[发明专利]一种单级透平真空机及应用其抽取真空的方法

说明书

技术领域

本发明涉及透平机械技术与真空设备领域，特别是涉及一种单级透平真空机及应用其抽取真空的方法。

背景技术

需要大抽气量的真空系统广泛应用于石油、化工、矿山、机械、轻工、食品、医药、电子、冶金、航天等部门，目前，应用较广的真空系统，主要是水环式真空泵和罗茨真空泵。

水环式真空泵属于变容式真空泵，在工作时在泵体中需要有一定量的水作为工作液，真空泵叶轮带动水旋转产生泵腔容积的变化，实现吸气、压缩和排气工作过程，由于工作液的存在，泵的转速低，工作效率也低，一般在40％左右。水环式真空泵受到结构上和工作液饱和蒸气压的限制，由于水的饱和蒸汽压高，使得水环真空泵的吸入压力也高，产生的真空度也会降低。

罗茨真空泵是一种旋转式变容真空泵，它是由罗茨鼓风机演变而来的。罗茨真空泵在较低的入口压力时具有较高的抽气速率，具有驱动功率小、结构紧凑、占地面积小和运转维护费用低等特点，但罗茨真空泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，所以应用在高、中真空系统时，必须与前级真空泵配套使用，只有当抽气系统中的入口压力被前级真空泵抽取到罗茨真空泵允许的入口压力时，罗茨真空泵才能开始工作，并且在一般情况下，罗茨真空泵不允许高压差工作，否则将会过载和过热而损坏。

在目前使用水环式真空泵和罗茨真空泵系统中，普遍存在工作效率低的缺点，特别在需要大抽气量的真空场合，所需配置的真空泵数量多、体积大、能耗高、噪声大。

发明内容

为了克服现有大抽气量真空系统能耗大、水耗大等缺点，本发明提供一种单级透平真空机。

本发明的另一目的是提供应用所述的单级透平真空机抽取真空的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种单级透平真空机，包括透平加速齿轮箱、泵体和叶轮组件；所述透平加速齿轮箱内的大齿轮与小齿轮啮合，大齿轮上的轴与原动机联接，小齿轮轴的输出端与叶轮联接；所述泵体安装在透平加速齿轮箱的一侧，包括入口壳体、蜗壳、扩压导流叶片和叶片角度调节机构；所述入口壳体镶嵌在蜗壳内，其内壁形成吸入口和叶轮静环，吸入口采用圆锥形结构，位于吸入口后端的入口壳体在与叶轮配合位置采用圆弧形，形成叶轮静环，叶轮与叶轮静环采用间隙配合，蜗壳的内壁形状采用圆弧形截面，其直径沿着气流旋转方向逐渐增大，在叶轮出口处，叶轮静环后部的入口壳体与蜗壳之间的环形腔体形成扩压器，扩压导流叶片安装在扩压器内；叶片角度调节机构安装在扩压导流叶片的后面，包括叶片连接块、块固定销、圆环、杆固定销、连接杆、吊耳、气动薄膜执行器，每个扩压导流叶片通过与其对应的一个叶片连接块和块固定销与圆环连接，气动薄膜执行器通过依次相连的吊耳、连接杆和杆固定销与圆环连接；所述叶轮组件包括叶轮、小齿轮轴，叶轮安装在透平加速齿轮箱的小齿轮轴的端部，位于吸入口内的空腔内。

进一步地，所述的叶轮为半开式离心三元流结构，叶轮直径优选为400mm至800mm。

所述的扩压导流叶片个数优选为24至30个，圆周均匀分布。

所述的扩压导流叶片角度可调，角度调节范围8度至30度。

所述的透平加速齿轮箱的大齿轮和小齿轮采用左右旋的双斜齿轮。

所述的泵体还包括气轴封，气轴封安装在蜗壳与小齿轮轴之间。

所述的单级透平真空机还包括供油组件，供油组件安装在透平加速齿轮箱上，包括油泵传动齿轮副、机械润滑油泵，油泵传动齿轮副的一个齿轮安装在机械润滑油泵的轴上，另外一个齿轮安装在大齿轮的轴上，大齿轮的轴驱动油泵传动齿轮副运转，带动机械润滑油泵运行。

应用单级透平真空机抽取真空的方法：叶轮通过透平加速齿轮箱带动，以4000r/min至12000r/min的转速旋转，使气体从吸入口吸入，经过叶轮、扩压导流叶片，从蜗壳排出口排出；吸入气体的流量为500m³/min至1500m³/min，在吸入口处形成-20KPa至-60KPa的真空度，实现真空的抽取。

进一步地，从蜗壳的排出口排出的气体温度为100℃至180℃，通过热交换器实现热能回收。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：