[实用新型]叶轮及气体泵

说明书

本实用新型提供一种叶轮及气体泵。叶轮包括：轮轴、上轮盘、叶片对、下轮盘。上轮盘和下轮盘，均为与轮轴同心的旋转体，且具有平行相对面，上轮盘向上同心连接轮轴，下轮盘向下同心开设轴心管；叶片对为两条叶片，围绕轮轴中心对称，呈等距螺线形态；叶片对的轴向两边，分别贴合并连接所述相对面，由此形成的两条管道，在叶轮旋转时，可以推动内部气体径向扩散或径向汇集。气体泵基于叶轮设计。本实用新型的叶轮及气体泵，借鉴传统封闭式叶轮的密封优势，修正其具体结构的错误与不足：按相同的泵体体积衡量，能够超越涡轮牵引复合泵，不仅具有更高的压缩比，可以在更宽的压力范围工作，而且具有更大的运气通量与速度。

技术领域

本实用新型属于气体的定向流动与压力调控机械设备，涉及真空泵、压缩机等气体泵。

背景技术

机械式气体泵种类繁多，工作模式各不相同。且各有优势与劣势，彼此无法替代。甚至没有一种气体泵，既可以做压缩机又可以做真空泵。它们唯一的共同点就是结构复杂，体积大成本高。因此有必要思考全新的气体泵设计理念，给出全新的原理结构。真空泵与压缩机的功能都是产生气体压差，只是方向相反而已。当然具体的工作条件肯定是不一样的。

通过全封闭的叶轮的高速旋转，配合静态的降速扩压通道，实现运气功能的离心式压缩机，其叶轮套结在竖直向下的轮轴上，叶轮从上到下依次是上轮盘、几条叶片、下轮盘。上轮盘和下轮盘均为与轮轴同心的旋转体。上轮盘呈圆片形态，下轮盘呈漏斗形态，叶片围绕轮轴呈螺线形态，几条叶片围绕轮轴中心对称。

为准确描述离心式气体泵的构造，下面需要先阐述几个机械领域的专业术语与定义：

旋转面——其任意角度的轴剖面均呈相同的且对称的线段形态。

旋转体——其任意角度的轴剖面均呈相同的且对称的闭合曲线形态。

螺线——曲线上各点的极径与极角线性相关。

中心对称——形态要素围绕轴线等角度均匀分布，且形态要素所在空间可以旋转重合。

每条叶片的轴向两边分别与上轮盘的下表面和下轮盘的上表面结合，从而使两条相邻的叶片以及对应的上轮盘部分和下轮盘部分构成一条运气管道。有几条叶片就会有几条运气管道，一般是6条左右。运气管道的流通面积沿所在螺线处处相同。

每条叶片的内端均止于下轮盘的轴心孔(即漏斗的小口)的外侧。因此该轴心孔是所有运气管道共同的吸气口，外界气体通过轴心孔先轴向进入叶轮再径向补充进入运气管道。

上轮盘和下轮盘具有相同的圆形外缘周边，每条叶片的外端均止于所述外缘周边。每条运气管道的外端口即是各自的对外界的排气口。运气管道内的气体最终通过其外端口离开叶轮。

从轴心处到外缘周边，每条叶片均朝着旋转的反向弯曲。且相邻两条叶片螺线的间距逐渐加宽。叶片的外端可以平行于轮轴，但叶片的内端必然倾斜，即趋向涡轮叶片形态。就叶片的径向中线所在旋转面而言，螺线上每点的切线相对此点处的径线的倾斜角度大多在45°左右。

通过叶轮的高速旋转，使叶片对接触的气体产生离心力，在管道内将气体由轴心孔推向外端口，从而实现气体泵连续不断的运气功能。在其它条件一定时，叶轮的转速越高，叶片对接触的气体的离心力就越大，气体泵的运气功能就越好。从运作原理上看，这种气体泵属于离心式气体泵。

相对分子牵引真空泵，按相同泵体体积比较，这种离心式气体泵结构简单成本低廉，运气通量大。但叶轮的排气口与吸气口的压缩比较低，因此无法使密闭容器实现超高真空或超大压强。

这种离心式气体泵在设计原理上最突出的亮点在于，除了叶轮轴心处旋转的吸气口与泵壳轴心处静止的进气口间的连通需要转动密封外，整个叶轮可以是完全一体密封的。这个优势在其它气体泵的结构上是没有的。本实用新型认为这对于以机械方式设计气体泵，实现超大压缩比的努力非常重要。

现存离心式气体泵存在的主要问题：