具有磁流体平动滑动推轴承及密封结构的涡旋真空

申请号 CN201310330740.7 申请日 2013-07-31 公开(公告)号 CN104343687A 公开(公告)日 2015-02-11
申请人 思科涡旋科技(杭州)有限公司; 发明人 倪诗茂;
摘要 本 发明 公开一种具有磁 流体 平动滑动推 力 轴承 及密封结构的涡旋 真空 泵 。一磁流体密封装置,磁流体密封装置包括 永磁体 和导磁体;永磁体置于 活塞 后支座的内部;导磁体置于推力板的内部,同时,导磁体与活塞后支座的径向端面之间的间隙内注有磁流液。使用本发明通过在 真空泵 的绕动端面采用磁流体密封装置,当 曲轴 转动时,带动活塞前支座和活塞后支座相对推力板做径向绕动,永磁体和导磁体之间产生封闭 磁场 ,磁流液在凹槽和导磁体之间形成多层封闭的“磁流体O型圈”,利用磁流液实现涡旋真空泵的径向绕动方向的密封。同时,当推力板和活塞后支座的两平面互相 接触 时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用,使得功效近似滑动 推力轴承 。
权利要求

1.一种具有磁流体平动滑动推轴承及密封结构的涡旋真空,所述真空泵包括:
一固定涡卷;
一相对所述固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷;
一位于所述固定涡卷外的涡卷基座
一与所述涡卷基座面对面相连接的推力板,并且所述推力板的中央开设避空孔;
曲轴,所述曲轴的偏心段贯穿所述推力板的避空孔并与所述绕动涡卷的背面相连接;以及
一曲轴基座,所述曲轴位于所述曲轴基座上,并且所述曲轴基座与所述推力板和所述涡卷基座固定连接;其特征在于,所述真空泵还包括:
活塞后支座,所述活塞后支座通过轴承连接于所述曲轴靠近所述推力板的一侧的轴偏心段表面,所述活塞后支座的中央环形凸台可绕动地贯穿所述推力板的避空孔,并通过一活塞前支座与所述绕动涡卷的背面连接;所述活塞后支座的其余部分与所述推力板的径向端面相互靠近,并且所述活塞后支座正对所述推力板的径向端面开设若干等间距的第一环形凹槽;
一磁流体密封装置,所述磁流体密封装置包括永磁体和导磁体;所述永磁体置于所述活塞后支座的内部,并且正对若干所述第一环形凹槽;所述导磁体置于所述推力板的内部,并且正对所述永磁体;同时,所述导磁体与所述活塞后支座的径向端面之间的间隙内注有磁流液;
优选的,所述导磁体靠近所述磁流液的端面涂覆起到汇聚磁流液作用的厌磁流液涂层,所述厌磁流液涂层为聚四氟乙烯。
2.一种具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,所述真空泵包括:
一固定涡卷;
一相对所述固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷;
一位于所述固定涡卷外的涡卷基座;
一与所述涡卷基座面对面相连接的推力板,并且所述推力板的中央开设避空孔;
一曲轴,所述曲轴的偏心段贯穿所述推力板的避空孔并与所述绕动涡卷的背面相连接;以及
一曲轴基座,所述曲轴位于所述曲轴基座上,并且所述曲轴基座与所述推力板和所述涡卷基座固定连接;其特征在于,所述真空泵还包括:
一活塞后支座,所述活塞后支座通过轴承连接于所述曲轴靠近所述推力板的一侧的轴偏心段表面,所述活塞后支座的中央环形凸台可绕动地贯穿所述推力板的避空孔,并通过一活塞前支座与所述绕动涡卷的背面连接;所述活塞后支座的其余部分与所述推力板的径向端面相互靠近;
所述绕动涡卷正对所述涡卷基座的径向端面开设若干等间距的第二环形凹槽;一磁流体密封装置,所述磁流体密封装置包括永磁体和导磁体;所述永磁体置于所述绕动涡卷的内部,并且正对若干所述第二环形凹槽;所述导磁体置于所述涡卷基座的内部,并且正对所述永磁体;同时,所述导磁体与所述绕动涡卷的径向端面之间的间隙内注有磁流液;
优选的,所述导磁体靠近所述磁流液的端面涂覆起到汇聚磁流液作用的厌磁流液涂层,所述厌磁流液涂层为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1或2中任意一项所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,相邻两所述第一环形凹槽之间的凸环的截面形状为矩形;或者相邻两所述第一环形凹槽之间的凸环的头部为圆;或者相邻两所述第一环形凹槽之间的凸环的截面形状为三角形;或者相邻两所述第二环形凹槽之间的凸环的截面形状为矩形;或者相邻两所述第二环形凹槽之间的凸环的头部为圆角;或者相邻两所述第二环形凹槽之间的凸环的截面形状为三角形。
4.根据权利要求1或2中任意一项所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,每一所述第一环形凹槽的深度和宽度均相同;或者每一所述第二环形凹槽的深度和宽度均相同。
5.根据权利要求1或2中任意一项所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,所述活塞后支座的径向端面上向外凸起形成一第一环形挡圈,并且若干所述第一环形凹槽位于所述第一环形挡圈之内;或者所述绕动涡卷的径向端面上向外凸起形成一第二环形挡圈,并且若干所述第二环形凹槽位于所述第二环形挡圈内。
6.根据权利要求5所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,所述第一环形挡圈的高度低于所述导磁体与所述活塞后支座的径向端面之间的间隙;所述第二环形挡圈的高度低于所述导磁体与所述绕动涡卷的径向端面之间的间隙。
7.根据权利要求1或2中任意一项所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,所述固定涡卷具有一第一端板结构,所述第一端板结构上固定并向外延伸设置有一第一涡卷结构;所述绕动涡卷具有一第二端板结构,所述第二端板结构上固定并向外延伸设置有一第二涡卷结构;同时,所述固定涡卷的所述第一端板结构与所述绕动涡卷的所述第二端板结构面对面相互靠近。
8.根据权利要求1或2中任意一项所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,所述推力板与所述绕动涡卷之间装配一同步环
9.根据权利要求1或2中任意一项所述具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其特征在于,所述活塞后支座的中央环形凸台与所述活塞前支座的连接处之间设有一O型密封圈
10.一种用于权利要求1或2中任意一项所述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的密封方法:其特征在于,用于权利要求1所述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的密封方法,当所述曲轴转动时,带动所述活塞前活塞后支座和所述活塞后支座相对所述推力板做径向绕动,所述永磁体与所述导磁体之间产生封闭磁场,所述磁流液充满所述活塞后支座的径向端面和所述推力板的间隙内,以此在所述第一环形凹槽和导磁体之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”;同时,当所述推力板和所述活塞后支座的两平面互相接触时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用;用于权利要求2所述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的密封方法,所述曲轴转动带动所述绕动涡卷相对所述固定涡卷和所述涡卷基座做绕动运动,所述永磁体与所述导磁体之间产生封闭磁场,所述磁流液充满所述绕动涡卷的径向端面和所述涡卷基座的间隙内,以此在所述第二环形凹槽和所述导磁体之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”。

说明书全文

具有磁流体平动滑动推轴承及密封结构的涡旋真空

技术领域

[0001] 本发明涉及一种真空泵的技术领域,尤其涉及一种具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的技术领域。

背景技术

[0002] 目前,磁流体密封技术已被用于轴向转动中的气体隔绝,用于真空泵中取代传统的机械密封件;磁流体密封技术是在磁性流体的基础上发展而来的。当磁流液注入磁场的间隙时,它可以充满整个间隙,形成一种“液体的O型密封圈”。磁流体密封装置的功能是把旋转运动传递到密封容器内,但将旋转轴与轴承之间的空隙密封,常用于真空密封。图1为一种采用磁流体密封装置的示意图,请参见图1所示。包括轴11以及位于轴11上的壳体15,在轴11的轴表面开设若干密封槽12,在壳体15上装配有两环形磁极13,两环形磁极13与密封槽12相对应,并且在两环形磁极13之间装有永磁体14,同时,两环形磁极13和轴
11的轴表面之间注有磁流液(图中未示出)。磁流体密封装置在均匀稳定磁场的作用下,使磁流液充满于设定的空间内,即两磁极和轴表面之间,建立起多级“O型密封圈”,从而达到密封的效果。每级密封圈一般可以承受大于0.15至0.2个大气压的压差。总承压为各级压差之和,一般设计为2.5个大气压,完全满足真空密封的需要。
[0003] 磁流体密封装置在这种密封构件中,所用的密封材料“磁流液”是一种液状物,旋转构件中只有“液体”和固体之间的接触,没有传统密封中存在的与固体物质之间的摩擦、磨损问题。因而能保证密封性能的稳定可靠和长寿命运行。而且磁流液在密封中是靠永磁体产生的磁场力进行固定,不需要通过增加外力来提高密封性能,因此不需要额外考虑磁流体密封传动装置消耗的功率,具有绝佳的力矩传输特性。同时,磁流体密封装置具有高性能和几乎无泄漏的特点。例如对氦气的密封,通过静态和动态实验,在标准温度和压力下,-6 -12 3测量极限真空度10 Pa,泄漏量小于1×10 Pa·m/s,近乎为“零泄漏”。
[0004] 图2为专利号02223660.0的一种传动轴用磁流体密封结构的示意图,请参见图2所示。有传动轴24、支承壳体21及磁流体密封组件25组成,其特征是在由永磁体26、极靴27及磁液组成的磁流体密封组件25的磁流体密封区间L的上部、靠近真空腔一侧装有一个附加磁环23;在磁流体密封区间L下侧与附加磁环23上边各设置着一个轴承22。能够有效地消除溢出的磁流液随轴旋转而产生的飞溅,从而进一步提高磁流体密封的可靠性。图
2所示的磁流体密封结构也是现有的常用磁流体密封结构的运用场合。
[0005] 图3为授予本发明人的专利号ZL200610121150.3的改进的具有全方位依从悬浮涡卷的涡卷流体位移装置的示意图,包括:至少一个绕动涡卷300,
[0006] 300’,具有第一端板310,310’,在第一端板310,310’的基面上固定连接着第一螺旋型的侧壁,第一端板310,310’上有三个基本均布的周边部分320a,320a’,其中320b,320b’,320c,320c’未示出;至少一个固定涡卷330,330’,在第二端板340,340’的基面上固定连接着第二螺旋型的侧壁,所述的第二螺旋型侧壁与所述的绕动涡卷300,300’的第一螺旋型侧壁互相啮合;一个旋转驱动轴350,能够驱动所述的绕动涡卷300,300’,使之作相对于所述的固定涡卷330,330’的轨道运动;机壳360,360’,所述的机壳360,360’支持所述的固定涡卷330,330’,机壳的360,360’中央部分支承所述的旋转驱动轴350,该机壳360,
360’具有三个周边部分370a,370a’,其中370b,370b’,370c,370c’未示出,与上述绕动涡卷300,300’的第一端板310,310’上的三个周边部分320a,320a’相对应;三个基本均布的周边曲柄380a,380a’,其中380b,380b’,380c,380c’未示出,,各由所述的机壳360,360’的相应的三个周边部分370a,370a’之一支承,并能旋转。为了使得曲柄关节保持同步,同步器390通过同步器轴承391a,391b和391c与周边曲柄销381a,381b和381c相连,其中,
391b,391c,381b和381c未示出。同步器390作与绕动涡卷相似的轨道运动,同时又将三个周边曲柄销保持一个三形的位置关系,即保持同步。该发明通过绕动涡卷和固定涡卷之间的绕动运动,并通过一个中央驱动曲柄轴——滑动关节结合周边曲柄销——摆动连接机构为绕动涡卷提供径向和轴向依从运动的能力。
[0007] 为了使得在真空泵在绕动端面实现真空度的空气隔绝以及长寿命使用,传统的动摩擦副结构达不到密封要求,同时,摩擦副也需要机油进行冷却和润滑,导致无油干式泵带来油封上的问题,而目前只有磁流体密封装置能够实现密封要求,同时,磁流体密封结构也未在该类装置上运用过。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,将磁流体密封装置技术应用在真空泵上,利用磁流液实现涡旋真空泵的绕动方向密封,以此解决现有真空泵达不到密封要求的问题。同时,通过磁流液实现滑动推力的作用,使得功效近似滑动推力轴承。
[0009] 为了实现上述目的,根据磁流体密封装置安放位置的不同,本发明采取的技术方案分为两种方式:
[0010] 一、磁流体密封装置安放在活塞后支座和推力板之间。二、磁流体密封装置安放在绕动涡卷和涡卷基座之间。
[0011] 具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,所述真空泵包括:一固定涡卷;一相对所述固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷;一位于所述固定涡卷外的涡卷基座;一与所述涡卷基座面对面相连接的推力板,并且所述推力板的中央开设避空孔;一曲轴,所述曲轴的偏心段贯穿所述推力板的避空孔并与所述绕动涡卷的背面相连接;以及一曲轴基座,所述曲轴位于所述曲轴基座上,并且所述曲轴基座与所述推力板和所述涡卷基座固定连接;其中,所述真空泵还包括:一活塞后支座,所述活塞后支座通过轴承连接于所述曲轴靠近所述推力板的一侧的轴偏心段表面,所述活塞后支座的中央环形凸台可绕动地贯穿所述推力板的避空孔,并通过一活塞前支座与所述绕动涡卷的背面连接;所述活塞后支座的其余部分与所述推力板的径向端面相互靠近,并且所述活塞后支座正对所述推力板的径向端面开设若干等间距的第一环形凹槽;一磁流体密封装置,所述磁流体密封装置包括永磁体和导磁体;所述永磁体置于所述活塞后支座的内部,并且正对若干所述第一环形凹槽;所述导磁体置于所述推力板的内部,并且正对所述永磁体;同时,所述导磁体与所述活塞后支座的径向端面之间的间隙内注有磁流液。
[0012] 具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的密封方法:其中,当所述曲轴转动时,带动所述活塞前活塞后支座和所述活塞后支座相对所述推力板做径向绕动,所述永磁体与所述导磁体之间产生封闭磁场,所述磁流液充满所述活塞后支座的径向端面和所述推力板的间隙内,以此在所述第一环形凹槽和导磁体之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”;同时,当所述推力板和所述活塞后支座的两平面互相接触时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用。
[0013] 具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,所述真空泵包括:一固定涡卷;一相对所述固定涡卷做绕动运动的绕动涡卷;一位于所述固定涡卷外的涡卷基座;一与所述涡卷基座面对面相连接的推力板,并且所述推力板的中央开设避空孔;一曲轴,所述曲轴的偏心段贯穿所述推力板的避空孔并与所述绕动涡卷的背面相连接;以及一曲轴基座,所述曲轴位于所述曲轴基座上,并且所述曲轴基座与所述推力板和所述涡卷基座固定连接;其中,所述真空泵还包括:一活塞后支座,所述活塞后支座通过轴承连接于所述曲轴靠近所述推力板的一侧的轴偏心段表面,所述活塞后支座的中央环形凸台可绕动地贯穿所述推力板的避空孔,并通过一活塞前支座与所述绕动涡卷的背面连接;所述活塞后支座的其余部分与所述推力板的径向端面相互靠近;所述绕动涡卷正对所述涡卷基座的径向端面开设若干等间距的第二环形凹槽;一磁流体密封装置,所述磁流体密封装置包括永磁体和导磁体;所述永磁体置于所述绕动涡卷的内部,并且正对若干所述第二环形凹槽;所述导磁体置于所述涡卷基座的内部,并且正对所述永磁体;同时,所述导磁体与所述绕动涡卷的径向端面之间的间隙内注有磁流液。
[0014] 具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的密封方法:其中,当所述曲轴转动时,所述曲轴转动带动所述绕动涡卷相对所述固定涡卷和所述涡卷基座做绕动运动,所述永磁体与所述导磁体之间产生封闭磁场,所述磁流液充满所述绕动涡卷的径向端面和所述涡卷基座的间隙内,以此在所述第二环形凹槽和所述导磁体之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”。
[0015] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述导磁体靠近所述磁流液的端面涂覆起到汇聚磁流液作用的厌磁流液涂层,所述厌磁流液涂层为聚四氟乙烯。
[0016] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,相邻两所述第一环形凹槽之间的凸环的截面形状为矩形;或者相邻两所述第一环形凹槽之间的凸环的头部为圆角;或者相邻两所述第一环形凹槽之间的凸环的截面形状为三角形;或者相邻两所述第二环形凹槽之间的凸环的截面形状为矩形;或者相邻两所述第二环形凹槽之间的凸环的头部为圆角;或者相邻两所述第二环形凹槽之间的凸环的截面形状为三角形。
[0017] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,每一所述第一环形凹槽的深度和宽度均相同;或者每一所述第二环形凹槽的深度和宽度均相同。
[0018] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述活塞后支座的径向端面上向外凸起形成一第一环形挡圈,并且若干所述第一环形凹槽位于所述第一环形挡圈之内;或者所述绕动涡卷的径向端面上向外凸起形成一第二环形挡圈,并且若干所述第二环形凹槽位于所述第二环形挡圈内。
[0019] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述第一环形挡圈的高度低于所述导磁体与所述活塞后支座的径向端面之间的间隙;所述第二环形挡圈的高度低于所述导磁体与所述绕动涡卷的径向端面之间的间隙。
[0020] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述固定涡卷具有一第一端板结构,所述第一端板结构上固定并向外延伸设置有一第一涡卷结构;所述绕动涡卷具有一第二端板结构,所述第二端板结构上固定并向外延伸设置有一第二涡卷结构;同时,所述固定涡卷的所述第一端板结构与所述绕动涡卷的所述第二端板结构面对面相互靠近。
[0021] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述推力板与所述绕动涡卷之间装配一同步环(又称同步器)。
[0022] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述活塞后支座的中央环形凸台与所述活塞前支座的连接处之间设有一O型密封圈。
[0023] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述曲轴远离所述绕动涡卷的一侧的轴未偏心段表面连接滚针轴承和角接触轴承。
[0024] 上述的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,其中,所述活塞后支座通过角接触轴承与所述曲轴的轴偏心段表面相连接。
[0025] 本发明由于采用了上述技术,使之与现有技术相比具有的积极效果是:
[0026] 通过在真空泵的绕动端面采用磁流体密封装置,当曲轴转动时,带动活塞前支座和活塞后支座相对推力板做径向绕动,永磁体和导磁体之间产生封闭磁场,在磁场的作用下,当磁流液注入磁场的间隙时,即活塞后支座的径向端面和推力板的间隙内,磁流液充满整个间隙,以此在第一环形凹槽和导磁体之间形成多层封闭的“磁流体O型圈”。同时,当曲轴转动时能够带动绕动涡卷相对固定涡卷和涡卷基座做绕动运动,永磁体和导磁体之间产生封闭磁场,在磁场的作用下,当磁流液注入磁场的间隙时,即绕动涡卷的径向端面和涡卷基座的间隙内,磁流液充满整个间隙,以此在第二环形凹槽和导磁体之间形成多层封闭的“磁流体O型圈”。利用磁流液实现涡旋真空泵的径向绕动方向的密封,使得在接触面上实现密封面之间的无接触,无耗损的气体隔绝,实现真空泵的密封要求。同时,当推力板和活塞后支座的两平面互相接触时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用,使得功效近似滑动推力轴承。附图说明
[0027] 图1为一种采用磁流体密封装置的示意图;
[0028] 图2为专利号02223660.0的一种传动轴用磁流体密封结构的示意图;
[0029] 图3为专利号ZL200610121150.3的改进的具有全方位依从悬浮涡卷的涡卷流体位移装置的示意图;
[0030] 图4为本发明的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的示意图;
[0031] 图5为图4中A处的放大图;
[0032] 图6为图4中真空泵的活塞后支座和推力板的示意图;
[0033] 图7为本发明的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的绕动磁流液密封原理图;
[0034] 图8为图5中活塞后支座径向端面的凹槽的第一种方案示意图;
[0035] 图9为图5中活塞后支座径向端面的凹槽的第二种方案示意图;
[0036] 图10为图5中活塞后支座径向端面的凹槽的第三种方案示意图;
[0037] 图11为图4中磁流体密封装置安放在绕动涡卷和涡卷基座之间的示意图。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
[0039] 一、磁流体密封装置安放在活塞后支座和推力板之间。
[0040] 图4为本发明的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的示意图,图5为图4中A处的放大图,图6为图4中真空泵的活塞后支座和推力板的示意图,图7为本发明的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵的绕动磁流液密封原理图,请参见图4至图7所示。本发明的具有磁流体平动滑动推力轴承及密封结构的涡旋真空泵,该真空泵包括有一固定涡卷40,一位于该固定涡卷40外的涡卷基座43,固定涡卷40具有一第一端板结构41,在该第一端板结构41上固定有第一涡卷结构42,该第一涡卷结构
42固定其上并由此向外延伸。一绕动涡卷50,该绕动涡卷50具有一第二端板结构51,在该第二端板结构51上固定有第二涡卷结构52,该第二涡卷结构52固定其上;同时,设有第一涡卷结构42的第一端板结构41与设有第二涡卷结构52的第二端板结构51相互靠近,使得第一涡卷结构42的型线侧面与第二涡卷结构52的型线侧面之间相互啮合形成线接触,并且第一涡卷结构42的端面与第二涡卷结构52的端面分别抵于第二端板结构51和第一端板结构41上,并保持180°的相位角位移和等于绕动半径Ror的径向位移。一推力板53,该推力板53与涡卷基座43面对面相连接。在推力板53的中央开设一避空孔54。一曲轴
6,该曲轴6的偏心段贯穿推力板53的避空孔54并且与绕动涡卷50的背面相连接,通过该曲轴6给绕动涡卷50产生绕动驱动力。一曲轴基座61,曲轴6位于该曲轴基座61上,并且曲轴基座61分别与推力板53和涡卷基座43相互固定连接。还包括有一活塞后支座9,该活塞后支座9通过轴承连接在曲轴6靠近推力板53的一侧的轴偏心段表面上,活塞后支座
9的中央环形凸台贯穿推力板53的避空孔54,使得活塞后支座9的中央环形凸台能够在推力板53的避空孔54中绕动,同时,活塞后支座9的中央环形凸台通过活塞前支座95与绕动涡卷50的背面通过O型密封圈连接(类似气缸),并保持恒定间距,活塞后支座9的其余部分的径向端面与推力板53的径向端面相互靠近并保持微小间隙,并且在活塞后支座9正对推力板53的径向端面上开设有若干相互等间距的第一环形凹槽91,该第一环形凹槽91绕活塞后支座9的径向端面同心环形设计,每一第一环形凹槽91之间的间隙间距依据磁场磁感线强度进行相应设计。真空泵还包括有一磁流体密封装置,该磁流体密封装置包括有永磁体71和导磁体72,该永磁体71置于活塞后支座9的内部,并且永磁体71正对若干第一环形凹槽91,或者永磁体71环形置于活塞后支座9的内部,以此使得永磁体71能够正对若干第一环形凹槽91。导磁体72环形置于推力板53的内部,并且导磁体72正对永磁体71。
同时,导磁体72与活塞后支座9的径向端面之间的间隙内注有磁流液(图中未示出)。当曲轴6转动时,带动活塞前支座95和活塞后支座9相对推力板53做径向绕动,永磁体71与导磁体72之间产生封闭磁场,当磁流液注入磁场的间隙时,磁流液充满活塞后支座9的径向端面和推力板53的间隙内,以此在第一环形凹槽91和导磁体72之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”,实现真空泵的密封要求。同时,当推力板53和活塞后支座
9的两平面互相接触时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用,使得磁流液的功效近似滑动推力轴承。
[0041] 本发明在上述的基础上还具有如下实施方式:
[0042] 本发明的进一步实施例中,请参见图4至图7所示。导磁体72靠近磁流液的端面涂覆有一层厌磁流液涂层73,该厌磁流液涂层73的材料主要为聚四氟乙烯,通过厌磁流液涂层73以起到汇聚磁流液的作用,从而提高抗压性和气密性,并减小阻力,降低磁流液的损耗。
[0043] 本发明的进一步实施例中,图8为图5中活塞后支座径向端面的凹槽的第一种方案示意图,请参见图8所示。设置在活塞后支座9径向端面的相邻两第一环形凹槽91之间的凸环92的截面形状为矩形。
[0044] 本发明的进一步实施例中,图9为图5中活塞后支座径向端面的凹槽的第二种方案示意图,请参见图9所示。设置在活塞后支座9径向端面的相邻两第一环形凹槽91之间的凸环92的截面形状为矩形,并且每一凸环92的头部为圆角。
[0045] 本发明的进一步实施例中,图10为图5中活塞后支座径向端面的凹槽的第三种方案示意图,请参见图10所示。设置在活塞后支座9径向端面的相邻两第一环形凹槽91之间的凸环92的截面形状为三角形。
[0046] 通过不同截面形状的凸环92形成的第一环形凹槽91的形状来改变磁流体密封,从而产生不同程度的抗压能力和密封性能。
[0047] 本发明的进一步实施例中,请继续参见图8至图10所示。每一第一环形凹槽91的深度和宽度均相同。
[0048] 本发明的进一步实施例中,活塞后支座9的径向端面上向外凸起形成一第一环形挡圈93,若干第一环形凹槽91位于第一环形挡圈93之内。通过第一环形挡圈93的使用,防止曲轴6、活塞后支座9和活塞前支座95在转动的过程中将磁流液向外飞溅。
[0049] 本发明的进一步实施例中,第一环形挡圈93的高度低于导磁体72与活塞后支座9的径向端面之间的间隙,具体的,第一环形挡圈93的高度低于导磁体72磁流液涂层73与活塞后支座9的径向端面之间的间隙,以此避免曲轴6、活塞后支座9和活塞前支座95转动的过程中,第一环形挡圈93触碰导磁体72。
[0050] 本发明的进一步实施例中,推力板53与绕动涡卷50之间设置有一同步环55(又称同步器),通过同步环55以确保绕动涡卷50按预期设定要求进行径向绕动。
[0051] 本发明的进一步实施例中,活塞后支座9的中央环形凸台与活塞前支座95的连接处之间装有一O型密封圈94。
[0052] 本发明的进一步实施例中,曲轴6远离绕动涡卷50的一侧的轴未偏心段表面还连接滚针轴承81和角接触轴承82,便于曲轴6在曲轴基座61内进行转动。
[0053] 本发明的进一步实施例中,活塞后支座9通过角接触轴承83连接在曲轴6靠近推力板53的一侧的轴偏心段表面上。
[0054] 综上所述,当曲轴转动时,带动活塞前支座和活塞后支座相对推力板做径向绕动,永磁体和导磁体之间产生封闭磁场,在磁场的作用下,当磁流液注入磁场的间隙时,即活塞后支座的径向端面和推力板的间隙内,磁流液充满整个间隙,以此在第一环形凹槽和导磁体之间形成多层封闭的“磁流体O型圈”,利用磁流液实现涡旋真空泵的径向绕动方向的密封,使得在接触面上实现密封面之间的无接触,无耗损的气体隔绝,实现真空泵的密封要求。同时,当推力板和活塞后支座的两平面互相接触时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用,使得功效近似滑动推力轴承。
[0055] 二、磁流体密封装置安放在绕动涡卷和涡卷基座之间。
[0056] 此种安装方式和上述的第一种磁流体密封装置安装方式的结构和原理相同,真空泵的运转机理相同。故本实施方式需结合上文的第一种安装方式实施。
[0057] 图11为图4中磁流体密封装置安放在绕动涡卷和涡卷基座之间的示意图,请参见图4和图11所示。绕动涡卷50正对涡卷基座43的径向端面开设若干等间距的第二环形凹槽57,该第二环形凹槽57绕绕动涡卷50的径向端面同心环形设计,每一第二环形凹槽57之间的间隙间距依据磁场磁感线强度进行相应设计。磁流体密封装置的永磁体56置于绕动涡卷50的第二端板结构51中,并且永磁体56正对若干第二环形凹槽57。导磁体58置于涡卷基座43内部,并且导磁体58正对永磁体56。同时,导磁体58与绕动涡卷50的径向端面之间保持恒定间隙,绕动涡卷50运转时,在间隙内注有磁流液(图中未示出)。当曲轴6转动时,带动绕动涡卷50相对固定涡卷40和涡卷基座43做绕动运动,永磁体56与导磁体58之间产生封闭磁场,磁流液充满绕动涡卷50的径向端面和涡卷基座43的间隙内,以此在第二环形凹槽57和导磁体58之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”。
[0058] 本发明的进一步实施例中,请参见图4、图11以及上文的第一种安装方式实施所示。导磁体58靠近磁流液的端面涂覆有一层厌磁流液涂层(图中未示出)。
[0059] 本发明的进一步实施例中,设置在绕动涡卷50径向端面的相邻两第二环形凹槽57之间的凸环的截面形状为矩形。
[0060] 本发明的进一步实施例中,设置在绕动涡卷50径向端面的相邻两第二环形凹槽57之间的凸环的截面形状为矩形,并且每一凸环的头部为圆角。
[0061] 本发明的进一步实施例中,设置在绕动涡卷50径向端面的相邻两第二环形凹槽57之间的凸环的截面形状为三角形。
[0062] 本发明的进一步实施例中,绕动涡卷50的径向端面上向外凸起形成一第二环形挡圈(图中未示出),若干第二环形凹槽57位于第二环形挡圈之内。
[0063] 本发明的进一步实施例中,第二环形挡圈的高度低于导磁体58与绕动涡卷50的径向端面之间的间隙。
[0064] 也可同时将磁流体密封装置分别安放在活塞后支座和推力板之间以及绕动涡卷和涡卷基座之间。
[0065] 综上所述,使用本发明通过在真空泵的绕动端面采用磁流体密封装置,当曲轴转动时,带动活塞前支座和活塞后支座相对推力板做径向绕动,永磁体和导磁体之间产生封闭磁场,在磁场的作用下,当磁流液注入磁场的间隙时,即活塞后支座的径向端面和推力板的间隙内,磁流液充满整个间隙,以此在第一环形凹槽和导磁体之间形成多层封闭的“磁流体O型圈”。并且曲轴转动带动绕动涡卷相对固定涡卷和涡卷基座做绕动运动,永磁体与导磁体之间产生封闭磁场,磁流液充满绕动涡卷的径向端面和涡卷基座的间隙内,以此在第二环形凹槽和导磁体之间形成起到密封作用的多层封闭的“磁流体O型圈”。利用磁流液实现涡旋真空泵的径向绕动方向的密封,使得在接触面上实现密封面之间的无接触,无耗损的气体隔绝,实现真空泵的密封要求。同时,当推力板和活塞后支座的两平面互相接触时,在磁场作用下的磁流液能够产生滑动推力的作用,使得功效近似滑动推力轴承。
[0066] 以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
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