CN118564457B - 一种小型液冷式真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泵技术领域，具体是涉及一种小型液冷式真空泵，包括定子模壳和伺服电机，定子模壳上设置有工作腔、进液口、出液口、偏心叶轮、空心转轴和冷却单元，伺服电机的工作端传动连接空心转轴位于定子模壳外部的一端，冷却单元包括储存筒和进液管，储存筒内存有定量的冷却液，储存筒底部设置有出液管，出液管内转动安装螺旋叶片；进液管的两端延伸至储存筒外部，进液管的一端同轴插装在空心转轴内，进液管位于空心转轴外部的一端通过连接管连接出液管底端，本发明通过进液管向空心转轴内输送冷却液，并通过空心转轴内壁与进液管外壁的间隙回流至储存筒内，冷却液对旋转中的空心转轴产生的热量进行吸收，避免空心转轴温度升高影响磨损率。

Description

一种小型液冷式真空泵

技术领域

本发明涉及泵技术领域，具体是涉及一种小型液冷式真空泵。

背景技术

水环真空泵内装有带固定叶片的偏心转子，将工作液体抛向定子壁，工作液体形成与定子同心的液环，液环与偏心转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。水环真空泵运行过程中产生的热量主要来自泵体内部的转轴，工作液在流动过程中可将定子处热量带走，但与电机一体连接的转轴处温度仍保持较高状态，转轴持续转动过程中摩擦产生的热量源源不断向整个泵体处传递，致使转轴处温度升高，从而造成整个水环真空泵的内部温度过高，温度升高状态的转轴磨损率提高，甚至造成转轴的形变，从而提高了水环真空泵的故障率，上述水环真空泵冷却辅助装置的结构过于复杂，需外部装置进行辅助冷却，无疑增加了设备造价成本和体积，水环真空泵自身冷却效果有待进一步提高。

发明内容

针对上述问题，有必要针对现有技术问题，提供一种小型液冷式真空泵。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种小型液冷式真空泵，包括定子模壳和伺服电机，定子模壳内设置有工作腔，工作腔连接进液口和出液口，工作腔内转动安装有偏心叶轮，偏心叶轮同轴安装空心转轴，定子模壳外部设置有冷却单元，空心转轴延伸至定子模壳外部，伺服电机的工作端传动连接空心转轴位于定子模壳外部的一端，冷却单元包括储存筒和进液管，储存筒内存有定量的冷却液，储存筒底部设置有出液管，出液管内转动安装螺旋叶片；进液管的两端延伸至储存筒外部，进液管的一端同轴插装在空心转轴内，进液管位于空心转轴外部的一端通过连接管连接出液管底端；空心转轴的内腔远离冷却单元的一端设置为圆弧内壁端头，进液管位于空心转轴内部的一端与圆弧内壁端头之间存在间隙，螺旋叶片输送储存筒内的冷却液通过连接管和进液管进入空心转轴内，并通过空心转轴内壁与进液管外壁的间隙回流至储存筒内。

优选的，所述空心转轴位于定子模壳外部的一端同轴安装定轴环，定轴环延伸至储存筒内部，进液管插装在定轴环内，定轴环内壁贴合进液管外壁；定轴环上设置有若干个过液口，过液口沿定轴环轴线方向贯通定轴环，过液口环绕定轴环轴线等角度分布。

优选的，所述螺旋叶片螺旋设置在转轴上，转轴的轴线与出液管的轴线处于同一直线上，转轴转动安装在储存筒内设置的固定架上；储存筒内设置有第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮同轴安装在转轴的顶端，第二锥齿轮同轴安装在定轴环外部，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合连接。

优选的，所述进液管朝向空心转轴的圆弧内壁端头一端设置收缩段、喉管和扩张段，收缩段、喉管和扩张段形成文丘里管的结构，扩张段位于进液管朝向圆弧内壁端头的一端。

优选的，所述储存筒顶部设置有添料口，添料口上设置有用于封堵添料口的封堵塞。

优选的，所述空心转轴内壁设置有若干个内凸块，内凸块环绕圆弧内壁端头轴线分布并沿空心转轴轴线方向排列，内凸块朝向空心转轴轴线的一侧转动安装有滚珠，滚珠贴合进液管的外壁。

优选的，所述空心转轴与定子模壳的连接位置设置有密封轴承。

优选的，伺服电机的旋转轴平行于空心转轴的轴线，伺服电机的工作端上同轴安装有第一传动齿轮，空心转轴位于定子模壳外部的一端同轴安装有第二传动齿环，第一传动齿轮与第二传动齿环之间通过传动带传动连接，定子模壳外部固定安装有防护罩，第一传动齿轮、第二传动齿环和传动带均位于防护罩内。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

其一，本发明中的冷却单元对空心转轴进行降温，空心转轴内部具有空腔，冷却单元的进液管插入空心转轴内部，进液管将冷却液输送至空心转轴内部并在接触空心转轴的圆弧内壁端头后反向流动，圆弧内壁端头的存在使进液管射出的冷却液向空心转轴内壁周侧各个方向散射均匀，冷却液经过空心转轴内壁与进液管外壁的间隙回流，此过程中，冷却液对旋转中的空心转轴产生的热量进行吸收，保证真空泵内部的温度不会过高，避免空心转轴温度升高影响磨损率。

其二，本发明中储存筒内的螺旋叶片旋转时即可将储存筒内的冷却液通过出液管和连接管向进液管内输送，螺旋叶片设置在转轴周侧，转轴通过固定架和第二锥齿轮传动连接空心转轴，在真空泵启动时自动将储存筒内的冷却液注入空心转轴内进行降温，无需单独启动，保持真空泵持续工作中的温度。

其三，本发明中的空心转轴内壁设置有若干个内凸块，内凸块上的滚珠与进液管的外壁接触，从内而外对空心转轴进行支撑，防止空心转轴在外热内冷的情况下产生形变，且当空心转轴旋转时，滚珠与进液管外壁的接触面积小，与进液管外壁摩擦产生的热量较小，也可以及时被冷却液吸收。

附图说明

图1是一种小型液冷式真空泵的立体图；

图2是一种小型液冷式真空泵的侧视图；

图3是图2的A-A处截面剖视图；

图4是图3的B处局部放大图；

图5是一种小型液冷式真空泵的主视图；

图6是图5的C-C处截面剖视图；

图7是图6的D处局部放大图；

图8是图5的E-E处界面剖视图；

图9是一种小型液冷式真空泵的立体结构分解图一；

图10是一种小型液冷式真空泵的立体结构分解图二。

图中标号为：1、定子模壳；11、工作腔；12、进液口；13、出液口；14、偏心叶轮；2、伺服电机；21、第一传动齿轮；22、第二传动齿环；23、传动带；24、防护罩；3、空心转轴；31、圆弧内壁端头；32、定轴环；321、过液口；33、内凸块；331、滚珠；34、密封轴承；4、冷却单元；41、储存筒；411、出液管；412、螺旋叶片；413、转轴；414、第一锥齿轮；415、固定架；416、第二锥齿轮；417、添料口；418、封堵塞；42、进液管；421、连接管；422、收缩段；423、喉管；424、扩张段。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参照图1至图10：

一种小型液冷式真空泵，包括定子模壳1和伺服电机2，定子模壳1内设置有工作腔11，工作腔11连接进液口12和出液口13，工作腔11内转动安装有偏心叶轮14，偏心叶轮14同轴安装空心转轴3，定子模壳1外部设置有冷却单元4，空心转轴3延伸至定子模壳1外部，伺服电机2的工作端传动连接空心转轴3位于定子模壳1外部的一端，冷却单元4包括储存筒41和进液管42，储存筒41内存有定量的冷却液，储存筒41底部设置有出液管411，出液管411内转动安装有螺旋叶片412；进液管42的两端延伸至储存筒41外部，进液管42的一端同轴插装在空心转轴3内，进液管42位于空心转轴3外部的一端通过连接管421连接出液管411底端；空心转轴3的内腔远离冷却单元4的一端设置为圆弧内壁端头31，进液管42位于空心转轴3内部的一端与圆弧内壁端头31之间存在间隙，螺旋叶片412输送储存筒41内的冷却液通过连接管421和进液管42进入空心转轴3内，并通过空心转轴3内壁与进液管42外壁的间隙回流至储存筒41内。

本发明中的真空泵包括定子模壳1、工作腔11、进液口12、出液口13和偏心叶轮14，偏心叶轮14偏心安装在工作腔11内，伺服电机2驱动空心转轴3旋转时，空心转轴3带动偏心叶轮14旋转使真空泵进行运作，为了避免空心转轴3在工作过程中发热，本实施例设置有冷却单元4对空心转轴3进行降温，空心转轴3内部具有空腔，冷却单元4的进液管42插入空心转轴3内部，并且进液管42顶端与空心转轴3的圆弧内壁端头31存在间隙，储存筒41内的螺旋叶片412旋转时即可将储存筒41内的冷却液通过出液管411和连接管421向进液管42内输送，进液管42将冷却液输送至空心转轴3内部并在接触空心转轴3的圆弧内壁端头31后反向流动，圆弧内壁端头31的存在使进液管42射出的冷却液向空心转轴3内壁周侧各个方向散射均匀，冷却液经过空心转轴3内壁与进液管42外壁的间隙回流，直至流动至空心转轴3插入储存筒41的一端，进入储存筒41内，此过程中，冷却液对旋转中的空心转轴3产生的热量进行吸收，保证真空泵内部的温度不会过高，避免空心转轴3温度升高影响磨损率，螺旋叶片412使冷却液可以循环流动，节约资源，位于储存筒41外部的连接管421可以配合其他换热装置对进入连接管421内的冷却液进行降温，使冷却液始终保持较低的温度在进液管42和空心转轴3内循环流动，保持冷却的效果。

为了解决如何保证进液管42在空心转轴3内的轴线位置稳定且空心转轴3内的冷却液可以进入储存筒41中的问题，具体设置了如下特征：

空心转轴3位于定子模壳1外部的一端同轴安装定轴环32，定轴环32延伸至储存筒41内部，进液管42插装在定轴环32内，定轴环32内壁贴合进液管42外壁；定轴环32上设置有若干个过液口321，过液口321沿定轴环32轴线方向贯通定轴环32，过液口321环绕定轴环32轴线等角度分布。

本实施例中空心转轴3一端安装的定轴环32插入储存筒41内，进液管42穿过定轴环32进入空心转轴3内部，进液管42射出的冷却液流动至定轴环32的一端时，可以透过定轴环32上的过液口321射出并进入储存筒41内，过液口321环绕定轴环32的轴线分布保证空心转轴3处于旋转状态时不会影响空心转轴3内的冷却液向储存筒41内流动。

为了解决如何在真空泵工作时自动对空心转轴3进行冷却的问题，具体设置了如下特征：

螺旋叶片412螺旋设置在转轴413上，转轴413的轴线与出液管411的轴线处于同一直线上，转轴413转动安装在储存筒41内设置的固定架415上；储存筒41内设置有第一锥齿轮414和第二锥齿轮416，第一锥齿轮414同轴安装在转轴413的顶端，第二锥齿轮416同轴安装在定轴环32外部，固定架415第一锥齿轮414与第二锥齿轮416啮合连接。

本实施例中的螺旋叶片412螺旋设置在转轴413外部，转轴413通过冷却单元4内的固定架415固定自身轴线位置，转轴413顶部的第一锥齿轮414与定轴环32外部同轴安装的第二锥齿轮416啮合连接，因此当真空泵启动时，伺服电机2驱动空心转轴3旋转，空心转轴3的定轴环32带动第二锥齿轮416同步旋转，第二锥齿轮416旋转带动第一锥齿轮414旋转，第一锥齿轮414驱动转轴413旋转，转轴413旋转使螺旋叶片412旋转，将储存筒41内的冷却液向出液管411中输送，并注入连接管421和进液管42中，最终进入空心转轴3内部对空心转轴3进行降温，本实施例中的转轴413通过第一锥齿轮414和第二锥齿轮416传动连接空心转轴3，在真空泵启动时自动将储存筒41内的冷却液注入空心转轴3内进行降温，无需单独启动，保持真空泵持续工作中的温度。

为了提高冷却液进入空心转轴3内的流速，具体设置了如下特征：

进液管42朝向空心转轴3的圆弧内壁端头31一端设置收缩段422、喉管423和扩张段424，收缩段422、喉管423和扩张段424形成文丘里管的结构，扩张段424位于进液管42朝向圆弧内壁端头31的一端。

本实施例中进液管42朝向空心转轴3的一端通过收缩段422、喉管423和扩张段424形成文丘里管的结构，进入收缩段422的冷却液被压缩，并在通过喉管423后进入扩张段424时加快流速，使冷却液能够以更快的流速接触空心转轴3的圆弧内壁端头31，冷却液接触圆弧内壁端头31的速度越快，向上方反射的速度越快，冷却液更分散，与空心转轴3内壁的接触更全面，提高吸热的效果，避免因冷却液流速过慢导致冷却液无法全面的接触空心转轴3内壁。

为了解决如何添加储存筒41内的冷却液的问题，具体设置了如下特征：

储存筒41顶部设置有添料口417，添料口417上设置有用于封堵添料口417的封堵塞418。

本实施例中的储存筒41顶部设置有添料口417，工作人员可以在真空泵开始工作前取下添料口417上的封堵塞418，通过添料口417向储存筒41内添加适量的冷却液，保持冷却液的量完全覆盖出液管411保证螺旋叶片412旋转时可以输送冷却液。

为了防止空心转轴3在外热内冷的情况下产生形变，具体设置了如下特征：

空心转轴3内壁设置有若干个内凸块33，内凸块33环绕圆弧内壁端头31轴线分布并沿空心转轴3轴线方向排列，内凸块33朝向空心转轴3轴线的一侧转动安装有滚珠331，滚珠331贴合进液管42的外壁。

本实施例中的空心转轴3内壁设置有若干个内凸块33，内凸块33上的滚珠331与进液管42的外壁接触，通过多个滚珠331对进液管42的定位，也从内而外对空心转轴3进行支撑，防止空心转轴3在外热内冷的情况下产生形变，且当空心转轴3旋转时，滚珠331与进液管42外壁的接触面积小，与进液管42外壁摩擦产生的热量较小，也可以及时被冷却液吸收，内凸块33和滚珠331环绕圆弧内壁端头31轴线分布并沿空心转轴3轴线方向排列，冷却液可以通过内凸块33之间的空间流动，不会对冷却液在空心转轴3中的流动造成影响。

为了实现伺服电机2能够驱动空心转轴3进行旋转带动偏心叶轮14以及储存筒41内的第二锥齿轮416同步旋转的目的，具体设置了如下特征：

空心转轴3与定子模壳1的连接位置设置有密封轴承34。

伺服电机2的旋转轴平行于空心转轴3的轴线，伺服电机2的工作端上同轴安装有第一传动齿轮21，空心转轴3位于定子模壳1外部的一端同轴安装有第二传动齿环22，第一传动齿轮21与第二传动齿环22之间通过传动带23传动连接，定子模壳1外部固定安装有防护罩24，第一传动齿轮21、第二传动齿环22和传动带23均位于防护罩24内。

本实施例中的空心转轴3位于伺服电机2外部的一端与第二传动齿环22同轴连接，本实施例中伺服电机2位于定子模壳1和空心转轴3的一侧，伺服电机2的旋转轴与空心转轴3的轴线平行，伺服电机2工作端上的第一传动齿轮21与第二传动齿环22通过传动带23传动连接，因此伺服电机2启动即可带动空心转轴3上的第二传动齿环22旋转，实现空心转轴3、出液口13和第二锥齿轮416的同步旋转，第一传动齿轮21、第二传动齿环22和传动带23均位于防护罩24内，防护罩24对第一传动齿轮21、第二传动齿环22和传动带23进行保护，防止灰尘进入影响传动效率。

工作原理：真空泵包括定子模壳1、工作腔11、进液口12、出液口13和偏心叶轮14，偏心叶轮14偏心安装在工作腔11内，伺服电机2驱动空心转轴3旋转时，空心转轴3带动偏心叶轮14旋转使真空泵进行运作，冷却单元4对空心转轴3进行降温，空心转轴3内部具有空腔，冷却单元4的进液管42插入空心转轴3内部，并且进液管42顶端与空心转轴3的圆弧内壁端头31存在间隙，储存筒41内的螺旋叶片412旋转时即可将储存筒41内的冷却液通过出液管411和连接管421向进液管42内输送，进液管42将冷却液输送至空心转轴3内部并在接触空心转轴3的圆弧内壁端头31后反向流动，圆弧内壁端头31的存在使进液管42射出的冷却液向空心转轴3内壁周侧各个方向散射均匀，冷却液经过空心转轴3内壁与进液管42外壁的间隙回流，直至流动至空心转轴3插入储存筒41的一端，进入储存筒41内，冷却液循环流动对空心转轴3进行降温。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种小型液冷式真空泵，包括定子模壳（1）和伺服电机（2），定子模壳（1）内设置有工作腔（11），工作腔（11）连接进液口（12）和出液口（13），工作腔（11）内转动安装有偏心叶轮（14），偏心叶轮（14）同轴安装空心转轴（3），定子模壳（1）外部设置有冷却单元（4），其特征在于，空心转轴（3）延伸至定子模壳（1）外部，伺服电机（2）的工作端传动连接空心转轴（3）位于定子模壳（1）外部的一端，冷却单元（4）包括储存筒（41）和进液管（42），储存筒（41）内存有定量的冷却液，储存筒（41）底部设置有出液管（411），出液管（411）内转动安装螺旋叶片（412）；

进液管（42）的两端延伸至储存筒（41）外部，进液管（42）的一端同轴插装在空心转轴（3）内，进液管（42）位于空心转轴（3）外部的一端通过连接管（421）连接出液管（411）底端；

空心转轴（3）的内腔远离冷却单元（4）的一端设置为圆弧内壁端头（31），进液管（42）位于空心转轴（3）内部的一端与圆弧内壁端头（31）之间存在间隙，螺旋叶片（412）输送储存筒（41）内的冷却液通过连接管（421）和进液管（42）进入空心转轴（3）内，并通过空心转轴（3）内壁与进液管（42）外壁的间隙回流至储存筒（41）内；

所述空心转轴（3）位于定子模壳（1）外部的一端同轴安装定轴环（32），定轴环（32）延伸至储存筒（41）内部，进液管（42）插装在定轴环（32）内，定轴环（32）内壁贴合进液管（42）外壁；

定轴环（32）上设置有若干个过液口（321），过液口（321）沿定轴环（32）轴线方向贯通定轴环（32），过液口（321）环绕定轴环（32）轴线等角度分布；

所述螺旋叶片（412）螺旋设置在转轴（413）上，转轴（413）的轴线与出液管（411）的轴线处于同一直线上，转轴（413）转动安装在储存筒（41）内设置的固定架（415）上；

储存筒（41）内设置有第一锥齿轮（414）和第二锥齿轮（416），第一锥齿轮（414）同轴安装在转轴（413）的顶端，第二锥齿轮（416）同轴安装在定轴环（32）外部，第一锥齿轮（414）与第二锥齿轮（416）啮合连接；

所述进液管（42）朝向空心转轴（3）的圆弧内壁端头（31）一端设置收缩段（422）、喉管（423）和扩张段（424），收缩段（422）、喉管（423）和扩张段（424）形成文丘里管的结构，扩张段（424）位于进液管（42）朝向圆弧内壁端头（31）的一端。

2.根据权利要求1所述的一种小型液冷式真空泵，其特征在于，所述储存筒（41）顶部设置有添料口（417），添料口（417）上设置有用于封堵添料口（417）的封堵塞（418）。

3.根据权利要求1所述的一种小型液冷式真空泵，其特征在于，所述空心转轴（3）内壁设置有若干个内凸块（33），内凸块（33）环绕圆弧内壁端头（31）轴线分布并沿空心转轴（3）轴线方向排列，内凸块（33）朝向空心转轴（3）轴线的一侧转动安装有滚珠（331），滚珠（331）贴合进液管（42）的外壁。

4.根据权利要求1所述的一种小型液冷式真空泵，其特征在于，所述空心转轴（3）与定子模壳（1）的连接位置设置有密封轴承（34）。

5.根据权利要求1所述的一种小型液冷式真空泵，其特征在于，伺服电机（2）的旋转轴平行于空心转轴（3）的轴线，伺服电机（2）的工作端上同轴安装有第一传动齿轮（21），空心转轴（3）位于定子模壳（1）外部的一端同轴安装有第二传动齿环（22），第一传动齿轮（21）与第二传动齿环（22）之间通过传动带（23）传动连接，定子模壳（1）外部固定安装有防护罩（24），第一传动齿轮（21）、第二传动齿环（22）和传动带（23）均位于防护罩（24）内。