本發(fā)明屬于渦旋真空泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于無油潤滑渦旋真空泵的動渦旋、防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及排氣結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

渦旋真空泵是一種容積式真空泵，由于壓縮腔容積的變化是連續(xù)的，因而驅(qū)動扭矩變化小，功率變化小，振動噪聲低，已被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)、科學(xué)儀器行業(yè)、醫(yī)療設(shè)備行業(yè)。渦旋真空泵作為分子泵和小型低溫泵的前級泵是獲得無油真空系統(tǒng)的最佳配置。渦旋真空泵通常采用偏心結(jié)構(gòu)保證動渦旋和靜渦旋的正確嚙合，形成多對封閉工作腔實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣過程?，F(xiàn)有的渦旋真空泵由于動渦旋自身重量不平衡，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生較大的離心力，引起振動，通常在動渦旋盤端面設(shè)計平衡塊保證動渦旋靜平衡，平衡塊的設(shè)計增大了加工難度，不利于后續(xù)零件的安裝和運(yùn)行。

目前，大多數(shù)渦旋真空泵生廠商為了提高泵的吸氣效率，采用內(nèi)、外側(cè)型線不對稱且只有單一吸氣口的靜渦旋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在吸氣初始階段吸氣容積不相等，導(dǎo)致排氣開始時兩排氣腔的排氣壓力不相等，渦旋真空泵產(chǎn)生振動、渦旋盤傾覆、壓力波動、噪音問題，影響渦旋真空泵的工作效率和性能。此外，泄漏問題一直是影響無油潤滑渦旋真空泵工作效率和性能的最直接的原因，根據(jù)現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，徑向泄漏是無油潤滑渦旋真空泵的主要泄漏形式，加工制造誤差的存在使動靜渦旋齒齒頂和齒底、動靜渦旋盤端面必然存在間隙，同時曲軸回轉(zhuǎn)半徑與小曲拐防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑無法保證完全相等，都會引起渦旋真空泵泄漏。

本發(fā)明針對無油潤滑渦旋真空泵存在的上述問題，提出一種自平衡的動渦旋結(jié)構(gòu)，降低加工難度，減少工藝流程。在現(xiàn)有的內(nèi)、外側(cè)型線不對稱且有單一吸氣口的靜渦旋結(jié)構(gòu)上經(jīng)過切齒處理或改變排氣口開設(shè)范圍保證兩工作腔內(nèi)容積比相等；同時在所提出的這種無油潤滑渦旋真空泵中采用具有徑向隨變的小曲拐防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠保證曲軸回轉(zhuǎn)半徑與小曲拐防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑一致，使運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，泄漏降低；所提出的軸向間隙密封裝置進(jìn)一步減少了渦旋真空泵的徑向間隙泄漏，對于提高無油潤滑渦旋真空泵的工作效率具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決采用內(nèi)、外側(cè)型線不對稱且有單一吸氣口的靜渦旋結(jié)構(gòu)的渦旋真空泵帶來的工作腔內(nèi)容積比不相等、產(chǎn)生振動、渦盤傾覆問題，動渦旋自身質(zhì)量不對稱，同時改善曲軸的動平衡性能，減少泄漏，降低振動，本發(fā)明提出一種無油潤滑渦旋真空泵結(jié)構(gòu)。動渦旋齒的重心與動渦旋盤的外徑、輪轂內(nèi)孔直徑同心，且在同一同心軸線上，實現(xiàn)整個動渦旋的自平衡，使渦旋真空泵整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；對動渦旋齒齒頭進(jìn)行切齒處理或改變排氣口的開設(shè)范圍，改善采用內(nèi)、外側(cè)型線不對稱且有單一吸氣口的靜渦旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)致壓力波動、渦旋盤振動和傾覆，排氣損失問題；在動渦旋與靜渦旋端面連接處設(shè)置軸向間隙調(diào)節(jié)裝置，改善因加工制造誤差引起的軸向間隙泄漏；采用具有徑向隨變機(jī)構(gòu)的防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，改善加工制造誤差引起的小曲拐和曲軸的回轉(zhuǎn)半徑不相等的問題，降低渦旋真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動，使運(yùn)行更平穩(wěn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提出的一種無油潤滑渦旋真空泵，動渦旋盤(502)的外徑ф1與輪轂(503)內(nèi)孔直徑ф2同心，同心軸線為o-o；動渦旋齒(501)的重心o1在動渦旋盤(502)與輪轂(503)的同心軸線o-o上；靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線比外側(cè)型線多一圈，吸氣口(602)設(shè)置在靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線與外側(cè)型線末端形成的槽中；在渦旋真空泵運(yùn)行過程中，動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線和外側(cè)型線均參與嚙合，靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線末端與動渦旋齒(501)的外側(cè)型線末端所形成的工作腔s11比靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線末端與動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線末端形成的工作腔s21大；動渦旋(5)與靜渦旋(6)的端面連接處設(shè)有軸向間隙調(diào)節(jié)裝置(8)，該裝置由動渦旋(5)上的周向通孔(801)、動渦旋盤(502)上的軸向密封凹槽(802)和具有彈性功能的密封元件(803)組成；在動渦旋(5)的動渦旋齒頂密封槽(505)和靜渦旋(6)的靜渦旋齒頂密封槽(605)中安裝密封性能較好的彈性密封條；防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(9)的小曲拐(901)和曲軸(12)都采用偏心結(jié)構(gòu)，小曲拐(901)的曲柄銷與偏心套(902)、偏心套軸承(903)相配合；小曲拐(901)的主軸與小曲拐主軸承(904)相配合；曲軸(12)與偏心軸套(10)、偏心軸套軸承(11)相配合，實現(xiàn)曲軸(12)和小曲拐(901)的回轉(zhuǎn)半徑的誤差調(diào)節(jié)。

本發(fā)明提出的一種無油潤滑渦旋真空泵，通過切齒處理將動渦旋齒(501)的齒頭部分從d點到e點切除，實現(xiàn)即保證動渦旋齒(501)與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線和外側(cè)型線形成的工作腔內(nèi)容積比相等；d點為動渦旋齒(501)上的一點，與動渦旋齒(501)和靜渦旋齒(601)的最終嚙合點位置重合，此時動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線形成的排氣腔s22即將排氣，根據(jù)確定動渦旋齒(501)的外側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線形成的排氣腔s12所在的位置，即時，靜渦旋齒(601)與動渦旋齒(501)在e點嚙合，e點為動渦旋齒(501)上的一點，將動渦旋齒(501)齒頭從d點到e點切除。

本發(fā)明提出的一種無油潤滑渦旋真空泵，通過改變靜渦旋(6)的排氣口(603)的開設(shè)范圍，實現(xiàn)即保證動渦旋齒(501)與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線和外側(cè)型線形成的工作腔內(nèi)容積比相等；動渦旋齒(501)和靜渦旋齒(601)的最終嚙合點與靜渦旋齒(601)上的點f重合時，動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線形成的排氣腔s22即將排氣，根據(jù)確定動渦旋齒(501)的外側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線形成的排氣腔s12所在的位置，即時，動渦旋齒(501)與靜渦旋齒(601)在g點嚙合，g點為靜渦旋齒(601)上的一點；排氣口(603)包括g點和最終嚙合點f。

本發(fā)明的有益效果為：

①所提出的動渦旋結(jié)構(gòu)，其渦旋齒重心在動渦旋盤外徑和輪轂內(nèi)徑同心的軸線上，保證動渦旋自平衡，省去平衡塊的設(shè)計步驟，降低加工難度，使渦旋真空泵結(jié)構(gòu)更加緊湊；

②所提出的無油潤滑渦旋真空泵采用的內(nèi)側(cè)型線比外側(cè)型線多一圈，且有單一吸氣口開設(shè)在靜渦旋齒內(nèi)側(cè)型線末端和外側(cè)型線末端所形成區(qū)域內(nèi)的靜渦旋齒結(jié)構(gòu)，保證動渦旋齒內(nèi)、外側(cè)型線均參與嚙合，使進(jìn)氣更加充分，減少渦盤末端與吸氣口之間的導(dǎo)流；

③所提出的改變排氣口的開設(shè)范圍和動渦旋齒頭切齒兩種方法，解決采用上述靜渦旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)致兩組工作腔內(nèi)容積比不相同，產(chǎn)生振動、渦旋盤傾覆、壓力波動和噪音問題，保證兩對稱工作腔內(nèi)容積比相等，排氣口在開啟和關(guān)閉階段的面積變化率相對減小，降低排氣損失，提高無油潤滑渦旋真空泵的工作效率；

④所提出的小曲拐防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和曲軸均采用偏心套結(jié)構(gòu)調(diào)整回轉(zhuǎn)半徑，使加工制造和安裝引起的小曲拐回轉(zhuǎn)半徑與曲軸回轉(zhuǎn)半徑存在的誤差最小化，使無油潤滑渦旋真空泵運(yùn)行更加平穩(wěn)；

⑤所提出的動、靜渦旋軸向間隙調(diào)節(jié)裝置，解決無油潤滑渦旋真空泵因加工制造引起的軸向間隙問題，降低間隙泄漏，提高無油潤滑渦旋真空泵的工作效率。

附圖說明

圖1為所提出的無油潤滑渦旋真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為所提出的動渦旋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為靜渦旋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為小曲拐結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為偏心套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為動渦旋齒齒頭切齒設(shè)計的轉(zhuǎn)子嚙合狀態(tài)示意圖。

圖8為排氣口設(shè)計過程中轉(zhuǎn)子嚙合狀態(tài)示意圖。

圖9為所提出的軸向間隙調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—電機(jī)，2—第一平衡鐵，3—支架體，4—支撐盤，5—動渦旋，6—靜渦旋，7—齒頂密封條，8—軸向間隙調(diào)節(jié)裝置，9—防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，10—偏心軸套、11—偏心軸套軸承，12—曲軸，13—第二平衡鐵，501—動渦旋齒，502—動渦旋盤，503—輪轂，504—偏心套軸承安裝孔，505—動渦旋齒頂密封槽，601—靜渦旋齒，602—吸氣口，603—排氣口，604—靜渦旋盤，605—靜渦旋齒頂密封槽，801—周向通孔，802—軸向密封凹槽，803—密封元件，901—小曲拐，902—偏心套，903—偏心套軸承，904—小曲拐主軸承。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，為所提出的無油潤滑渦旋真空泵的結(jié)構(gòu)示意圖；動渦旋(5)和靜渦旋(6)相位相差180°相互嚙合，形成數(shù)對月牙形工作腔。在動渦旋(5)的端面與支撐盤(4)之間的防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(9)采用三組小曲拐(901)，小曲拐(901)的曲柄銷部分與偏心套(902)、偏心套軸承(903)和動渦旋(5)上偏心套軸承安裝孔(504)相配合，小曲拐(901)的主軸部分與小曲拐主軸承(904)和均布在支撐盤(4)上的軸承安裝孔相配合。曲軸(12)在電機(jī)(1)的驅(qū)動下帶動動渦旋(5)運(yùn)動，由于防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(9)的作用，動渦旋(5)只能以曲軸(12)的偏心距ror為半徑圍繞靜渦旋(6)的中心線作公轉(zhuǎn)平動，氣體由靜渦旋(6)上的吸氣口(602)進(jìn)入工作腔內(nèi)，不斷被封入壓縮腔，隨著動渦旋(5)的運(yùn)動，壓縮腔向中心移動體積逐漸變小，達(dá)到排氣壓力后從排氣口(603)排出。

如圖2所示，為所提出的動渦旋結(jié)構(gòu)示意圖；動渦旋盤(502)的外徑ф1與輪轂(503)內(nèi)孔直徑ф2同心，同心軸線為o-o，o1為動渦旋齒(501)的重心，通過改變動渦旋齒(501)的重心位置，使渦旋齒(501)的重心o1在動渦旋盤(502)與輪轂(503)的同心軸線o-o上，保證動渦旋(5)自身平衡，(504)為均布在動渦旋盤(502)上的偏心軸承安裝孔，(505)為動渦旋齒頂密封槽，其中安裝密封性能和回彈性較好的齒頂密封條(7)。

如圖3所示為靜渦旋結(jié)構(gòu)示意圖；靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線和外側(cè)型線不對稱，內(nèi)側(cè)型線比外側(cè)型線多一圈，在渦旋真空泵運(yùn)行過程中，動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線和外側(cè)型線均參與嚙合，有利于提高渦旋真空泵的吸氣容積，在靜渦旋齒(601)內(nèi)側(cè)型線末端與外側(cè)型線末端附近開設(shè)吸氣口(602)，減少渦盤末端與吸氣口(602)之間的導(dǎo)流；排氣口(603)的結(jié)構(gòu)形狀需要根據(jù)渦旋真空泵的設(shè)計條件進(jìn)行設(shè)計，此處僅給出示意圖。

如圖4所示為防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；小曲拐(901)的主軸部分與小曲拐主軸承(904)、位于支撐盤(4)上的軸承安裝孔相互配合，小曲拐(901)的曲柄銷部分與偏心套(902)、偏心套軸承(903)、均布于動渦旋盤(502)上的偏心套軸承安裝孔(504)相配合。

如圖5所示為小曲拐(901)的結(jié)構(gòu)示意圖，o3為小曲拐(901)主軸的幾何中心點，o2為小曲拐(901)曲柄銷的幾何中心點，o2―o3之間的距離為小曲拐的回轉(zhuǎn)半徑ror。

如圖6所示為偏心套(902)的結(jié)構(gòu)示意圖，o4為偏心套的幾何中心，o5為偏心孔的回轉(zhuǎn)中心，o4―o5之間的距離為小曲拐(901)的回轉(zhuǎn)半徑ror；與曲軸(12)的曲柄銷相配合的偏心軸套(10)的結(jié)構(gòu)形狀與偏心套(902)的結(jié)構(gòu)形狀相同，僅尺寸不同。

為保證無油潤滑渦旋真空泵的工作腔內(nèi)容積比相等，提出了以下兩種實施方式：

如圖7所示為動渦旋齒齒頭切齒設(shè)計的轉(zhuǎn)子嚙合狀態(tài)示意圖，是保證渦旋真空泵工作腔內(nèi)容積比相等的第一實施方式；圖(a)為動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線末端與靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線末端形成的吸氣腔s21；圖(b)為動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線形成的排氣腔s22；圖(d)為動渦旋齒(501)的外側(cè)型線末端與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線末端形成的吸氣腔s11；圖(e)為動渦旋齒(501)的外側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線形成的排氣腔s12；當(dāng)時，渦旋真空泵工作腔內(nèi)容積比相等；圖(c)為動渦旋齒(501)上的d點與靜渦旋齒(601)在最終嚙合點處的嚙合放大圖，最終嚙合點與d點重合時，排氣口(603)與排氣腔s22即將連通；此時，排氣腔s22內(nèi)的氣體滿足排氣要求；圖(f)所示為動渦旋齒(501)上的e點與靜渦旋齒(601)嚙合的放大圖；根據(jù)確定e點所在的位置，即當(dāng)時，靜渦旋齒(601)與動渦旋齒(501)的嚙合點即為e點，此時，排氣口(603)與排氣腔s12即將連通。連接動渦旋齒(501)上的點d和點e，沿線段d-e將動渦旋齒(501)的齒頭切除，實現(xiàn)工作腔內(nèi)容積比相等。

如圖8所示為排氣口設(shè)計過程中轉(zhuǎn)子嚙合狀態(tài)示意圖，是保證渦旋真空泵工作腔內(nèi)容積比相等的第二實施方式；圖(a)為動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線末端與靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線末端形成的吸氣腔s21；圖(b)為動渦旋齒(501)的內(nèi)側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的外側(cè)型線形成的排氣腔s22；圖(d)為動渦旋齒(501)的外側(cè)型線末端與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線末端形成的吸氣腔s11；圖(e)為動渦旋齒(501)的外側(cè)型線與靜渦旋齒(601)的內(nèi)側(cè)型線形成的排氣腔s12；當(dāng)時，渦旋真空泵工作腔內(nèi)容積比相等；圖(c)為動渦旋齒(501)與靜渦旋齒(601)在最終嚙合點f處的嚙合放大圖，此時，排氣口(603)與排氣腔s22即將連通，排氣腔s22內(nèi)的氣體滿足排氣要求；圖(f)為動渦旋齒(501)與靜渦旋齒(601)在g點的嚙合放大圖，根據(jù)確定g點所在的位置，即當(dāng)時，靜渦旋齒(601)與動渦旋齒(501)的嚙合點即為g點，此時，排氣口(603)剛好被動渦旋齒頭遮住，排氣腔s12排氣即將開始；為了實現(xiàn)工作腔內(nèi)容積比相同，排氣口(603)的設(shè)計包含g點和f點，且在f點時排氣口(603)即將與排氣腔s22連通，在g點時排氣口(603)即將與排氣腔s12連通。此處僅給出了排氣口(603)的開設(shè)范圍和條件，其形狀在保證正常排氣的情況下允許做相應(yīng)的調(diào)整。

如圖9所示，為所提出的軸向間隙調(diào)節(jié)裝置。在動渦旋端面開設(shè)一軸向密封凹槽(802)，動渦盤側(cè)壁垂直方向開設(shè)的周向通孔(801)為四個直角通孔，孔的一端垂直且均布于軸向密封凹槽(802)的底部，另一端與動渦盤側(cè)壁垂直。周向通孔(801)與動渦旋(5)、支架體(3)和支撐盤(4)三者形成的空腔相連通，軸向密封凹槽(802)安裝有密封元件(803)，密封元件(803)的材料具有較好的彈性功能。p為真空泵內(nèi)的壓力，p0為大氣壓，當(dāng)動渦旋(5)與靜渦旋(6)的端面存在間隙時，由于p≤p0，空腔內(nèi)的氣體通過周向通孔(801)進(jìn)入軸向密封凹槽(802)，將密封元件(803)托起，使其頂部抵在靜渦旋盤(604)的端面，使軸向間隙減小。密封元件(803)具有較好的回彈性，當(dāng)動靜渦旋的端面連接處由于加工誤差存在間隙時，該密封元件(803)通過膨脹回彈充滿間隙，在氣體吸入和壓縮的過程中，氣體不容易流失，提高機(jī)器的工作效率。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。