專利名稱：多級干式真空泵的制作方法
技術領域：
發(fā)明領域本發(fā)明一般地涉及一種真空泵。具體地講，本發(fā)明涉及一種多級干式真空泵，它在寬的真空度范圍內(nèi)耗電少、抽氣速率大。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，具有支撐著設在外殼內(nèi)的多個轉子的一對軸的多級干式真空泵是公知的。該多級干式真空泵包括多個泵室，每個泵室容納有一對轉子。每個泵室中的一對轉子之間以及轉子與外殼的內(nèi)壁之間具有小的間隙。成對的轉子按相反方向高速旋轉，將從外殼的主入口吸入的流體壓縮，并從前一級泵室順次輸送到后級泵室中，將流體從外殼的主入口排出到大氣中。
這種類型的多級干式真空泵將從泵室入口吸入的流體壓縮并克服下游施加的壓力將流體排出。壓縮功定義為克服壓力從出口將流體排到下游的作功量。特別是，與壓力和換氣容積成正比的壓縮功大小在最后泵室變成最大，因為最后泵室的出口壓力等于大氣壓。在這種情況下，如上所述，由于壓縮功正比于泵室的換氣容積，因此最后泵室的換氣容積越小，壓縮功越小。因此，通過減小下游側泵室的換氣容積可以減小壓縮功。從而也可以減小電力消耗。
為了減小下游泵室的換氣容積，公知的泵的結構是，由一對軸的每一軸支撐的并容納在每個泵室中的每個轉子的厚度在下游泵室中變薄，以減小下游泵室的換氣容積。并且，JP2002-364569A披露，羅茨泵的轉子葉片數(shù)量在后級泵室中變多，以減小其換氣容積。并且，JP2003-155988A披露了一種具有輔助泵的多級干式真空泵，輔助泵連接到多級干式真空泵后級泵室的出口，使兩個排出系統(tǒng)組合。
在根據(jù)JP2002-364569A的多級羅茨真空泵中，后級泵室中減小了羅茨泵的轉子厚度，并增加了羅茨泵轉子的葉片數(shù)量，以減小電力消耗，例如，使主出口側的最后泵室的換氣容積約為主入口側的第一泵室的換氣容積的25％，或類似的措施。在上述后級泵室的換氣容積減小的情況下，當吸入壓力達到等于或高于10000Pa時，后級泵室的吸入壓力可以超過多級干式真空泵外部的壓力(大氣壓等)。另一方面，最后一級泵的出口壓力是不變的，并且等于多級干式真空泵的的外部壓力(大氣壓)。因此，這些泵室會阻礙流體的流動。這導致電力消耗增大，抽氣速率快速下降。
另外，JP2003-155988A披露的泵包括位于泵體上的小換氣容積的輔助泵以及排氣管，排氣管具有使流體流向大氣的單向閥并與輔助泵并行。因此，可以在一定程度上解決JP2002-364569A中描述的、在高吸入壓力范圍抽氣速率的下降以及電力消耗的增大。但是，這種泵具有兩套抽氣系統(tǒng)，造成結構更加復雜，可靠性低，以及由于包括管道系統(tǒng)在內(nèi)的泵零件數(shù)量增大而導致泵的制造成本高，并導致低的效率，以及由于泵的組合造成泵的安裝空間大。
這樣，就需要一種多級干式真空泵，在抽出流體的吸入壓力從高壓到低壓的寬真空范圍內(nèi)具有高的抽氣速率和低的電力消耗，并且具有好的可操作性以及簡單的結構，使其在較低的制造成本下實現(xiàn)結構緊湊。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個技術方案，提供一種多級干式真空泵(1)，包括外殼(2)，外殼具有主入口(3)和主出口(4)以及多個泵室(8，9，10，11)，多個泵室順次連接并在空間上連接主入口與主出口；多個轉子(12a，13a，14a，15a)，每個轉子可旋轉地設在每個泵室中，用于通過旋轉將在泵室中形成的換氣空間(S)內(nèi)的流體輸送到下游；軸(16a)，與每個泵室中的每個轉子連接，用于使每個轉子同步旋轉；以及與軸連接的旋轉驅動裝置(20)，其特征在于，多級干式真空泵包括中間排氣管(30)，其一端連接到除了最下游側以外的泵室的出口，其另一端開放到外部；以及設在中間排氣管中的第一流體流動控制裝置(32)，用于在中間排氣管一端的流體壓力低于中間排氣管另一端的流體壓力時關閉中間排氣管，而當中間排氣管一端的流體壓力等于或高于中間排氣管另一端的流體壓力時打開中間排氣管。
根據(jù)本發(fā)明的另一個技術方案，提供一種多級干式真空泵(1)，包括外殼(2)，外殼具有主入口(3)和主出口(4)以及多個泵室(8，9，10，11)，多個泵室順次連接并在空間上連接主入口與主出口；多個轉子(12a，13a，14a，15a)，每個轉子可旋轉地設在每個泵室中，用于通過旋轉將在泵室中形成的換氣空間(S)內(nèi)的流體輸送到下游；軸(16a)，與每個泵室中的每個轉子連接，用于使每個轉子同步旋轉；以及與軸連接的旋轉驅動裝置(20)，其特征在于，多級干式真空泵包括壓力調節(jié)裝置，用于調節(jié)泵室的流體壓力，使其等于或低于大氣壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一個技術方案，借助于連接多個轉子的軸的高速旋轉，從入口吸入的流體在從上游到下游順次連接的每個泵室中壓縮并輸送，并通過最下游的泵室和主出口排放到外部。在這種情況下，對于吸入壓力，一般需要約1到100Pa的真空。因此，壓縮級數(shù)(順次連接的泵室)通常為4～6級。如上所述，為了減少壓縮功，每個泵室的換氣容積從上游到下游隨著吸入流體的壓縮而減小。但是，當?shù)谝槐檬?最上游的泵室)的吸入壓力較高時，例如，處于超過10000Pa的壓力范圍，最后一個泵室或倒數(shù)第二個泵室等的吸入壓力超過外部壓力(大氣壓)。因此，這些泵室變成流體流動的障礙。結果，抽氣速率變得快速下降，電力消耗增高。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例，多級干式真空泵具有中間排氣管，其一端連接到除了最后一個泵室(處于最下游的泵室)以外的一個或多個泵室；以及設在在中間排氣管中的第一流體流動控制裝置，用于在中間排氣管一端的流體壓力低于中間排氣管另一端的流體壓力時關閉中間排氣管，而當中間排氣管一端的流體壓力等于或高于中間排氣管另一端的流體壓力時打開中間排氣管。這樣，當?shù)谝槐檬?處于最上游的泵室)的流體吸入壓力高達等于或大于10000Pa并且后面泵室的吸入壓力超過外部壓力(大氣壓)時，吸入的流體通過第一流體流動控制裝置排出。因此，后面的泵室不會成為流體流動的障礙。因此，抽氣速率的下降變小，電力消耗低。
另外，上述第一流體流動控制裝置一般是使流體流到大氣中的單向閥。第一流體流動控制裝置可以是一個開/關閥，它根據(jù)檢測到的壓力，通過機械方式打開和關閉。
根據(jù)本發(fā)明的另一個技術方案，當多級干式真空泵停止工作時，可以防止周圍空氣(大氣)通過排氣管流回到多級干式真空泵，進而通過轉子之間的間隙或者轉子與外殼之間的間隙流回到真空處理室中。因此，可以防止真空的破壞和真空處理室的污染。并且，可以去除多級干式真空泵壓縮流體而產(chǎn)生的噪音，減小其噪音。
根據(jù)本發(fā)明的另一個技術方案，多級干式真空泵具有一個與外部(大氣)相通的出口。因此，可以減少用于連接多級干式真空泵的出口與排氣管道所需的接頭和管道的數(shù)量，這有利于多級干式真空泵的安裝。


結合附圖，從下面的詳細說明中，本發(fā)明的上述和其它特征和特性將變得更加清楚。在附圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的多級干式真空泵的縱剖視圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的沿圖1的線II-II的橫剖視圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的多級干式真空泵的縱剖視圖。
具體實施方式
下面將參考附圖來說明本發(fā)明的實施例。
下面先參考附圖來說明本發(fā)明的第一實施例。圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的多級干式真空泵的縱剖視圖。圖2表示沿圖1的線II-II的橫剖視圖。一般地，多級干式真空泵具有4～6個壓縮步驟。在下面的例子中，說明具有4個壓縮步驟的多級干式真空泵。
如圖所示，多級干式真空泵包括外殼2、多個轉子(第一轉子12a和12b，第二轉子13a和13b，第三轉子14a和14b以及第四轉子15a和15b，每一對轉子分別設在外殼2中形成的泵室8，9，10，11中)、可旋轉地支撐在具有四級泵室8，9，10，11的外殼2中的一對軸(第一軸16a和第二軸16b)，以及與軸16a連接作為旋轉驅動裝置的軸驅動裝置20。
如圖1所示，外殼2由圓柱形的金屬材料制成，如鐵、鋁。外殼2包括主入口3和主出口4。如上所述，外殼2還包括在其內(nèi)部的多個泵室8，9，10，11(在下面的例子中為四級)。這四個泵室由壁5，6，7彼此分隔開。這四個泵室，即第一泵室8、第二泵室9、第三泵室10和第四泵室11，順次連接在一起，并按照這個順序從主入口3到主出口4。第一泵室8的入口作為主入口3。第四泵室11的出口29通過主排氣管31連接到主出口4。
如圖1所示，每個泵室的寬度(厚度)按照泵室8，9，10，11的順序變小。換言之，如圖1所示，每個泵室形成后滿足關系T1＞T2＞T3＞T4，其中T1是第一泵室8的寬度，T2是第二泵室9的寬度，T3是第三泵室10的寬度，T4是第四泵室11的寬度。并且，每個泵室8，9，10，11中容納有一對轉子。因為每個泵室滿足上述的關系，所以每對轉子12a和12b，13a和13b，14a和14b，15a和15b的厚度也由上述每個泵室的寬度決定。
典型地如圖2所示，一對繭形的第二轉子13a和13b可旋轉地裝在第二泵室9中。同樣地，一對繭形的第一轉子12a和12b(第三轉子14a和14b，第四轉子15a和15b)可旋轉地裝在第一泵室8(第三泵室10，第四泵室11)中。
并且，一對軸16a和16b穿過泵室并可旋轉地支撐在外殼2中。第一對轉子中的一個12a、第二對轉子中的一個13a、第三對轉子中的一個14a、第四對轉子中的一個15a順次連接在相同的第一軸16a上。第一對轉子中的另一個12b、第二對轉子中的另一個13b、第三對轉子中的另一個14b、第四對轉子中的另一個15b順次連接在相同的第二軸16b上。因此，第一對轉子中的一個12a、第二對轉子中的一個13a、第三對轉子中的一個14a、第四對轉子中的一個15a隨著第一軸16a的旋轉而同步旋轉。同樣地，第一對轉子中的另一個12b、第二對轉子中的另一個13b、第三對轉子中的另一個14b、第四對轉子中的另一個15b隨著第二軸16b的旋轉而同步旋轉。
在外殼2內(nèi)彼此相鄰的泵室8和9通過第一流體輸送管17連接。同樣地，外殼2內(nèi)彼此相鄰的泵室9和10通過第二流體輸送管18連接。外殼2內(nèi)彼此相鄰的泵室10和11通過第三流體輸送管19連接。主入口3和主出口4的空間連接是通過這些泵室以及這些流體輸送管，將從主入口3吸入的流體在這四個泵室中壓縮，并通過流體輸送管順序地輸送，從主出口4排出到大氣中。
并且，在外殼2中設有主排氣管31。主排氣管31的一端連接到第四泵室11的出口29。主排氣管31的另一端通過排氣管的合流室40連接到主出口4。并且，還設有與主排氣管31平行的中間排氣管30。中間排氣管30的一端連接到第三泵室10的出口28。中間排氣管30的另一端通過排氣管的合流室40連接到主出口4。因此，主排氣管31的另一端以及中間排氣管30的另一端通過排氣管的合流室40連接到主出口4，換言之，兩根管31，30的另一端都通過主出口4連接到外部(大氣)。
單向閥32設在中間排氣管30中，使流體流到外部(大氣)，被用作第一流體流動控制裝置。單向閥32包括處于閥體32a中的閥座32b、球32c和彈簧32d。球32c與閥座32b接觸，通過彈簧32d的偏壓力關閉中間排氣管30。
如圖1所示，彈簧32d的偏壓力是從外部(大氣)施加的。當?shù)谌檬?0的出口28一側的流體壓力低于外部(大氣)的壓力時，二者之間的壓力差沿著與偏壓力相同的方向施加在彈簧32d上。因此，球32c與閥座32b接觸，更加牢固地關閉中間排氣管30。
另一方面，當?shù)谌檬?0的出口28一側的流體壓力高于外部(大氣)的壓力時，二者之間的壓力差產(chǎn)生的作用力施加在彈簧32d上，抵抗其偏壓力。當作用力大于彈簧32d的偏壓力時，球32c與閥座32b分離，使中間排氣管30打開。因此，當從主入口3吸入的流體的流體壓力高，并且第四泵室11的吸入壓力(第三泵室10的排氣壓力)高于大氣壓時，一部分吸入的流體從與流體輸送管19和第四泵室11的入口連接的出口28經(jīng)過中間排氣管30和單向閥32排到大氣中。這里，優(yōu)選彈簧32d的偏壓作用力盡可能得小，以節(jié)省能量。
這里，很顯然，當?shù)谒谋檬?1的吸入壓力，即第三泵室10的排氣壓力，低于大氣壓時，周圍空氣不會從單向閥32流回，使流體經(jīng)過中間排氣管30流回到多級干式真空泵1。
外殼2的主入口3一側與主入口3一側的端蓋22集成在一起。外殼2的主出口4一側與主出口4一側的端蓋23集成在一起。主入口3一側的兩個軸承24a和24b設在主入口3一側的端蓋22上。主出口4一側的兩個軸承25a和25b設在主出口4一側的端蓋23上。軸承24a和25a可旋轉地支撐第一軸16a，軸承24b和25b可旋轉地支撐第二軸16b。
如圖1所示，同步齒輪21a和21b分別裝配在軸16a和16b的一端，使一對軸16a和16b同步旋轉并彼此沿相反方向旋轉。電動機20作為旋轉驅動裝置連接到第一軸16a的另一端，這一端沒有裝配同步齒輪21a。因此，軸16a作為主動軸，而第二軸16b作為從動軸。并且，連接在軸16a上的轉子12a、13a、14a、15a作為主動轉子，而連接在軸16b上的轉子12b、13b、14b、15b作為從動轉子。
在同步齒輪21a和21b周圍設有齒輪蓋26。如圖1所示，齒輪蓋26安裝在外殼2上的主出口4一側端蓋23的對面。齒輪蓋26容納同步齒輪21a和21b以及用于潤滑同步齒輪21a、21b和軸承25a、25b的油27。同時，軸承24a和24b用潤滑脂潤滑。
一對轉子13a和13b被設在軸16a和16b上的同步齒輪21a和21b驅動旋轉，其旋轉具有一定相位差并且按圖2所示的箭頭彼此在相反方向上旋轉，從而將流體從容納有轉子13a和13b的泵室9上部吸入并將流體排出到其下部，如圖1所示。同樣地，分別設在軸16a和16b上的一對轉子12a和12b彼此沿相反方向旋轉，吸入并排出容納有轉子12a和12b的泵室8中的流體。同樣地，分別設在軸16a和16b上的一對轉子14a和14b彼此沿相反的方向旋轉，吸入并排出容納有轉子14a和14b的泵室10中的流體。并且，分別設在軸16a和16b上的一對轉子15a和15b彼此沿相反的方向旋轉，吸入并排出容納有轉子15a和15b的泵室11中的流體。
如圖2所示，一對轉子13a和13b之間具有小的間隙。借助于同步齒輪21a和21b，轉子13a和13b不互相接觸。并且轉子13a和13b的外表面與第二泵室9的內(nèi)表面之間具有小的間隙，它們之間不互相接觸。另外的一對轉子12a和12b、一對轉子14a和14b、一對轉子15a和15b是同樣的結構。
如圖2所示，轉子13a和13b與第二泵室9的內(nèi)表面圍成的空間S是一個換氣空間。每個泵室的截面形狀以及容納在每個泵室中的每個轉子的截面形狀，與圖2所示的相同。另一方面，如圖1所示，每個泵室的寬度設計成，從上游側的泵室到下游側的泵室逐漸變小。因此，每個泵室的換氣容積設計成，從上游側的泵室到下游側的泵室逐漸變小。
下面將說明多級干式真空泵的運行。
首先，作為旋轉驅動裝置的電動機20，驅動與電動機20連接的第一軸16a旋轉。連接在第一軸16a的轉子12a、13a、14a、15a在每個泵室中隨著第一軸16a旋轉。同時，第一軸16a通過同步齒輪21a和21b與第二軸16b連接。因此，電動機20的旋轉傳遞到第二軸16b上，使其沿相反方向旋轉。因此，連接在第二軸16b上的轉子12b、13b、14b、15b同步旋轉，并且與轉子12a、13a、14a、15a速度相同，與轉子12a、13a、14a、15a旋轉的方向相反。
通過每個轉子的旋轉，從主入口3吸入的流體首先在第一泵室8中被壓縮，再通過第一流體輸送管17輸送到第二泵室9。接著，在第二泵室9壓縮的流體通過第二流體輸送管18輸送到第三泵室10。接著，在第三泵室10壓縮的流體通過第三流體輸送管19輸送到第四泵室11。這樣，從主入口3吸入的流體在每個泵室中壓縮并輸送，這些泵室是按換氣容積遞減的順序設置的。
第三泵室10的出口28連接到中間排氣管30，而中間排氣管30通過使流體流到大氣中的單向閥32和排氣管的合流室40與主出口4相連。并且，第四泵室11的出口29連接到主排氣管31，而主排氣管31通過排氣管的合流室40與主出口4相連。因此，從主入口3吸入并在每個泵室8，9，10，11中壓縮的輸送流體通過中間排氣管30或主排氣管31輸送，并最終通過排氣管的合流室40從主出口4排放到外部(大氣)。
換言之，當從主入口3吸入的流體壓力較低時，例如，等于或小于幾百Pa，由于流體的質量流動速率小，從第一泵室8到第三泵室10的每個泵室的排氣壓力不會等于或大于大氣壓。因此，吸入的流體不會通過中間排氣管30排放到大氣中，這里的中間排氣管30連接流體輸送管19和主出口4，并具有使流體流向大氣的單向閥32。從主入口3吸入的流體經(jīng)過第四泵室11的出口29從主排氣管31和主出口4排放到外部(大氣)。
另一方面，當從主入口3吸入的流體壓力較高時，例如，等于或大于10000Pa，第三泵室10的出口28的排氣壓力，即通過第三流體輸送管19連接的第四泵室11的吸入壓力可能高于大氣壓(這取決于每個泵室的容積)。在這種情況下，部分吸入的流體通過具有使流體流向大氣的單向閥32的中間排氣管30排到大氣中。因此，可以使第四泵室11的吸入壓力不高于大氣壓。這樣，第四泵室11可以不妨礙設置在第四泵室11之前的每個泵室的排氣性能。
如上所述，多級干式真空泵包1包括中間排氣管30，其一端連接到除了最下游的第四泵室11以外的泵室(在此實施例中是第三泵室10)的出口(在此實施例中是出口28)，其另一端開放到外部，并且在中間排氣管30中設置單向閥32，用于當中間排氣管30一端的流體壓力(第三泵室10的出口28側壓力)低于其另一端的壓力(大氣壓)時關閉中間排氣管30，而當中間排氣管30一端的流體壓力(第三泵室10的出口28壓力)等于或大于中間排氣管30另一端的壓力(大氣壓)時打開中間排氣管30。因此，當從主入口3吸入的流體壓力較低時，吸入的流體通過第四泵室11的出口29和主排氣管31排出，并最終通過主出口4排放到外部(大氣)。另一方面，當從主入口3吸入的流體壓力較高時，例如，第三泵室10的排氣壓力高于大氣壓，部分吸入的流體通過中間排氣管30排到大氣中，這里的中間排氣管30與主出口4相連并具有使流體流向大氣的單向閥32。因此，可以使第四泵室11的吸入壓力不高于大氣壓。
因此，為了節(jié)省電力消耗，具有從主入口3到主出口4依次減小的泵室的多級干式真空泵，即使多級干式真空泵在較高的吸入壓力下吸入和排出流體時，其抽氣速率也不下降。另外，為了減小電力消耗而不減小抽氣速率的傳統(tǒng)抽氣系統(tǒng)包括一個輔助泵和排氣管，輔助泵具有小的換氣容積并連接到多級干式真空泵，排氣管具有使流體流向大氣的單向閥并與輔助泵平行。而本發(fā)明的此實施例的多級干式真空泵與傳統(tǒng)抽氣系統(tǒng)不同，本發(fā)明的此實施例的多級干式真空泵不存在例如由于增加了包括管道系統(tǒng)在內(nèi)的泵零件數(shù)量而導致的結構復雜和可靠性低、制造成本增加、由于泵的組合導致效率降低、以及安裝空間增大這些問題。
在此實施例中，多級干式真空泵包括中間排氣管30，中間排氣管30具有使流體流向大氣的單向閥32，位于第三泵室10的出口28處，并連接到主出口4。但是，多級干式真空泵可以包括中間排氣管，該中間排氣管與主出口4相連，具有使流體流向大氣的單向閥，位于其它的多個泵室例如第二泵室9和第三泵室10的出口處。另外，多級干式真空泵可以包括諸如閘門的開/關元件以及用于檢測中間排氣管30的一端和另一端壓力的壓力傳感器，根據(jù)壓力傳感器的檢測結果開/關閘門。
下面參考圖3說明本發(fā)明的第二實施例。圖3表示根據(jù)此實施例的多級干式真空泵。
在軸16a和16b長度方向上彼此相鄰的泵室8，9通過外殼2中的第一流體輸送管17連接。同樣地，在軸16a和16b長度方向上彼此相鄰的泵室9，10通過外殼2中的第二流體輸送管18連接。同樣地，在軸16a和16b長度方向上彼此相鄰的泵室10，11通過外殼2中的第三流體輸送管19連接。這樣，從多級干式真空泵1的主入口3吸入的流體被四級壓縮，并從多級干式真空泵1的主出口4排放到大氣中。
在外殼2中具有連接第四泵室11的出口29與主出口4的主排氣管31，以及連接第三泵室10的出口28與主出口4的中間排氣管30，中間排氣管30與主排氣管31平行。在主排氣管31中設置用于使流體流到大氣中的單向閥33，作為第二流體流動控制裝置。從主入口3吸入的流體通過出口29和使流體流到大氣中的單向閥33以及主排氣管31排放到大氣中。采用這個結構，可以防止周圍空氣經(jīng)過單向閥33從主出口4由主排氣管流回，并且即使在多級干式真空泵1停止工作時也可防止周圍空氣流入真空處理室。
并且，在連接第三泵室10的出口28與主出口4的中間排氣管30中設有使流體流到大氣中的單向閥32，當從主入口3吸入的流體的壓力高并且第四泵室11的吸入壓力高于大氣壓時，單向閥32將吸入的流體排放到大氣中。這里，由于存在使流體流到大氣中的單向閥32，當?shù)谒谋檬?1的吸入壓力，即第三泵室10的排氣壓力，低于大氣壓時，周圍空氣不會通過中間排氣管30流回到第三泵室10。
并且，每個中間排氣管30和主排氣管31的另一端通過排氣管的合流室40連接到主出口4。
這里不再重復描述多級干式真空泵的詳細結構，因為其結構與上面已經(jīng)描述的第一實施例的多級干式真空泵相同。下面說明上述結構的多級干式真空泵的動作。
隨著每個轉子的旋轉，從主入口3吸入的流體首先在第一泵室8壓縮，并通過第一流體輸送管17輸送到第二泵室9。接著，在第二泵室9中壓縮的流體通過第二流體輸送管18輸送到第三泵室10。接著，在第三泵室10中壓縮的流體通過第三流體輸送管19輸送到第四泵室11。這樣，從主入口3吸入的流體在每個泵室8，9，10，11中壓縮，泵室8，9，10，11是順次設置的，并且每個泵室的換氣容積按此順序遞減。
這里，具有使流體流到大氣中的單向閥32并連接主出口4的中間排氣管30，連接到第三泵室10的出口28。并且，具有使流體流到大氣中的單向閥33并連接主出口4的主排氣管31，連接到第四泵室11的出口29?；诖耍瑥闹魅肟?吸入并在順次連接的每個泵室中被順次壓縮的流體，從出口28或出口29排出，并最終從主出口4排放到外部(大氣)。
換言之，當從主入口3吸入的流體的壓力較低時，例如，當排出流體的壓力等于或低于幾百Pa時，因為流體的質量流動速率小，從第一泵室8到第三泵室10的泵室排氣壓力通常不會達到大氣壓。因此，一部分吸入的流體不會通過具有使流體流到大氣中的單向閥32的中間排氣管30以及主出口4排放。從主入口3吸入的流體被輸送到第四泵室11的出口29和主排氣管31，并從主出口4排放到外部(大氣)。
另一方面，當從主入口3吸入的流體的壓力較高時，例如，等于或高于10000Pa，第三泵室10的排氣壓力，即與第三流體輸送管19連接的第四泵室11的吸入壓力，有時可能超過大氣壓(這取決于泵室)。在這種情況下，一部分吸入的流體通過連接出口28和主出口4并具有使流體流到大氣中的單向閥32的中間排氣管30排放到外部(大氣)。因此，第四泵室11的吸入壓力不會高于大氣壓，并且第四泵室11不會妨礙第四泵室11之前的泵室的排氣性能。
并且，連接第三泵室10的出口28與主出口4的中間排氣管30以及連接第四泵室11的出口29與主出口4的主排氣管31，分別具有使流體流到大氣中的單向閥32和33。這樣，在通過主入口3連接到多級干式真空泵內(nèi)部的真空處理室以及多級干式真空泵處于真空或負壓的狀態(tài)下，即使多級干式真空泵1停止工作時，周圍空氣也不會從主出口4經(jīng)過排氣管30和31流回。因此，可以防止真空處理室和多級干式真空泵的真空度快速變差。并且，可以防止真空處理室以及多級干式真空泵內(nèi)部被流回的污染空氣污染。另外，通過單向閥32和33可以部分地減小流體壓縮時多級干式真空泵產(chǎn)生的噪音。
并且，多級干式真空泵連接外部(大氣)的每個出口通過排氣管的合流室40合并成一個單獨的主出口4。這樣，所有吸入的流體由主出口4排出。因此，當將多級干式真空泵的出口連接到用于排出流體的排氣管道或排氣裝置時，可以減少所需接頭和管道的數(shù)量，從而使多級干式真空泵的安裝變得容易。
根據(jù)本發(fā)明的一個技術方案，借助于連接多個轉子的軸的高速旋轉，從入口吸入的流體在從上游到下游順次連接的每個泵室中壓縮并輸送，并通過最下游的泵室和主出口排放到外部。在這種情況下，對于吸入壓力，一般需要約1到100Pa的真空。因此，壓縮級數(shù)(順次連接的泵室)通常為4～6級。如上所述，為了減少壓縮功，每個泵室的換氣容積從上游到下游隨著吸入流體的壓縮而減小。但是，當?shù)谝槐檬?最上游的泵室)的吸入壓力較高時，例如，處于超過10000Pa的壓力范圍，最后一個泵室或倒數(shù)第二個泵室等的吸入壓力超過外部壓力(大氣壓)。因此，這些泵室變成流體流動的障礙。結果，抽氣速率變得快速下降，電力消耗增高。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例，多級干式真空泵具有中間排氣管，其一端連接到除了最后一個泵室(處于最下游的泵室)以外的一個或多個泵室，并且在中間排氣管中設有流體流動控制裝置，用于在多級干式真空泵側的排氣壓力低于外部壓力時關閉中間排氣管，而當多級干式真空泵側的排氣壓力高于外部壓力時打開中間排氣管。這樣，當?shù)谝槐檬?處于最上游的泵室)的流體吸入壓力高達等于或大于10000Pa并且后面泵室的吸入壓力超過外部壓力(大氣壓)時，吸入的流體通過流體流動控制裝置排出。因此，后面的泵室不會成為流體流動的障礙。因此，抽氣速率的下降變小，電力消耗低。
另外，上述流體流動控制裝置一般是使流體流到大氣中的單向閥。流體流動控制裝置可以是一個開/關閥，它根據(jù)檢測到的壓力通過機械方式打開和關閉。
根據(jù)本發(fā)明的另一個技術方案，當多級干式真空泵停止工作時，可以防止周圍空氣(大氣)通過排氣管流回到多級干式真空泵，進而通過轉子之間的間隙或者轉子與外殼之間的間隙流回到真空處理室中。因此，可以防止真空的破壞和真空處理室的污染。并且，可以去除多級干式真空泵壓縮流體而產(chǎn)生的噪音，減小其噪音。
根據(jù)本發(fā)明的另一個技術方案，多級干式真空泵具有一個與外部(大氣)相通的出口。因此，可以減少用于連接多級干式真空泵的出口與排氣管道所需的接頭和管道的數(shù)量，這有利于多級干式真空泵的安裝。
權利要求1.一種多級干式真空泵(1)，包括外殼(2)，外殼具有主入口(3)和主出口(4)以及多個泵室(8，9，10，11)，多個泵室順次連接并在空間上連接主入口與主出口；多個轉子(12a，13a，14a，15a)，每個轉子可旋轉地設在每個泵室中，用于通過旋轉將在泵室中形成的換氣空間(S)內(nèi)的流體輸送到下游；軸(16a)，與每個泵室中的每個轉子連接，用于使每個轉子同步旋轉；以及與軸連接的旋轉驅動裝置(20)，其特征在于，多級干式真空泵包括壓力調節(jié)裝置，用于調節(jié)泵室的流體壓力，使其等于或低于大氣壓。
2.如權利要求1所述的多級干式真空泵，其特征在于，當泵室內(nèi)的流體壓力等于或高于大氣壓時，壓力調節(jié)裝置通過將泵室開放到大氣，從而將泵內(nèi)的流體壓力調節(jié)到等于大氣壓。
3.如權利要求2所述的多級干式真空泵，其特征在于，壓力調節(jié)裝置包括中間排氣管(30)，其一端連接到除了最下游側以外的泵室的出口，其另一端開放到外部；以及設在中間排氣管中的第一流體流動控制裝置(32)，用于在中間排氣管一端的流體壓力低于中間排氣管另一端的流體壓力時關閉中間排氣管，而當中間排氣管一端的流體壓力等于或高于中間排氣管另一端的流體壓力時打開中間排氣管。
4.如權利要求1至3中任一項所述的多級干式真空泵，其特征在于，從上游側的泵室到下游側的泵室，每個泵室中形成的換氣空間的容積順序減小。
5.如權利要求1至3中的任一項所述的多級干式真空泵，其特征在于，多級干式真空泵包括主排氣管(31)，其一端連接到最下游側的泵室出口，其另一端連接到主出口；以及設在主排氣管中的第二流體流動控制裝置(33)，用于在主排氣管一端的流體壓力低于主排氣管另一端的流體壓力時關閉主排氣管，而當主排氣管一端的流體壓力等于或高于主排氣管另一端的流體壓力時打開主排氣管。
6.如權利要求1至3中的任一項所述的多級干式真空泵，其特征在于，中間排氣管的另一端與主排氣管的另一端相連。
專利摘要一種多級干式真空泵，包括具有泵室的外殼，設在每個泵室中的轉子，與每個轉子連接的軸，以及與軸連接的旋轉驅動裝置。多級干式真空泵包括中間排氣管，其一端連接到除了最下游側以外的泵室的出口，其另一端開放到外部；以及設在中間排氣管中的第一流體流動控制裝置，用于在連接中間排氣管的泵室的出口側的流體壓力低于中間排氣管另一端的外部流體壓力時關閉中間排氣管，而當連接中間排氣管的泵室的出口側的流體壓力等于或高于中間排氣管另一端的外部流體壓力時打開中間排氣管。
文檔編號F04C25/00GK2809273SQ200420115300
公開日2006年8月23日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權日2003年11月27日
發(fā)明者內(nèi)藤喜裕 申請人:愛信精機株式會社