[发明专利]具有反向旁通回路的多级泵

说明书

技术领域

本发明涉及包括多级涡旋型真空泵在内的多级容积泵。具体地说，本发明涉及包括真空泵在内的具有旁路系统的多级容积泵，其中，该旁路系统用于促使离开某级的液体偏离液体通过泵的正常流动路径。

背景技术

各种类型的容积泵(positive displacement pump)，例如螺杆泵、叶片泵、罗茨爪式泵、涡旋型泵，可以被配置为多级泵。多级泵提供多级压缩，以为泵提供更大的容量(排量)和/或压力比性能。多级涡旋泵的示例在美国专利6068459，5855473，5616015和6884047中被公开，这些专利的内容通过引用被全部结合于此。

在多级泵中，液体通过泵的入口被引入到泵的第一(上游)级，其中在泵的第一级，液体被压缩；被压缩的液体离开第一级并被定向进入第二(下游)级，其中在泵的第二级，液体再次被压缩；然后，在第二级中被压缩的液体流出第二级并随后流向泵的出口(直接流向泵的出口或经由泵的用于进一步压缩的额外的下游级流向泵的出口)。多级泵可以装配有前向旁通回路，在泵的某些异常操作条件下，前向旁通回路使大多数离开上游级的液体绕开泵的一个或多个下游级。

例如，前向旁通回路通常被设置在多级真空泵中，其中第一级的入口排量远大于第二级的入口排量。当泵首次被启动时或当泵被连通到大气时，在第一级中会遇到高入口压力(即，大气压力)。在这种情况下，前向旁通回路将分流泵的第二级周围的大多数液体。

这样的旁通回路可以避免在上游级和一个或多个下游级之间的液体中产生过高压力，因此可以防止下游级中的过多功耗和过高温度。过高功耗可以导致泵的轴承和/或电机超负荷以及由过高的温度引起的轴承中的油脂粘度下降。

然而，这种分流一个或一个以上下游级周围的液体的前向旁通回路并没有解决导致多级泵中的过多功耗和过高温度的所有潜在的问题。此外，当应用到多级涡旋型真空泵时，这样的前向旁通回路可能会造成额外的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种防止泵的上游级和紧接着的下游级成为泵的过大功耗的来源的多级容积泵。

本发明的另一个目的在于，提供一种确保达到它的设计速度的多级容积泵。

本发明的又一个目的在于，提供一种具有用于其的每个压缩级的末端密封(tip seal)以及确保下游级的末端密封被加强的装置的多级涡旋型真空泵。

根据本发明的一方面，提供了一种多级泵，该多级泵具有入口部分和排出部分，并且包括泵头和反向液体旁通回路，其中，该泵头具有相对于液体通过泵的流向串联布置的至少两个压缩级。

入口部分具有泵入口并构成泵的低压侧，其中液体在该低压侧被吸入泵。排出部分具有泵出口并构成压缩侧，其中液体在该压缩侧被以比液体在低压侧的压力高的压力从泵中排去。泵头还具有泵入口延伸到的入口开口(inlet opening)、以及通向泵出口的排出开口(exhaust opening)。

压缩机构的每个压缩级都具有导入口和导出口，液体通过导入口进入该级并通过导出口离开该级。液体从泵入口流到泵出口所经过的流动路径在泵中在泵入口和压缩级中的上游压缩级之间延伸，在压缩级中的上游压缩级的导出口和压缩级中的下游压缩级的导入口之间延伸，并且在压缩级中的下游压缩级的导出口和泵出口之间延伸。反向液体旁通回路(reverse fluid bypass circuit)定义了液体通道，该液体通道与流动路径相分离并且在一个压缩级的导出口和该一个压缩级下游的紧接着的一个压缩级的导入口之间的第一位置、以及该一个压缩级的导入口的上游的第二位置处被连接到流动路径。

根据本发明的另一方面，反向液体旁通回路包括液体流动控制装置，用于限制或停止液体流动通过液体通道。

根据本发明的又一方面，反向液体旁通回路包括液体流动控制装置，用于在液体处于过渡或分子流态时限制液体流动，并且在流体处于粘性流态时允许液体流动。

附图说明

从下面参照附图做出的对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的这些和其它方面、特征和优势将变得能更加清楚，其中：

图1是根据本发明的包括反向旁通回路的一个示例的多级泵的示意性纵向截面图；

图2是根据本发明的具有反向旁通回路的多级涡旋型泵的泵头组件的示意性纵向截面图；

图3A是图2的多级涡旋型泵的泵头组件的一部分的放大图；

图3B是图2的多级涡旋型泵的泵头组件的另一部分的放大图；

图4A是根据本发明的两级泵的反向液体旁通回路的布局的示意图；