[发明专利]一种双级罗茨泵的泵腔结构及泵体结构

说明书

本发明公开了一种双级罗茨泵的泵腔结构及泵体结构，该泵腔结构包括一级泵体和二级泵体；一级泵体内设有一级泵腔，一级泵体的顶部和底部分别设有一级泵腔进气口和一级泵腔排气口，一级泵体一侧端的端壁上开设有两个轴承腔，该端壁内设有一包围在两个轴承腔外的环形气流通道，一级泵体的底部和顶部分别设有气流通道进气口和气流通道排气口；二级泵体内设有二级泵腔，二级泵体采用一端封口、一端开口的悬臂机构，二级泵体的开口端安装于所述一级泵体设有轴承腔一端的外侧，二级泵体的顶部和底部分别设有二级泵腔进气口和二级泵腔排气口；一级泵体和二级泵体的侧部设有夹套水层。本发明结构简单、性能卓越、成本可控、组装方便。

技术领域

本发明涉及罗茨泵技术领域，具体涉及一种双级罗茨泵的泵腔结构及泵体结构。

背景技术

罗茨泵是一种旋转式容积泵，根据不同的应用方式又分为罗茨真空泵或者是罗茨风机，其中罗茨真空泵一般主要用于获得较高真空，主要是用作其它真空泵的增压泵，用于在较高真空运行时，提高抽气能力和真空度，它具有容积率高，在较宽的压力范围内有较大的抽速，其转子具有良好的几何对称性，振动小，运转平稳，泵腔内依靠间隙密封，无需用油密封和润滑，泵体结构不需要排气阀，结构简单、紧凑，对灰尘和水蒸汽等容忍性非常大。但是罗茨真空泵一般无法单独直接使用于获得真空，这个本质的原因是：绝大多数的罗茨真空泵都是属于单级罗茨真空泵，首先，罗茨真空泵的泄漏量Q＝F(S，△P)(或者称之为返流)，泄漏量是罗茨泵压差主要是受间隙截面积和一个完成压程泵腔前后压差的两个因素。其中间隙截面积是来自转子与泵体，转子与转子，转子与两侧端盖之间的间隙，这个是泵的定值，无法改变。对于单级的罗茨真空泵，气流经过泵腔只进行一次压程，因此压差就是其进气口与排气口的差值。但是若是该罗茨真空泵是双级的，具有两个真空压缩腔，则每一级的压差则是单级罗茨泵一个行程腔的压差的50％，对于三级罗茨真空泵来说，则每一级的压差则是单级罗茨泵一个行程腔的压差的33％，每一级泵腔的压差越小，则泄漏量也小，最终效率就越高。最终能产生的入口的真空度就越高。

其次通过理想气体方程和气体压缩方程都知道，气体的压缩比越大，则产生的气体温度就越高，从而导致泵的发热量也就越大。因气体压缩热产生的热量也是导致罗茨泵过热造成卡死的主要原因。现有的罗茨真空泵属于单级压缩，其排气口与进气口压力的比值就是其压缩比，根据数学知识知道，若是压缩比是恒定的数值，例如9倍，则单级罗茨泵的压缩比就是9倍，气体的压缩升温高度240°，依次长久运行，单级罗茨真空泵必然过热出现故障。而若是该罗茨真空泵是双级的，则此时压缩比则是这样的计算：N1xN2＝9倍，若第一级泵腔的压缩比率与第二级泵腔的压缩比率是相同的，即N1＝N2，则N1＝3，可见每一级压缩腔的实际压缩比就只有3倍。单次压缩的气体升温100°，不考虑中间散热的，则两级最大的升温只有200°。依次考虑该罗茨真空泵是三级的，则此时压缩比则是这样的计算：N1xN2xN3＝9倍，若三级泵腔的压缩比率是相同的，即N1＝N2＝N3，则N1＝2.1，可见每一级压缩腔的实际压缩比就只有2.1倍。单次压缩的气体升温64°，不考虑中间散热的，则三级最大的升温只有192°。

从上述来看，多级的罗茨泵相比单级罗茨泵具有非常大性能优势，然而罗茨泵每增加一级其结构就会变得非常复杂，并且如何确保原有的间隙和轴承的布置都变得极其困难，制造的难度和成本大幅上升，因此从实际性能，制造，成本的综合来看，采用双级罗茨真空泵是最有性价比的。

这里我们要确认的是，双级罗茨真空泵主要还是起到增压泵的作用，类似于单级罗茨泵，需要由前级真空泵来牵引。但是由于其采用了双级压缩的行程，从而可以使得罗茨泵的安全性的压缩比在12-25倍左右，每一个腔的压缩比在3.5-5倍左右(也是单级罗茨泵经常使用安全压缩比值)，这样在需要的同等抽气能力下，双级罗茨泵相比单机罗茨泵对于前级泵的抽气能力要求就降低了4-5倍，因此对于客户来说选择一台同等抽气能力的双级罗茨泵可以大幅降低前级泵的抽气能力(运行轴功率也降低了)，从而明显降低系统集成的成本。原先需要使用2台单机罗茨泵进行串联而提高真空度的，现在只需要一台双级罗茨泵即可，从而减少了一台电机的使用，不仅降低了系统集成的复杂性，大幅降低了系统成本，也同时降低了轴功率的消耗。