CN107489605B - 低碳、无油大抽速真空抽气机组 - Google Patents

低碳、无油大抽速真空抽气机组 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，其采用若干立式复合径流分子泵+深冷水汽泵+化学吸附泵抽气机组，获得能与传统扩散泵相当的抽速，具有大幅度节省抽气能耗，缩短抽气时间和消除油蒸汽污染的显著优点。

Description

低碳、无油大抽速真空抽气机组
技术领域
本发明属于真空技术领域，尤其涉及一种低碳、无油大抽速真空抽气机组。
背景技术
传统扩散泵具有抽速大、价格低和维护方便等优点，几十年来，一直是大型工业高真空设备的主流泵种，然而，该扩散泵存在如下缺点：
1.油蒸汽污染大：扩散泵利用油蒸汽喷射流抽气，油蒸汽污染严重，影响真空产品的质量。
3.能耗高：一台几万L/s的扩散泵抽气机组，耗电高达30～50万度/年。
上述缺点是当今真空产业亟待解决，但一直未能攻克的难题。
发明内容
本发明的目的在于采用一种可显著降低油蒸汽污染和能耗的低碳、无油大抽速真空抽气机组。
本发明是这样实现的，一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，包括真空室，所述真空室分别与粗抽泵机组、真空壳体、化学吸附泵机组、放气阀和真空规连接，所述真空室和粗抽泵机组之间设有第一真空阀，所述真空室和真空壳体之间设有第二真空阀，所述真空壳体内部上方设有深冷水汽泵，所述真空壳体内部下方设有径流泵机组，所述径流泵机组由若干并联抽气的立式复合径流分子泵组成，所述径流泵机组的排气口通过第三真空阀与前级泵连接，所述真空室和化学吸附泵机组之间设有第四真空阀。
具体地，所述化学吸附泵机组由若干电弧钛泵并联组成。
具体地，所述立式复合径流分子泵包括上端敞口的泵筒，所述泵筒的侧壁开设有进气口和排气口，所述泵筒内设有径流抽气单元，所述径流抽气单元包括转子、静轮和动密封，所述转子上固设有两平圆盘状的动轮，两所述动轮平行且间隔设置，所述静轮设于两所述动轮之间，所述静轮与两所述动轮平行设置，所述动密封位于下方的所述动轮的下方，所述静轮和动密封均固设于所述泵筒的侧壁上；位于上方的所述动轮的外侧设有一组涡轮叶列，所述涡轮叶列由上向下抽气；所述静轮上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽，所述静轮的中部未设置隔板。
本发明还提供了另一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，包括真空室，所述真空室分别与粗抽泵机组、真空壳体、放气阀和真空规连接，所述真空室和粗抽泵机组之间设有第一真空阀，所述真空室和真空壳体之间设有第二真空阀，所述真空壳体内由下向上依次设有径流泵机组、化学吸附泵机组和深冷水汽泵，所述径流泵机组由若干并联抽气的径流泵组成，各所述径流泵共用一台前级泵，所述径流泵机组的排气口与所述前级泵之间设有第三真空阀，所述深冷水汽泵采用单制冷模式。
具体地，所述化学吸附泵机组由若干并联的电弧钛泵组成。
具体地，所述径流泵包括上端敞口的泵筒，所述泵筒的侧壁开设有进气口和排气口，所述泵筒内设有径流抽气单元，所述径流抽气单元包括转子、静轮和动密封，所述转子上固设有两平圆盘状的动轮，两所述动轮平行且间隔设置，所述静轮设于两所述动轮之间，所述静轮与两所述动轮平行设置，所述动密封位于下方的所述动轮的下方，所述静轮和动密封均固设于所述泵筒的侧壁上；位于上方的所述动轮的外侧设有一组涡轮叶列，所述涡轮叶列由上向下抽气；所述静轮上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽，所述静轮的中部未设置隔板。
本发明还提供了另一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，包括真空室，所述真空室分别与粗抽泵机组、化学吸附泵机组、深冷水汽泵、径流泵机组、放气阀和真空规连接，所述真空室和粗抽泵机组之间设有第一真空阀，所述真空室和化学吸附泵机组之间设有第二真空阀，所述真空室和深冷水汽泵之间设有第三真空阀，所述真空室和径流泵机组之间设有第四真空阀，所述径流泵机组由若干并联抽气的立式复合径流分子泵组成，所述径流泵机组的排气口通过第五真空阀与前级泵连接。
具体地，所述化学吸附泵机组由若干电弧钛泵并联组成。
具体地，所述立式复合径流分子泵包括上端敞口的泵筒，所述泵筒的侧壁开设有进气口和排气口，所述泵筒内设有径流抽气单元，所述径流抽气单元包括转子、静轮和动密封，所述转子上固设有两平圆盘状的动轮，两所述动轮平行且间隔设置，所述静轮设于两所述动轮之间，所述静轮与两所述动轮平行设置，所述动密封位于下方的所述动轮的下方，所述静轮和动密封均固设于所述泵筒的侧壁上；位于上方的所述动轮的外侧设有一组涡轮叶列，所述涡轮叶列由上向下抽气；所述静轮上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽，所述静轮的中部未设置隔板。
本发明的低碳、无油大抽速真空抽气机组利用径流泵机组、深冷水汽泵和化学吸附泵机组抽气能力的互补性将径流泵机组、深冷水汽泵和化学吸附泵机组的抽气能力实现最优化，从而取代传统高能耗、高油蒸汽污染的扩散泵+罗茨泵机组，消除油蒸汽污染，实现消除油蒸汽污染，显著提高真空产品质量，降低抽气能耗约80％的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中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是本发明实施例一提供的低碳、无油大抽速真空抽气机组的示意图。
图2是本发明实施例二提供的低碳、无油大抽速真空抽气机组的示意图。
图3是本发明实施例三提供的低碳、无油大抽速真空抽气机组的示意图。
图4是本发明实施例一、二、三提供的低碳、无油大抽速真空抽气机组的泵筒的示意图。
图5是沿图4中的A-A方向的剖视图。
图6是本发明实施例一、二、三提供的低碳、无油大抽速真空抽气机组的剖视图。
图7是本发明实施例一、二、三提供的低碳、无油大抽速真空抽气机组的静轮的结构示意图。
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。
实施例一无油真空泵组装在二个真空壳体内的低碳、无油大抽速真空抽气机组
如图1所示，本发明实施例一提供的一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，包括真空室11，真空室11分别与粗抽泵机组12、真空壳体13、化学吸附泵机组14、放气阀15和真空规16连接，真空室11和粗抽泵机组12之间设有第一真空阀17，真空室11和真空壳体13之间设有第二真空阀18，真空壳体13内部上方设有深冷水汽泵19，真空壳体13内部下方设有径流泵机组110，径流泵机组110由四台并联抽气的立式复合径流分子泵组成，径流泵机组110的排气口通过第三真空阀112与前级泵111连接，真空室11和化学吸附泵机组14之间设有第四真空阀113，化学吸附泵机组14由六台电弧钛泵并联组成。
如图4～图7所示，本实施例一的立式复合径流分子泵包括上端敞口的泵筒41，泵筒41的侧壁开设有进气口42和排气口(未示出)，泵筒41内设有径流抽气单元，该径流抽气单元包括转子43、静轮44和动密封45，转子43上固设有两平圆盘状的动轮46，两动轮46平行且间隔设置，静轮44设于两动轮46之间，静轮44与两动轮46平行设置，动密封45位于下方的动轮46的下方，静轮44和动密封45均固设于泵筒41的侧壁上；位于上方的动轮46的外侧设有一组涡轮叶列47，涡轮叶列47由上向下抽气；静轮44上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽441，静轮44的中部未设置隔板，由于静轮44的中部未设置隔板，从而提高了气体的抽速。
如图4～图7所示，本实施例一的立式复合径流分子泵的工作原理如下：
(1)本实施例一的进气口42设在泵筒41的侧壁，泵筒41外侧的气体依次经进气口42和抽气槽441抽至径流抽气单元的下方；
(2)同时，由于本实施例一的泵筒41上端为敞口，在泵筒41上方增添了抽气通道，泵筒41上方的气体依次经其上方的敞口、涡轮叶列47和抽气槽441抽至径流抽气单元的下方。
由于本实施例一的立式复合径流分子泵可以从泵筒41的上方和侧壁同时抽气，且静轮44的中部未设置隔板，因此，立式复合径流分子泵的抽速高出传统径流分子泵约80％。另外，立式复合径流分子泵还具有结构简单和制造成本低的优点。
图1所示，本实施例一的粗抽泵机组12与传统扩散泵机组的粗抽泵机组相同。
本实施例一的低碳、无油大抽速真空抽气机组采用如下智能控制的抽气工艺：
(1)准备阶段：关闭真空室11、放气阀15和第二真空阀18，打开第一真空阀17、第三真空阀112和第四真空阀113，同时启动径流泵机组110、前级泵111和深冷水汽泵19，径流泵机组110和前级泵111的抽气时间为4～6min，深冷水汽泵19的抽气时间为8～12min；
(2)粗抽阶段(大气压～50Pa)：启动粗抽泵机组12抽气，真空室11压强降至50Pa后，即先、后关闭第一真空阀17和粗抽泵机组12；
(3)中真空阶段(50～0.1Pa)：打开第二真空阀18，真空室11由径流泵机组110和深冷水汽泵19抽气；
(4)精抽阶段(0.1～0.05Pa)：打开第四真空阀113，启动化学吸附泵机组14+径流泵机组110+深冷水汽泵19抽气，其中，深冷水汽泵19抽除可凝性气体，化学吸附泵机组14抽除活性气体，径流泵机组110抽除残留的惰性气体和永久气体；
(5)停机阶段：高真空的工序完成后，关闭第二真空阀18和第四真空阀113，打开放气阀15，真空室11压强升至大气压后，打开真空室11，准备下一次真空抽气。
本实施例一的低碳、无油大抽速真空抽气机组利用三种无油真空泵(径流泵机组110、深冷水汽泵19和化学吸附泵机组14)抽气能力的互补性，以及智能控制抽气工艺，将径流泵机组110、深冷水汽泵19和化学吸附泵机组14的抽气能力实现最优化，从而取代传统高能耗、高油蒸汽污染的扩散泵+罗茨泵机组，实现消除油蒸汽污染，显著提高真空产品质量，降低抽气能耗约80％的目的。
实施例二无油真空泵组装在同一真空壳体内的低碳、无油大抽速真空抽气机组
如图2所示，本发明实施例二提供的一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，包括真空室21，真空室21分别与粗抽泵机组22、真空壳体23、放气阀24和真空规25连接，真空室21和粗抽泵机组22之间设有第一真空阀26，真空室21和真空壳体23之间设有第二真空阀27，真空壳体23内由下向上依次设有径流泵机组212、化学吸附泵机组28和深冷水汽泵29，径流泵机组212由四台并联抽气的径流泵组成，各径流泵共用一台前级泵210，径流泵机组212的排气口与前级泵210之间设有第三真空阀211，化学吸附泵机组28由六台并联的电弧钛泵组成，深冷水汽泵29采用单制冷模式。
如图4～图7所示，本实施例二的径流泵包括上端敞口的泵筒41，泵筒41的侧壁开设有进气口42和排气口(未示出)，泵筒41内设有径流抽气单元，该径流抽气单元包括转子43、静轮44和动密封45，转子43上固设有两平圆盘状的动轮46，两动轮46平行且间隔设置，静轮44设于两动轮46之间，静轮44与两动轮46平行设置，动密封45位于下方的动轮46的下方，静轮44和动密封45均固设于泵筒41的侧壁上；位于上方的动轮46的外侧设有一组涡轮叶列47，涡轮叶列47由上向下抽气；静轮44上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽441，静轮44的中部未设置隔板，由于静轮44的中部未设置隔板，从而提高了气体的抽速。
如图4～图7所示，本实施例二的立式复合径流分子泵的工作原理如下：
(1)本实施例二的进气口42设在泵筒41的侧壁，泵筒41外侧的气体依次经进气口42和抽气槽441抽至径流抽气单元的下方；
(2)同时，由于本实施例二的泵筒41上端为敞口，在泵筒41上方增添了抽气通道，泵筒41上方的气体依次经其上方的敞口、涡轮叶列47和抽气槽441抽至径流抽气单元的下方。
由于本实施例二的立式复合径流分子泵可以从泵筒41的上方和侧壁同时抽气，且静轮44的中部未设置隔板，因此，立式复合径流分子泵的抽速高出传统径流分子泵约80％。另外，立式复合径流分子泵还具有结构简单和制造成本低的优点。本实施例二的粗抽泵机组22与实施例一的粗抽泵机组12相同。
如图2所示，本实施例二的径流泵机组212、化学吸附泵机组28和深冷水汽泵29组装在同一个真空壳体23内，简化抽气系统的结构，降低设备费用，尤其适合用于传统单机组抽气的高真空设备。
如图2所示，本实施例二的低碳、无油大抽速真空抽气机组采用如下智能控制的抽气工艺：
(1)准备阶段：关闭真空室21、放气阀24和第二真空阀27，打开第一真空阀26和第三真空阀211，启动径流泵机组212、前级泵210和深冷水汽泵29，径流泵机组212和前级泵210的抽气时间为4～6min，深冷水汽泵29的抽气时间为8～12min；
(2)粗抽阶段(大气压～50Pa)：启动粗抽泵机组22抽气，真空室21压强降至100Pa，即先后关闭第一真空阀26和粗抽泵机组22，停止粗抽泵机组22运行；
(3)中真空阶段区段(50～0.1Pa)：打开第二真空阀27，真空室11由径流泵机组212和深冷水汽泵29抽气；
(4)精抽阶段(0.1～0.05Pa)：采用化学吸附泵28+径流泵机组212+深冷水汽泵29抽气，其中，深冷水汽泵29抽除水蒸汽，化学吸附泵28抽除活性气体，径流泵机组212抽除残留的惰性气体和永久气体。
本实施例二的低碳、无油大抽速真空抽气机组利用三种无油真空泵(径流泵机组212、深冷水汽泵29和化学吸附泵28)抽气能力的互补性以及智能控制抽气工艺，将径流泵机组212、深冷水汽泵29和化学吸附泵28的抽气能力实现最优化，从而取代传统高能耗、高油蒸汽污染的扩散泵+罗茨泵机组，实现消除油蒸汽污染，显著提高真空产品质量，降低抽气能耗约80％的目的。
实施例三无油真空泵组分别装在一个真空壳体内的低碳、无油大抽速真空抽气机组
如图3所示，本发明实施例三提供的一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，包括真空室31，真空室31分别与粗抽泵机组32、化学吸附泵机组33、深冷水汽泵34、径流泵机组35、放气阀36和真空规37连接，真空室31和粗抽泵机组32之间设有第一真空阀38，真空室31和化学吸附泵机组33之间设有第二真空阀39，真空室31和深冷水汽泵34之间设有第三真空阀310，真空室11和径流泵机组35之间设有第四真空阀311，化学吸附泵机组33由六台电弧钛泵并联组成，径流泵机组35由四台并联抽气的立式复合径流分子泵组成，径流泵机组35的排气口通过第五真空阀312与前级泵313连接。
如图4～图7所示，本实施例三的立式复合径流分子泵包括上端敞口的泵筒41，泵筒41的侧壁开设有进气口42和排气口(未示出)，泵筒41内设有径流抽气单元，该径流抽气单元包括转子43、静轮44和动密封45，转子43上固设有两平圆盘状的动轮46，两动轮46平行且间隔设置，静轮44设于两动轮46之间，静轮44与两动轮46平行设置，动密封45位于下方的动轮46的下方，静轮44和动密封45均固设于泵筒41的侧壁上；位于上方的动轮46的外侧设有一组涡轮叶列47，涡轮叶列47由上向下抽气；静轮44上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽441，静轮44的中部未设置隔板，由于静轮44的中部未设置隔板，从而提高了气体的抽速。
如图4～图7所示，本实施例三的径流分子泵的工作原理如下：
(1)本实施例三的进气口42设在泵筒41的侧壁，泵筒41外侧的气体依次经进气口42和抽气槽441抽至径流抽气单元的下方；
(2)同时，由于本实施例三的泵筒41上端为敞口，在泵筒41上方增添了抽气通道，泵筒41上方的气体依次经其上方的敞口、涡轮叶列47和抽气槽441抽至径流抽气单元的下方。
由于本实施例三的立式复合径流分子泵可以从泵筒41的上方和侧壁同时抽气，且静轮44的中部未设置隔板，因此，立式复合径流分子泵的抽速高出传统径流分子泵约80％。另外，立式复合径流分子泵还具有结构简单和制造成本低的优点。
如图3所示，本实施例三的粗抽泵机组32与传统真空抽气机组的粗抽泵机组相同。本实施例三将化学吸附泵机组33和径流泵机组35分开，消除了化学吸附泵机组33产生的粉尘对径流泵机组35的污染，能提高径流泵机35无故障运行的时间。实施例三特别适合用于双机组抽气的大型真空抽气机组。
如图3所示，本实施例三的低碳、无油大抽速真空抽气机组采用如下智能控制的抽气工艺：
(1)准备阶段：关闭真空室31、放气阀36、第三真空阀310和第四真空阀311，打开第一真空阀38、第二真空阀39和第五真空阀312，同时启动深冷水汽泵34、径流泵机组35和前级泵313，径流泵机组35和前级泵313的抽气时间为4～6min，深冷水汽泵34的抽气时间为8～12min；
(2)粗抽阶段(大气压～50Pa)：启动粗抽泵机组32抽气，真空室31压强降至50Pa后，即先、后关闭第一真空阀38和粗抽泵机组32；
(3)中真空阶段(50～0.1Pa)：打开第三真空阀310和第四真空阀311，真空室31由径流泵机组35和深冷水汽泵34抽气；
(4)精抽阶段(0.1～0.05Pa)：打开第二真空阀39，启动化学吸附泵机组33+径流泵机组35+深冷水汽泵34抽气，其中，深冷水汽泵34抽除可凝性气体，化学吸附泵机组33除活性气体，径流泵机组35抽除残留的惰性气体和永久气体。
本实施例三的低碳、无油大抽速真空抽气机组利用三种无油真空泵(径流泵机组35、深冷水汽泵34和化学吸附泵机组33)抽气能力的互补性以及智能控制抽气工艺，将径流泵机组35、深冷水汽泵34和化学吸附泵机组33的抽气能力实现最优化，从而取代传统高能耗、高油蒸汽污染的扩散泵+罗茨泵机组，实现消除油蒸汽污染，显著提高真空产品质量，降低抽气能耗约80％的目的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，其特征在于，包括真空室，所述真空室分别与粗抽泵机组、真空壳体、化学吸附泵机组、放气阀和真空规连接，所述真空室和粗抽泵机组之间设有第一真空阀，所述真空室和真空壳体之间设有第二真空阀，所述真空壳体内部上方设有深冷水汽泵，所述真空壳体内部下方设有径流泵机组，所述径流泵机组由若干并联抽气的立式复合径流分子泵组成，所述径流泵机组的排气口通过第三真空阀与前级泵连接，所述真空室和化学吸附泵机组之间设有第四真空阀；
所述立式复合径流分子泵包括上端敞口的泵筒，所述泵筒的侧壁开设有进气口和排气口，所述泵筒内设有径流抽气单元，所述径流抽气单元包括转子、静轮和动密封，所述转子上固设有两平圆盘状的动轮，两所述动轮平行且间隔设置，所述静轮设于两所述动轮之间，所述静轮与两所述动轮平行设置，所述动密封位于下方的所述动轮的下方，所述静轮和动密封均固设于所述泵筒的侧壁上；位于上方的所述动轮的外侧设有一组涡轮叶列，所述涡轮叶列由上向下抽气；所述静轮上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽，所述静轮的中部未设置隔板。
2.根据权利要求1所述的低碳、无油大抽速真空抽气机组，其特征在于，所述化学吸附泵机组由若干电弧钛泵并联组成。
3.一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，其特征在于，包括真空室，所述真空室分别与粗抽泵机组、真空壳体、放气阀和真空规连接，所述真空室和粗抽泵机组之间设有第一真空阀，所述真空室和真空壳体之间设有第二真空阀，所述真空壳体内由下向上依次设有径流泵机组、化学吸附泵机组和深冷水汽泵，所述径流泵机组由若干并联抽气的径流泵组成，各所述径流泵共用一台前级泵，所述径流泵机组的排气口与所述前级泵之间设有第三真空阀，所述深冷水汽泵采用单制冷模式；
所述径流泵包括上端敞口的泵筒，所述泵筒的侧壁开设有进气口和排气口，所述泵筒内设有径流抽气单元，所述径流抽气单元包括转子、静轮和动密封，所述转子上固设有两平圆盘状的动轮，两所述动轮平行且间隔设置，所述静轮设于两所述动轮之间，所述静轮与两所述动轮平行设置，所述动密封位于下方的所述动轮的下方，所述静轮和动密封均固设于所述泵筒的侧壁上；位于上方的所述动轮的外侧设有一组涡轮叶列，所述涡轮叶列由上向下抽气；所述静轮上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽，所述静轮的中部未设置隔板。
4.根据权利要求3所述的低碳、无油大抽速真空抽气机组，其特征在于，所述化学吸附泵机组由若干并联的电弧钛泵组成。
5.一种低碳、无油大抽速真空抽气机组，其特征在于，包括真空室，所述真空室分别与粗抽泵机组、化学吸附泵机组、深冷水汽泵、径流泵机组、放气阀和真空规连接，所述真空室和粗抽泵机组之间设有第一真空阀，所述真空室和化学吸附泵机组之间设有第二真空阀，所述真空室和深冷水汽泵之间设有第三真空阀，所述真空室和径流泵机组之间设有第四真空阀，所述径流泵机组由若干并联抽气的立式复合径流分子泵组成，所述径流泵机组的排气口通过第五真空阀与前级泵连接；
所述立式复合径流分子泵包括上端敞口的泵筒，所述泵筒的侧壁开设有进气口和排气口，所述泵筒内设有径流抽气单元，所述径流抽气单元包括转子、静轮和动密封，所述转子上固设有两平圆盘状的动轮，两所述动轮平行且间隔设置，所述静轮设于两所述动轮之间，所述静轮与两所述动轮平行设置，所述动密封位于下方的所述动轮的下方，所述静轮和动密封均固设于所述泵筒的侧壁上；位于上方的所述动轮的外侧设有一组涡轮叶列，所述涡轮叶列由上向下抽气；所述静轮上设有若干由螺旋状叶片构成的抽气槽，所述静轮的中部未设置隔板。
6.根据权利要求5所述的低碳、无油大抽速真空抽气机组，其特征在于，所述化学吸附泵机组由若干电弧钛泵并联组成。
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