帶有偏心驅動葉片的真空泵（偏心泵設計）的製作方法

2023-11-03 15:50:18

本發明涉及一種真空泵，更特定地涉及旋轉葉片泵，所述泵包括：限定了具有入口和出口的腔的殼體、用於在腔內被旋轉驅動移動的可驅動的葉片構件、腔內的轉子、延伸到腔中的可旋轉的中心軸，其中葉片構件藉助中心軸上的偏心元件聯接到中心軸且被可滑動地布置在轉子中，在葉片構件旋轉時轉子可與所述葉片構件一起旋轉，其中藉助中心軸上的偏心元件使中心軸的旋轉軸線從轉子的旋轉軸線偏移且葉片的作用點從中心軸的旋轉軸線偏移。

背景技術：

此真空泵可裝配到帶有汽油或柴油發動機的道路車輛上。典型地，真空泵通過發動機的凸輪軸、電動馬達或帶驅動來驅動。前述類型的真空泵典型地包括限定了具有入口和出口的腔的殼體和在腔內側被旋轉驅動移動的可驅動葉片。殼體可包括關閉腔的蓋。可驅動的葉片構件典型地可移動以將流體通過入口吸入到腔中和通過出口排出腔，以在入口處產生壓力減小。入口可連接到例如助破器(break booster)等的消耗器。

在大多數葉片泵類型的真空泵中，轉子被驅動且包括徑向布置的狹槽，在所述狹槽中葉片可自由滑動且葉片進一步通過腔壁引導。可比較的真空泵例如在EP 2 024 641中公開。這樣的葉片泵也稱為單葉片泵，因其包含在轉子的徑向方向上可滑動的一個單獨的葉片。

此外，也已知具有分開地被引導且支承在支承表面上的多個葉片的真空泵，例如在DE 40 20 087中。這樣的真空泵的缺點是其包含多個單獨的部件和多個摩擦表面，這使得難於將所述多個部件相對於環境密封以有效地在腔內產生真空。

從WO 2009/052929中已知一種真空泵，所述真空泵包括：限定了具有入口和出口的腔的殼體、在腔內側被旋轉驅動移動的可驅動的葉片構件和腔內側的轉子。葉片布置在轉子的徑向狹槽中。此外，真空泵包括偏心軸，所述偏心軸帶有聯接到葉片的行程銷。偏心軸的旋轉軸線從轉子的旋轉軸線偏移且行程銷的旋轉軸線從偏心軸的旋轉軸線偏移。葉片藉助偏心軸和行程銷引導。一般地，此真空泵的移動原理與旋轉活塞泵的原理類似，例如在GB 338,546中描述。

與此真空泵相關的問題是相對於環境密封腔以實現真空的有效生成。因此，本發明的任務是提供前述類型的真空泵，所述真空泵增強腔相對於環境的密封且可有效地在腔內側產生真空。

技術實現要素：

以帶有權利要求1的特徵的前述類型的真空泵解決此問題，特別地在於轉子徑向地包圍中心軸的偏心元件。

轉子優選地布置在腔內側的固定的位置處且僅圍繞其旋轉軸線可旋轉。延伸到腔中的可旋轉的中心軸不必需地延伸通過腔的幾何中心，更多的是，根據本發明，當中心軸延伸通過腔的近乎中心部分而使得中心軸的旋轉軸線從轉子的旋轉軸線偏移。在中心軸上設置了偏心元件，所述偏心元件從中心軸的旋轉軸線偏移。這意味著，來自偏心元件的主軸線、中心軸線、旋轉軸線或接合點從中心軸的旋轉軸線偏移。葉片構件通過偏心元件聯接到中心軸，使得葉片構件在中心軸旋轉時可驅動或中心軸在轉子旋轉時可驅動，從而又驅動葉片。中心軸和葉片構件之間的聯接限定了力從中心軸傳遞到葉片構件或從葉片構件傳遞到中心軸的作用點。

根據本發明，轉子徑向地包圍了中心軸的偏心元件。換言之，偏心元件被封裝在轉子內。在旋轉中，偏心元件相對於轉子前後移動，因為中心軸的旋轉軸線從轉子的旋轉軸線偏移且偏心元件偏心地設置在中心軸上。當轉子徑向地包圍偏心元件時，轉子也徑向地包圍中心軸。因此，中心軸通過其延伸到腔中的通道也被轉子徑向地包圍。因此，足以將轉子相對於腔密封且在限定在轉子和由腔的殼體所形成的周向內壁之間的腔中不存在用於中心軸的另外的間隙、狹槽或通道。由於偏心元件被轉子徑向地包圍的實施，所以在中心軸和轉子旋轉時偏心元件不移動到轉子「外側」。因此，可省去另外的密封點且提高了真空泵的總體密封。

以上所述的本發明的另外的典型實施例和擴展在從屬權利要求中給出。

根據第一優選實施例，轉子包括大體上柱形的外壁且限定了內部空間，其中在中心軸旋轉時中心軸的所述偏心元件在轉子的徑向方向上前後移動。因此，偏心元件、中心軸以及偏心元件和葉片構件之間的聯接被布置在轉子的內部空間內側且因此封裝在轉子內。

轉子的外壁可包括任何合適的形狀。優選地，轉子的外壁具有大體上柱形的形狀。這導致更簡單的密封布置。優選地，限定了腔的殼體包括大體上平的底表面和大體上平的頂表面以及將底表面與頂表面連接的周向壁。底表面優選地由底板形成，所述底板可與外殼成一體。頂表面優選地由端板形成，所述端板可以是蓋板。轉子優選地從底表面延伸到頂表面且相對於頂表面和底表面密封。由於中心軸的偏心元件在轉子的徑向方向上前後移動且布置在轉子的內部空間中的事實，所以僅轉子需要相對於底表面和頂表面密封，因此提供了真空泵的改進的密封布置。

此外，優選的是轉子的內部空間具有至少為偏心元件的中心軸線和轉子的旋轉軸線的最大偏移量的兩倍的內徑。偏心元件的中心軸線和轉子的旋轉軸線的最大偏移量也可解釋為偏心元件相對於轉子的固定的旋轉軸線的最大行程。因此，當轉子的內部空間具有根據此實施例的內徑時，保證偏心元件且因此葉片構件和偏心元件之間的聯接永久地布置在轉子內側且在腔內側不存在需要密封的另外的連接點。這進一步導致真空泵的改進的密封且導致有效的真空生成。

根據另外的優選實施例，轉子壁包括在徑向方向上相反的第一和第二位置上的第一和第二狹槽，使得當中心軸和/或轉子旋轉時葉片構件在轉子的徑向方向上可滑動。第一和第二狹槽形成了用於葉片構件的引導。優選地，葉片構件僅通過這些狹槽聯接到轉子。葉片構件優選地相對於轉子在這些狹槽處被密封，例如通過緊貼關係或另外的密封裝置，例如彈性體或橡膠唇部等。

特別地優選地，中心軸、轉子和葉片構件形狀配合地聯接在一起。因此，三個主要的移動部件，即其上設置了偏心元件的中心軸、轉子和葉片構件總是彼此具有幾何限定關係。因此，可僅基於中心軸、轉子和葉片構件之間的形狀配合聯接來驅動和移動葉片構件，且不需要通過腔的內周壁引導葉片構件。因此，葉片構件不必需地接觸壁。因此，可省去真空泵的摩擦損失。此外，因為葉片構件不通過壁引導，能夠改進葉片構件和腔的內周壁之間的密封，導致葉片構件和內周壁之間的損失減小。

根據另外的優選實施例，中心軸的轉角是葉片構件和轉子的轉角的兩倍。因此，當例如中心軸旋轉大約180度的角度時，葉片構件和轉子旋轉大約90度的角度。因此，中心軸比轉子和葉片構件旋轉快兩倍。中心軸和轉子之間的此變速的發生是由於零件特定聯接和幾何特徵，所述幾何特徵限定了葉片構件通過中心軸上的偏心元件聯接到中心軸，且中心軸的旋轉軸線從轉子的旋轉軸線偏移且葉片構件的作用點通過中心軸上的偏心元件從中心軸的旋轉軸線偏移。因此，能夠以中心軸的速度的一半來旋轉轉子和葉片。這可能例如在中心軸通過具有高輸出速度的電動馬達驅動時是有利的。在許多應用中，葉片構件的較慢的旋轉足以提供希望的真空。包含可形成驅動軸的中心軸和葉片構件之間的變速導致真空泵的移動部件上的載荷和應力的降低，這提高了真空泵的壽命。另一方面，也可使用轉子作為驅動元件且將轉子直接聯接到電動馬達或帶驅動等。在此情況中，葉片構件以驅動馬達的輸出速度旋轉，且因此以現有技術的通常的真空泵的方式旋轉。因此，本發明的真空泵可以帶有或不帶有變速的兩種應用使用，且可根據特定使用情況的特定的要求使用。

在真空泵的進一步優選的實施例中，偏心元件相對於中心軸的徑向最外點處在：(a)在第一旋轉位置時在葉片構件的縱向平面上；並且(b)在第二旋轉位置時遠離葉片構件的縱向平面；其中在第一旋轉位置時，僅葉片構件的一個末端從轉子突出出來，且在第二旋轉位置時，兩個末端都從轉子突出大體上相同的距離。優選地，第三旋轉位置又對應於第一旋轉位置且第四旋轉位置對應於第二旋轉位置。如前所述，在轉子旋轉時，偏心元件優選地以行程類方式在轉子內側在徑向方向上前後移動。因此，因為葉片構件接合偏心元件，所以葉片構件也以行程類方式相對於轉子移動。換言之，偏心元件起如同用於葉片構件的曲柄的作用。葉片構件通過曲柄方式轉動葉片構件的偏心元件的行程來在轉子的徑向方向上移動，使得實現真空葉片泵的腔內側的可變的工作室。

根據此實施例，進一步優選的是在偏心元件和葉片構件之間的力施加點處的驅動力的方向為：(a)在第一旋轉位置時大體上垂直於葉片構件的平面；和(b)在第二旋轉位置時大體上平行於葉片構件的平面。因此，當與中心軸用作驅動軸的實施例的關係描述時，在其中在第一旋轉位置時葉片構件的葉片的僅一個末端從轉子突出出來，驅動力的方向相對於轉子為切向且從葉片構件到轉子的力傳遞處於最大值；葉片構件在轉子的徑向方向上的移動速度等於零。在其中在第二旋轉位置時葉片構件的兩個末端從轉子突出大體上相同距離，在力施加點處的驅動力的方向大體上平行於葉片構件的平面且因此從葉片構件到轉子的力傳遞處於最小值，且同時葉片構件在轉子的徑向方向上的移動速度處於最大值。

根據另外的特別優選的實施例，偏心元件形成為中心軸上的凸輪且葉片構件包括中央空心套，且葉片構件通過套坐置在凸輪上。優選地，形成偏心元件的凸輪具有大體上柱形形狀，所述柱形形狀具有圓形的橫截面。優選地，形成偏心元件的凸輪具有比中心軸更大的直徑。因此，偏心元件和葉片構件的空心套之間的接觸表面增加從而導致在單獨的部件之間的改進的力傳遞。另外，此布置導致部件的穩定的且大體上剛性的布置，這又導致真空泵的改進的密封和有效的真空生成。根據此實施例，凸輪的中心軸線與葉片構件的作用點相同。

特別地優選的是，形成為單獨的一件式葉片構件的葉片構件具有在空心套上的第一和第二葉片，所述第一和第二葉片在套的相反側上在徑向方向上突出。一方面，此葉片構件容易製造。另一方面，當葉片構件形成為單獨的一件式時，在葉片和空心套之間不需要連接點，從而導致更牢固的且更穩定的葉片構件的構造，這又有利於真空泵相對於環境的密封。

在此類型的進一步優選的實施形式中，凸輪沿中心軸從第一軸向位置延伸到第二軸向位置，且第一和第二位置都位於腔內。優選地，第一和第二位置也位於轉子內。因此，整個偏心元件布置在腔內且優選地布置在轉子內，這導致改進的密封。偏心元件類似於曲柄地移動或在行程中相對於轉子移動，且因此由於該元件完全封閉在腔內且優選地完全封閉在轉子內的事實，而使得僅延伸到腔內的中心軸可能設置有密封，而非偏心元件自身設置有密封。

根據進一步優選的實施例，中心軸延伸通過轉子且優選地延伸通過腔，使得中心軸的端部從轉子的相反側突出且優選地從腔的相反側突出。優選地，中心軸延伸通過腔的底表面和頂表面。優選地，用於中心軸的至少一個軸承被設置在腔的底部處且用於中心軸的至少一個軸承被設置在腔的頂部處。因此，中心軸可在偏心元件的兩個相反側上在軸承中密封，且由於偏心元件和葉片構件的移動生成的力可被傳遞到殼體。這導致了穩定的且牢固的構造且可進一步提高密封。

此外，進一步優選的是，中心軸的旋轉軸線相對於轉子的旋轉軸線的偏移量大體上等於葉片構件的作用點相對於中心軸的旋轉軸線的偏移量。這導致移動部件的合適的匹配且提供了合適的移動。

根據特定的優選實施例，轉子包括至少一個軸承頸，所述軸承頸用於相對於腔的底板和/或端板支撐轉子。底板優選地形成腔的底表面且端板優選地形成腔的頂表面。一般地，底板可與殼體一體形成。端板可從殼體分開且形成為蓋，所述蓋通過螺釘等固定到殼體。軸承頸優選地形成為環或環區段，所述環或環區段成形為與轉子的旋轉軸線同軸布置的突出部。此軸承頸容易製造且允許即使在高轉速期間也可靠地支撐轉子。替代地，軸承頸形成為至少兩個環區段，所述環區段設置為轉子的軸向端部上的突出部。例如，環區段可布置為使得用於葉片構件的狹槽保持打開，使得可以以簡單且容易的方式將葉片構件安裝到轉子。

對於此實施例，進一步優選的是，使得軸承頸接收在底板和/或端板中的軸承中。此軸承可形成為滾子軸承或滾針軸承。特別地優選的是形成為摩擦軸承的軸承，特別是幹摩擦軸承。此軸承可包含例如PEEK的幹摩擦材料，且一方面提供用於軸承頸的精細的公差且因此使轉子接收在軸承中，且另一方面同時用作將轉子相對於底板和/或端板密封的密封裝置。

根據另一個優選實施例，葉片構件末端，特別是在葉片構件的第一和第二端部處的第一和第二葉片的第一和第二末端，在末端和腔的內周壁之間留有距離的情況下被沿腔的此內周壁移動。因此，末端以非接觸方式沿腔的內周壁移動。因此，在葉片末端和內周壁之間不發生摩擦，這導致減小的磨損且進一步提高了效率。優選地，所述距離在整個長度上維持恆定。優選地，所述距離在接近零至1.5mm的範圍內，特別地為1mm或更小，更特別地為0.8mm、0.6mm、0.5mm、0.3mm、0.2mm。也可以且優選地放大或減小在內周壁的特定點處的距離。因此，在旋轉期間取決於葉片構件的具體旋轉位置的在葉片和葉片末端上的載荷可被控制。

腔的內周壁優選地在垂直於轉子的旋轉軸線的橫截面中具有非圓形，特別是圓形形式的螺旋形。當葉片、偏心元件和轉子以上述的方式聯接在一起時，螺旋形形狀很好地適應於所述葉片、偏心元件和轉子的特別地描述的移動。如果所述部件以此方式形狀配合地聯接在一起，則葉片的末端在旋轉中描繪了圓形的螺旋形，且因此如果腔的內周壁相應地形成，則在葉片末端和內周壁之間可包含例如0.8mm的恆定的間隙。

在另外的實施例中，轉子以大體上流體密封的方式相對於腔的底板和/或頂板密封。如果轉子包括接收在端板和底板中的軸承中的軸承頸，則提供摩擦軸承，所述摩擦軸承同時用作根據本發明的密封裝置。然而，也能夠且優選的是以相同方式包含另外的密封裝置，例如O型圈、徑向軸密封環或其他合適的密封元件。

根據另外的優選的實施例，葉片構件末端和/或葉片構件的第一側部和第二側部包括密封裝置以用於將葉片構件相對於腔密封。因此，在一個替代中，密封裝置僅設置在葉片構件末端處，因此設置在葉片構件和腔的內周壁之間。在替代中，僅葉片構件的第一側部和第二側部，即因此葉片構件的與底板和端板相鄰的部分設置有密封裝置。在進一步的替代中，葉片構件末端和側部設置有密封裝置。此密封裝置用於接觸內周壁和/或底板和端板以用於將葉片構件優選地以流體密封的方式相對於內周壁和/或腔的底板或端板密封，以優選地將形成在腔內側的且通過葉片構件的葉片劃分的工作室流體密封地分開。此密封裝置用於提高真空泵內側的真空生成的效率。

在第一擴展中，密封裝置至少布置在葉片構件的三個側處且包括壓力變形密封件，所述壓力變形密封件具有與腔壁接觸的且在葉片構件的旋轉方向上被屈曲的唇部。所述至少三個側優選地是以上所述的側部和葉片末端，因此密封裝置布置在葉片與底板、端板及內周壁之間。壓力變形密封件的唇部被屈曲到葉片構件的旋轉方向上且因此至少部分地在唇部和葉片構件之間形成了腔。因此，通過旋轉的葉片構件被促使離開腔的流體進入到唇部和葉片構件之間的腔內且另外地將唇部壓靠腔壁。這導致緊密的且有效的密封。特別地，與從腔的內周壁以恆定距離行進的唇部組合，此特定類型的密封裝置是優選的，因為無由於葉片沿內周壁的引導的力作用在密封裝置和唇部上，而是僅唇部自身的彈性壓力和由於葉片的旋轉被壓出腔的流體的另外的壓力作用在唇部上且促使唇部靠著腔壁。因此，此密封裝置是適應性的且當腔內側的壓力升高時唇部被更牢地壓靠壁，且當腔內側的壓力降低時所述唇部以較輕的方式被壓。

在優選的替代中，密封裝置包括部分地布置在葉片的末端和/或第一側部和第二側部處的凹部中的浮動密封件。浮動密封件例如可形成為彈性體材料或橡膠材料的條，所述條至少部分地布置在凹部中。浮動密封件不通過任何附著材料等固定到葉片，而是更多地僅坐置在凹部中，因此所述條可在葉片構件的平面的方向上移動。因此，當葉片構件的轉速增大時，離心力促使浮動密封件略微移出凹部且更緊密地接觸內周壁，從而提供更緊密的密封。因此，浮動密封件可提供取決於葉片構件的轉速的適合的密封性能。另外，即使當在浮動密封件的末端上發生磨損時，由於相對移動，浮動密封件也可接觸內周壁。

在另外的第三替代中，密封裝置優選地包括壓力激活密封件，其中密封元件至少部分地布置在葉片構件的末端和/或第一側部和第二側部處的凹部中，且凹部與形成在葉片中的壓力通路連通。此壓力激活密封件的一般的布置與浮動密封件的布置相當。然而，與浮動密封件不同，根據壓力激活密封件，其中布置密封元件的凹部或溝槽與壓力通路連接。此壓力通路可形成為管道，所述管道將正面，即葉片的面向移動方向的表面，與凹部的內部連接，以在腔內側的壓力升高時另外地將密封裝置促動出凹部且與腔壁接觸。因此，這樣的密封布置取決於腔內部的壓力來調整密封緊密性。

雖然在葉片構件處的密封的三個不同的構思已相互分開地描述，但兩個或三個不同的構思的組合也是優選的。例如，浮動密封件可包括根據壓力變形密封件的唇部。替代地，在葉片的末端處使用與在葉片的側部處相比不同的構思。

根據真空泵的另外的優選實施例，中心軸是驅動軸且聯接到用於驅動真空泵的驅動馬達。此驅動馬達可形成為適合於用於驅動真空泵的任何驅動，例如直接聯接到中心軸的電動馬達，經由帶驅動聯接到中心軸的電動馬達，或聯接到內燃機的軸例如凸輪軸的中心軸。當中心軸是驅動軸且聯接到驅動馬達時，發生以上所述的轉速的變速。因此，當中心軸是驅動軸時，葉片構件以驅動軸的速度的一半旋轉。該布置中的轉子是被動的，且僅由於轉子聯接到葉片而被驅動。

在替代中，轉子形成為驅動轉子且聯接到用於驅動真空泵的驅動馬達。在此替代中，僅轉子被驅動且中心軸是被動的。如上所述，在此布置中不發生驅動速度的變速，且轉子以及葉片以與驅動馬達的輸出軸相同的速度旋轉。在此布置中，可認為轉子的軸承頸進一步從轉子延伸以用於形成與轉子成一體的驅動軸。

為更完整地理解本發明，現在將參考附圖詳細描述本發明。詳細描述將圖示且描述被認為是優選的本發明的實施例。當然應理解的是在形式或細節上的多種修改和改變可容易地進行而不偏離本發明的精神。因此，意圖於使得本發明可不限制於在此所示且所描述的嚴格的形式和細節，也不限制於任何小於在此所公開的且在後文中要求的本發明的整體的情況。此外，在公開了本發明的此說明書、附圖和權利要求中所述的特徵單獨地或組合地考慮可能對於本發明的另外的擴展是關鍵的。特別地，在權利要求中的任何附圖標記不應解釋為限制本發明的範圍。詞語「包括」不排除其他元件或步驟。詞語「一」或「一個」不排除複數。詞語「多個」項也包括數目一，即單獨的項，且包括另外的數目，例如二、三、四等。

附圖說明

在附圖中：

圖1示出了根據本發明的真空泵的橫截面圖；

圖2示出了根據截面X-X的圖1的真空泵的橫截面圖；

圖3示出了真空泵的簡化的分解圖；

圖4示出了根據圖3的組裝的真空泵的頂視圖；

圖5示出了根據截面Z-Z的圖4的真空泵的橫截面視圖；

圖6a至圖6d圖示了圖4的真空泵的不同的旋轉位置；

圖7示出了真空泵的另一個實施例的頂視圖；

圖8示出了處於不同的旋轉位置的根據圖7的真空泵的頂視圖，圖中帶有在部件處指示的幾何特性；

圖9示出了圖示了移動的部件之間的幾何關係的示意圖；

圖10示出了通過腔和轉子的橫截面圖，圖中無葉片構件；

圖11示出了轉子的透視圖；

圖12在分解視圖中示出了帶有密封裝置的葉片構件的透視圖；

圖13示出了帶有密封裝置的葉片末端的橫截面細節視圖；

圖14示出了帶有密封裝置的第二實施例的葉片末端的橫截面細節視圖；

圖15示出了根據另外的實施例的葉片構件的透視圖，圖中帶有密封裝置的分解視圖；

圖16示出了根據帶有密封裝置的力實施例的葉片末端的細節橫截面視圖；

圖17示出了在力實施例中帶有密封裝置的葉片末端的細節橫截面視圖；

圖18示出了根據另外的實施例的真空泵的透視圖；

圖19示出了根據圖18的真空泵的橫截面視圖；

圖20示出了根據圖18和圖19的真空泵的分解視圖。

具體實施方式

根據圖1，真空泵1與驅動馬達2連接且真空泵1的殼體4與驅動馬達2的殼體6一體地形成。根據此實施例的驅動馬達2形成為轉子定子類型的電動馬達，且轉子8聯接到驅動軸10。蓋5固定到殼體4。

真空泵1的殼體4通過連接部12坐置在框架14上，所述框架14包括用於驅動馬達2的電連接15。驅動馬達2的殼體6通過連接部16也坐置在框架14上。因此，驅動馬達2的殼體6且因此真空泵1的殼體4且因此真空泵1自身從框架14可拆卸。

真空泵1的殼體4進一步限定了腔18，所述腔18在殼體4的相對於馬達2的遠側端部處，通過蓋5封閉。腔18包括入口和出口，所述入口和出口在圖1中未示出。在腔18內側可驅動的葉片構件20提供用於在腔18內側旋轉驅動移動。葉片構件20設有密封裝置22、24，所述密封裝置圍繞每個葉片26、28的三個側布置(也見圖12至圖17)。

真空泵1進一步包括轉子30，所述轉子的僅部分在圖1中可見。轉子30將在下文中參考圖3和圖11特別地描述。轉子30接收在兩個軸承32、34內，所述軸承中的一個軸承32布置在殼體4的底部處且另一個軸承34接收在由蓋5形成的腔18的端板中。

進一步參考圖1，延伸到腔18中的可旋轉的中心軸40提供用於真空泵1。根據此實施例的中心軸40聯接到電驅動馬達2的驅動軸10且因此用作驅動軸。偏心元件42設置在中心軸40上且與中心軸40一體地形成。葉片構件20通過偏心元件42聯接到中心軸40。在圖1中示出了另外的三個軸線AR、AS、AE。AR指示了轉子的旋轉軸線，AS指示了中心軸40的旋轉軸線，且AE指示了偏心元件42的中心軸線，所述中心軸線根據此實施例與葉片構件20的作用點相同。如從圖1中可得到，中心軸40的旋轉軸線AS從轉子的旋轉軸線AR偏移，且限定了葉片構件40的作用點的軸線AE從中心軸40的旋轉軸線AS偏移。

根據圖1的實施例，中心軸40延伸通過腔18且從轉子30的兩個相反側突出(也見圖5)。在中心軸40的與驅動馬達2相反的端部處，配重35被設置用於補償由於設置在中心軸40上的偏心元件42在旋轉時造成的不平衡。

參考圖2，所述圖2示出了沿截面X-X的根據圖1的真空泵1的橫截面，真空泵1包括限定了腔18的殼體4。腔18包括內周壁19。腔18通過葉片構件20被分為兩個工作室44、46。葉片構件20(也見圖3)形成為單獨的單件式構件20，所述構件20具有中央空心套21，兩個葉片26、28從所述套21在相反的方向上突出。葉片26、28對稱地成形且具有在徑向方向上測量的相同的長度。通過中央空心套21，葉片構件20聯接到設置在中心軸40上的偏心元件42，所述中心軸40在圖2中不可見。轉子30沿垂直於轉子的旋轉軸線AR的平面被切開(見圖1)。轉子30包括轉子壁36，所述轉子壁36限定了大體上柱形的外部形狀。轉子壁36此外限定了內部空間38，其中布置了偏心元件42且因此也布置了葉片構件20的空心套21和中心軸(在圖2中不可見)。因此，轉子30徑向地包圍中心軸40的偏心元件42。因此，偏心元件42且也包括偏心元件42和葉片構件20以及中心軸40的聯接也封裝在轉子30內。偏心元件42的徑向最外點以附圖標記43指示。這是距中心軸40的中心軸線AS徑向距離最遠的點。

轉子30包括兩個相反的狹槽48、50，葉片26、28通過所述狹槽從轉子30延伸出來，且葉片構件20因此在徑向方向上相對於轉子30可移動。通過這些狹槽48、50，轉子30和葉片構件20聯接在一起以共同旋轉。

如從圖2中進一步可見，葉片26、28的末端設置有密封裝置22、24，所述密封裝置22、24與腔18的內周壁19接觸。轉子30在腔18的側部處設置且因此轉子壁36處於與腔18的內周壁19具有靠近關係的一個點處，如從圖中可見。根據圖2，此接觸點是最上方位置。轉子30定位在腔18內側的固定的位置處且僅圍繞其旋轉軸線AR可旋轉(見圖1)。

由於偏心元件42和偏心元件42與空心套21以及中心軸40自身之間的聯接徑向地被轉子30包圍且因此封裝在內部空間38內側的事實，在底板54處在轉子壁36和腔18的內周壁19之間不存在連接線、狹槽或開口，例如用於中心軸40的開口52，所述線、狹槽或開口可能導致當在真空泵1運行中在各葉片26、28移動超過此線、狹槽或開口時的洩漏。

參考圖3，圖中圖示了真空泵1的主要移動部件的組裝。根據圖3的圖示的殼體4僅通過闡述性示例示出且在實踐中將具有不同的外部形狀。

根據圖3，殼體4限定了腔18，所述腔18具有內周壁19。與殼體4一體地設置了底板54。對應的端板56設置在相對於蓋5的圖3的背側處。底板54包括圓形凹部58，所述圓形凹部58適合於接收轉子30的軸承32(見圖1)和軸承頸60。此外，在凹部58內側設置了開口52，中心軸40通過所述開口延伸到腔18內。

如從圖3可見，包括壁36的轉子30圍繞且因此包圍了開口52，使得腔18相對於環境的密封得以提高。

轉子30除適合於接合凹部58的第一軸承頸60外還包括適合於接收在形成在端板58中的軸承34中的第二軸承頸62。因此，轉子30可接收在兩個相反的軸承32、34內，以提供腔18的穩定的布置和有效的密封。轉子30進一步包括開口64，中心軸64的端部延伸部66可通過所述開口64突出且接合形成在蓋5中的軸承68。在此端部66處可固定配重35。

圖4和圖5圖示了處於組裝狀態的圖3的真空泵1。如從圖中可見，中心軸40延伸通過腔18，使得中心軸40的底部65延伸通過底板54中的開口52，然後中心軸40的中間部分穿過葉片構件20的空心套21且中心軸40的端部66突出到蓋5中，在此處所述端部66接收在軸承68中。因此，中心軸40被接收在腔18的相反側上的兩個軸承52、58中。

偏心元件42形成為中心軸40上的凸輪。根據此實施例，中心軸40和偏心元件42例如通過鑄造、從塊狀材料的銑切或車削而一體地形成。凸輪沿中心軸40從第一軸向位置41A延伸到第二軸向位置41B。中心軸40和偏心元件42都具有圓形橫截面且一體地形成為柱形軸部。偏心元件42的直徑大致為中心軸40的直徑的兩倍。如從圖3至圖5容易地可見，轉子30的旋轉軸線AR從中心軸40的旋轉軸線AS偏移，且作為由偏心元件42限定的柱形部分的中心軸線AE的偏心元件42的中心軸線AE從中心軸40的旋轉軸線AS偏移。因此，當中心軸40旋轉時，偏心元件42的中心軸線AE圍繞中心軸40的旋轉軸線AS旋轉。

例如通過鑄造或從塊狀材料的銑切而形成為單獨的單件式葉片構件的葉片構件20僅通過空心套21聯接到中心軸40，所述套21圍繞偏心元件42坐置。空心套21的內徑大體上對應於偏心元件42的外徑且因此葉片構件20在聯接到中心軸40時圍繞偏心元件42可自由旋轉。另外，葉片構件20聯接到轉子30，使得葉片26、28坐置在設置在轉子30中的狹槽48、50中。由於轉子60通過凹部58、59中的軸承頸60、62接收且中心軸40被接收在開口52、68中的事實，轉子30和中心軸40都保持在固定的位置處。因此，所有移動部件，即轉子30、葉片構件20、中心軸40和偏心元件42形狀配合地聯接在一起，且在中心軸40旋轉時促使轉子30旋轉，且反之亦然，如將在下文中參考圖6a至圖6d詳述。

圖6a至圖6d圖示了在操作期間的移動或移動部件。圖中示出轉子30如何旋轉且葉片構件20在中心軸30的一個完整的旋轉中如何移動。主要部件以圖6a中的附圖標記指示；在圖6b至圖6d中，這些附圖標記被省去以簡化圖示。然而，將理解的是圖6b至圖6d示出了與圖6a相同的部件，然而在不同的旋轉位置中示出，如現在將描述。

轉子30、中心軸40和葉片構件20設置有指示器I1、I2、I3，所述指示器具有箭頭的形式以用於指示這些部件的旋轉位置。根據圖6a，所有三個指示器I1、I2、I3指向圖6a的底部，且因此類比於鐘錶則所有三個指示器I1、I2、I3指向六點鐘位置。

現在當例如中心軸40在順時針方向上圍繞其旋轉軸線AS(也見圖5)旋轉大約90度時，形成在中心軸40上的偏心元件42旋轉大約90度，偏心元件42的中心軸線AE也旋轉大約90度，且因此偏心元件42的作用點在圓區段上從六點鐘位置移動大約90度到九點鐘位置。因為葉片構件20接合偏心元件42使得中央空心套21圍繞偏心元件42坐置，所以與偏心元件42的中心軸線AE相同的葉片構件20的作用點也移動到九點鐘位置。然而，因為葉片構件20不可自由旋轉而是形狀配合地通過狹槽58、60(也見圖4和圖5)聯接到轉子30，所以葉片構件20不可在垂直於圖6a的定向的葉片的方向上移動而不旋轉。因此促使葉片構件20和轉子30一起旋轉大約45度，如根據圖6b由指示器I2、I3所指示。因此，真空泵1從第一旋轉位置P1(見圖6a)移動到中間位置PI(見圖6b)。

當中心軸40進一步旋轉到180度位置時(見圖6c)，指示器I1指向十二點鐘位置，且又與偏心元件42的中心軸線AE相同的葉片構件20的作用點進一步圍繞中心軸40的旋轉軸線AS旋轉，且因此葉片構件20和轉子30都旋轉大約90度，使得指示器I2、I3指向九點鐘位置。真空泵1現在處於第二旋轉位置P2。

如在將圖6a與圖6c對比時可見，偏心元件42的相對於中心軸40的徑向最外點位於：在第一旋轉位置P1時，在葉片構件20的縱向平面上，並且在第二旋轉位置P2時，遠離葉片構件20的所述縱向平面。在第一旋轉位置P1處，葉片構件20的僅一個末端從轉子30突出出來，且在第二旋轉位置P2處，兩個末端大體上從轉子30突出相同的距離。

此外，力施加點處的驅動力F的方向在第一旋轉位置P1時大體上垂直於葉片構件20的平面且在第二旋轉位置P2時大體上平行於葉片構件20的平面。

最後，當中心軸40已旋轉了完整的360度時(見圖6d)，葉片構件20和轉子30已旋轉了180度的半個旋轉，如通過圖6d中的指示器I1、I2、I3所指示。真空泵現在處於第三旋轉位置P3處且又僅葉片構件20的一個末端從轉子30突出出來。因此，本發明的真空泵1包含中心軸40的旋轉和葉片構件20的旋轉之間的變速。葉片構件20也旋轉了中心軸40的轉角的一半，且因此也以一半的速度旋轉。這是由於偏心元件42以及偏心元件42之間的偏移且因此是由於葉片構件20的作用點、中心軸40和轉子30之間的偏移。在旋轉中，葉片構件20相對於中心軸40旋轉且葉片構件20的中央空心套21在偏心元件42的外表面上滑動。因此，在偏心元件42和葉片構件20的中央空心套21之間設置了一種摩擦軸承。

現在參考圖7至圖9更詳細地描述真空泵1的幾何特性。參考圖7中描繪的真空泵1的正視圖。根據圖7中的正視圖，殼體4被移開且直接觀察轉子30，且從底部示出了具有偏心元件42和葉片構件20的中心軸40，如來自在圖1中所示的驅動馬達2的中心軸。根據此實施例，轉子30包括下軸承頸60a、60a，所述下軸承頸形成為兩個從轉子30的下端突出的且一般地具有圓形區段的形式的邊緣。葉片構件20包括：中央空心套21，所述套21用於使葉片構件20圍繞形成在中心軸40上的偏心元件42坐置；和兩個從中央空心套21突出的葉片26、28。兩個葉片26、28設置有密封裝置22、24，所述兩個葉片26、28通過轉子中的狹槽48、50聯接到轉子30，所述兩個葉片26、28可延伸通過所述狹槽48、50。在圖7中，殼體4未示出且內周壁19也未示出。僅腔18從圖7中可見。以附圖標記70示出了軌跡輪廓，所述軌跡輪廓由葉片構件20在旋轉中通過密封裝置22、24生成。此輪廓70具有螺旋線的形式。一般地，圖7中示出的真空泵1處在六點鐘位置，類似於圖4、圖2和圖6a中所示的情況。

在圖8中示出了相同的真空泵1，但葉片構件20和轉子30略微在逆時針方向上轉動了角度G。另外，已在圖7中描繪的一些附圖標記在圖8中為清晰起見被省去。然而，指示了三個軸線，即轉子30的旋轉軸線AR，中心軸40的旋轉軸線AS和偏心元件42的中心軸線AE，所述中心軸線AE同時是葉片構件20的作用點。另外指示了轉子30的旋轉軸線AR和中心軸40的旋轉軸線AS之間的偏移量e1以及中心軸40的旋轉軸線AS和偏心元件42的中心軸線AE之間的偏移量e2。此外指示了角度G，所述角度G是圖7中所示的六點鐘位置和如圖8所示的葉片構件20和轉子30的旋轉的位置之間的測量值，且指示了角度T，所述角度T是中心軸40的相應旋轉位置。以L指示了一個葉片的理論長度，因此指示了葉片構件20的作用點(即，偏心元件42的中心軸線AE)和密封裝置24的末端P(見圖7)之間的長度。

圖9在示意圖中圖示了如在圖8中指示的幾何關係。指示了根據如在圖8中所指示的旋轉位置的角度G和T以及偏移量e1、e2。另外的幾何特性參考角度G和T示出。

可從圖8和圖9中導出的數學關係如下：

如下是三角關係式：

對於u＝T且G＝V，關係式為：

從[6]和[8]得到：

函數sin為周期函數，以2π為周期重複。第一解為：

這是顯見的，因為這意味著轉子角度G總是偏心角度的一半。

進一步參考圖10和圖11，詳細描述轉子30。轉子30包括大體上柱形的壁36，所述壁36具有兩個相反的狹槽48、50以用於引導葉片構件20(也見圖4和圖7)。根據圖10，轉子30沿垂直於兩個狹槽48、50的平面被切開，使得狹槽48在圖10中可見。轉子30坐置在腔18內側且在一個點上，根據圖10在最上點上，與腔18的內周壁19接觸。轉子30進一步包括第一軸承頸60，所述第一軸承頸60形成為從轉子30的壁36的底部在軸向方向上突出的兩個邊緣60a、60b且大體上形成為環部分。軸承頸60a、60b適合於與同殼體4一體地形成的腔18的底板54中凹部58接合。在凹部58內，軸承32布置用於與軸承頸60a、60b接合。軸承32形成為具有矩形橫截面的PEEK環，以配合到限定在轉子壁36和軸承頸60a、60b之間的邊沿72a、72b中。

第二軸承頸62一般地形成為環形板，所述環形板在第一軸承頸60a、60b的相對側處從轉子壁36延伸。第二軸承頸62適合於接合形成在限定了端板56的蓋5中的凹部59。在蓋5和殼體4之間，在形成在殼體4中的溝槽76內布置了O型圈74，用於將蓋5相對於殼體4密封。第二軸承頸62接合軸承64，所述軸承64形成為具有大體上矩形橫截面的PEEK環。由於第二軸承頸62形成為具有通孔64的環形板的事實，軸承頸62永久地接觸軸承34，所述軸承34也是連續的而無任何間隙溝槽等，因此同時用作轉子30相對於殼體4和蓋5的密封。

現在圖12至圖17圖示了用於葉片構件20的密封裝置的不同的實施例。根據圖12，葉片構件20示出為具有中央空心套21和從中央空心套21的相反側突出的兩個葉片26、28。兩個密封裝置22、24在從相應葉片26、28拆卸的分解圖中示出。葉片26、28包括溝槽78、80，所述溝槽78、80沿葉片26、28的三個側26a、26b、26c、28a、28b、28c延伸。密封裝置22、24一般地為U形且適合於坐置在溝槽78、80中用於與葉片26、28接合。最外側26b、28b形成葉片末端，所述葉片末端以與腔18的內周壁19緊密的關係移動。

圖13在橫截面中示出了葉片末端和密封裝置22的橫截面圖。根據此實施例的密封裝置22形成為具有本體82和從本體82延伸的唇部84的壓力變形密封件。本體適合於坐置在溝槽78內側且大體上填充了整個溝槽78，以與葉片26、28的表面對齊。唇部84是柔性的且從本體82首先在徑向方向上遠離中央空心套21延伸且然後屈曲到一側，即屈曲到葉片構件20的移動方向上。因此，唇部84限定了處在唇部84和本體82之間的腔86，在葉片構件20旋轉期間腔18內側的流體可被引入到所述腔86內，且因此例如在圖13的左側上壓力比圖13的右側上更高時，唇部84被壓靠腔18的內周壁19，因此使密封效率升高。

圖14示出了壓力變形密封件的替代布置。相同和類似的部件以與圖13相同的附圖標記描述，且就此參考圖13的描述。與圖13的壓力變形密封件相比，圖14的壓力變形密封件22具有本體82，所述本體82具有與唇部84相同的厚度。本體82坐置在溝槽78中，所述溝槽78根據此實施例(圖14)形成為狹槽。根據圖14的密封裝置22的優點是其製造更簡單，然而與使密封裝置22坐置在如在圖13中所示的具有增加的寬度的溝槽78內側相比，可能更難於使密封裝置22坐置在狹槽78內側。

根據圖12、圖13和圖14的密封裝置22每個形成為一個單獨的部件，而根據圖15至圖17的密封裝置22、24形成為分開的部件。圖15又示出了具有中央空心套21和兩個葉片26、28的葉片構件20。相同和類似的部件又以相同的附圖標記描繪且就此參考圖12至圖14和涉及這些圖的以上的描述。

每個葉片26、28又包括溝槽78、80，所述溝槽78、80沿三個側26a、26b、26c和28a、28b、28c走向。密封裝置22、24每個包括三個元件22a、22b、22c、24a、24b、24c，所述三個元件適合於接合溝槽78、80。與以上的密封布置(見圖12至圖14)不同，圖15和圖16描繪了壓力激活密封件。因此，溝槽78與壓力通路88連接，且溝槽80與壓力通路90連接。這意味著，在密封裝置22的每個區段之間，即在區段22a、22b、22c和區段24a、24b、24c與溝槽78、80的底部之間形成了連接到葉片26、28的側面的腔，如以圖15和圖16中的壓力通路88描繪。因此，當例如圖16的右側上的壓力比圖16的左側上更高時，流體被引入到壓力通路88內且促使區段22b在葉片26的徑向方向上移出溝槽78，且接合腔18的內周壁19，因此導致葉片26、28相對於腔壁19和底部端板54、56的提高的密封。因此，也有利的是根據此實施例的密封裝置22、24包括三個區段22a、22b、22c、24a、24b、24c，使得每個區段可彼此獨立地移動，以接合相應的腔壁19、54、56。

在圖17中示出了作為另外的替代的靜態密封件。根據圖17的密封件22包括末端區段22b，所述末端區段22b布置在葉片末端26b處的溝槽78內側。區段22b可通過粘合或通過緊配合固定在溝槽內側。

圖18至圖20圖示了真空泵1的另外的一般實施例，根據此實施例的所述真空泵1不連接到電驅動馬達2。圖18、圖19和圖20的真空泵1包括殼體4以及例如在圖1中所示的真空泵1。此外，真空泵1包括蓋5，所述蓋5通過螺釘92固定到殼體4且將腔18封閉在殼體4內側。在腔18內側設置了轉子30、葉片構件20和中心軸40，所述中心軸40具有偏心元件42，如參考圖1至圖9詳細地描述。

與第一實施例不同，中心軸40包括從殼體4突出出來的底端軸65。在底端軸65上固定了帶輪94用於將驅動力從帶驅動傳遞到中心軸40。根據此實施例的中心軸40因此作為驅動軸工作。在具有腔18的相對側上的頸圈形式的殼體4的端部96處，端軸部65另外地通過徑向軸密封件98密封。徑向軸密封件98通過接合頸圈96中的內溝槽97的內扣合環99保持到位。殼體4的布置在頸圈96和腔18之間的部分形成了用於中心軸40的摩擦軸承100。以相同的方式，軸的頂部66(也見圖5)被接收在相應的摩擦軸承102中的蓋5中。因此，中心軸40接收在偏心元件42的相反側上的兩個軸承100、102中。

圖20圖示了根據圖18和圖19的真空泵1的組件。也參考圖3的以上描述；在圖20中相同的和類似的部件以相同的附圖標記描繪且就此也參考圖3的以上描述。

附圖標記列表

1 真空泵

2 驅動轉子

4 真空泵的殼體

5 蓋

6 馬達的殼體

8 轉子

10 驅動軸

12 連接部

14 框架

15 電連接

18 腔

19 內周壁

20 葉片構件

21 中央空心套

22 (第一葉片的)密封裝置

22A、B、C (第一葉片的)密封區段

24 (第二葉片的)密封裝置

24A、B、C (第二葉片的)密封區段

26 第一葉片

26A、B、C 第一葉片的上側和下側以及第一葉片末端

28 第二葉片

28A、B、C 第二葉片的上側和下側以及第二葉片末端

30 轉子

32 軸承

34 軸承

35 配重

36 轉子壁

38 轉子的內部空間

40 中心軸

41A 中心軸上的第一軸向位置

41B 中心軸上的第二軸向位置

42 偏心元件

43 偏心元件的徑向最外點

44 第一工作室(抽吸側)

46 第二工作室(壓力側)

48 轉子中的狹槽

50 轉子中的狹槽

52 開口

54 底板

56 端板

58 (殼體側的)凹部

59 (蓋側的)凹部

60 第一軸承頸

60a、b 形成軸承頸的邊緣

62 第二軸承頸

65 軸的底部

66 軸的端部

68 軸承

70 軌跡輪廓

72a、b 邊沿

74 O型圈

76 殼體中用於O型圈的溝槽

78 第一葉片的邊沿處的第一溝槽

80 第二葉片的邊沿處的第二溝槽

82 本體

84 唇部

86 腔

88 第一葉片內的第一壓力通路

90 第二葉片內的第二壓力通路

92 螺釘

94 帶輪

96 端部

97 內溝槽

98 徑向軸密封件

99 扣合環

100 摩擦軸承

102 摩擦軸承

D 葉片末端和腔的內壁之間的距離

e1AS/AR 之間的偏移量

e2AS/AE 之間的偏移量

F 力

G 角度

I1、I2、I3 指示器

L 理論長度

P 末端

T 角度

P1 第一位置

PI 中間位置

P2 第二位置

P3 第三位置