密封轴套，所述密封轴套与所述罗茨泵前盖之间设有一环形的唇封衬座；所述唇封衬座与所述密封轴套的连接处设有一环形的唇型密封；所述唇封衬座、所述密封轴套、所述机械密封件以及所述机械密封压盖围成一密封腔，所述密封腔内充满密封油。本发明优点在于，将机械密封件与唇型密封件相结合，使得密封油在真空腔与密封腔之间实现自循环，确保机械密封件的转动面与静止面之间不会断油，即使唇型密封件老化变形，也能将泄漏至真空腔内的密封油回收至密封腔内，防止污染环境。

Description

一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵

技术领域

本发明涉及一种罗茨真空泵，特别是一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵。

背景技术

罗茨真空泵是一种靠泵腔内一对叶形转子同步、反向旋转的推压作用来移动气体而实现抽气的真空泵，要确保真空泵抽真空的效果，安装叶形转子的驱动端轴必须密封良好。

现在市场上大多数罗茨真空泵在驱动端轴的密封主要包括骨架油封、机械密封、磁流体密封、磁力耦合联轴器密封、密封电机等方式，密封的作用在于阻隔外部气体进入到罗茨真空泵腔中，从而防止对真空环境的破坏。

骨架油封的密封方式，在罗茨真空泵的真空侧和常压侧各放置一个骨架油封，形成一个密封腔，在密封腔内注满真空油，形成油密封。当骨架油封过度磨损失效后，密封腔内的真空油开始渗漏，直至油位低于骨架油封的密封位置，则不能起到密封作用。骨架油封具有价格低廉，安装方便，密封可靠性高等优点，但其缺点是骨架油封过度磨损后就会失效，导致整个密封系统使用寿命短。一旦骨架油封过度磨损，密封腔内的油会向两侧渗漏，对于常压一侧则造成很严重的油渍污染。

机械密封的密封方式，一般采用单个机械密封，由于在密封腔靠近真空侧缺少密封元件，则密封腔内不会积存足够的真空油，使得需要油膜密封(机械密封的转动面相对静止面进行高速旋转形成一个油膜摩擦而形成密封)可能有时出现断油，造成机械密封的转动面和静止面没有油膜而出现干摩擦，造成损毁。同时机械密封需要靠转动面与静止面光洁度和平衡度出现任何极微小的偏差也就不能起到有效的密封作用，一旦在转动面与静止面之间出现颗粒物，其密封面上即会出现裂痕造成密封失效，因此采用机械密封的罗茨真空泵的真空度会比采用骨架油封的罗茨真空泵要低，且可靠性较差。若是采用两个机械密封来替代骨架油封，可以解决单个机械密封的隐患，但则结构复杂，成本极高。

骨架油封与机械密封相结合的密封方式，采用一个骨架油封及一个机械密封，能起到很好密封作用(采用了密封腔的油密封)，其缺点在于，当骨架油封失效(因其使用寿命短)后，只能有一个机械密封工作，造成密封效果下降。

磁流体密封方式，具有密封性能好，使用寿命长的特点，其缺点在于，成本及其昂贵，对于应用环境的粉尘、温度都有适应性很差，所以只能在很少的工况中应用，因此难以大面积推广使用。

密封电机方式，利用电机轴密封与罗茨泵形成整体密封，密封效果较好，其缺点在于，密封电机属于特殊电机，只适合特定的罗茨真空泵以及一些特定的生产需求，不具备通用电机的更换，适用环境极小，且成本极高。

采用密封电机是利用电机轴密封与罗茨泵形成整体密封可以有效的解决骨架油封和机械密封中不足的地方，但是一般只有一些外国企业产生的标准化的罗茨真空泵采用该种密封类型。且成本昂贵。

发明内容

本发明提供一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，有效解决了现有技术中的罗茨真空泵密封系统所存在的密封效果较差、成本较高、使用寿命短、设备替换不便等诸多技术问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，包括一罗茨真空泵的泵体，所述泵体包括置于所述泵体两端的一第一轴承架、一第二轴承架及固定在所述第一轴承架上的一罗茨泵前盖；所述第一轴承架、所述第二轴承架上分别设有相对应的第一驱动轴承、第二驱动轴承，所述泵体还包括一穿过所述第一驱动轴承、所述第二驱动轴承的驱动轴；所述罗茨泵前盖内侧固定有一环形的机械密封压盖，所述驱动轴上固定有一环形的机械密封件，所述机械密封件外表面与所述机械密封压盖内表面相切，所述驱动轴上固定有一环形的密封轴套，所述密封轴套与所述罗茨泵前盖之间设有一环形的唇封衬座，所述唇封衬座固定在所述罗茨泵前盖上；所述唇封衬座与所述密封轴套的连接处设有一环形的唇型密封件，所述唇型密封件固定在所述唇封衬座上，所述唇型密封件与所述密封轴套相切；所述唇封衬座、所述密封轴套、所述机械密封件以及所述机械密封压盖围成一密封腔，所述密封腔内充满密封油；所述罗茨真空泵泵体、所述驱动轴、所述唇封衬座以及所述唇型密封件围成一真空腔；所述罗茨泵前盖内的上部设有一油路管，所述油路管一端连通至所述罗茨泵前盖外侧壁，其另一端通过所述唇封衬座的通孔连通至所述密封腔，所述油路管靠近所述罗茨泵前盖外侧壁的一端设有一密封堵头；所述罗茨泵前盖内上部设有一集油管，所述集油管一端设有置于所述真空腔内的集油导向接头，其另一端连通至所述油路管。

所述第一轴承架、所述第二轴承架上分别设有相对应的第一甩油轴承、第二甩油轴承，所述泵体还包括一穿过所述第一甩油轴承、所述第二甩油轴承的甩油轴；所述甩油轴上对应所述集油导向接头处设有一环形的甩油盘。  

所述集油导向接头为喇叭形接头，其喇叭口朝向正上方。

所述唇封衬座上靠近所述罗茨泵前盖处设有一循环呼吸孔。

所述密封轴套与所述机械密封件相切。

所述环形机械密封压盖与所述罗茨泵前盖连接处设有一机械密封压盖密封圈。

所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，还包括一固定在所述罗茨泵前盖的联轴器连接架，所述联轴器连接架、所述机械密封压盖以及所述驱动轴围成一常压腔。

所述真空腔内设有一冷却盘管。

所述冷却盘管为紫铜材料制成。

本发明优点在于，将机械密封件与唇型密封件相结合，使得密封油在真空腔与密封腔之间实现自循环，确保机械密封件的转动面与静止面之间不会断油，即使唇型密封件老化变形，也能将泄漏至真空腔内的密封油回收至密封腔内，防止污染环境，延长整个密封系统的使用寿命，确保密封效果，而且成本低廉、结构简单、部件维修替换方便、适用工况较广，便于大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明中具有自循环油密封系统的罗茨真空泵在驱动轴处的纵向剖面结构示意图。

图2为本发明中具有自循环油密封系统的罗茨真空泵在甩油轴处的纵向剖面结构示意图。

图3为本发明中具有自循环油密封系统的罗茨真空泵的横向剖面结构示意图。

图4为图1中密封结构的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。应当理解，尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案拟阐述，而不是限制本发明的范围。

如图1-4所示，本发明涉及一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，包括一罗茨真空泵的泵体1，泵体1包括置于泵体1两端的一第一轴承架11、一第二轴承架12及固定在第一轴承架11上的一罗茨泵前盖13；第一轴承架11、第二轴承架12上分别设有相对应的第一驱动轴承111、第二驱动轴承121，泵体1还包括一穿过第一驱动轴承111、第二驱动轴承121的驱动轴14；第一轴承架11、第二轴承架12上分别设有相对应的第一甩油轴承112、第二甩油轴承122，泵体1还包括一穿过第一甩油轴承112、第二甩油轴承122的甩油轴15。  

罗茨泵前盖13内侧固定有一环形的机械密封压盖2，驱动轴14上固定有一环形的机械密封件3，机械密封件3外表面与机械密封压盖2内表面相切，机械密封件3跟随驱动轴14转动，其外表面为转动面；机械密封压盖2固定在罗茨泵前盖13上，其内表面为静止面，形成机械密封结构。

驱动轴14上固定有一环形的密封轴套15，密封轴套15与罗茨泵前盖13之间设有一环形的唇封衬座16，唇封衬座16固定在罗茨泵前盖13上；唇封衬座16与密封轴套15的连接处设有一环形的唇型密封件17，唇型密封件17固定在唇封衬座16上，唇型密封件1与密封轴套15相切。密封轴套15跟随驱动轴14转动，唇型密封件17通过唇封衬座16固定在罗茨泵前盖13上，形成唇型密封结构。

唇封衬座17、密封轴套15、机械密封件3以及机械密封压盖2围成一密封腔4，密封腔4内充满密封油；罗茨真空泵泵体1、驱动轴14、唇封衬座16以及唇型密封件17围成一真空腔5。此处的密封腔并非完全密封结构，而是用密封油隔绝真空腔和常压腔、确保真空腔与常压腔保持密封状态的腔体，唇型密封结构可以防止密封油泄露至真空腔。密封轴套与所述机械密封件相切，减小密封腔空间，节省材料。所述具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，还包括一固定在罗茨泵前盖13的联轴器连接架18，联轴器连接架18机械密封压盖2以及驱动轴14围成一常压腔6此处为非封闭结构，罗茨真空泵外部皆为常压环境。

在机械密封结构中，转动面与静止面接触处的高度低于密封腔4内密封油的油面高度，因此转动面与静止面之间设有油膜，可以有效防止颗粒物进入，保证机械密封的效果。环形机械密封压盖2与罗茨泵前盖13连接处设有一机械密封压盖密封圈19确保环形机械密封压盖2与罗茨泵前盖13之间密封良好。

唇封衬座16上靠近罗茨泵前盖13处设有一循环呼吸孔20，密封腔4内的密封油因为升温(主要是摩擦产生热量导致密封油升温)而密度变小、体积膨胀时，密封油可以由此泄出，防止发生设备损坏，同样可以确保密封腔4内油密封的高度。真空腔5内设有一冷却盘管7，冷却盘管7为紫铜材料制成。冷却盘管是对密封油进行了直接冷却，使得因为升温气化的密封油重新液化，以便收集。冷却盘管采用了高效换热的紫铜管，不仅比铸铁材料传热效率高，同时可以有效防止冷却水中的离子腐蚀。

罗茨泵前盖13上部设有一油路管21，油路管21一端连通至罗茨泵前盖13外侧壁，其另一端通过唇封衬座16的通孔连通至密封腔4，油路管21靠近罗茨泵前盖13外侧壁的一端设有一密封堵头22。在罗茨泵使用前，打开油路管21的密封堵头22，通过油路管21向密封腔4内注入密封油，注满后盖好密封堵头。

罗茨泵前盖13内上部设有一集油管23，集油管23一端设有置于真空腔5内的集油导向接头24，其另一端连通至油路管21。甩油轴15上对应集油导向接头24处设有一环形的甩油盘25。

密封腔内的密封油因为升温可能会由循环呼吸孔20泄出至真空腔5内，唇形密封件17老化变形后，密封油也可能泄漏致至真空腔5内，这样就会导致密封腔内的密封油液面高度下降，影响油密封效果，也会导致机械密封的活动面与静止面缺油，进而影响机械密封效果。

真空腔内的密封油，经由冷却盘管冷却处理后，会集中流至真空腔5的底部，甩油盘25跟随甩油轴15旋转，利用离心力将真空腔5底部的密封油甩到上方的集油导向接头24内，再通过集油管23回流至密封腔4内，形成密封油的自循环。集油导向接头24为喇叭形接头，其喇叭口朝向正上方，便于收集密封油液滴。

本发明将机械密封件与唇型密封件相结合，使得密封油在真空腔与密封腔之间实现自循环，确保机械密封件的转动面与静止面之间不会断油，即使唇型密封件老化变形，也能将泄漏至真空腔内的密封油回收至密封腔内，防止污染环境，延长整个密封系统的使用寿命，确保密封效果，而且成本低廉、结构简单、部件维修替换方便、适用工况较广，便于大规模推广应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。  

Claims (9)

1.一种具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，包括一罗茨真空泵的泵体，所述泵体包括置于所述泵体两端的一第一轴承架、一第二轴承架及固定在所述第一轴承架上的一罗茨泵前盖；所述第一轴承架、所述第二轴承架上分别设有相对应的第一驱动轴承、第二驱动轴承，所述泵体还包括一穿过所述第一驱动轴承、所述第二驱动轴承的驱动轴；所述罗茨泵前盖内侧固定有一环形的机械密封压盖，所述驱动轴上固定有一环形的机械密封件，所述机械密封件外表面与所述机械密封压盖内表面相切，其特征在于，所述驱动轴上固定有一环形的密封轴套，所述密封轴套与所述罗茨泵前盖之间设有一环形的唇封衬座，所述唇封衬座固定在所述罗茨泵前盖上；所述唇封衬座与所述密封轴套的连接处设有一环形的唇型密封件，所述唇型密封件固定在所述唇封衬座上，所述唇型密封件与所述密封轴套相切；所述唇封衬座、所述密封轴套、所述机械密封件以及所述机械密封压盖围成一密封腔，所述密封腔内充满密封油；所述罗茨真空泵泵体、所述驱动轴、所述唇封衬座以及所述唇型密封件围成一真空腔；所述罗茨泵前盖内的上部设有一油路管，所述油路管一端连通至所述罗茨泵前盖外侧壁，其另一端通过所述唇封衬座的通孔连通至所述密封腔，所述油路管靠近所述罗茨泵前盖外侧壁的一端设有一密封堵头；所述罗茨泵前盖内上部设有一集油管，所述集油管一端设有置于所述真空腔内的集油导向接头，其另一端连通至所述油路管。

2.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述第一轴承架、所述第二轴承架上分别设有相对应的第一甩油轴承、第二甩油轴承，所述泵体还包括一穿过所述第一甩油轴承、所述第二甩油轴承的甩油轴；所述甩油轴上对应所述集油导向接头处设有一环形的甩油盘。

3.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述集油导向接头为喇叭形接头，其喇叭口朝向正上方。

4.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述唇封衬座上靠近所述罗茨泵前盖处设有一循环呼吸孔。

5.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述密封轴套与所述机械密封件相切。

6.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述环形机械密封压盖与所述罗茨泵前盖连接处设有一机械密封压盖密封圈。

7.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，还包括一固定在所述罗茨泵前盖的联轴器连接架，所述联轴器连接架、所述机械密封压盖以及所述驱动轴围成一常压腔。

8.如权利要求1所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述真空腔内设有一冷却盘管。

9.如权利要求8所述的具备自循环油密封系统的罗茨真空泵，其特征在于，所述冷却盘管为紫铜材料制成。

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