一种水环式真空泵冷却装置的制作方法

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。

技术实现要素：

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。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水环式真空泵冷却装置，包括驱动电机和真空泵，所述驱动电机输出轴一端固定连接有一隔热层，所述隔热层另一侧面固定连接有传动轴，所述传动轴一端贯穿真空泵并且延伸至真空泵内部，所述传动轴位于真空泵内部的一端固定连接有叶轮，所述叶轮轴心处与真空泵内表面转动连接；

所述叶轮外形为中空结构，所述叶轮内部固定连接有传热金属，所述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，所述传热金属位于真空泵外部的一端固定连接有冷却装置；

所述冷却装置包括换热装置，所述换热装置内表面套设在传热金属位于真空泵外部一端周侧面。

进一步地，所述真空泵一表面分别连通有出水管和进水管，所述出水管周侧面固定连接有一放水阀，所述供液阀周侧面固定连接有一供液阀。

进一步地，所述换热装置一侧面通过连接管固定连接有一制冷机，所述制冷机一表面固定连接有一控制台，所述制冷机一侧面固定连接有一检测元件，所述检测元件一端套设在出水管周侧面且位于放水阀一侧，所述检测元件内部固定连接有温度传感器，所述制冷机一表面开设有散热口，所述散热口内部固定连接有散热风扇。

进一步地，所述换热装置外形为中空圆柱形结构，所述换热装置内表面固定连接有一涡流铜管，所述换热装置内表面固定连接有一螺纹铜管，所述涡流铜管和螺纹铜管分别与传热金属位于真空泵外部的一端转动连接。

进一步地，所述控制台一斜面固定连接有一显示屏，所述控制台一斜面且位于显示屏一侧固定连接有若干按键，所述控制台内部焊接有一plc控制器。

进一步地，所述驱动电机、真空泵和冷却装置底面均固定连接有地脚，所述地脚底面固定连接有减震海绵。

进一步地，所述叶轮的材料为825镍铁铬合金，所述传热金属的材料为3003铝合金。

本发明具有以下有益效果：

1、该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，具有提高水环真空泵经济性的优点。

2、该水环式真空泵冷却装置，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，避免压力下降导致叶轮汽蚀，具有提高叶轮工作稳定性的优点。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种水环式真空泵与冷却装置的结构示意图；

图2为真空泵的结构示意图；

图3为冷却装置的结构示意图；

图4为图3另一侧的结构示意图；

图5为换热装置的结构示意图；

图6为叶轮的结构示意图；

图7为图6中a-a处的剖面图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

图中：1-驱动电机，2-真空泵，3-冷却装置，4-传热金属，5-叶轮，6-隔热层，7-传动轴，201-出水管，202-进水管，203-放水阀，204-供液阀，301-换热装置，302-制冷机，303-控制台，304-检测元件，305-散热口，3011-涡流铜管，3012-螺纹铜管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图6-7，本发明提供一种技术方案：一种水环式真空泵冷却装置，包括驱动电机1和真空泵2，驱动电机1输出轴一端固定连接有一隔热层6，隔热层6为真空隔热板，隔热层6另一侧面固定连接有传动轴7，传动轴7一端贯穿真空泵2并且延伸至真空泵2内部，传动轴7位于真空泵2内部的一端固定连接有叶轮5，叶轮5轴心处与真空泵2内表面转动连接；

叶轮5外形为中空结构，叶轮5内部通过熔炼浇注工艺固定连接有传热金属4，传热金属4轴心处一端依次贯穿叶轮5、真空泵2并且延伸至真空泵2外部，传热金属4位于真空泵2外部的一端固定连接有冷却装置3；

冷却装置3包括换热装置301，换热装置301内表面套设在传热金属4位于真空泵2外部一端周侧面。

其中，驱动电机1、真空泵2和冷却装置3底面均固定连接有地脚，地脚底面固定连接有减震海绵。

其中，叶轮5的材料为825镍铁铬合金，传热金属4的材料为3003铝合金。

其中如图2所示，真空泵2一表面分别连通有出水管201和进水管202，出水管201和进水管202分别连通汽水分离器，出水管201周侧面固定连接有一放水阀203，供液阀204周侧面固定连接有一供液阀204，放水阀203与供液阀204用于控制工作液进出真空泵。

其中如图3所示，换热装置301一侧面通过连接管固定连接有一制冷机302，制冷机302一表面固定连接有一控制台303，制冷机302一侧面固定连接有一检测元件304，检测元件304一端套设在出水管201周侧面且位于放水阀203一侧，检测元件304内部固定连接有温度传感器，温度传感器型号为ds18b20，制冷机302一表面开设有散热口305，散热口305内部固定连接有散热风扇，制冷机302内部分别安装有蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置，制冷机302一端与控制台303电性连接，另一端通过插头连接交流电路。

其中如图1和图4-5所示，换热装置301外形为中空圆柱形结构，换热装置301内表面固定连接有一涡流铜管3011，换热装置301内表面固定连接有一螺纹铜管3012，涡流铜管3011和螺纹铜管3012分别与传热金属4位于真空泵2外部的一端转动连接，涡流铜管3011和螺纹铜管3012一端分别与制冷机连接。

其中，控制台303一斜面固定连接有一显示屏，控制台303一斜面且位于显示屏一侧固定连接有若干按键，按键用于输入具体温控阈值，控制台303内部焊接有一plc控制器，plc控制器型号为6ed1052-1fb08-0ba0。

本实施例的具体应用为：驱动电机1启动，通过输出轴依次带动隔热层6、传动轴7和叶轮5旋转，真空泵2内部工作液旋转形成水环抽送空气；汽水分离器通过进水管202与出水管201与真空泵2连通，检测元件304检测出水管201内部工作液的温度高低，将所得温度信息传输至控制台303，控制台303控制制冷机302进行降温，通过换热装置301内部的涡流铜管3011和螺纹铜管3012与传热金属4一端进行热交换，使得叶轮5可以实时与传热金属进行热交换保持低温，叶轮5与真空泵2内部工作液接触从而达到降温的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。