[发明专利]高速多级透平真空泵及其抽真空方法

说明书

技术领域

本发明属于透平真空泵技术领域，包括真空设备和透平机械技术，具体涉及一种采用离心叶轮吸入口抽取真空的高速透平真空泵。

背景技术

真空泵通常和其他设备组成真空系统，广泛应用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药、食品、电子、冶金、航天等部门，应用较广的传统真空泵产品主要包括液环式真空泵、往复式真空泵、罗茨真空泵和旋片式真空泵等。

其中，液环式真空泵是一种粗真空泵，也可用作压缩机，在工业生产的真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等工艺过程中得到广泛应用。液环式真空泵的泵体中装有适量的液体作为工作液，并依靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气，它属于变容式真空泵。由于循环液的存在，使液环式真空泵具有较好的密封性和防爆性的同时，效率偏低。

往复式真空泵的抽气速率较大，真空度较高，在化工厂中广泛应用。往复真空泵腔体连接两个单向阀，一个口吸入，一个口排出，来回抽压柱塞，通过吸入端抽真空。相对而言，其结构复杂，维修量大，并且效率相对较低。

罗茨真空泵是一种旋转式变容真空泵，它由罗茨鼓风机演变而来。罗茨真空泵在较宽的压强范围内有较大的抽速，且具有驱动功率小、结构紧凑、占地面积小和运转维护费用低等优点，因此，在冶金、石油化工、造纸、食品、电子工业部门得到广泛的应用。罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现较高的转速运行。

旋片式真空泵是一种油封式机械真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切(二者有很小的间隙)，转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。旋片式真空泵属于低真空泵，是真空技术中最基本的真空获得设备之一，但旋片泵多为中小型泵。

综上所述，目前普遍应用的真空泵产品大多以容积式真空泵，普遍存在效率较低的情况，并且受到转速难以达到很高的限制，特别在一些需要大抽气量粗真空获得场合，所需真空泵往往体积大、能耗高、噪声大。例如，造纸过程的脱水工艺需要大量使用真空泵抽取真空，要求抽取流量很大，并且脱水设备的不同位置有着不同真空度要求。目前，这种工艺点普遍使用的是真空设备是水环式真空泵(液环式真空泵)，但是满足该场合性能需要的水环式真空泵体积大、噪声大、能耗大，并且需要配备多台水环式真空泵。此外，其它工业领域的大流量抽取真空的场合也存在类似问题。

鉴于上述原因，可以从另一个角度出发，考虑到大多旋转机械的介质压缩和抽吸是两个并存的过程。例如，液环式真空泵同时可以作为液环式压缩机，它们的区别只是在于利用入口抽吸气体还是利用出口压缩气体。类似地，一般的透平压缩机入口也存在一定的真空度，具有一定的抽吸工艺气体能力，并且可以实现大流量抽取，而透平机的效率可达到80％以上，远高于液环式真空泵。

基于以上思想，杭州振兴工业泵制造有限公司于2007年研制了悬臂式高速透平真空泵，并获得了国家发明专利。该设备节能效果显著(与原液环泵比能节电25~30)；取消了工作液环，节新鲜水99％；还彻底解决了真空泵的腐蚀和结垢等问题，目前已有多家用户使用，得到了一致好评。

悬臂式高速透平真空泵虽然具有以上优点，但在抽取真空度大于50Kpa的场合时必需要二级以上串联抽取，特别是在多点多真空位置抽取时，如采用悬臂式高速透平真空泵会出现管路连接复杂，装置过多等缺点，因此在整条纸机生产线上使用受到一定程度的限制。因此，进一步考虑一种全新的在同一缸体上完成多点吸入、多级串联获取高真空的单轴多级高速透平真空泵是非常必要的，这种结构的叶轮工作转速在5000r/min以上，大多达到15000r/min以上，它相对普通真空泵在节能和紧凑性方面的优势非常明显，并且相对悬臂式高速透平真空泵而言在实现更高真空度和多位置(特别是在3个位置以上)抽取时显得更紧凑、更灵活，能在整条纸机上取代液环式真空泵，这种结构在造纸行业将具有很高的应用价值，也是本发明的出发点。

发明内容

本发明旨在提供一种利用透平离心叶轮入口的抽吸能力和透平机械可高速高效运转的特点，并考虑可同时适用多个工艺点、实现多级真空度抽取的高速多级透平真空泵及其抽真空方法技术方案，以克服现有技术中存在的问题。