[发明专利]一种水环式真空泵冷却装置

说明书

本发明公开了一种水环式真空泵冷却装置，涉及真空泵技术领域。本发明包括驱动电机和真空泵，驱动电机输出轴一端固定连接有一隔热层，隔热层另一侧面固定连接有传动轴，传动轴一端贯穿真空泵并且延伸至真空泵内部，传动轴位于真空泵内部的一端固定连接有叶轮，叶轮轴心处与真空泵内表面转动连接，叶轮外形为中空结构，叶轮内部固定连接有传热金属，传热金属轴心处一端依次贯穿叶轮、真空泵并且延伸至真空泵外部，本发明通过制冷机与叶轮的直接交换，缩短了传热距离，提高了传热效率，可以快速实现与真空泵内部工作液进行快速热交换，达到迅速降温的目的，提高真空泵的运输效率，避免了高温下运行叶轮容易汽蚀。

技术领域

本发明涉及真空泵技术领域，具体为一种水环式真空泵冷却装置。

背景技术

水环真空泵是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000～4000Pa，串联大气喷射器可达270～670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为12×105Pa表压力；水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、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，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，水环泵得到广泛的应用。

其工作原理为泵体中装有适量的水作为工作液，当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触。此时叶轮的轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

随着水环真空泵工作时间的延长，由于真空泵的功耗和水蒸气释放汽化潜热都会造成工作液温度不断升高，而工作液温度升高会造成以下后果：

1.破坏真空，降低机组经济性：

随着工作液温度的升高，对应的饱和压力不断升高，如30℃时水的汽化压力为4.241kPa，40℃时水的汽化压力为7.350kPa。当水环真空泵抽吸压力小于或等于工作液温度对应的饱和压力时，部分工作液将会汽化，真空泵因抽吸自身工质汽化产生的气体而造成真空泵功率严重不足。不凝性气体将造成传热恶化，并在凝汽器内积聚，破坏凝汽器真空；水蒸气中质量分数占1％的空气能使表面传热系数降低6O，从而降低机组经济性。

2.水环真空泵汽蚀：

真空泵在运转中，若局部区域工作液的绝对压力降低到当时温度下的工作液汽化压力时，工作液便在该处开始汽化并产生大量蒸汽气泡。这些细微的气泡极易破碎，破碎的过程中会对叶轮产生强烈的撞击，久而久之叶轮穿孔，最终无法修补而被迫更换叶轮，严重影响设备安全、高效运行。而工作液流量过高时也会产生尖锐的噪声，需强制性地降低流量。

目前水环真空泵采用循环水冷却，但循环水温度夏天可能达到30℃以上，再加上一定的传热温差，工作液温度有可能达到40℃以上，严重影响了水环真空泵的经济性与安全运行，因此一种水环式真空泵冷却装置的研发是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水环式真空泵冷却装置，通过制冷机与叶轮的直接交换，缩短了传热距离，提高了传热效率，可以快速实现与真空泵内部工作液进行快速热交换，达到迅速降温的目的，提高真空泵的运输效率，解决了真空泵高温下工作经济效益差的问题通过传热金属对叶轮进行直接降温，可以保持叶轮长时间低温运行，避免了叶轮的热损耗，机械强度不会因为随温度升高而下降，叶轮对工作液的直接降温同样保持了真空泵内部压力的平衡，避免压力下降导致汽蚀，解决了高温下工作叶轮容易损坏的问题。