CN109026707B - 爪式泵与滑阀泵组合的复合泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于泵技术领域，特涉及一种爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，泵体内设有串联的n级泵腔，包括第一至n‑1级串联的爪式泵腔和第n级滑阀泵腔，相邻泵腔之间通过隔板隔开，隔板上均开设有吸气口和排气口，主动轴和从动轴平行穿过各级泵腔；传动轴带动各泵腔内的爪式转子或滑阀偏心转子机构实现同步反向运动，使各级泵腔分别完成一个周期的吸排气。本发明复合泵的爪型转子型线不限，爪式泵的级数也不限，级数依据真空度要求递增。因此，本发明具有能耗噪音低、节能、排气性能好、真空度更高、结构紧凑等优点。解决了爪式泵转子容积系数小的问题，能实现较高的气体压缩转移效率，提高了极限真空度。

Description

爪式泵与滑阀泵组合的复合泵

技术领域

本发明属于泵技术领域，特涉及一种爪式泵与滑阀泵组合的复合泵。

背景技术

滑阀式真空泵的结构主要由泵体及内部作偏心转动的柱塞部件、半圆形的柱塞导轨、排气阀、轴等组成，泵体中装有柱塞环,柱塞环内装有偏心轮,偏心轮固定在轴上，轴与泵体中心线相重合。在柱塞环上装有长方形的柱塞杆,它能在半圆形柱塞导轨中上下滑动及左右摆动，因此泵体被柱塞环和柱塞杆分隔为A、B两室。泵在运转过程中，由于A、B两室容积周期性地改变，使气体进入容积逐渐增大的吸气腔；同时，在排气腔随着其容积的缩小而使气体受压缩，并通过排气阀排出气体。

滑阀泵由于其结构特点，容量比旋片泵大得多，因此常常被用在大型真空设备上。滑阀泵有单级和双级两种型式。单级泵的极限压力≤0.6Pa，双级泵的极限压力≤0.06Pa。目前双极2H滑阀真空泵最大抽速为300L/s。

滑阀真空泵一般与罗茨泵组成罗茨滑阀真空机组，具有节能，真空度高，高真空区间抽气量大等优点。被广泛地应用于电力工业的变压器、电线电缆、电容器的真空浸渍、真空干燥工艺中，是真空镀膜、真空冶炼、真空热处理、真空滤油、冷冻干燥、航空模拟试验较理想的真空设备。

爪式真空泵，大体上包括：两根轴，一根主动轴通过一对同步齿轮带动从动轴同步反向旋转。两根轴上装有一组或多组相互啮合的爪型转子，通过两转子相互啮合旋转以提供周期性循环的进、排气压缩运动，从而完成对气体的抽真空和压缩。

爪式真空泵具有节能、免维护、无污染、结构简单、真空度高（3Pa）、压缩比良好的优点。

发明内容

结合两种真空泵的优点，本发明提出一种能耗噪音低、真空排气性能好、真空度更高、真空转速高、结构紧凑的爪式真空泵与滑阀泵组合的复合泵。

本发明采用如下技术方案：

一种爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，包括通过传动轴连接的电机和开有进气口和出气口的泵体，传动轴包括通过齿轮机构传动的主动轴和从动轴，主动轴由电机连接驱动，泵体内设有串联的n级泵腔，靠近泵体进气口的为第一级泵腔，依次往后类推为第二，三…n级泵腔，相邻泵腔之间通过隔板隔开，隔板上均开设有吸气口和排气口，主动轴和从动轴平行穿过各级泵腔；

第n级泵腔内设有一对相互独立的滑阀偏心转子机构，两个滑阀偏心转子机构对应安装于相应的主动轴和从动轴上，构成第n级的滑阀泵腔；其余各级泵腔的结构相同，其余各级泵腔内分别设有一对爪式转子，两个爪式转子相互啮合、分别安装于相应的主动轴和从动轴上，构成串联的第一至n-1级爪式泵腔；

主动轴通过齿轮机构带动从动轴同步反向旋转，从而带动各泵腔内的爪式转子或滑阀偏心转子机构实现同步反向运动，主动轴旋转一周，一级爪式泵、二级爪式泵、三级爪式泵…n-1级爪式泵和n级滑阀泵分别完成一个周期的吸排气。

第一级泵腔容量大于第二级泵腔容量，第二级泵腔容量大于或等于第三级泵腔容量，第n-1级泵腔容量大于或等于第n级泵腔容量，n为不小于3的自然数。

爪式泵腔内沿传动轴方向开设有两个径向截面具有重合部的圆柱形腔，爪式转子对分别啮合安装于两个圆柱形腔内。其中，爪式转子的结构组成为常规技术，本发明不作赘述。

滑阀泵腔内沿传动轴方向对称开设有两个平行且互不干涉的圆柱形腔，两圆柱形腔共用排气通道，滑阀泵腔内的圆柱形腔与爪式泵腔内的圆柱形腔对应同轴、滑阀泵腔内的圆柱形腔直径小于爪式泵腔内的圆柱形腔节圆直径；滑阀泵腔内还开设有两个共用进气通道的矩形空腔，滑阀泵腔内的圆柱形腔和矩形空腔之间设有分别与矩形空腔和圆柱形腔具有重合部分并可以安装滑阀转子的圆形腔。

所述滑阀偏心转子机构包括偏心轮、滑阀和滑阀导轨，滑阀包括滑环部和位于滑环部外侧的柱塞杆，所述的滑环部套设在偏心轮上，柱塞杆穿设在滑阀导轨中，柱塞杆内设有气体通道，偏心轮固定于相应的主动轴和从动轴上；滑阀导轨穿设在滑阀泵腔内的圆柱形腔和矩形空腔之间，穿设在滑阀导轨内的柱塞杆能在矩形空腔内上下滑动及左右摆动，矩形空腔和圆柱形腔通过柱塞杆内的气体通道相连通。

滑阀泵腔内两个圆柱形腔共用的排气通道为“人”字形。

所述泵体的一端设有顶板，另一端设有底板，底板上开有排气口，排气口外接油气分离设备、排气口内集成有排气阀；顶板上开有进气口，进气口一端连通第一级爪式泵腔，另一端外连通工作空间。

所述齿轮机构包括齿轮箱和安装于齿轮箱内相啮合的主动齿轮和从动齿轮，齿轮箱一侧敞口并与底板配合连接，主动齿轮安装于主动轴，从动齿轮安装于从动轴上，齿轮箱上开设有注油口。

齿轮箱、各级泵腔的腔体、底板、顶板上均开设有冷却水入口和出口，冷却水道之间相通。

滑阀偏心转子机构的偏心轮上开设有平衡孔。

本发明复合泵的爪型转子型线不限，爪式泵的级数也不限，级数依据真空度要求递增。因此，本发明具有能耗噪音低、节能、排气性能好、真空度更高、结构紧凑等优点。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的泵沿图2的D-D平面的剖视图；

图2是沿图1的A-A平面的剖视图，相同的主要元件用与图1相同的标记表示；

图3是沿图1的B-B平面的剖视图，相同的主要元件用与图1、图2相同的标记表示；

图4是沿图1的C-C平面的剖视图，相同的主要元件用与图1、图2、图3相同的标记表示；

图5是沿图1的E-E平面的剖视图，相同的主要元件用与图1、图2、图3相同的标记表示；

图中：电机1、电机座2、齿轮箱3、出水口4、底板5、出气口6、三级泵腔7、二级隔板8、二级泵腔9、一级隔板10、一级泵腔11、进气口12、端盖13、顶盖14、主动轴一级转子15、主动轴二级转子16、滑阀17、偏心轮18、主动齿轮19、进水口20、联轴器21、主动轴22、从动轴23、冷却水道24、动平衡孔25、圆柱形腔26、矩形空腔27、排气通道28、从动齿轮29、油气分离器31、滑阀导轨32、从动轴一级转子33、动轴二级转子34。

具体实施方式

本发明的结构特点如下：

1、设置n个（不少于三个）泵腔

在第一级、第二级、…、n-1级泵腔内沿主动轴、从动轴轴身延长方向分别设有将空气吸入，携带压缩并排出的相互啮合的两个爪式转子，转子对间设有用于间隔泵级的隔板，此板侧壁各有吸气口和排气口。第一级、第二级、…、n-1级泵腔形状与传统爪式泵泵腔相同，泵腔沿传动轴径向截面为两个具重合部的圆形腔，爪型转子相互啮合，每个转子的爪部具有径向跨度表面，所述径向跨度表面与相应泵腔的圆形腔的圆柱形外周面以及成对爪的爪内侧圆周面协作。

第n级泵腔与传统爪式泵泵腔不同，n级泵腔上有分别与主动轴、从动轴同轴的互不干涉的圆形腔，两圆腔的直径小于爪型转子的节圆直径。同时，n级泵腔有两个相通的矩形空腔。在圆形空腔与矩形空腔之间设置有分别与矩形腔和圆形工作腔具有重合部分并可以安装滑阀导轨和柱塞杆的圆形腔。

2、设置若干个隔板。

一级隔板用于隔开一级泵腔与二级泵腔。一级隔板开设连通一级泵腔与二级泵腔的气体通道，气体通道为前一级泵腔的排气口，也为下一级泵腔的进气口。转子对运转时气体被压缩经过隔板上的气体通道进入下一级泵腔。

n-1级隔板用于隔开n-1级泵腔与n级滑阀泵腔。n-1级隔板上开设连通n-1级泵腔与n级泵腔的气体通道。n-1级泵腔的气体被n-1级爪型转子压缩后经由该气体通道进入n级滑阀泵的矩形空腔。再通过装在n级泵腔柱塞环上的长方形的柱塞杆流入滑阀泵的进气室。

3、设置一个顶盖。

顶盖顶部开设进气口，通向顶盖与一级泵腔接合面。顶盖上设置一对可以安装轴承座的圆台孔。孔轴线与主动轴、从动轴同心。顶盖上开设轴承润滑油入口。

4、设置一个底板。

底板顶部开设出气口，出气口接油气分离设备。出气口内安装排气阀总成。底板上设置一对可以安装轴承座的圆台孔。孔轴线与主动轴、从动轴同心。底板上开设轴承润滑油入口。

5、设置一个齿轮箱。

齿轮箱一侧敞口，一侧开设一对可以安装轴承座的圆台孔。敞口侧与底板配合。齿轮箱上开设冷却水入口与出口。齿轮箱上开设注油口。

以上提及的隔板、底座、顶盖、泵腔齿轮箱体上均开设有冷却水道。

以上提及的所有部件按照电机座、齿轮箱、底板、三级泵腔、二级隔板、二级泵腔、一级隔板、一级泵腔、顶盖的顺序，通过圆柱销定位，用沉头内六角螺钉依次联接。电机与主动轴通过联轴器连接。电机安装于电机座上。

上述一级泵腔容量大于二级泵腔容量，二级泵腔容量大于、等于三级滑阀泵腔容量，依次类推，n-1级泵腔容量大于或等于n级泵腔容量。

本复合真空泵的电机带动主动轴旋转，主动轴带动主动齿轮、滑阀偏心轮机构和两个爪型转子同步运动，一级爪型转子、二级爪型转子…沿主动轴轴线螺旋形排布。主动齿轮带动和与其啮合的从动轴齿轮旋转，进而带动从动轴上的滑阀偏心轮机构和两个爪型转子同步反向运动。转轴旋转一圈，一级爪式泵、二级爪式泵、…和n级滑阀泵分别完成一个周期的吸排气。

第n级滑阀泵，除上述第n级泵腔外，还包括滑阀偏心轮机构。滑阀偏心轮机构包括偏心轮、滑阀；所述的偏心轮与主轴固定连接；所述偏心轮上开设有动平衡孔；所述的滑阀包括滑环部和位于滑环部外侧的连杆部，所述的滑环部套设在偏心轮上，所述的连杆部穿设在滑阀导轨中；所述的连杆部具有气体通道，所述的气体通道连通矩形空腔和进气室。

结合附图，以n=3为例，对本发明复合泵结构作如下说明：

如图1-5所示的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵主要由电机1、电机座2、齿轮箱3、出水口4、底板5、出气口6、三级泵腔7、二级隔板8、二级泵腔9、一级隔板10、一级泵腔11、进气口12、端盖13、顶盖14、主动轴一级转子15、主动轴二级转子16、滑阀17、偏心轮18、主动齿轮19、进水口20、联轴器21、主动轴22、从动轴23、从动齿轮29、从动轴一级转子30、油气分离器31、滑阀导轨32、从动轴一级转子33以及从动轴二级转子34组成。

所述一级爪式转子和二级爪式转子，分别位于一级泵腔11、二级泵腔9内并分别互相啮合；

所述一对滑阀组件分别位于三级泵腔的两个共用排气通道的圆柱形腔内；

所述一级爪式转子对、二级爪式转子对和一对滑阀组件沿两轴轴向依次排布固定，并分别用带有气体通道的一级隔板10和二级隔板8隔开；

所述电机1带动主动轴22转动，主动轴22通过与其固定的主动齿轮19带动从动齿轮29以及与从动齿轮29固定的从动轴23同步反向旋转；

所述主动轴22和从动轴23带动爪型转子、以及滑阀、完成固定的旋转动作，从而实现吸排气过程；

所述齿轮箱3、顶盖14、一级泵腔11、二级泵腔9、三级泵腔7、底板5、一级隔板10和二级隔板8上均开设有冷却水道，并相互联通；

所述复合泵主体部分按齿轮箱3、底板5、三级泵腔7、二级隔板8、二级泵腔9、一级隔板10、一级泵腔11、顶盖14的顺序依次用沉头内六角螺钉连接紧固，且连接面之间设有密封元件；

所述顶盖14开设进气通道，通道一侧连接进气口12，另一侧连通一级泵腔11，顶盖14上开设轴承润滑油入口；

所述一级泵腔11容量大于二级泵腔9容量，二级泵腔9容量大于、等于三级泵腔7容量；

所述二级隔板8上的排气口与三级泵腔7的两矩形腔相通，二级泵腔9的气体经由二级隔板8上的排气通道到达三级泵腔矩形腔，再通过装于滑阀导轨32上的长方形的柱塞杆流入滑阀泵级进气室；

所述底板5开设出气通道，通道一侧连接出气口6，通道另一侧与三级泵腔7中部上开设的滑阀排气通道相通，底板5上开设轴承润滑油入口；

所述出气口6中集成排气阀总成，排气口与油气分离器31相连。

根据附图1，电机1、电机座2、齿轮箱3、底板5、三级泵腔7、二级隔板8、二级泵腔9、一级隔板10、一级泵腔11、顶盖14的顺序，通过圆柱销定位，用沉头内六角螺钉依次连接。电机与主动轴通过联轴器连接。

根据附图1，主动轴22上依次固定连接主动齿轮19、偏心轮18、主动轴二级转子16、主动轴一级转子15。主动齿轮19位于齿轮箱3中，偏心轮18位于三级泵腔7中、主动轴二级转子16位于二级泵腔9中。主动轴上一级转子15位于一级泵腔11中。

根据附图1，顶盖14上开有气体通道，通道一端装有进气口12，通道另一端与一级泵腔相通。

根据附图1，底板5上开有排气通道，通道一端装有出气口6，出气口6与油气分离器31相连。通道另一端与三级泵腔相通。

根据附图1、附图2、附图3、附图4,和附图5，从动轴23上依次固定连接从动齿轮29、偏心轮18、从动轴二级转子34、从动轴一级转子33。从动齿轮29位于齿轮箱3中，偏心轮18位于三级泵腔7中、从动轴二级转子34位于二级泵腔9中。从动轴一级转子33位于一级泵腔11中。

根据附图1、附图2、附图3、附图4,和附图5，齿轮箱3、底板5、三级泵腔7、二级隔板8、二级泵腔9、一级隔板10、一级泵腔11、顶盖14均开设有冷却水道24。齿轮箱3上设有与冷却水道24相贯通的出水口4与进水口20。冷却水从进水口20进入，流经齿轮箱3、底板5、三级泵腔7、二级隔板8、二级泵腔9、一级隔板10、一级泵腔11、顶盖14、一级泵腔11、一级隔板10、二级泵腔9、二级隔板8、三级泵腔7、底板5、齿轮箱3，经出水口4流出。

根据附图4和附图5，主动齿轮19带动从动齿轮29旋转。主动轴二级转子16和从动轴二级转子34相互啮合反向旋转运动；主动轴一级转子15和从动轴一级转子33相互啮合反向旋转运动。每对转子具有联锁的互补爪型和转子轴，每个转子的爪部具有径向跨度表面，所述径向跨度表面以密封的方式与相应的圆柱形腔的圆柱形外圆面以及成对爪的爪内侧圆周面协作。所述转子体具有第一和第二横跨表面，第一和第二横跨表面中的每个以密封的方式与相应的腔端部横向面协作，随着转子对的啮合旋转，位于隔板上的进气口间歇性开合，气体通过隔板上的通道流入下一级泵腔，最终实现抽气与排气动作。

根据附图1和附图2，二级隔板8上开设的气体通道与三级泵腔7的两个矩形空腔27相通，三级泵腔7开设分别与主动轴22、从动轴23同轴的圆形腔，两圆腔的直径小于爪型转子节圆直径。从二级泵腔9排出的气体经依次由矩形空腔27、柱塞杆空腔到达滑阀泵进气室。在三级泵腔7上开设有排气通道28，排气通道28与底板5中开设的排气通道相通。出气口6装有排气阀总成。

因为爪型转子是非中心对称形状，所以在每个转子的第一横跨表面上加工动平衡孔。动平衡孔的形式有很多，图示只是常见的一种。

偏心轮上开设动平衡孔，用于降低泵运行过程中的噪声和震动，图示只是常见的一种。

Claims (9)

1.一种爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，包括通过传动轴连接的电机和开有进气口和出气口的泵体，传动轴包括通过齿轮机构传动的主动轴和从动轴，主动轴由电机连接驱动，其特征在于：泵体内设有串联的n级泵腔，靠近泵体进气口的为第一级泵腔，依次往后类推为第二，三…n级泵腔，相邻泵腔之间通过隔板隔开，隔板上均开设有吸气口和排气口，主动轴和从动轴平行穿过各级泵腔；第n级泵腔内设有一对相互独立的滑阀偏心转子机构，两个滑阀偏心转子机构对应安装于相应的主动轴和从动轴上，构成第n级的滑阀泵腔；其余各级泵腔的结构相同，其余各级泵腔内分别设有一对爪式转子，两个爪式转子相互啮合、分别安装于相应的主动轴和从动轴上，构成串联的第一至n-1级爪式泵腔； 主动轴通过齿轮机构带动从动轴同步反向旋转，从而带动各泵腔内的爪式转子或滑阀偏心转子机构实现同步反向运动，主动轴旋转一周，一级爪式泵、二级爪式泵、三级爪式泵…n-1级爪式泵和n级滑阀泵分别完成一个周期的吸排气；

滑阀泵腔内沿传动轴方向对称开设有两个平行且互不干涉的圆柱形腔，两圆柱形腔共用排气通道，滑阀泵腔内的圆柱形腔与爪式泵腔内的圆柱形腔对应同轴、滑阀泵腔内的圆柱形腔直径小于爪式泵腔内的圆柱形腔节圆直径；滑阀泵腔内还开设有两个共用进气通道的矩形空腔，滑阀泵腔内的圆柱形腔和矩形空腔之间设有分别与矩形空腔和圆柱形腔具有重合部分并可以安装滑阀转子的圆形腔。

2.根据权利要求1所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：第一级泵腔容量大于第二级泵腔容量，第二级泵腔容量大于或等于第三级泵腔容量，第n-1级泵腔容量大于或等于第n级泵腔容量，n为不小于3的自然数。

3.根据权利要求2所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：爪式泵腔内沿传动轴方向开设有两个径向截面具有重合部的圆柱形腔，爪式转子对分别啮合安装于两个圆柱形腔内。

4.根据权利要求3所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：所述滑阀偏心转子机构包括偏心轮、滑阀和滑阀导轨，滑阀包括滑环部和位于滑环部外侧的柱塞杆，所述的滑环部套设在偏心轮上，柱塞杆穿设在滑阀导轨中，柱塞杆内设有气体通道，偏心轮固定于相应的主动轴和从动轴上；滑阀导轨穿设在滑阀泵腔内的圆柱形腔和矩形空腔之间，穿设在滑阀导轨内的柱塞杆能在矩形空腔内上下滑动及左右摆动，矩形空腔和圆柱形腔通过柱塞杆内的气体通道相连通。

5.根据权利要求4所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：滑阀泵腔内两个圆柱形腔共用的排气通道为“人”字形。

6.根据权利要求5所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：所述泵体的一端设有顶板，另一端设有底板，底板上开有排气口，排气口外接油气分离设备、排气口内集成有排气阀；顶板上开有进气口，进气口一端连通第一级爪式泵腔，另一端外连通工作空间。

7.根据权利要求6所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：所述齿轮机构包括齿轮箱和安装于齿轮箱内相啮合的主动齿轮和从动齿轮，齿轮箱一侧敞口并与底板配合连接，主动齿轮安装于主动轴，从动齿轮安装于从动轴上，齿轮箱上开设有注油口。

8.根据权利要求7所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：齿轮箱、各级泵腔的腔体、底板、顶板上均开设有冷却水入口和出口，冷却水道之间相通。

9.根据权利要求8所述的爪式泵与滑阀泵组合的复合泵，其特征在于：滑阀偏心转子机构的偏心轮上开设有平衡孔。