[發明專利]一種利用溫差制冷自降溫水環真空泵

有效

• 申請號: 201911397138.9
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111156171B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 黃鋒
• 申請（專利權）人: 湖北同方高科泵業有限公司
• 主分類號: F04C19/00
• 分類號: F04C19/00;F04C29/04;F04C25/02
• 代理公司: 北京百裕知識產權代理事務所(普通合伙) 11953
• 代理人: 馬英迪

本發明公開了一種利用溫差制冷自降溫水環真空泵，包括葉輪軸、葉片、殼體、進氣口和排氣口，葉輪軸偏心安裝在殼體內部，進氣口和排氣口設置在殼體上，葉片安裝在葉輪軸上，葉片頂端與工作液接觸，內部低壓封裝有液態工質的降溫裝置耦合在葉片內部。本發明巧妙的耦合使得水環泵結構高度集成，完全擺脫了水環泵工作水嚴重依賴外置循環冷卻系統，實現工作液熱量的快速轉移，并且可一直維持工作水在較低溫度，直接提高了水環泵的抽吸能力。

技術領域

本發明屬于水環真空泵技術領域，特別涉及一種利用溫差制冷自降溫水環真空泵。

背景技術

水環真空泵(簡稱水環泵)是一種利用腔室變容積來實現吸氣、壓縮和排氣過程，屬于一種變容式真空泵，葉輪被偏心安裝在殼體內部。當葉輪順時針旋轉時，工作水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水在殼體內側形成一個等厚度的封閉圓環，葉輪與水環間容積空間的擴大、收縮實現真空抽吸和排氣過程，廣泛應用于煤礦(抽瓦斯)、化工、制藥、礦山、造紙等行業。

但是，水環真空泵最大的缺點是真空度低，這不僅是因為受到結構上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液，極限壓強只能達到2000～4000Pa。特別是在水循環真空泵需長時間連續作業時，水環泵內部工作液由于在葉片和殼體間摩擦生熱，工作液溫度會越來越高，工作液會快速閃蒸擠占抽吸空間，直接影響到水環泵的抽吸性能。夏季時，工作液溫度甚至高達60℃，對應水的飽和壓力僅20kPa，意味著水環泵的極限壓力僅為20kPa，是水環泵實際使用中的最大劣勢。工程上，為減少工作液溫度對水環泵長時間運行的影響，普遍的做法是增設外置循環冷卻水系統，為應對夏季工況，甚至采取制冷機組提供冷卻水的方式。然而，這些不僅增加了真空系統的投資成本，且外置的循環冷卻水系統占地面積大、布置困難，水環泵工作水溫度維持問題已然成為水環泵領域不得不解決的巨大挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提出一種利用溫差制冷自降溫水環真空泵，能夠有效解決現有水環工作水溫提高后，會嚴重惡化水環泵抽吸能力，以及需要額外增設外置循環冷卻水系統的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種利用溫差制冷自降溫水環真空泵，包括葉輪軸、葉片、殼體、進氣口和排氣口，葉輪軸偏心安裝在殼體內部，進氣口和排氣口設置在殼體上，葉片安裝在葉輪軸上，葉片頂端與工作液接觸，內部低壓封裝有液態工質的降溫裝置耦合在所述葉片內部。

優選的，所述降溫裝置包括蒸發腔、冷凝腔和制冷腔，所述制冷腔和所述蒸發腔均位于所述葉片頂端的內部且所述制冷腔位于最前端，所述冷凝腔位于葉片根部內；所述蒸發腔和所述冷凝腔之間用一套先收縮再擴壓的文丘里管結構連通；所述制冷腔通過引流管線與所述文丘里管結構的喉部連通；所述制冷腔和所述冷凝腔通過第一回液管連通；所述蒸發腔和所述冷凝腔通過第二回液管連通。

優選的，所述液態工質是乙醇、甲醇或水。

優選的，所述第一回液管設置為膨脹閥或毛細管結構。

優選的，所述第二回液管靠近所述冷凝腔側設計成喇叭形進口。

優選的，所述第二回液管中設置單向閥。

優選的，所述降溫裝置內部設置溝槽表面。

優選的，所述葉片外壁設置小型翅片。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明通過降溫裝置，將水環泵工作過程中的工作水溫升通過蒸發吸熱帶走，通過耦合一套文丘里真空制冷裝置，實現葉片末端制冷腔深度取熱，進一步降低工作水溫度，維持工作水溫一直在較優的工作范圍，解決了現有水環工作水溫提高嚴重惡化抽吸能力的問題；

(2)本發明利用水環泵旋轉的離心力，實現降溫裝置內部液態工質的補給，耦合真空泵吸收、排氣過程實現熱量的轉移；