一种用于限制罗茨真空泵自转的轴承腔密封结构的制作方法

1.本发明涉及罗茨真空泵技术领域，具体涉及一种用于限制罗茨真空泵自转的轴承腔密封结构。


背景技术：

2.罗茨是指泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子间、转子与泵壳内壁间有细小间隙而互不接触的一种变容机械旋转泵。由于罗茨真空泵一般只适合在一定的压差范围内进行运行，若是压差过大，则运行负载将很大，超出了电机的允许功率。因此在实际应用中，罗茨真空泵都不允许直接排大气，往往需要在前面配备一个其它类型的真空泵进行真空预抽来实现牵引作用，例如液环泵，旋片泵、滑阀泵，螺杆泵等，由这些真空泵把整个系统内(真空腔室)的压力抽吸到较低时，再启动罗茨真空泵，此时罗茨真空泵在此基础上可以实现增速，增压(提高真空)的作用，而不会出现过电流现象。
3.但对于系统容器比较大，空气泄漏量较多的真空环境，此时用于预抽的真空泵仅靠自身往往很难(或者需要非常长的时间)才能达到较高的真空，即罗茨真空泵可以启动的压力值。因此往往需要罗茨真空泵提前介入运行，但为了避免罗茨真空泵出现过电流现象，因此在这种应用中需要配备变频器，通过在较高压力时，给与罗茨真空泵的较低的转速，随着系统(容器内的)压力逐步降低，则逐步提高罗茨真空泵的转速，从而实现恒功率运行，既可以实现罗茨真空泵在较高压力下的介入运行，亦可以避免运行时出现电机过载，停机保护。
4.采用变频器虽然能够在较高压力下，启动运行罗茨真空泵，但也存在一个很严重的隐患问题，那就是在那些系统较大时(例如冶金行业的真空精炼炉vd，以及空气泄漏量较大的rh炉)，罗茨真空泵因为吸入口，排气口存在一定的压力差产生自转可能性极大(尤其是泄漏率，负载量比较大工艺下)，发生自转是必然的，而且随着罗茨真空泵吸入口的压力逐步降低，自转的速度有时会加快，这个是因为空气的阻力减少(也包括泵本身的阻力)超过了压差值(动力值)，此时泵的自转的速度会达到其允许的最大转速的5-10％之间。
5.当罗茨真空泵自转速度超过了其允许的最大转速的3-4％时，此时就再无法通过变频器启动罗茨真空泵了。这个是因为变频器接收到启动命令后，必然从1赫兹加速到指定的最大赫兹数(变频器中虽然有飞车启动命令，但如果道罗茨真空泵没有配备转速检测器，不知道自转时的实际转速，则无法实现该功能)但此时罗茨真空泵的自转的速度远远超过变频器输出的5hz，且前后压差动力依然保持，这个时候变频器实际的动作，是先要把罗茨真空泵减速，给与一个反向的牵引力，确保其转速与其当前的频率匹配。从而导致了变频器出现了失速故障，而且变频器牵引力远远不能匹配罗茨真空泵自转的动力，因此并也导致电流过载，造成了无法正常启动该罗茨真空泵。即使采用复位，也很难解决该问题。除非采用关闭罗茨真空泵入口阀门，消除了自转的动力(前后压差，自转停止)，然后通过变频器把罗茨真空泵转速提高到相应的值，再打开阀门，类似于汽车变速箱的机理。但实际应用中，并不是任何工艺都允许关闭阀门，然后再打开阀门，而且该操作需要非常懂得真空工艺才
能有效的操作，否则很容易造成严重的故障操作。
6.所以在一定的特定真空环境下，需要有一种新的结构，能够限制罗茨真空泵在没有启动时因吸、排气口压差产生的自转，避免引起变频器失速故障，又不会在全速运行下限制罗茨真空泵转动而导致电流偏高。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种用于限制罗茨真空泵自转的轴承腔密封结构，以使其能够限制罗茨真空泵在没有启动时因吸、排气口压差产生的自转，避免引起变频器失速故障，又不会在全速运行下限制罗茨真空泵转动而导致电流偏高。
8.本发明提供了一种用于限制罗茨真空泵自转的轴承腔密封结构，包括端盖、轴承座和转轴，所述轴承座固定于安装于所述端盖的外部，轴承座的内部设有轴承腔，所述转轴的外端穿过所述端盖并通过轴承安装于所述轴承腔内，所述轴承腔内还安装有密封座，所述密封座内设有填料座安装腔，所述填料座安装腔内安装有填料座，所述填料座内安装有环绕并抱紧在所述转轴外的盘根，轴承座的上部设有可向轴承腔内通入润滑油的进油通道，轴承座的下部设有可排出轴承腔内的润滑油的排油通道，所述密封座和填料座的顶部设有与所述进油通道连通的进油通孔，密封座和填料座的底部设有与所述排油通道连通的排油通孔。
9.进一步地，所述密封座内位于所述填料座安装腔的内侧还设置有骨架油封安装腔，所述骨架油封安装腔内安装有环绕在所述转轴外的骨架油封。
10.进一步地，所述填料座安装腔的直径大于所述骨架油封安装腔的直径，使得所述骨架油封和填料座可依次分别从填料座安装腔的外端装入所述骨架油封安装腔和填料座安装腔，填料座的内端设有与所述盘根相抵的第一内挡环；
11.所述端盖的外部设有轴承座安装槽，所述轴承座插装于该轴承座安装槽内，轴承座的外端设有连接环，所述连接环通过螺栓固定于端盖上，所述轴承座的轴承腔内设有第二内挡环，所述密封座通过第二内挡环抵紧在轴承座安装槽的底部，所述填料座通过第二内挡环抵紧在填料座安装腔和骨架油封安装腔之间形成的台阶上，所述盘根通过第二内挡环抵紧在第一内挡环上。
12.进一步地，所述转轴的外周从外端到内端设有直径依次增大的第一台阶面、第二台阶面和第三台阶面，所述第二内挡环和密封座设于所述第三台阶面外；
13.所述轴承包括同轴设置的内圈和外圈、以及设于所述内圈和外圈之间的滚珠，所述内圈套在所述第二台阶面外，所述第一台阶面外螺纹套接有将该内圈抵紧在第二台阶面和第三台阶面之间的台阶上的锁紧螺母，所述外圈适配于所述轴承腔内，所述轴承座的外端还通过螺栓固定有将该外圈顶紧在所述第二内挡环上的轴承压盖。
14.进一步地，所述第二内挡环的外端设有避让槽，以将所述轴承的内圈和第二内挡环间隔开。
15.进一步地，所述轴承腔的顶部开设有沿前后方向延伸的进油槽，所述进油槽与轴承的外圈和密封座之间形成所述进油通道，所述轴承腔的底部开设有沿前后方向延伸的排油槽，所述排油槽与轴承的外圈和密封座之间形成所述排油通道，所述连接环的上部沿竖向设有与所述进油通道连通的进油口，所述轴承压盖的下部设有与所述排油通道连通的排
油口。
16.进一步地，所述端盖的后部与所述转轴的外周之间设有活塞环。
17.本发明的有益效果体现在：
18.本技术通过盘根抱紧罗茨真空泵的转轴，以限制罗茨真空泵未启动时因吸、排气口压差产生自转，该罗茨真空泵没有启动时，润滑油箱中的润滑油无法通过齿轮(非驱动端)或者甩油盘(驱动端)进行飞溅润滑，因而不能通过进油通道将润滑油带入轴承腔并给与盘根润滑，而缺少润滑的盘根则对转轴产生很大的摩擦阻力，会自动限制该真空泵的自转，若是罗茨真空泵的吸、排气口的前后压差非常大，其产生的动力超过了盘根的摩擦力，依然也会使该真空泵进行自转，但是只要真空泵的自转的速度小于其允许的最大转速的4％，就可以使得变频器顺利启动，而不会出现失速故障。
19.随着泵的转速提高，润滑油箱中的润滑油通过齿轮(非驱动端)或者甩油盘(驱动端)进行飞溅润滑，开始有足够的润滑油进入进油通道，再通过通过密封座和填料座顶部的进油通孔进入盘根，给与盘根足够的润滑，则润滑油会通过盘根内部空隙渗入到转轴与盘根的接触面，起到润滑作用，从而降低了盘根与转轴的摩擦力，使得在高转速下不会出现负载过大的影响，润滑油对盘根进行充分润滑后，再从密封座和填料座底部的排油通孔排出，最后通过排油通道流回到油箱中。
20.因此，本技术能够限制罗茨真空泵在没有启动时因吸、排气口压差产生的自转，避免引起变频器失速故障，又不会在全速运行下限制罗茨真空泵转动而导致电流偏高。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
22.图1为本发明实施例的剖视结构示意图；
23.图2为本发明实施例的轴承座的立体结构示意图；
24.图3为本发明实施例的密封座的立体结构示意图；
25.图4为本发明实施例的密封座的剖视图；
26.图5为本发明实施例的填料座的剖视图。
27.附图中，100-端盖；110-轴承座安装槽；200-轴承座；210-轴承腔；220-进油通道；221-进油槽；230-排油通道；231-排油槽；240-连接环；241-进油口；250-第二内挡环；251-避让槽；300-转轴；310-第一台阶面；320-第二台阶面；330-第三台阶面；400-轴承；410-内圈；420-外圈；430-滚珠；440-锁紧螺母；450-轴承压盖；451-排油口；500-盘根；600-骨架油封；700-密封座；710-填料座安装腔；720-骨架油封安装腔；730-填料座；731-第一内挡环；740-进油通孔；750-排油通孔；800-活塞环。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
30.如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种用于限制罗茨真空泵自转的轴承腔密封结构，包括端盖100、轴承座200和转轴300，轴承座200固定于安装于端盖100的外部，轴承座200的内部设有轴承腔210，转轴300的外端穿过端盖100并通过轴承400安装于轴承腔210内。
31.轴承腔210内还安装有密封座700，密封座700内设有填料座安装腔710，填料座安装腔710内安装有填料座730，填料座730内安装有环绕并抱紧在转轴300外的盘根500，盘根500优选采用金属缠绕盘根500，轴承座200的上部设有可向轴承腔210内通入润滑油的进油通道220，轴承座200的下部设有可排出轴承腔210内的润滑油的排油通道230，密封座700和填料座710的顶部设有与进油通道220连通的进油通孔740，密封座700和填料座710的底部设有与排油通道230连通的排油通孔750。
32.本技术通过盘根500抱紧罗茨真空泵的转轴300，以限制罗茨真空泵未启动时因吸、排气口压差产生自转，该罗茨真空泵没有启动时，润滑油箱中的润滑油无法通过齿轮(非驱动端)或者甩油盘(驱动端)进行飞溅润滑，因而不能通过进油通道220将润滑油带入轴承腔210并给与盘根500润滑，而缺少润滑的盘根500则对转轴300产生很大的摩擦阻力，会自动限制该真空泵的自转，若是罗茨真空泵的吸、排气口的前后压差非常大，其产生的动力超过了盘根500的摩擦力，依然也会使该真空泵进行自转，但是只要真空泵的自转的速度小于其允许的最大转速的4％，就可以使得变频器顺利启动，而不会出现失速故障。
33.随着泵的转速提高，润滑油箱中的润滑油通过齿轮(非驱动端)或者甩油盘(驱动端)进行飞溅润滑，开始有足够的润滑油进入进油通道220，再通过通过密封座700和填料座730顶部的进油通孔740进入盘根500，给与盘根500足够的润滑，则润滑油会通过盘根500内部空隙渗入到转轴300与盘根500的接触面，起到润滑作用，从而降低了盘根500与转轴300的摩擦力，使得在高转速下不会出现负载过大的影响，润滑油对盘根500进行充分润滑后，再从密封座700和填料座730底部的排油通孔750排出，最后通过排油通道230流回到油箱中。
34.因此，本技术能够限制罗茨真空泵在没有启动时因吸、排气口压差产生的自转，避免引起变频器失速故障，又不会在全速运行下限制罗茨真空泵转动而导致电流偏高。
35.同时当变频器需要对现有真空泵进行减速控制时，盘根500的摩擦力也能起到较强的牵制作用。
36.这里还需要特别说明，在罗茨真空泵没有启动前，润滑油处在冷态环境下，润滑油的粘度比较高，对于盘根500的渗透较弱，而在罗茨真空泵高速运行后，盘根500与转轴300的摩擦产生的热量不仅通过润滑油带走，同时也提高了润滑油的温度，降低了其粘度，使得更好的渗透在盘根500里，增加了转轴300与盘根500的润滑，降低了摩擦力。
37.在真空泵的应用中，盘根500一般主要用于液环泵，起到密封作用，因此盘根500用在轴承腔210中，在初期起到防止自转的同时，也是起到了很好的密封作用。
38.罗茨真空泵出现润滑油被抽吸到泵腔中，主要的原因是两个：第一个原因是：轴承腔210的压力高于泵腔的压力，从而形成动力差，当润滑油滴接近于端盖100靠近泵腔侧时，因为压差被抽吸进入泵腔；第二个原因(主要原因)是：在驱动端(甩油盘)和非驱动端(齿
轮)经过飞溅润滑，这些润滑油通过飞溅或者其他方式大量的积存在轴承腔210内(因为轴承400需要润滑，必然要确保润滑油要有通道进入轴承腔210中)而不能及时排出来时，则在轴承腔210内的润滑油的油位高于轴承400与端盖100的空隙时，则润滑油就会源源不断的被抽吸进入真空泵腔中，此时就会看到两侧润滑油箱中的润滑油越来越少，直至不足与发生飞溅润滑，必然造成缺油导致轴承400润滑不足，发热最终导致故障停机。
39.所以确保轴承腔210内润滑油在飞溅润滑后要及时排出，确保润滑油的润滑通道通畅是确保润滑油不会被抽吸到泵腔的主要解决方法。
40.本技术通过轴承座200的上下分别通过机加工做出一个润滑油的进油通道220和排油通道230，飞溅的润滑油从进油通道220进入后，可以充分润滑盘根500和轴承400，润滑后的润滑油然后再从排油通道230排出，回到润滑油箱中，这样润滑油不会在轴承腔210中进行积累，同样的也确保了停机运行后，盘根500中的润滑油通过排油通道230也会逐步流回到油箱中，不会残留在轴与盘根500中，从而又恢复了盘根500与转轴300的摩擦力。
41.为了进一步确保密封作用，防止润滑油被抽吸到泵腔中，密封座700内位于填料座安装腔710的内侧还设置有骨架油封安装腔720，骨架油封安装腔720内安装有环绕在转轴300外的骨架油封600，骨架油封600主要是利用橡胶啮合轴的密封性，进一步防止润滑油箱中被抽吸到泵腔中。
42.并且，端盖100的后部与转轴300的外周之间设有活塞环800，本实施例在转轴300靠近叶轮的一侧的外周开有若干个活塞环槽，在安装时，把活塞环800安装在活塞环槽内，塞进端盖100中，此时活塞环800则被压紧在塞环槽中并与端盖100紧密贴合，在实际运行时，转轴300在高速旋转，活塞环800在转轴300的活塞环槽进行相对摩擦，从而形成了密封的作用，避免泵腔中抽进来的粉尘、颗粒物进入到轴承腔210中。
43.在一优选的实施例中，填料座安装腔710的直径大于骨架油封安装腔720的直径，使得骨架油封600和填料座730可依次分别从填料座安装腔710的外端装入骨架油封安装腔720和填料座安装腔710，填料座730的内端设有与盘根500相抵的第一内挡环731。端盖100的外部设有轴承座安装槽110，轴承座200插装于该轴承座安装槽110内，轴承座200的外端设有连接环240，连接环240通过螺栓固定于端盖100上，轴承座200的轴承腔210内设有第二内挡环250，密封座700通过第二内挡环250抵紧在轴承座安装槽110的底部，填料座730通过第二内挡环250抵紧在填料座安装腔710和骨架油封安装腔720之间形成的台阶上，盘根500通过第二内挡环250抵紧在第一内挡环731上。
44.安装轴承座200时，需要先把骨架油封600、填料座730依次安装到密封座700中，并把盘根500剪成4组，每一组错开其截断面并安装在填料座730中，再把密封座700和填料座730一并安装第二内挡环250内侧的轴承腔210内，然后将轴承座200装入端盖100的轴承座安装槽110内，并通过螺栓将轴承座200上的连接环240固定在端盖100上，紧固螺栓的过程中，在第二内挡环250的挤压作用下，填料座730内部原先较为松散的盘根500则会被压紧，并牢牢地与转轴300进行抱紧。
45.转轴300的外周从外端到内端设有直径依次增大的第一台阶面310、第二台阶面320和第三台阶面330，第二内挡环250和密封座700设于第三台阶面330外。轴承400包括同轴设置的内圈410和外圈420、以及设于内圈410和外圈420之间的滚珠430，内圈410套在第二台阶面320外，第一台阶面310外螺纹套接有将该内圈410抵紧在第二台阶面320和第三台
阶面330之间的台阶上的锁紧螺母440，外圈420适配于轴承腔210内，轴承座200的外端还通过螺栓固定有将该外圈420顶紧在第二内挡环250上的轴承压盖450。
46.轴承座200装在端盖100上后，将轴承400装入第二挡环外侧的轴承腔210内，最后安装锁紧螺母440和轴承压盖450，以把整个轴承400锁定在轴承腔210内即可。
47.为了避免轴承400的内圈410抵紧在第二内挡环250上，第二内挡环250的外端设有避让槽251，以将轴承400的内圈410和第二内挡环250间隔开。
48.本实施例中，轴承腔210的顶部开设有沿前后方向延伸的进油槽221，进油槽221与轴承400的外圈420和密封座700之间形成进油通道220，轴承腔210的底部开设有沿前后方向延伸的排油槽231，排油槽231与轴承400的外圈420和密封座700之间形成排油通道230，连接环240的上部沿竖向设有与进油通道220连通的进油口241，轴承压盖450的下部设有与排油通道230连通的排油口451。
49.甩油盘或齿轮带动润滑油飞溅时，将润滑油带到进油口241，并通过进油口241进入进油通道220，润滑油从进油通道220进入后，可以充分润滑盘根500和轴承400，填料座730内端的第一内挡环731则可有效确保润滑油的油路只是润滑盘根500和轴承400，而不会接触骨架油封600，润滑后的润滑油然后再汇集到排油通道230内，最后通过轴承压盖450下部的排油口451排出，回到润滑油箱中。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。