專利名稱：冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運動部件位于泵體中的真空泵的閉路冷卻裝置，所述閉路包括若干設(shè)置在泵體壁中的流過流體的冷卻室，一個從一側(cè)引進來自所述冷卻室的冷卻流體、從另一側(cè)引進空氣流的熱交換器，以及一個位于所述熱交換器和所述冷卻室之間的流體回路。
所述裝置尤其用在一種具有兩個位于同一缸體中的成對的螺旋葉片的真空泵中，所述兩個螺旋葉片相互接合，一個馬達與其中一個相連。
較高性能的真空泵需要進行冷卻，并且人們已經(jīng)知道如何實現(xiàn)上述的冷卻裝置。通常，冷卻流體是水。所述閉路冷卻裝置不同于失水型冷卻系統(tǒng)，后者在目前因為生態(tài)和經(jīng)濟的原因已經(jīng)不能接受。這種裝置也不同于空氣直接冷卻系統(tǒng)，對于真空泵的需要而言，從要排放的熱量的多少來看，空氣直接冷卻系統(tǒng)是不合適的。
但是，迄今為止所知的閉路冷卻裝置在裝備高性能的、結(jié)構(gòu)緊湊的真空泵時，就如同兩個成對的螺旋葉片處于同一缸體中的所述泵一樣，仍然有一些缺點，尤其是在改進了螺旋葉片的外形而獲得最大效率，從而使轉(zhuǎn)速提高同時盡可能減小體積時。無論怎樣，目前所知的閉路冷卻系統(tǒng)的一個缺點是需要有循環(huán)泵。另外，高性能的泵需要尺寸特別大的散熱器。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種克服上述缺點的冷卻裝置。
為此，本發(fā)明的所述裝置的特征在于，所述熱交換器是一個冷凝器，冷卻空氣流由一個風扇產(chǎn)生，風扇由泵的馬達驅(qū)動，所述冷卻室的尺寸設(shè)計使得流體在冷卻室的出口處達到其沸點。
按照一種實施方式，所述風扇直接裝在所述螺旋葉片之一的主軸上，可設(shè)置于所述被驅(qū)動的螺旋葉片和所述馬達之間。
所述冷凝器可以是交叉循環(huán)的，具有一個其中含有管道網(wǎng)的腔室，該管道網(wǎng)的至少一部分是傾斜的，以便要被蒸發(fā)的冷卻流體從高到低流經(jīng)該管道網(wǎng)，所述腔室可以在其上部具有一個側(cè)開口以引進空氣流，并可以在其下部具有一個連接到風扇進氣管的連接管。
本發(fā)明還涉及一種具有兩個裝在同一缸體中的成對的螺旋葉片的泵，所述兩個螺旋葉片相互接合，一個馬達將二者連接起來，并具有一個本發(fā)明的冷卻裝置。
下面參照附圖對本發(fā)明的一個實施例進行說明，附圖中

圖1是所述裝置的示意圖，圖2是具有冷卻回路的泵的整個系統(tǒng)的立體圖，圖3是圖2所示的泵沿經(jīng)過螺旋葉片軸的水平面的剖視圖。
示于圖中的用于真空泵的冷卻裝置是根據(jù)蒸發(fā)或者沸騰原理以閉路方式工作的。
為此目的而工作的設(shè)備簡要示于圖1中。主要部件簡單地說包括一個設(shè)置在裝置上部的冷凝器1、一組冷卻室2、設(shè)置在所述冷卻室和所述冷凝器之間的膨脹室1’。所述冷卻室設(shè)置在圓柱形的泵主體的壁及其缸蓋中。冷卻室的尺寸使得正常工作的真空泵所釋放的熱量將冷卻流體、即水，加熱到沸騰溫度，在壓強接近大氣壓時即為100℃。從而在所述室2中形成水蒸氣流7，后者由管道4引至所述入口，亦即所述冷凝器1的上部。在流過交叉循環(huán)的冷凝器1的空氣流5的作用下，所述水蒸氣在冷凝管的下部凝結(jié)，并在重力作用下通過所述回流管6流回到所述室2的入口。為了強制空氣流5循環(huán)，在所述泵中安裝一個風扇3，由泵的馬達驅(qū)動。一測溫計17用來監(jiān)測系統(tǒng)的工作，并在非正常情況下進行干預。按照另一種實施方式，所述系統(tǒng)可以這樣設(shè)計，使得所述空氣流以與圖2中的箭頭所示的方向相反的方向流經(jīng)所述冷凝器。
圖2示出了構(gòu)成上述部件的裝置。泵的缸體8水平放置，帶有一個排出管9和一個進氣管10。馬達11直接驅(qū)動螺旋葉片之一的軸。在缸體8的壁中設(shè)置有管道狀的水室2，所產(chǎn)生的水蒸氣通過缸體外部的管道4而被引到冷凝器1。冷凝器具有一個腔室13，其下部14放置在所述缸體8上橫向設(shè)置，其傾斜設(shè)置的上部15通過其上端連接到所述水蒸氣管道4。在所述傾斜部15以及所述腔室13的橫向部分中，設(shè)置有一些管道網(wǎng)，后者通至回流管6。
在所述腔室13的傾斜的上壁上穿有一個開口16，空氣流5由之進入，空氣流的排出在圖中由泵體下方的箭頭5a示出。
為了了解更多的細節(jié)，請參看圖3。該圖示出了缸體8沿螺旋葉片18和19的軸處的水平面的剖面，所述螺旋葉片軸由四個軸承20支承，這四個軸承相互間以齒輪21連接。螺旋葉片18的主軸在馬達11的方向上延長，直接連接到馬達上，并且，該延長部帶有風扇3的飛輪22，該風扇的蝸殼24向下開口于泵的下方?？勺⒁獾剑谒龈左w8的側(cè)壁中有水室2，環(huán)繞著鄰近排出管的螺旋葉片18和19的螺旋圈和軸承一在這些地方產(chǎn)生最大量的熱。在此所述的實施方式中，鄰近進氣管的螺旋葉片螺旋圈在缸體的裝有環(huán)境空氣散熱片的一部分中旋轉(zhuǎn)。另一方面，在所述室2附近，所述缸體8的壁由一個安全活門裝置26穿過，該安全活門在必要的情況下可以中止排空空間的真空狀態(tài)，可以是向其中注入氮氣。緊靠該安全活門的上方設(shè)置有測溫計17。如果在泵中表現(xiàn)出過熱狀態(tài)從而有可能使室2中的水一汽分界面降低，該測溫計就發(fā)出警報，或者使馬達停轉(zhuǎn)，或者以其它方式干預。
所述裝置的優(yōu)點是以小的容積實現(xiàn)了很高的冷卻效率，并且非常簡單。之所以效率高，是因為熱量通過冷卻流體的物態(tài)改變而被吸收到了所述冷卻流體中。對于水，人們知道其蒸發(fā)熱為2250KJ／Kg，如果壓強接近大氣壓，當還沒有蒸發(fā)完所有的水的時候，溫度總是穩(wěn)定在100℃。為了計算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以基于馬達所應(yīng)提供的功率Pm(瓦特)。熱量的釋放一方面來自馬達的熱損耗和泵的摩擦作用，另一方面來自排放氣體的壓縮。事實上，對于要排出的熱量Pc(瓦特)來說，其值應(yīng)當按下式計算Pc=0．8Pm從上述數(shù)據(jù)可以計算出在穩(wěn)定狀態(tài)下要排出所述熱量所需的蒸汽流，從而可以確定室2的大小。為了計算冷凝器和風扇的大小，假定環(huán)境空氣的溫度在30到50℃。
實際進行的試驗表明，在上述條件下，冷卻裝置工作起來十分可靠，同時，其體積比通常的水冷循環(huán)冷卻裝置要小。本裝置的冷卻循環(huán)是完全借助于重力實現(xiàn)的，而不需要用外力強制循環(huán)。冷凝器的風扇由泵的馬達直接驅(qū)動，而不需要任何額外的驅(qū)動源。另外，通過冷凝作用而實現(xiàn)的熱量的良好傳遞允許使用小尺寸的冷凝器。使用上述類型的泵，該冷卻裝置表現(xiàn)得十分有效，在這種泵中，所述螺旋葉片的螺紋進行了特別的設(shè)計，用以獲得很高的輸出功率。
當泵用于溫度可能降到0℃以下的地方時，為了避免可能出現(xiàn)的冷卻流體被冰凍的問題，可以使用諸如下列的冷卻流體25％的乙烯／乙二醇或者丙烯／乙二醇與75％的水的混合物，或者其它的水與足夠的防凍液體的混合物。
權(quán)利要求
1．一種運動部件位于泵體中的真空泵的閉路冷卻裝置，所述閉路包括；若干設(shè)置在泵體壁中的流過流體的冷卻室，一個從一側(cè)引進來自所述冷卻室的冷卻流體、從另一側(cè)引進空氣流的熱交換器，以及一個位于所述熱交換器和所述冷卻室之間的流體回路，其特征在于，所述熱交換器是一個冷凝器，冷卻空氣流由一個風扇產(chǎn)生，風扇由泵的馬達驅(qū)動，所述冷卻室的尺寸使得流體在冷卻室的出口處達到其沸點。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述冷凝器設(shè)置在缸體的上方，流體的回流是借助于重力實現(xiàn)的。
3．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述風扇直接裝在所述螺旋葉片之一的主軸上。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述風扇設(shè)置于所述被驅(qū)動的螺旋葉片和所述馬達之間。
5．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述冷凝器是交叉循環(huán)的，具有一個其中含有管道網(wǎng)的腔室，該管道網(wǎng)的至少一部分是傾斜的，以便要被蒸發(fā)的冷卻流體從高到低流經(jīng)該管道網(wǎng)，所述腔室在其上部具有一個側(cè)開口以引進空氣流，在其下部具有一個連接到風扇進氣管的連接管。
6．如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述冷卻流體是水。
7．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述管路根據(jù)要排放的熱量進行設(shè)計，使得水的壓強接近大氣壓，從而使其沸騰溫度約為100℃。
8．如權(quán)利要求1到5之一所述的裝置，其特征在于，所述冷卻流體是水于一種防凍流體的混合物。
9．如前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，它具有一個測溫計，能夠在溫度超過限制值時發(fā)出警報信號。
10．一種真空泵，具有兩個裝在同一缸體中的成對的螺旋葉片，所述兩個螺旋葉片相互接合，一個馬達將二者連接起來，其特征在于，該泵具有一個權(quán)利要求1到9之一所述的冷卻裝置。
全文摘要
腔室(2)具有設(shè)置在泵的缸體壁中的冷卻管道。由要排放的熱量所產(chǎn)生的蒸汽流(7)到達冷凝器(1)的上端,并以水的形式流出,進入腔室(2)的回流管(6)。由風扇(3)驅(qū)動的空氣流(5)促進冷凝過程。測溫計(7)的作用是控制并保障安全。
文檔編號F04C29/04GK1283254SQ98812799
公開日2001年2月7日 申請日期1998年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者雷內(nèi)·吉根 申請人:愛特里爾斯布時股份公司