涡旋泵的制作方法

1.本发明涉及涡旋泵。


背景技术：

2.涡旋泵是一种在各种不同的行业中(例如，在研发实验室中)使用的已知类型的泵。涡旋泵通过使用两个相互配合的“涡旋”的相对运动来操作以泵送流体。
3.在涡旋泵中，在操作期间产生显著量的热量。因此，希望提供冷却涡旋泵的方法。


技术实现要素：

4.根据第一方面，提供一种涡旋泵，该涡旋泵包括第一涡旋和风扇，第一涡旋具有延伸穿过该第一涡旋的冷却导管，该风扇被构造成朝向第一涡旋吹送冷却气体，其中该冷却导管被构造成接收由风扇吹送的冷却气体并通过第一涡旋输送接收的冷却气体。
5.涡旋泵还可以包括与第一涡旋相互配合的第二涡旋，其中第二涡旋定位成比第一涡旋更远离风扇。
6.第一和第二涡旋中的一个是固定涡旋，并且第一和第二涡旋中的另一个是绕转涡旋。
7.涡旋泵还可以包括联接到第一和第二涡旋中的至少一个和风扇的驱动轴，其中轴被构造成旋转以驱动风扇的吹送和绕转涡旋的绕转。
8.涡旋泵还可以包括围绕第一和第二涡旋延伸的罩，该罩被构造成围绕第一和第二涡旋引导离开冷却导管的冷却气体。
9.罩可以附接到固定涡旋。
10.罩可以包括从以下一组表面特征中选择的一个或多个表面特征：一个或多个脊、一个或多个凹槽、一个或多个格栅结构、一个或多个翅片、一个或多个褶皱。
11.冷却导管可以由表面限定，并且该表面包括从以下一组表面特征中选择的一个或多个表面特征：一个或多个脊、一个或多个凹槽、一个或多个格栅结构、一个或多个翅片、一个或多个褶皱。
12.限定冷却导管的表面可以是设置在第一涡旋内的插入件的表面。
13.第一涡旋可以由单件材料形成。
14.第一涡旋可以由附接到彼此的两件材料形成。
15.两个件中的一个可以包括第一涡旋的螺旋壁，并且两个件中的另一个可以包括冷却导管的入口通道和冷却导管的出口通道。
16.冷却导管可以从第一涡旋的面向轴向的表面延伸到第一涡旋的周向表面。
17.涡旋泵可以包括多个冷却导管，多个冷却导管中的每一个被构造成接收由风扇吹送的冷却气体并将接收的冷却气体输送通过第一涡旋。
18.多个冷却导管中的每一个可以从第一涡旋的面向轴向的表面延伸到第一涡旋的周向表面。
19.根据第二方面，提供了一种真空泵送系统，该真空泵送系统包括根据第一方面的涡旋泵。
附图说明
20.图1是示出涡旋泵的剖视图的示意性图示(不按比例)；图2是示出另一个涡旋泵的剖视图的示意性图示(不按比例)；图3是示出用于涡旋泵的涡旋的两件式结构的剖视图的示意性图示(不按比例)；图4和图5是示出可以形成在两件式结构的内表面上的结构的透视图的示意性图示(不按比例)；图6a至6d是示意性图示(不按比例)，示出了可以插入涡旋泵的固定涡旋中的插入件的示例的透视图。
具体实施方式
21.图1是示出根据本发明的实施例的涡旋泵100的示意性图示(不按比例)。
22.涡旋泵100包括壳体110、绕转涡旋120、固定涡旋130、驱动轴140、马达150和风扇160。应当理解，涡旋泵100还包括各种其它部件，但是为了简洁起见，将不对这些部件进行描述。涡旋泵100可以用作真空泵送系统的一部分，例如在研发实验室中。
23.在该实施例中，壳体110和固定涡旋130一起限定涡旋泵100的整个外壳，涡旋泵100的其它部件位于该外壳内。
24.绕转涡旋120位于涡旋泵100的整个外壳内并与固定涡旋130相互配合。绕转涡旋120被构造成相对于固定涡旋130绕转，以将流体从涡旋泵100的入口(未示出)泵送到涡旋泵100的出口(未示出)。绕转涡旋120包括第一基部122和从基部122延伸的第一螺旋壁124。固定涡旋130包括第二基部132和从第二基部132延伸的第二螺旋壁134。第一螺旋壁124和第二螺旋壁134彼此相互配合，以在它们之间限定空间，在操作期间该空间由涡旋泵100用来泵送流体。通过绕转涡旋120相对于固定涡旋130的绕转来泵送流体的物理机构的细节是众所周知的，并且为了简洁起见，将不在本文中进行描述。
25.在该实施例中，绕转涡旋120和固定涡旋130各自形成为单件结构。
26.驱动轴140、马达150和风扇160位于涡旋泵100的整个外壳内。驱动轴140联接到绕转涡旋120和风扇160两者。更具体地，驱动轴140在其第一端部处联接到绕转涡旋120并且在其第二相对端部处联接到风扇160。马达150被构造成致动驱动轴140以引起驱动轴140的旋转。驱动轴140的旋转驱动绕转涡旋120的绕转和风扇160的旋转两者。风扇160的旋转将气体(例如空气)朝向固定涡旋130和绕转涡旋120吹送通过(和/或横过)涡旋泵100，以冷却固定涡旋130和绕转涡旋120(如由箭头162所示)。
27.固定涡旋130包括延伸穿过固定涡旋130的多个冷却导管或通路170。每个冷却导管170被构造成接收由风扇160吹送的冷却气体，将接收的冷却气体输送通过固定涡旋130(如由箭头164所示)，并将冷却气体输出到固定涡旋130之外。更详细地说，每个冷却导管170包括入口172和出口174，在入口172处，冷却气体被接收到冷却导管170中，在出口174处，冷却气体被输出到固定涡旋130之外。
28.在该实施例中，每个冷却导管170从固定涡旋130的面向轴向的表面延伸到固定涡
旋120的周向表面。面向轴向的表面背对绕转涡旋120。
29.有利的是，以上述方式引导气体通过固定涡旋130倾向于使冷却气体更接近绕转涡旋120，并且因此与不存在冷却导管170时相比倾向于提供改善的绕转涡旋120的冷却。例如，如果不存在冷却导管170，则所有冷却气体将简单地冲击到固定涡旋120的面向轴向的表面上，并且在平行于面向轴向的表面的方向(即径向方向)上被引导离开涡旋泵100，并且因此不会靠近绕转涡旋120流动。此外，以上述方式引导冷却气体倾向于改善固定涡旋130的冷却，因为冷却气体与相对大的表面积接触，并且冷却更均匀地通过固定涡旋130分散。
30.图2是示出根据另一个实施例的涡旋泵200的剖视图的示意性图示(不按比例)。
31.涡旋泵200包括壳体210、绕转涡旋220、固定涡旋230、驱动轴240、马达250和风扇260。应当理解，涡旋泵200还包括各种其它部件，但是为了简洁起见，将不对这些部件进行描述。涡旋泵200可以用作真空泵送系统的一部分，例如在研发实验室中。
32.在该实施例中，壳体210和固定涡旋230一起限定涡旋泵200的整个外壳，涡旋泵200的其它部件位于该外壳内。
33.绕转涡旋220位于涡旋泵200的整个外壳内并与固定涡旋230相互配合。绕转涡旋220被构造成相对于固定涡旋230绕转，以将流体从涡旋泵200的入口(未示出)泵送到涡旋泵200的出口(未示出)。绕转涡旋220包括第一基部222和从基部222延伸的第一螺旋壁224。固定涡旋230包括第二基部232和从第二基部232延伸的第二螺旋壁234。第一螺旋壁224和第二螺旋壁234彼此相互配合，以在它们之间限定空间，在操作期间该空间由涡旋泵200用来泵送流体。通过绕转涡旋220相对于固定涡旋230的绕转来泵送流体的物理机构的细节是众所周知的，并且为了简洁起见，将不在本文中进行描述。
34.在该实施例中，绕转涡旋220和固定涡旋230各自形成为单件结构。
35.驱动轴240、马达250和风扇260位于涡旋泵200的整个外壳内。驱动轴240联接到绕转涡旋220和风扇260两者。更具体地，驱动轴240在其第一端部处联接到绕转涡旋220并且在其第二相对端部处联接到风扇260。马达250被构造成致动驱动轴240以引起驱动轴240的旋转。驱动轴240的旋转驱动绕转涡旋220的绕转和风扇260的旋转两者。风扇260的旋转将气体朝向固定涡旋230和绕转涡旋220吹送通过(和/或横过)涡旋泵200，以冷却固定涡旋230和绕转涡旋220(如由箭头262所示)。
36.固定涡旋230包括延伸穿过固定涡旋230的多个冷却导管或通路270。每个冷却导管270被构造成接收由风扇260吹送的冷却气体，将接收的冷却气体输送通过固定涡旋230(如由箭头264所示)，并将冷却气体输出到固定涡旋230之外。更详细地说，每个冷却导管270包括入口272和出口274，在入口172处，冷却气体被接收到冷却导管270中，在出口174处，冷却气体被输出到固定涡旋230之外。
37.在该实施例中，每个冷却导管270从固定涡旋230的面向轴向的表面延伸到固定涡旋220的周向表面。面向轴向的表面背对绕转涡旋220。
38.在该实施例中，涡旋泵200还包括围绕固定涡旋230和绕转涡旋220延伸的罩280。罩280被构造成引导已经从冷却导管270输出的冷却气体沿着涡旋泵100的整个外壳的外部，经过绕转涡旋220，并且从与驱动轴240成直线定位的出口孔中流出(如由箭头266所示)。罩280是环形的，并且围绕固定涡旋230和绕转涡旋220的圆周延伸。尽管未在图2中示出，但罩280附接到固定涡旋230。
39.罩280包括在面向固定涡旋230和/或绕转涡旋220的罩280的表面上的一个或多个表面特征(例如，模制表面特征)。一般来说，一个或多个表面特征可以是用来引导气体流动、改变气体速度、诱导湍流或衰减来自气体流动的噪声的任何表面特征。例如，一个或多个表面特征可以包括以下中的一个或多个：一个或多个脊、一个或多个凹槽、一个或多个格栅结构、一个或多个翅片、一个或多个褶皱。
40.有利的是，以上述方式引导气体通过固定涡旋230倾向于使冷却气体更靠近绕转涡旋220，并且因此倾向于以类似于上文针对图1的实施例所述的方式提供改善的冷却。另外，罩280的存在使冷却气体流甚至更靠近绕转涡旋220并且因此倾向于提供绕转涡旋220的进一步改善的冷却。
41.图3是示出可以用于图1和图2的实施例的固定涡旋130、230的两件式结构的剖视图的示意性图示(未按比例)。
42.对于这种两件式结构，固定涡旋130、230包括第一件310和第二件320。第一件310包括第二螺旋壁134、234和第二基部132、232的第一部分，而第二件320包括第二基部132、232的第二部分、冷却导管170、270的一个或多个入口通道330a和冷却导管170、270的一个或多个出口通道330b。一个或多个入口通道330a被构造成将由风扇吹送的冷却气体接收到固定涡旋130、230中，并且一个或多个出口通道330b被构造成将接收的冷却气体输出到固定涡旋130、230之外。第一件310和第二件320各自单独地制造并且随后附接到彼此以形成固定涡旋130、230。第一件310和第二件320可以通过任何合适的方法(例如，通过螺栓连接)固定在一起。当附接时，这两个件在它们之间限定流体连接到入口通道330a和出口通道330b的内部空腔340。更具体地，当附接时，内部空腔340由第一件310的内表面和第二件320的内表面限定。当第一件310和第二件320附接在一起时，入口通道330a、出口通道330b和内部空腔340一起形成冷却导管170、270。
43.用于引导气体流的一个或多个表面结构可以设置在第一和/或第二件310的内表面上，以形成用于将气体流从入口通道330a引导到出口通道330b的通路。这些表面结构也增加了表面积的量，以改善经过它们的气体的冷却。例如，一个或多个表面特征可以包括以下中的一个或多个：一个或多个脊、一个或多个凹槽、一个或多个格栅结构、一个或多个翅片、一个或多个褶皱。
44.图4和图5是示意性图示(不按比例)，示出了可以形成在上文参照图3描述的第一件310和/或第二件320的内表面上的结构的示例的透视图。图4示出了带翅片结构410。带翅片结构410的翅片可以在第一件310和第二件320的内表面之间延伸。图5示出蜂窝格栅结构510。
45.图6a至图6d是示意性图示(不按比例)，示出了可以插入冷却导管170、270中的一个或多个的插入件600a、600b、600c、600d的示例的透视图。
46.插入件600a、600b、600c、600d中的每一个包括插入件主体610a、610b、610c、610c和延伸穿过插入件主体610a、610b、610c、610c的插入件导管620a、620b、620c、620d。插入件导管620a、620b、620c、620d由插入件主体610a、610b、610c、610c的内表面限定。在图示的示例中，插入件主体610a、610b、610c、610c是细长的，并且插入件导管620a、620b、620c、620d纵向地延伸穿过细长的插入件主体610a、610b、610c、610c。当插入时，插入件600a、600b、600c、600d可以通过插入件主体610a、610b、610c、610c与固定涡旋130、230的内表面之间的
摩擦配合而固定到位。
47.当插入件600a、600b、600c、600d插入冷却导管170、270中时，由风扇160、260吹送的冷却气体流过插入件导管620a、620b、620c、620d。这样，插入件导管620a、620b、620c、620d起到冷却导管的作用，用于流过固定涡旋130、230的吹送的气体。插入件主体610a、610b、610c、610c的内表面包括一个或多个表面特征，用于增加用于冷却的表面积。例如，一个或多个表面特征可以包括以下中的一个或多个：一个或多个脊、一个或多个凹槽、一个或多个格栅结构、一个或多个翅片、一个或多个褶皱。应当理解，插入件的内表面通常可以是将增加用于热传递的表面积(相对于平滑表面)的任何形式。
48.图6a示出了插入件610a的示例，其插入件主体610a的内表面具有多个螺旋延伸的脊/凹槽。图6b示出了插入件610b的示例，其插入件主体610b的内表面具有限定星形的多个脊/凹槽。图6c示出了插入件610c的示例，其插入件主体610c的内表面具有多个褶皱。图6d示出了插入件610d的示例，其插入件主体610d的内表面具有多个径向延伸的翅片。
49.使用插入件来提供所述额外的表面积往往是有利的，因为在插入件中而不是直接在固定涡旋的冷却导管中制造复杂的表面特征往往更容易。
50.附图标记说明涡旋泵：100,200壳体：110,210绕转涡旋：120,220固定涡旋：130,230驱动轴：140,240马达：150,250风扇：160,260第一基部：122,222第一螺旋壁：124,224第二基部：132,232第二螺旋壁：134,234入口：172,272出口：174,274罩：280第一件：310第二件：320入口通道：330a出口通道：330b内部空腔：340带翅片结构：410格栅结构：510插入件：600a,600b,600c,600d插入件主体：610a,610b,610c,610d插入件导管：620a,620b,620c,620d