CN105003439A - 一种带有嵌件的真空泵叶片及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有嵌件的真空泵叶片及其生产工艺，所述的叶片包括外壳和嵌件组成。本发明的真空泵叶片嵌件和外壳选用不同材料，同时满足叶片本体高强度、高精度及端部耐磨的要求。本发明的嵌件结构真空泵叶片的本体坚固且精度高、末端耐磨，叶片密封效果好、运行稳定并且易于制造。

Description

一种带有嵌件的真空泵叶片及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种用于真空泵中的叶片及其生产工艺，特别是但并不局限于使用在汽车应用上。本发明还涉及具有该叶片的真空泵。

背景技术

真空泵应用于行车制动系统系统，使用旋转叶片真空泵来为真空助力器提供真空负压。当转子旋转时，叶片随着转子旋转并穿过转子以便在其每一端上与壳体壁保持贴合，叶片与壁之间的隙缝由油膜来密封。当叶片旋转时，产生真空，使气体通过入口进入腔中，然后该气体在叶片旋转时通过出口排出。

由于叶片与内腔侧壁和转子槽内侧间都始终是相对运动的，如果叶片与内腔侧壁和转子槽内侧间的间隙过大，就会造成泄漏，不能满足真空泵的密封性和抽真空效率的要求；如果叶片与内腔侧壁和转子槽内侧间没有间隙，形成干摩擦，不仅造成不必要的功率消耗，而且还会对叶片造成较大磨损，甚至引起叶片断裂真空泵失效等严重后果。因此汽车真空泵叶片必须满足较高的精度要求。目前主流的汽车真空泵叶由高性能的塑料注塑获得。而注塑成型的叶片精度较低，因此注塑后的叶片必须通过机加工，如磨削或铣削等加工方式，提高精度等级。叶片在机加工过程中破坏原来注塑表面，引起叶片强度降低；去除的材料也不能重复利用；机加工的报废率也较高；机加工完成后，还需要清洗、烘干等步骤，使得加工周期长，加工成本高。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种本体坚固且精度高、末端耐磨并且易于制造的真空泵叶片、具有该叶片的真空泵以及该真空泵的生产工艺。

技术方案：本发明公开了一种带有嵌件的真空泵叶片，所述的嵌件结构的真空泵叶片包括外壳和嵌件。本发明的真空泵叶片由外壳和嵌件组成，根据需要对于外壳和嵌件选择不同材料，同时满足本体高强度和高精度及端部耐磨的要求，克服单一材料没法同时满足要求的缺点。

上述的带有嵌件结构的真空泵叶片中，所述的外壳是热塑性塑料或热固性塑料制成，所述的嵌件是由高强度材料制成。本发明在叶片嵌件选用钢、铝材料或者高分子复合材料等高强度材料，提高产品强度。嵌件的热膨胀系数与叶片壳体和真空泵壳体材料都相近，这样就可以保证叶片不会因嵌件的热胀冷缩产生裂纹，同时也保证叶片在不同的温度下和真空泵壳体之间的间隙变化不大。而在外壳包裹耐磨的热塑性塑料或热固性塑料，由于其塑料层薄，注塑收缩量较小，大大提高了本体的精度。用注塑成型的方法将这些部分连接在一起，让其一次成型并且生产出的叶片形状误差很小，精度高。注塑后，不需要再进行机加工。在大规模生产时，嵌件除了第一批满足生产需要提前加工，其他时段两者同时进行，大大缩短了生成周期。

上述的带有嵌件结构的真空泵叶片，包括本体和端部。所述本体为方形，端部为弧形，所述的外壳与嵌件形状相吻合而相互结合在一起。本发明叶片的外壳可以根据嵌件的形状相匹配，吻合度高，可以应于多种不同材质的材料组合。

作为本发明的一种改进，上述的带有嵌件结构的真空泵叶片，所述的外壳包括本体和端部，所述的本体和端部可拆卸，本体和端部形状的配合面吻合而相互结合在一起。本发明可以根据需要设计成本体和端部为可拆卸的部分，本体和端部可以应用相同或者不同的材料制成。该设计可以根据需要方便替换本体或者端部，方便叶片的更换或维修。此外，端部可以使用更加耐磨的材料，进一步提高端部的耐磨性，延长真空泵叶片的使用寿命。

本发明提供的真空泵包括真空泵叶片，该真空泵叶片具有上述的技术效果，包含该真空泵叶片的真空泵也应具有相同的技术效果。

此外，本发明还公开一种带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，应用于上述带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，包括步骤如下：

（1）选料：根据真空泵壳体材料种类，选择热膨胀系数相近的叶片壳体和嵌件材料；另外叶片壳体材料具有低摩擦和高耐磨的特性；

（2）嵌件加工：根据嵌件的材料不同，选择合适的加工方法，如塑料嵌件推荐通过注塑的方式获得；

（3）嵌件定位：嵌件应具有一个或数个定位孔或定位槽，用于在注塑时将嵌件固定在模具内；

（4）嵌件预热：注塑前，嵌件需要预热，保证注塑时，嵌件的温度不低于模具温度；

（5）合模：将模具合紧；

（6）注塑：将加热后熔融状态的外壳材料推注到模具腔内，进行嵌件表面包胶注塑；注塑时，应尽量提高注塑压力和保压时间，提高产品精度稳定性；

（7）冷却：注塑出来的产品进行循环水冷却或者自然冷却；

（8）出模：把成品顶出模具。

其中，选择叶片外壳和嵌件的材料时，应考虑所涉及的真空泵壳体材料的热膨胀系数和摩擦特性。此外，真空泵叶片的综合热膨胀系数应与真空泵壳体材料相近。若叶片壳体和叶片嵌件的热膨胀系数不相近，会使叶片因热胀冷缩而产生裂纹。若叶片综合热膨胀系数比真空泵壳体大太多，当温度上升，叶片与真空泵壳体之间的间隙会减少，不利油膜形成，易形成干摩擦，甚至卡死失效；当温度太低，叶片与真空泵壳体之间的间隙会增大，密封失效，造成泄漏；若叶片综合热膨胀系数比真空泵壳体小太多，情况相反。

上述嵌件材料包括金属材料、塑料和高性能复合材料等。其中金属材料嵌件通过机加工，铸造等方式制作；塑料嵌件通过注塑等模塑的方式获得，高性能复合材料通过机加工或其他工艺获得。

在注塑前对嵌件进行预热，减少叶片嵌件和叶片壳材料注塑时的温差，减少内应力。

进一步的，上述带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，步骤（2）所述嵌件加工包括嵌件边缘倒圆角处理，可以提高注塑时塑料流动性，减少内应力。

进一步的，上述带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，步骤（2）所述嵌件加工包括嵌件表面处理，使嵌件表面有适当粗糙度和纹路，增加塑料和嵌件结合力。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：提供了一种本体坚固且精度高、末端耐磨，叶片密封效果好、运行稳定并且易于制造。

附图说明

图1为本发明所述带有嵌件结构的真空泵叶片剖面的结构示意图；

图2为本发明所述带有嵌件结构的真空泵叶片的结构示意图；

图3为本发明所述带有嵌件结构的真空泵叶片外壳的结构示意图；

图4为本发明所述带有嵌件结构的真空泵叶片的嵌件的结构示意图；

图5为本发明所述一种改进的带有嵌件结构的真空泵叶片的结构示意图；

图6为本发明所述真空泵的结构示意图。

图中：1外壳、11本体、2嵌件、12端部、3转子、4真空泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1-4所示的嵌件结构的真空泵叶片，包括外壳1和嵌件2。

上述的嵌件结构的真空泵叶片中，所述的外壳1是热塑性塑料或热固性塑料制成，该材料具有很高的磨损强度、较低的摩擦系数，并且这种材料可以在-40℃至170℃保持稳定。所述的嵌件2是由高强度材料由机加工、铸造、或其他成型方法获得而成，这种材料具有很高的机械性和动力性承载和耐油性并且十分稳定。所述的外壳1和嵌件2具有相近的热膨胀系数。用注塑成型的方法将外壳1和嵌件2结合成一体。

如图2-4所示，上述的嵌件结构的真空泵叶片，所述叶片外壳1包括本体11和端部12，所述的本体11为方形，端部12为弧形，所述的外壳1与嵌件2形状相吻合而相互连接在一起。

本发明具体实现上述带有嵌件的真空泵叶片方法如下：

（1）选料：根据真空泵壳体材料种类，选择热膨胀系数相近的叶片壳体和嵌件材料；另外叶片壳体材料具有低摩擦和高耐磨的特性；

（2）嵌件加工：根据嵌件的材料不同，选择合适的加工方法，如塑料嵌件推荐通过注塑的方式获得；

（3）嵌件定位：嵌件应具有一个或数个定位孔或定位槽，用于在注塑时将嵌件固定在模具内；

（4）嵌件预热：注塑前，嵌件需要预热，保证注塑时，嵌件的温度不低于模具温度；

（5）合模：将模具合紧；

（6）注塑：将加热后熔融状态的外壳材料推注到模具腔内，进行嵌件表面包胶注塑；注塑时，应尽量提高注塑压力和保压时间，提高产品精度稳定性；

（7）冷却：注塑出来的产品进行循环水冷却或者自然冷却；

（8）出模：把成品顶出模具。

实施例1

如图1-4所示的叶片，本发明的其他结构如上述，其中叶片外壳1为聚苯硫醚，嵌件2为铝制材料。将叶片安装于转子3中。工作时，如图6所示，转子3带动叶片在真空泵4内转动，高精度的叶片端部12与真空泵4壳体保持间隙配合，叶片与真空泵壳体之间的间隙由润滑油形成的油膜来密封。当叶片旋转时，叶片本体11在转子3内沿叶片本体长度方向稳定往复运动。随着叶片旋转，产生真空，使气体通过入口进入腔中，然后该气体在叶片旋转时通过出口排出。

实施例2

本发明的其他结构如上述，其中叶片外壳1为聚醚醚酮，嵌件2为玻璃纤维复合材料板。用注塑成型的方法将外壳1和嵌件2结合成一体。其余同实施例1。

实施例3

本发明的结构如图5所示，叶片外壳1包括本体11和端部12，叶片本体11和叶片端部12可拆卸，本体11和端部12形状吻合而组合在一起。所述叶片端部12由多芳基乙醚酮等具有可对比性能的材料制成。所述叶片本体11和嵌件2通过注塑而成，其中叶片外壳1本体11为聚苯硫醚制成，嵌件2为铝基材料。其余同实施例1。

实施例4

一种带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，包括步骤如下：

（1）选料：外壳1选择含有玻璃纤维的聚苯硫醚为制作材料，嵌件2选择铝为制作材料；

（2）嵌件2加工：将铝板进行机械加工到合适的大小，并加工出用于注塑的定位槽或孔。加工后的铝制嵌件表面必须完全除去氧化膜，并加工出网纹；所有棱角进行倒圆角处理；

（3）嵌件定位：通过机械臂或夹持装置迅速将嵌件放入模具内通过模具内，嵌件2侧面分别具有两个定位孔用于在注塑时将嵌件2固定在模具内；

（4）嵌件2预热：注塑前对嵌件2进行预热，预热温度为130℃，预热时间为1小时；

（5）合模：将模具合紧；

（6）注塑：将加热后熔融状态的聚苯硫醚推注到模具腔内，进行嵌件2表面包胶注塑；

（7）冷却：注塑出来的产品进行循环水冷却到室温；

（8）出模：把成品顶出模具。

得到实施例4所述的带有嵌件的真空泵叶片产品。

实施例5

一种带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，包括步骤如下：

（1）选料：外壳1选择聚醚醚酮为制作材料，嵌件2选择含有玻璃纤维的复合材料板为制作材料；

（2）嵌件2加工：将含有玻璃纤维的复合材料板加工到合适的大小，加工出用于注塑的定位槽或孔，并加工出网纹；

（3）嵌件定位：通过机械臂或夹持装置迅速将嵌件放入模具内通过模具内，嵌件2侧面分别具有两个定位孔用于在注塑时将嵌件2固定在模具内；

（4）嵌件2预热：注塑前对嵌件2进行预热，预热温度为140℃，预热时间为30分钟；

（5）合模：将模具合紧；

（6）注塑：将加热后熔融状态的聚醚醚酮推注到模具腔内，进行嵌件2表面包胶注塑；

（7）冷却：注塑出来的产品在空气中自然冷却至室温；

（8）出模：把成品顶出模具。

得到实施例5所述的带有嵌件的真空泵叶片产品。

实施例4和实施例5中得到的带有嵌件的真空泵叶片和传统方法制作的真空泵叶片，随机各选择三个样本进行测试，如表1所示，大大提高了真空泵叶片的精度等级和断裂强度。

表1：叶片精度等级和断裂强度（厚度：10 mm）

注：数值表示为平均值±标准差（n=3）

本发明提供的真空泵包括真空泵叶片，该真空泵叶片为上述任一方案所述的真空泵叶片，由于该真空泵叶片具有上述的技术效果，包含该真空泵叶片的真空泵也应具有相同的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种带有嵌件的真空泵叶片，其特征在于：所述的真空泵叶片包括外壳（1）和嵌件（2）。

2.根据权利要求1所述的带有嵌件的真空泵叶片，其特征在于：所述的外壳（1）是热塑性塑料或热固性塑料制成，所述的嵌件（2）是由高强度材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的带有嵌件的真空泵叶片，其特征在于：所述叶片外壳（1）包括本体（11）和端部（12），所述的本体（11）为方形，端部（12）为弧形；所述的外壳（1）与嵌件（2）形状吻合而相互结合在一起。

4.根据权利要求1-3所述的带有嵌件的真空泵叶片，其特征在于：所述的外壳（1）包括本体（11）和端部（12），所述的本体（11）和端部（12）可拆卸，本体（11）和端部（12）形状吻合而相互结合在一起。

5.一种真空泵，包括带有嵌件的真空泵叶片，其特征在于，所述真空泵叶片为权利要求1-4任一项所述的带有嵌件的真空泵叶片。

6.一种带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，根据权利要求1所述的真空泵叶片的生产工艺，其特征在于：包括步骤如下：

（1）选料：分别选择外壳和嵌件的材料；

（2）嵌件加工；

（3）嵌件定位：将嵌件通过定位装置固定在注塑模具中；

（4）嵌件预热：对嵌件加热；

（5）合模：将模具合紧；

（6）注塑：将加热后熔融状态的外壳材料推注到模具腔内，进行嵌件表面包胶注塑；

（7）冷却；

（8）出模：把成品顶出模具。

7.根据权利要求6所述的带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，其特征在于：步骤（2）所述嵌件加工包括嵌件边缘倒圆角处理。

8.根据权利要求6所述的带有嵌件的真空泵叶片的生产工艺，其特征在于：步骤（2）所述嵌件加工包括嵌件表面处理。