[发明专利]一种具有多个吸入腔和排气口的螺杆真空泵

说明书

本发明公开了一种具有多个吸入腔和排气口的螺杆真空泵，属于螺杆真空泵技术领域，用于解决下述技术问题：通过多段转子和多个吸气腔、排气口设计而使螺杆真空泵在低真空范围内具有最大的抽气能力，具有远低于现有技术的螺杆真空泵比功率值，更为节能。一种具有多个吸入腔和排气口的螺杆真空泵，通过将螺杆真空泵泵腔分成多个吸入腔和排气口，每一段吸入腔内啮合的转子末端排气部位和后一段吸入腔内啮合的转子吸气入口端之间通过空腔间隔连通，并在空间间隔内与外部建立一个排气口将气体排出，然后通过在管路上安装止回作用的阀门来阻止外部气体的返流。本发明实现了全压力范围内近似恒定的抽气性能，适用工作压力范围更为宽广。

技术领域

本发明属于螺杆真空泵技术领域，具体涉及了一种具有多个吸入腔和排气口的螺杆真空泵。

背景技术

已知的螺杆真空泵工作原理是：相互啮合的螺杆转子通过旋转，在转子吸入端端面上呈现出一个体积扩大的过程——即吸气的过程，每旋转一周时，啮合的转子和泵腔内壁之间就包容一个导程的气体容积，在气体随着旋转沿着螺旋升角方向移动直至排出时，在排气端转子端面上呈现出一个啮合的容积减小的过程——即排气过程。

在现有已知的公开技术中，螺杆真空泵转子螺旋线在从吸入口到排气口的轴线方向上均为连续螺旋的——即把螺旋线的起点看做是吸气端时，则螺旋线升角的终点即为排气端。如上所述，在两根相互啮合的螺杆转子上，只有在螺旋线的起点才具备产生体积膨胀然后产生吸入的容积变化现象，而啮合的螺旋线的起点和终点段内，随着转子旋转，每一个导程内和泵腔内壁之间的容积都只是气体输送的过程，直至气体随着螺旋线的升角移动到终点——即排气端时，完成一个容积的气体输送过程。

在这个吸气和排气的过程中，当螺旋线上的导程沿着吸气口至排气口的轴线方向上变化时，众所周知的，这称为变螺距螺杆真空泵——在现有已知的公开技术中，变螺距导程的变化分为多种，但通常的，从吸气口至排气口方向上的导程变化趋势是减小的。

众所周知的，变螺距螺杆真空泵在运转时，螺旋线上前后相邻导程中，通过旋转，啮合后的前导程内所包含的容积旋转到后一导程时，如果前后容积之比大于后一导程容积内的压力和前导程容积内的压力之比，就产生了过度压缩——简称过压缩。在现有已知的公开技术中，变螺距螺杆真空泵的过压缩仅存在于吸入腔中啮合的转子和泵腔之间形成的空间内，当螺杆真空泵工作在从大气压力起始抽真空，至某个低压区间的范围内时，受限于螺杆转子压缩比的不可变更性，此时，如果螺杆真空泵的排气压力和吸入压力之比值小于在吸入腔中吸气端啮合后的导程内和泵腔内壁之间旋转一周包含的容积与吸入腔中排气末端啮合后的最后一个导程内和泵腔内壁之间旋转一周所包含的容积之比，则会在吸入腔中的吸气端导程和排气端最后一个导程之间的其他导程和泵腔内壁形成的空间内产生过压缩现象。

众所周知的，在螺杆真空泵中，其吸入端的导程大小对于最大抽速的影响是决定性的，对于变螺距螺杆真空泵而言，在现有已知的公开技术中，为了在低压工作区间具有更大的抽速和更低的比功率，通常将吸入端大导程内啮合后的容积和排气末端导程内啮合后的几何容积比值设计为大于2，而基于前述的过压缩原理，这种设计产生了如下问题：

1、任何一种真空设备在抽真空的过程中，其吸入的压力都是逐渐降低的过程，直至达到要求的真空压力，尤其是对于可以直排大气的螺杆真空泵而言，在这一过程中，多数情况下，其排气压力通常为一定值的条件，按照排气压力为标准大气压101.325kPa.a计算，理想状态下，只有在吸入口压力满足小于50kPa.a(101.325/2)时，才符合螺杆真空泵吸入段大导程内啮合后的容积和排气末端导程内啮合后的几何容积比值设计为大于2的设计，然而，抽真空的起始阶段，排气口处压力和吸入口压力差值非常小，螺杆真空泵在吸入口压力由一个大气压到50kPa.a这一阶段抽真空的过程中，由于压缩比小于2，显而易见的，排气末端导程内啮合后的几何容积需要更大才能将气体排出压力控制在101.325kPa.a，但在压缩比固定为或大于2的情况下，这造成了泵腔内部气体输送过程中由于啮合后的导程内和泵腔内壁之间的容积过度减小而造成过压缩的问题，致使螺杆真空泵需要消耗更多的能量来进行无谓的气体压缩。