[发明专利]一种热管式降温型水环真空泵

说明书

本发明公开了一种热管式降温型水环真空泵，包括叶轮、壳体、进气口和排气口，叶轮偏心安装在壳体内部，进气口和排气口设置在壳体上，叶轮包括叶轮轴和安装在叶轮轴上的叶片，叶片顶端的取热段与工作液接触，热管式取热装置耦合在叶轮内部，热管式取热装置包括液态工质入口、空腔和气态工质出口，叶轮轴和叶片连接处设有流道，空腔设置在叶片内，液体工质入口经流道与空腔连通，气态工质出口设置在叶片的一侧或两侧，与空腔连通。本发明巧妙的耦合使得水环泵结构高度集成，完全摆脱了水环泵工作水严重依赖外置循环冷却系统，并且可一直维持工作水温度在较低温度，直接提高了水环泵的抽吸能力。

技术领域

本发明属于水环真空泵技术领域，特别涉及一种热管式降温型水环真空泵。

背景技术

水环真空泵(简称水环泵)是一种利用腔室变容积来实现吸气、压缩和排气过程，属于一种变容式真空泵，叶轮被偏心安装在壳体内部。当叶轮顺时针旋转时，工作水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水在壳体内侧形成一个等厚度的封闭圆环。此时，叶轮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叶片数目相等的若干个“小腔”。水环泵工作时，当“小腔”的容积由小变大过程中形成真空通过抽气口吸入气体；当叶轮继续旋转时，吸有气体的“小腔”的容积由大变小，腔室内气体不断被压缩升压，升压后的气体沿着排气口被排出泵外。

水环真空泵工作过程中，叶片与水环间摩擦，大量机械功直接作用在工作水上，导致工作水温度不断升高，工作水温度升高一方面会使得工作水蒸发量加大，挤占原真空泵的排量，吸气量减小；另一方面工作水温度高，导致其饱和蒸气压升高，影响水环泵真空维持能力，最终影响到工艺安全。为保证工作水温度一直在限制值一下，水环真空泵还需配置一套循环水冷却系统。尽管采用外循环冷却的方式一定程度上缓解了工作水温升带来的真空度问题。但事实情况是，在夏季时，外循环冷却水温度达到35℃以上，此时冷却效果极差；加上泵旋转的摩擦做功以及抽吸不凝汽带入的高温水蒸汽，导致水环泵内工作水甚至达至50℃以上，致使水环泵抽吸能力严重下降。当工作水温达到50℃时，极限真空度为12.4kPa，大大超过30℃对应的4.2kPa。

从水环泵的实际工作过程可以看出，尽管水环泵以其结构简单、抽吸能力强、成本低等优势，但由于水环泵极限真空低，工作性能很大程度上依赖工作水温度。为提高水环泵的抽吸能力，不得不采取增设外置循环冷却水系统，为应对夏季工况，甚至采取制冷机组提供冷却水的方式。这些不仅增加了真空系统的投资成本，且外置的循环冷却水系统占地面积大、布置困难，水环泵工作水温度维持问题已然成为水环泵领域不得不解决的巨大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提出一种热管式降温型水环真空泵，能够有效解决现有水环工作水温提高后，会严重降低水环泵抽吸能力，以及需要额外增设外置循环冷却水系统的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种热管式降温型水环真空泵，包括叶轮、壳体、进气口和排气口，叶轮偏心安装在壳体内部，进气口和排气口设置在壳体上，叶轮包括叶轮轴和安装在叶轮轴上的叶片，叶片顶端的取热段与工作液接触，热管式取热装置耦合在叶轮内部，所述热管式取热装置包括液态工质入口、空腔和气态工质出口，所述叶轮轴和所述叶片连接处设有流道，所述空腔设置在所述叶片内，所述液体工质入口经所述流道与所述空腔连通，所述气态工质出口设置在所述叶片的一侧或两侧，与所述空腔连通。

优选的，所述气态工质出口设置在所述叶片靠近所述叶轮轴的根部。

优选的，所述气态工质出口为多孔介质板或者条纹细缝。

优选的，所述气态工质出口设置单向挡板。

优选的，所述空腔的前端至少1厘米以上位于所述取热段内。

优选的，所述热管式取热装置内部工质为乙醇、甲醇或水。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：