技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种双级液环
真空泵，属于
液环泵领域。
背景技术
[0002] 随着
基础工业的不断发展，真空设备要求要具有更高的
稳定性，特别是在高真空阶段具有更高性能、效率以及运行可靠性。
[0003] 传统液环泵在实际的工作中受制于工作液
温度，特别是高真空阶段失去抽气能
力，同时因为压缩比高，容易造成气腔气蚀，损坏部件。
[0004] 因此为了解决该问题，技术人员研发了双级压缩真空泵(简称双级泵)，其具备两级压缩腔，两级压缩腔中均设有
叶轮和吸排气圆盘(结构如图7所示)，且两级压缩腔之间通过中间壁11’以及中间壁圆盘18上的气体通道实现连通，并将抽气过程分为两个阶段进行，即进行双级压缩，可实现稳定抽速，降低气蚀效应。目前，双级泵因具有上述优势，现已逐渐取代传统液环泵，应用较为广泛。
[0005] 但传统双级泵采用开式叶轮，为了实现压缩比，必须严格控制两叶轮的前后间隙，具体包括一级叶轮7’的前后2个间隙(即一级叶轮7’与一级吸排气圆盘4’之间的装配间隙L1和一级叶轮7’与中间壁圆盘18之间的装配间隙L2)以及二级叶轮13’的前后2个间隙(即二级叶轮13’与中间壁11’之间的装配间隙L3和二级叶轮13’与二级吸排气圆盘16’之间的装配间隙L4)，这样共需要控制4个间隙空间，且装配过程中需要满足L1＝L2＝L3＝L4，这样对加工
精度以及装配精准度就有很高的要求。目前从理论上可以实现各间隙大小一致，但是在实际装配过程中，常因累积公差、装配
变形等因素，使装配间隙发生变化，因此需要进行2次或者更多次的调整，装配工时长、效率低，而且在使用过程中，还会受到使用变形、使用磨损等不可控因素影响，很难保证4个间隙的一致性，这样在后期使用过程中依然会出现大小各异的间隙，间隙大了容易造成气量、真空度下降，间隙小了容易造成磨损、卡死等叶轮损坏问题，维修维护
频率高，而且通常，任意叶轮与其一侧的间隙变大(或变小)，与其另一侧的间隙会相应变小(或变大)，造成的不利影响是双方面的。因此，如何在保证抽气量、真空度不受影响的前提下减少装配时长、提高装配效率，是目前亟待解决的问题。实用新型内容
[0006] 本实用新型要解决的技术问题是：克服
现有技术中的不足，提供一种能够减少装配时长、提高装配效率同时能够提升使用性能以及安全稳定性的双级液环真空泵。
[0007] 本实用新型所述的双级液环真空泵，包括装配在同一
主轴上两级泵体，两级泵体共用一中间壁，一级泵体由一级
泵壳、前泵盖、中间壁组成，二级泵体由二级泵壳、后泵盖、中间壁组成，中间壁与其两侧的一级泵壳、二级泵壳固定连接，限位轴套安装在主轴上，中间壁与限位轴套间隙配合，一级泵体内设有一级叶轮和一级吸排气圆盘，二级泵体内设有二级叶轮和二级吸排气圆盘，两叶轮均安装在主轴上且贴紧限位轴套安装，两叶轮及限位轴套均与主轴同步转动，一级吸排气圆盘与一级泵壳或者前泵盖固定连接，二级吸排气圆盘与二级泵壳或者后泵盖固定连接；中间壁将两级泵体的泵腔隔断；两叶轮均采用半封闭式叶轮且二者的封闭端均靠近中间壁，一级叶轮的敞口侧端部与一级吸排气圆盘之间存在间隙L1，二级叶轮的敞口侧端部与二级吸排气圆盘之间存在间隙L4；一级吸排气圆盘、一级叶轮与一级泵壳围绕形成一级压缩腔，二级吸排气圆盘、二级叶轮与二级泵壳围绕形成二级压缩腔，一级压缩腔的体积不小于二级压缩腔的体积。前泵盖上具有泵进气口和中间排气口，前泵盖中具有前隔板，前泵盖与一级吸排气圆盘围绕成的空腔被前隔板分隔成相互独立的一级吸气腔和一级排气腔，一级吸排气圆盘上具有一级进气口和一级排气口，一级进气口的面积大于一级排气口，一级进气口通过一级吸气腔与泵进气口连通，一级排气口通过一级排气腔与中间排气口连通。后泵盖上具有中间进气口和泵排气口，中间进气口通过联通管与一级泵体中前泵盖上的中间排气口连通；后泵盖中具有后隔板，后泵盖与二级吸排气圆盘围绕成的空腔被后隔板分隔成相互独立的二级吸气腔和二级排气腔，二级吸排气圆盘上具有二级进气口和二级排气口，二级进气口的面积大于二级排气口，二级进气口通过二级吸气腔与中间进气口连通，二级排气口通过二级排气腔与泵排气口相通。
[0008] 本实用新型所述双级液环真空泵的具体工作过程如下：
[0009] 气体经泵进气口进入一级泵体中，并经前泵盖的一级吸气腔、一级吸排气圆盘上的一级进气口进入一级压缩腔中，在一级叶轮和一级吸排气圆盘上的一级排气口的共同作用下，气体完成一级压缩，并经前泵盖的一级排气腔以及中间排气口进入联通管，然后经联通管、中间进气口进入二级泵体中，之后经后泵盖的二级吸气腔、二级吸排气圆盘上的二级进气口进入二级压缩腔中，在二级叶轮和二级吸排气圆盘上的二级排气口的共同作用下，气体完成二级压缩，最终压缩后的气体经后泵盖的二级排气腔、泵排气口排出。
[0010] 本实用新型与传统采用开式叶轮的双级泵相比，中间壁上不再设置气体通道，即两级压缩腔不再通过传统中间壁及中间壁圆盘上的气体通道实现连通，而是直接通过外部的联通管实现两压缩腔的连通，因此，一级叶轮与中间壁之间的装配间隙L2以及二级叶轮与中间壁之间的装配间隙L3不再是影响双级液环真空泵抽气速率以及真空度的关键因素，在装配过程中，只需要控制间隙L1与间隙L4的数值即可，间隙L2、间隙L3由加工尺寸自然形成，无需控制(只需保证两级叶轮与中间壁之间均具有间隙即可，本实用新型采用限位轴套将两级叶轮隔开以确保间隙L2、间隙L3的存在)，从而易于保证装配间隙，在保证抽气量、真空度不受影响的前提下，能够简化装配工艺，提高装配效率，因为间隙L2、间隙L3不影响泵的性能，所以L2、L3尺寸数值可以大(一般控制在1-5mm之内即可)，这样完全避免了因为间隙L2、间隙L3的减小而造成的两叶轮与中间壁之间的机械
接触，不会造成研伤、磨损(甚至产生火花)，从而提升了使用性能以及安全稳定性。
[0011] 除上述外，因传统双级泵在使用维修过程中，无法严格控制L1＝L2＝L3＝L4，并将各间隙控制在0.1mm-0.3mm之内，因此容易导致叶轮端面与吸排气圆盘发生
研磨，在使用过程中会产生较大噪音，而本实用新型所述双级液环真空泵在维修保养过程中，仅需控制两端间隙(即L1、L4)，操作简单，靠使用厂家就可以自行组装，而且L1、L4两间隙控制好后便不会出现叶轮端面与相应侧吸排气圆盘研磨的现象，因此能够大大降低生产噪音，减少噪音污染。
[0012] 本实用新型中一级吸排气圆盘上的一级进气口和一级排气口、二级吸排气圆盘上的二级进气口和二级排气口的形状都可以设计为月牙形。相比传统采用的其他形状的吸排气口，在吸气过程中，月牙形吸气口的吸气面积逐渐增大(与内部液环形状一致)，吸气更加平稳，在排气过程中，月牙形排气口的排气面积逐渐减小(与内部液环形状一致)，排气也更加平稳、顺畅。
[0013] 本实用新型中间隙L1和间隙L4的数值可设计为0.1mm-0.3mm，通过该数值保证每个叶轮与其前后侧圆盘不接触，同时与液环泵工作压力范围的气体分子自由程相适应，返流低。优选的，间隙L1的数值与间隙L4的数值相同，设计成对称间隙，能够使综合返流最低。
[0014] 优选的，自前向后(即自前泵盖向后泵盖的方向)，主轴上依次具有上升台阶、限位凸环、第一下降台阶和第二下降台阶；前泵盖通过
轴承装配在上升台阶
位置；一级吸排气圆盘正对一级叶轮的盘面内周开有深度为h1的圆环槽一，一级叶轮正对一级吸排气圆盘的端面内周开有深度为h2的圆环槽二，一级叶轮通过圆环槽二从一侧装配在限位凸环上，一级吸排气圆盘通过圆环槽一从另一侧装配在限位凸环上，限位凸环的厚度h＝h1+h2+L1；二级吸排气圆盘正对二级叶轮的盘面内周开有圆环槽三，二级吸排气圆盘通过圆环槽三装配在第一下降台阶位置；后泵盖通过轴承装配在第二下降台阶位置；前泵盖和后泵盖通过
连接杆固定连接。通过主轴上各台阶以及限位凸环的设置，能够在装配过程中保证间隙L1、间隙L4的大小，从而确保装配精度，进一步保证整个泵的抽气量、真空度以及使用过程中的安全稳定性，装配完成后将前泵盖和后泵盖通过连接杆固定为一体，以完成整个泵体的连接装配。进一步优选的，连接杆的两端具有
螺纹段，对应连接杆在前泵盖、后泵盖对应设置连接通孔，两螺纹段分别穿过前泵盖、后泵盖的连接通孔并安装
锁紧
螺母，通过连接杆和两锁紧螺母将前泵盖与后泵盖进行固定连接。
[0015] 优选的，在一级泵壳和前泵盖对接处的内周开有
定位装配一级吸排气圆盘用的环形槽一，一级吸排气圆盘安装在两环形槽一中，实现固定装配；在二级泵壳和后泵盖对接处的内周开有定位装配二级吸排气圆盘用的环形槽二，二级吸排气圆盘安装在两环形槽二中，实现固定装配；中间壁与其两侧的一级泵壳及二级泵壳采用止口进行装配。
[0016] 本实用新型还提供了上述双级液环真空泵的装配方法，具体包括以下装配步骤：
[0017] ①将一级吸排气圆盘、前泵盖从前端依次装配在主轴上，且前泵盖的前端通过前轴承与主轴进行装配；
[0018] ②将一级叶轮与一级泵壳从后端装配在主轴上，并通过环形槽一将一级吸排气圆盘定位；
[0019] ③将限位轴套从后端装配在主轴上，同时将中间壁与一级泵壳装配为一体，并使中间壁与限位轴套间隙配合；
[0020] ④将二级叶轮与二级泵壳从后端装配在主轴上，并将二级泵壳与中间壁装配为一体；
[0021] ⑤将二级吸排气圆盘、后泵盖从后端依次装配在主轴上，且后泵盖的后端通过后轴承与主轴进行装配；
[0022] ⑥通过连接杆将前泵盖和后泵盖连接装配为一体；
[0023] ⑦通过联通管将后泵盖上的中间进气口与前泵盖上的中间排气口连接为一体。
[0024] 通过本实用新型所述双级液环真空泵的装配方法，能够将L1、L4两间隙完全控制好，确保了整个泵体的装配精度，进一步简化了装配工艺，提高了装配效率。
[0025] 为了便于生产制造，本实用新型所述双级液环真空泵还可以将一级泵壳、中间壁与二级泵壳采用一体成型，装配工艺步骤随结构变化进行适应性改变即可，本实用新型中不再细述。
[0026] 本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：
[0027] 本实用新型所述双级液环真空泵结构设计合理，通过改变整个泵体的结构形式，在保证抽气量、真空度不受影响的前提下，能够简化装配工艺，提高装配效率，并提升使用性能以及安全稳定性，同时相比传统双级泵，能够大大降低生产噪音，减少噪音污染。
附图说明
[0028] 图1是本实用新型的剖面图；
[0029] 图2是图1中一级吸排气圆盘的左视图；
[0030] 图3是图1中前泵盖的左视图；
[0031] 图4是图1中二级吸排气圆盘的右视图；
[0032] 图5是图1中后泵盖的右视图；
[0033] 图6是本实用新型的立体图；
[0034] 图7是传统双级泵的结构示意图。
[0035] 图中：1、主轴；2、前轴承；3、前泵盖；4、一级吸排气圆盘；5、锁紧螺母；6、联通管；7、一级叶轮；8、一级泵壳；9、一级压缩腔；10、限位轴套；11、中间壁；12、连接杆；13、二级叶轮；14、二级压缩腔；15、二级泵壳；16、二级吸排气圆盘；17、后泵盖；
[0036] 1.1、上升台阶；1.2、限位凸环；1.3、第二下降台阶；1.4、第一下降台阶；
[0037] 3.1、中间排气口；3.2、泵进气口；3.3、前隔板；3.4、一级吸气腔；3.5、一级排气腔；
[0038] 4.1、一级进气口；4.2、一级排气口；
[0039] 16.1、二级进气口；16.2、二级排气口；
[0040] 17.1、泵排气口；17.2、中间进气口；17.3、后隔板；17.4、二级吸气腔；17.5、二级排气腔；
[0041] 4’、一级吸排气圆盘；7’、一级叶轮；11’、中间壁；13’、二级叶轮；16’、二级吸排气圆盘；18、中间壁圆盘。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图对本实用新型的
实施例做进一步描述：
[0043] 如图1～6所示，本实用新型所述的双级液环真空泵包括装配在同一主轴1上的一级泵体和二级泵体。其中：
[0044] 一级泵体由一级泵壳8、前泵盖3、中间壁11组成，二级泵体由二级泵壳15、后泵盖17、中间壁11组成，即两级泵体共用一中间壁11，中间壁11与其两侧的一级泵壳8、二级泵壳
15采用止口进行固定装配，限位轴套10安装在主轴1上，中间壁11与限位轴套10间隙配合。
因中间壁11上无气体通道，因此中间壁11将两级泵体的泵腔隔断。
[0045] 一级泵体内设有一级叶轮7和一级吸排气圆盘4，一级叶轮7安装在主轴1上且贴紧限位轴套10安装，在一级泵壳8和前泵盖3对接处的内周开有定位装配一级吸排气圆盘用的环形槽一，一级吸排气圆盘4装配在两环形槽一中，实现固定装配，以确保位置固定，同时一级吸排气圆盘4偏心装配在主轴1上，一级吸排气圆盘4上具有一级进气口4.1和一级排气口4.2，一级进气口4.1的面积大于一级排气口4.2，一级叶轮7采用半封闭式叶轮，其封闭端靠近中间壁11，其敞口侧端部与一级吸排气圆盘4之间存在间隙L1(间隙L1数值为0.1-
0.3mm)；一级吸排气圆盘4、一级叶轮7与一级泵壳8围绕形成一级压缩腔9；前泵盖3上具有泵进气口3.2和中间排气口3.1，前泵盖3中具有前隔板3.3，前泵盖3与一级吸排气圆盘4围绕成的空腔被前隔板3.3分隔成相互独立的一级吸气腔3.4和一级排气腔3.5，一级进气口
4.1通过一级吸气腔3.4与泵进气口3.2连通，一级排气口4.2通过一级排气腔3.5与中间排气口3.1连通；
[0046] 二级泵体内设有二级叶轮13和二级吸排气圆盘16，二级叶轮13安装在主轴1上且贴紧限位轴套10安装，在二级泵壳15和后泵盖17对接处的内周同样开有定位装配二级吸排气圆盘用的环形槽二，二级吸排气圆盘16装配在环形槽二中，确保位置固定，同时二级吸排气圆盘16偏心装配在主轴1上，二级吸排气圆盘16上具有二级进气口16.1和二级排气口16.2，二级进气口16.1的面积大于二级排气口16.2，二级叶轮13也采用半封闭式叶轮，其封闭端也靠近中间壁11，其敞口侧端部与二级吸排气圆盘16之间存在间隙L4；二级吸排气圆盘16、二级叶轮13与二级泵壳15围绕形成二级压缩腔14，二级压缩腔14的体积小于一级压缩腔9的体积；后泵盖17上具有中间进气口17.2和泵排气口17.1，后泵盖17中具有后隔板
17.3，后泵盖17与二级吸排气圆盘16围绕成的空腔被后隔板17.3分隔成相互独立的二级吸气腔17.4和二级排气腔17.5，二级进气口16.1通过二级吸气腔17.4与中间进气口17.2连通，二级排气口16.2通过二级排气腔17.5与泵排气口17.1相通；
[0047] 一级叶轮7、二级叶轮13以及限位轴套10均与主轴1同步转动，本实施例中通过限位轴套10将两级叶轮隔开，确保两级叶轮与中间壁11之间均具有间隙；
[0048] 二级泵体中后泵盖17上的中间进气口17.2通过联通管6与一级泵体中前泵盖3上的中间排气口3.1连通；
[0049] 为了便于描述，将前泵盖3所在端定义为主轴1的前端，将后泵盖17所在端定义为主轴1的后端，自前向后(即自前泵盖3向后泵盖17的方向)，主轴1上依次具有上升台阶1.1、限位凸环1.2、第一下降台阶1.4和第二下降台阶1.3；前泵盖3通过轴承装配在上升台阶1.1位置；一级吸排气圆盘4正对一级叶轮7的盘面内周开有深度为h1的圆环槽一，一级叶轮7正对一级吸排气圆盘4的端面内周开有深度为h2的圆环槽二，一级叶轮7通过圆环槽二从一侧装配在限位凸环1.2上，一级吸排气圆盘4通过圆环槽一从另一侧装配在限位凸环1.2上，限位凸环1.2的厚度h＝h1+h2+L1；二级吸排气圆盘16正对二级叶轮13的盘面内周开有圆环槽三，二级吸排气圆盘16通过圆环槽三装配在第一下降台阶1.4位置；后泵盖17通过轴承装配在第二下降台阶1.3位置；连接杆12的两端具有螺纹段，对应连接杆12在前泵盖3、后泵盖17对应设置连接通孔，两螺纹段分别穿过前泵盖3、后泵盖17的连接通孔并安装锁紧螺母5，通过连接杆12和两锁紧螺母5将前泵盖3与后泵盖17进行固定连接。
[0050] 在装配过程中，确保间隙L4的数值与间隙L1的数值相同。
[0051] 本实施例中，两级吸排气圆盘上的进排气口的形状均为月牙形；两级叶轮的外径相同，同时一级叶轮7的轴向长度大于二级叶轮13的轴向长度。
[0052] 本实施例中所述双级液环真空泵的具体工作过程如下：
[0053] 气体经泵进气口3.2进入一级泵体中，并经前泵盖3的一级吸气腔3.4、一级吸排气圆盘4上的一级进气口4.1进入一级压缩腔9中，在一级叶轮7和一级吸排气圆盘4上的一级排气口4.2的共同作用下，气体完成一级压缩，并经前泵盖3的一级排气腔3.5以及中间排气口3.1进入联通管6，然后经联通管6、中间进气口17.2进入二级泵体中，之后经后泵盖17的二级吸气腔17.4、二级吸排气圆盘16上的二级进气口16.1进入二级压缩腔14中，在二级叶轮13和二级吸排气圆盘16上的二级排气口16.2的共同作用下，气体完成二级压缩，最终压缩后的气体经后泵盖17的二级排气腔17.5、泵排气口17.1排出。
[0054] 本实施例与传统采用开式叶轮的双级泵相比，中间壁11上不再设置气体通道，即两级压缩腔不再通过传统中间壁及中间壁圆盘上的气体通道实现连通，而是直接通过外部的联通管6实现两压缩腔的连通，因此，一级叶轮7与中间壁11之间的装配间隙L2以及二级叶轮13与中间壁11之间的装配间隙L3不再是影响双级液环真空泵抽气速率以及真空度的关键因素，在装配过程中，只需要控制间隙L1与间隙L4的数值即可，间隙L2、间隙L3由加工尺寸自然形成，无需控制，从而易于保证装配间隙，在保证抽气量、真空度不受影响的前提下，能够简化装配工艺，提高装配效率，并提升使用性能以及安全稳定性。同时，本实用新型所述双级液环真空泵在维修保养过程中，仅需控制两端间隙(即L1、L4)，操作简单，靠使用厂家就可以自行组装，而且L1、L4两间隙控制好后便不会出现叶轮端面与相应侧吸排气圆盘研磨的现象，因此相比传统双级泵具有噪音小的优势。
[0055] 本实施例所述双级液环真空泵的装配方法，具体包括如下步骤：
[0056] ①将一级吸排气圆盘4、前泵盖3从前端依次装配在主轴1上，且前泵盖3的前端通过前轴承2与主轴1进行装配；
[0057] ②将一级叶轮7与一级泵壳8从后端装配在主轴1上，并通过环形槽一将一级吸排气圆盘4定位；
[0058] ③将限位轴套10从后端装配在主轴1上，同时将中间壁11与一级泵壳8通过止口装配为一体，并使中间壁11与限位轴套10间隙配合；
[0059] ④将二级叶轮13与二级泵壳15从后端装配在主轴1上，并将二级泵壳15与中间壁11通过止口装配为一体；
[0060] ⑤将二级吸排气圆盘16、后泵盖17从后端依次装配在主轴1上，且后泵盖17的后端通过后轴承与主轴1进行装配；
[0061] ⑥通过连接杆12将前泵盖3和后泵盖17连接装配为一体；
[0062] ⑦通过联通管6将后泵盖17上的中间进气口17.2与前泵盖3上的中间排气口3.1连接为一体。
[0063] 通过以上所述双级液环真空泵的装配方法能够将L1、L4两间隙完全控制好，从而确保整个泵体的装配精度，进一步简化了装配工艺，提高了装配效率。
[0064] 以抽气量为3m3/min的双级液环真空泵为例，
[0065] 1)设计更改后加工精度控制降低(参数)，工时降低30％，废品率降低60％；
[0066] 2)装配过程只需要调整间隙L1以及间隙L4，装配工时降低20％；
[0067] 3)测试过程中，未出现叶轮与吸排气圆盘接触、刮擦造成的损坏，不需要2次调整间隙，真空泵最主要的性能抽气量、真空度、消耗功率等主参数没有变化，可靠性增加。
[0068] 将本实施例中的双级液环真空泵供给多家制药、精化企业使用后，通过在浓缩工艺中的使用反馈，本实施例使用更简单，维护保养简单，配件容易修造；性能方面，噪音降低、真空度、气量、消耗功率没有变化。
