一种干式真空泵用密封结构的制作方法

本发明涉及干式真空泵，特别涉及一种干式真空泵用密封结构。

背景技术：

1、干式真空泵为半导体、化工制药、光伏、科研等领域的核心设备。干式真空泵的密封结构是其核心组成部分之一，其核心功能是将干泵分隔为两个独立腔室：一是容纳转子、实现抽气功能的抽气腔，二是容纳轴承、齿轮等传动润滑部件的润滑腔。密封结构的密封性能直接决定干式真空泵的使用寿命和运行稳定性，其需同时满足两大核心需求：一方面要实现封油和旋转密封，防止润滑腔内的润滑油泄漏到抽气腔，避免润滑油减少导致轴承润滑不良、寿命降低；另一方面要实现封气及防尘，防止抽气腔内的工艺气体、粉尘泄漏到润滑腔，避免润滑油被污染乳化，进而影响干泵整体运行性能。特别地，干式真空泵在实际工作过程中，抽气腔内的压力在大气压与极限真空之间呈周期性交替变化，这种剧烈的压力波动对密封结构的动态压力响应能力、双向隔离能力以及长期可靠性提出了极为严苛的挑战。

2、目前，现有技术中用于干式真空泵的密封结构主要有两种方案，但均存在明显缺陷，难以满足实际应用中的高性能密封需求。

3、现有技术一采用“迷宫+骨架唇封”的密封方式。该方案中，骨架唇封与旋转的转轴抱紧，会产生较大的机械损耗，导致干式真空泵能耗升高；同时，骨架唇封易磨损，长期运行后密封性能会显著下降，且单层迷宫结构的泄漏风险较高，难以实现长期稳定的封油、封气效果。

4、现有技术二采用“迷宫+旋转式机械密封”的密封方式。该方案虽然在密封可靠性上略有提升，但依然存在接触式密封的固有缺陷——易磨损、机械损耗大；同时，其结构复杂，制造成本较高，且单层迷宫的泄漏风险依然存在，无法从根本上解决密封性能与运行能耗、使用寿命之间的矛盾。

5、综上，现有干式真空泵密封结构存在接触式密封易磨损、机械损耗大、泄漏风险高、结构复杂、成本高的技术问题，难以满足干式真空泵在高洁净、长寿命、低能耗场景下的使用需求，因此，研发一种密封可靠、能耗低、结构合理的干式真空泵用密封结构，成为当前本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中干式真空泵密封结构存在的上述缺陷，提供一种干式真空泵用密封结构，实现抽气腔与润滑腔的可靠隔离，兼顾封油、封气效果，降低运行能耗，延长干式真空泵使用寿命，且结构合理、成本可控。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种干式真空泵用密封结构，用于隔离干式真空泵的抽气腔和润滑腔，所述干式真空泵包括设置于所述抽气腔和润滑腔之间的轴承腔、固设于轴承腔内的轴承座以及通过轴承转动设置于轴承座的转轴，其特征在于，所述密封结构包括：

3、动密封环，固定设置在所述转轴上；

4、轴向迷宫密封，配合形成于所述轴承座与所述动密封环之间；

5、径向迷宫密封，配合形成于所述轴承腔的内壁与所述动密封环之间；

6、环形空腔，开设于轴承腔内部且位于所述轴向迷宫密封和所述径向迷宫密封之间；

7、压力平衡通道，开设于所述轴承腔的腔体，用于连通所述润滑腔与所述环形空腔。

8、进一步的，所述动密封环与所述轴承腔的腔体之间轴向设置有多道活塞环，所述活塞环通过自身弹性与轴承腔的腔体壁紧密贴合，所述轴承腔的腔体上开设有用于通入高压保护气体的配气通道，所述配气通道的出气口位于多道所述活塞环之间。所述高压保护气体的压力高于抽气腔工作过程的最大压力。

9、进一步的，所述轴承腔的腔体上开设有回油通道，所述回油通道的一端与所述环形空腔连通、另一端与所述润滑腔连通。

10、本发明的有益效果是：

11、1、本发明通过“轴向迷宫密封拦截油液+环形空腔收集泄漏油液+径向迷宫密封二次拦截”的组合设计，以及压力平衡通道的动态压力平衡作用，无论是对油液还是工艺气体，都实现了多重保障。尤其能应对真空泵周期性变工况（大气压与极限真空交替）的挑战，当抽气腔由极限真空恢复大气压时，高压保护气体阻止工艺气体侵入；当抽气腔由大气压抽至极限真空时，压力平衡通道迅速平衡润滑腔与环形空腔的压力，杜绝油液被真空抽出的可能，极大降低了泄漏风险。

12、2、本发明轴向迷宫密封和径向迷宫密封均由动密封环与静件（轴承座/轴承腔）通过微小缝隙配合形成，避免了传统密封（如骨架唇封、机械密封）的摩擦磨损，显著降低了泵的机械损耗和能耗，同时延长了密封结构和整个轴承/齿轮系统的使用寿命。

13、3、本发明在优选方案中，通过活塞环与高压保护气体的组合，形成了主动气封屏障。高压保护气体压力高于抽气腔最大工作压力，能有效阻止工艺气体向润滑腔渗透；同时，保护气体通过活塞环微小间隙向抽气腔和润滑腔两侧微流，进一步阻止污染物入侵，并辅助维持系统压力平衡。

14、4、本发明在同一个动密封环和轴承座/轴承腔上集成了轴向迷宫和径向迷宫，结构简单，易于加工和装配。相较于复杂的旋转式机械密封，本方案成本优势明显。

15、5、本发明通过气密封圈组（第一胶圈）和油密封圈组（第二、三、四胶圈）的分别设置，对抽气腔与轴承腔之间、润滑腔与轴承腔之间、动密封环与转轴之间、轴承座与轴承腔之间的静态间隙进行全面密封，防止气体外泄和油液泄漏，形成动静结合的全方位密封体系。

1.一种干式真空泵用密封结构，用于隔离干式真空泵的抽气腔（5）和润滑腔（1），所述干式真空泵包括设置于所述抽气腔（5）和润滑腔（1）之间的轴承腔（3）、固设于轴承腔（3）内的轴承座（10）以及通过轴承（12）转动设置于轴承座（10）的转轴（17），其特征在于，所述密封结构包括：

2.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述动密封环（8）与所述轴承腔（3）的腔体之间轴向设置有多道活塞环（7），所述活塞环（7）通过自身弹性与轴承腔（3）的腔体壁紧密贴合，所述轴承腔（3）的腔体上开设有用于通入高压保护气体的配气通道（301），所述配气通道（301）的出气口位于多道所述活塞环（7）之间。

3.根据权利要求2所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述高压保护气体的压力高于抽气腔（5）工作过程的最大压力。

4.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述轴承腔（3）的腔体上开设有回油通道（302），所述回油通道（302）的一端与所述环形空腔（304）连通、另一端与所述润滑腔（1）连通。

5.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述轴向迷宫密封（802）由轴承座（10）上的轴向凹凸组合锯齿式结构与动密封环（8）配合形成，所述径向迷宫密封（801）由轴承腔（3）内壁上的径向凹凸组合锯齿式结构与动密封环（8）配合形成，所述轴向凹凸组合锯齿式结构、径向凹凸组合锯齿式结构与动密封环（8）之间均设有缝隙。

6.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述轴向迷宫密封（802）和/或所述径向迷宫密封（801）的迷宫数量至少为2个。

7.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述压力平衡通道（303）的设置高度高于润滑腔（1）内的存油高度。

8.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，还包括气密封圈组，所述气密封圈组包括设置在所述抽气腔（5）的端面与所述轴承腔（3）的一侧端面之间的第一胶圈（4），用于防止抽气腔（5）内的气体泄漏至外界。

9.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，还包括用于防止润滑腔（1）内的油液泄漏的油密封圈组，所述油密封圈组包括：第二胶圈（2），设置在所述润滑腔（1）的端面与所述轴承腔（3）的另一侧端面之间；第三胶圈（9），设置在所述动密封环（8）与所述转轴（17）之间；第四胶圈（11），设置在所述轴承座（10）与所述轴承腔（3）的内壁之间。

10.根据权利要求1所述的干式真空泵用密封结构，其特征在于，所述转轴（17）上固定套设有位于润滑腔（1）内的齿轮（15），所述润滑腔（1）的内壁开设有引导槽（101），所述转轴（17）上还套设有压板（13），所述轴承座（10）与所述压板（13）之间形成通向轴承（12）的润滑通道（1001），所述齿轮（15）上固设有溅油盘（19），用于使油液飞溅至所述引导槽（101），并经所述润滑通道（1001）进入所述轴承（12）内。