CN108980120B - 真空发生器及其制造方法 - Google Patents

真空发生器及其制造方法 Download PDF

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CN108980120B CN201710431515.0A CN201710431515A CN108980120B CN 108980120 B CN108980120 B CN 108980120B CN 201710431515 A CN201710431515 A CN 201710431515A CN 108980120 B CN108980120 B CN 108980120B
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Abstract

本发明提出了一种真空发生器及其制造方法，真空发生器包括三通(2)，该三通(2)的第一开口与一待抽真空的容器(5)连通；三通(2)的第二开口中安装有喷射体(1)，三通(2)的第三开口中安装有扩散体(3)，喷射体(1)内部形成有第一通道，扩散体(3)内部形成有第二通道；第一通道的处于三通(2)内的开口与第二通道的处于三通(2)内的开口间隔并相对设置；真空发生器还包括与第一通道连通的涡流泵(4)；第一通道的部分或全部管段构成第一锥体。本发明的真空发生器具有低成本、低噪音、空间小、零排放的优点，特别是在需要真空蒸馏回收的设备中，具有极大的实际意义和良好的社会经济效益。

Description

真空发生器及其制造方法
技术领域
本发明涉及清洗设备领域，尤其涉及一种真空发生器及其制造方法。
背景技术
目前，清洗行业使用的部分溶剂，可以通过蒸馏回收而达到重复利用的目的。但有些溶剂由于沸点较高(介于170℃-190℃之间)，如果单纯通过加热方式来实现蒸馏回收，必须要将溶剂加热到190℃以上，这对设备的稳定性要求极高，对电能也是一种浪费；于是，我们采用了减压蒸馏的方式，即通过降低溶剂蒸馏槽的真空度来实现降低溶剂沸点的目的。目前抽真空设备大多采用液环泵，然而液环泵需要配置一系列的辅助装置(包括气液分离槽、泄压阀等)才能运转；且液环泵在使用中，会产生较大噪声，一般在85分贝以上。另外，气液分离槽需要一个排风口与外界相连，这使得液环泵无法在对排放要求高的场合使用。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出了一种真空发生器及其制造方法。
本发明提出的技术方案如下：
本发明提出了一种真空发生器，包括三通，该三通的第一开口与一待抽真空的容器连通；三通的第二开口中安装有喷射体，三通的第三开口中安装有扩散体，喷射体内部形成有第一通道，扩散体内部形成有第二通道；第一通道的处于三通内的开口与第二通道的处于三通内的开口间隔并相对设置；真空发生器还包括与第一通道连通、用于将液体形成液流、再向第一通道中泵入液流并使该液流经由第一通道引流喷射入第二通道以将待抽真空的容器内的空气抽出的涡流泵；第一通道的部分或全部管段构成第一锥体，该第一锥体内径沿液流流动方向逐渐缩小。
本发明上述的真空发生器中，第二通道的部分或全部管段构成第二锥体，该第二锥体内径沿液流流动方向逐渐增大。
本发明上述的真空发生器中，真空发生器还包括用于贮存液体的液槽，液槽底部开设有出口，液槽的顶部开设有入口；液槽中液体的液位处于液槽入口之下；液槽出口与涡流泵连通以给涡流泵供应液体；液槽入口与扩散体连通。
本发明上述的真空发生器中，连接在液槽出口与涡流泵之间的管道内设置有Y型过滤器。
本发明上述的真空发生器中，连接在三通的第一开口与容器之间的管道内设置有单向阀；连接在单向阀与容器之间的管道上设置有真空表。
本发明还提出了一种真空发生器的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取涡流泵的泵压强，并根据涡流泵的流量-泵压强曲线得到涡流泵的流量；获取液体的密度；获取喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；其中，喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比取值于3～4；获取容器内部所要求达到的压强；获取喷射体的第一锥体的锥角，第一锥体的锥角取值于15°～25°；
步骤S2、根据步骤S1所获得的参数，计算喷射体的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，有：
Figure GDA0003134395720000021
其中，Q为涡流泵的流量；
ρ为液体的密度；
D为喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
C为容器内部所要求达到的压强；
A1为第一锥体入口的内径；
Figure GDA0003134395720000022
其中，D为喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
Q为涡流泵的流量；
ρ为液体的密度；
C为容器内部所要求达到的压强；
A2为第一锥体出口的内径；
步骤S3、根据所获取的喷射体的第一锥体的锥角、喷射体的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，设计并制造喷射体；根据所获取的涡流泵的泵压强选取涡流泵；并根据制造出的喷射体和选取的涡流泵制造如上所述的真空发生器。
本发明还提出了一种真空发生器的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取涡流泵的泵压强，并根据涡流泵的流量-泵压强曲线得到涡流泵的流量；获取液体的密度；获取喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；其中，喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比取值于3～4；获取容器内部所要求达到的压强；获取喷射体的第一锥体的锥角，第一锥体的锥角取值于15°～25°；获取扩散体的第二锥体的锥角，该扩散体的第二锥体的锥角取值于5°～15°；
步骤S2、根据步骤S1所获得的参数，计算喷射体的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，有：
Figure GDA0003134395720000031
其中，Q为涡流泵的流量；
ρ为液体的密度；
D为喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
C为容器内部所要求达到的压强；
A1为第一锥体入口的内径；
Figure GDA0003134395720000032
其中，D为喷射体的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
Q为涡流泵的流量；
ρ为液体的密度；
C为容器内部所要求达到的压强；
A2为第一锥体出口的内径；
步骤S3、获取扩散体的第二锥体入口的内径，其中，该第二锥体入口的内径大于第一锥体出口的内径，且小于第一锥体入口的内径，然后，根据所获取得到的扩散体的第二锥体入口的内径以及扩散体的第二锥体的锥角设计并制造扩散体；根据所获取的喷射体的第一锥体的锥角、喷射体的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，设计并制造喷射体；根据所获取的涡流泵的泵压强选取涡流泵；并根据制造出的喷射体、扩散体和选取的涡流泵制造如上所述的真空发生器。
本发明通过上述真空发生器及其制造方法，使得容器内部的压强能够达到所要求的值；相对于传统的液环式真空泵，本发明的真空发生器具有低成本、低噪音、空间小、零排放的优点，特别是在需要真空蒸馏回收的设备中，具有极大的实际意义和良好的社会经济效益。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了本发明实施例的真空发生器的功能模块示意图；
图2示出了图1所示的真空发生器的部分结构示意图；
图3示出了本发明实施例的涡流泵的流量-泵压强曲线的示意图。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是：目前抽真空设备大多采用液环泵，然而液环泵需要配置一系列的辅助装置(包括气液分离槽、泄压阀等)才能运转；且液环泵在使用中，会产生较大噪声，一般在85分贝以上。另外，气液分离槽需要一个排风口与外界相连，这使得液环泵无法在对排放要求高的场合使用。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：构造一种真空发生器，该真空发生器包括三通，该三通的第一开口与待抽真空的容器连通；真空发生器还采用了分别安装于三通的第二开口和第三开口的喷射体和扩散体，实现将液流从三通的第二开口引流进三通的第三开口，并通过将喷射体的缩径设计，慢慢加速液流速度，从而使液流能够将待抽真空的容器中的气体抽出。本发明的真空发生器及其制造方法，设计巧妙，实用性强。
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1和图2所示，图1示出了本发明实施例的真空发生器的功能模块示意图；图2示出了图1所示的真空发生器的部分结构示意图。该真空发生器包括三通2，该三通2的第一开口与一待抽真空的容器5连通；三通2的第二开口中安装有喷射体1，三通2的第三开口中安装有扩散体3，喷射体1内部形成有第一通道，扩散体3内部形成有第二通道；第一通道的处于三通2内的开口与第二通道的处于三通2内的开口间隔并相对设置；真空发生器还包括与第一通道连通、用于将液体形成液流、再向第一通道中泵入液流并使该液流经由第一通道引流喷射入第二通道以将待抽真空的容器5内的空气抽出的涡流泵4；第一通道的部分或全部管段构成第一锥体，该第一锥体内径沿液流流动方向逐渐缩小。
如图1所示，真空发生器还包括用于贮存液体的液槽8，液槽8底部开设有出口，液槽8的顶部开设有入口；液槽8中液体的液位处于液槽8入口之下；液槽8出口与涡流泵4连通以给涡流泵4供应液体；液槽8入口与扩散体3连通。在这里，因为液槽8中液体的液位处于液槽8入口之下，这样，抽真空的容器5内的空气能够直接排出到外部环境中；同时，由于液槽8出口与涡流泵4连通，这样，给涡流泵4供应的液体中不会含有空气。
进一步地，如图1所示，连接在液槽8出口与涡流泵4之间的管道内设置有Y型过滤器9。通过Y型过滤器9，可以将随液体流向涡流泵4的固定颗粒物截留下来，避免固定颗粒物磨损甚至损坏涡流泵4。
进一步地，连接在三通2的第一开口与容器5之间的管道内设置有单向阀6；通过该单向阀6，避免了空气向容器5回流。
进一步地，连接在单向阀6与容器5之间的管道上设置有真空表7。
进一步地，容器5的上部安装有泄压阀，该泄压阀的出口处安装有消声器。
优选地，在本实施例中，喷射体1和扩散体3采用SUS304不锈钢制成。喷射体1和扩散体3内表面粗糙度值Ra不大于0.8μm。在这里，喷射体1和扩散体3采用不锈钢制成，可以避免喷射体1和扩散体3发生锈蚀，从而延长喷射体1和扩散体3的使用寿命。可以理解，若在临时使用的场合，喷射体1和扩散体3可以不采用不锈钢制成，还可以采用铸铁或者塑料制成。同时，对喷射体1和扩散体3粗糙度值Ra的限定，也只是为了使液流的流动性能更加稳定；若在对液流的流动性能要求不高的情形下，喷射体1和扩散体3内表面粗糙度值Ra可以大于0.8μm。
如图2所示，根据伯努利方程，有：
Figure GDA0003134395720000061
其中，P1为第一锥体入口处的压强；
P2为第一锥体出口处的压强；
ρ为液体的密度；
V1为液流在第一锥体入口处的流速；
V2为液流在第一锥体入口处的流速；
假设容器5内部所要求的压强为C，再根据式(1)则有：
Figure GDA0003134395720000062
其中，P1为第一锥体入口处的压强；
P2为第一锥体出口处的压强；
ρ为液体的密度；
V1为液流在第一锥体入口处的流速；
V2为液流在第一锥体入口处的流速；
C为容器5内部所要求的压强；
对于第一锥体，液流在第一锥体入口处的流量与液流在第一锥体入口处的流量相等；于是有：
Q＝S1V1＝S2V2 (3)
其中，S1表示第一锥体入口处的内截面积；
S2表示第一锥体入口处的内截面积；
V1为液流在第一锥体入口处的流速；
V2为液流在第一锥体入口处的流速；
Q为涡流泵4的流量；
将式(3)代入式(2)，则有：
Figure GDA0003134395720000071
由式(4)，可以得到：
Figure GDA0003134395720000072
其中，S1表示第一锥体入口处的内截面积；
S2表示第一锥体入口处的内截面积；
V1为液流在第一锥体入口处的流速；
ρ为液体的密度；
C为容器5内部所要求的压强；
同时，根据文丘里管的参数推荐值，有：
A1＝DA2 (6)
其中，A1为第一锥体入口的内径；
A2为第一锥体出口的内径；
D为常数，取值于3～4；
将式(6)代入式(5)，则有：
Figure GDA0003134395720000073
其中，V1为液流在第一锥体入口处的流速；
C为容器5内部所要求的压强；
ρ为液体的密度；
D为常数，取值于3～4；
根据第一锥体入口处的内截面积的计算公式，有：
Figure GDA0003134395720000081
联立式(3)、式(7)和式(8)，有：
Figure GDA0003134395720000082
其中，Q为涡流泵4的流量；
ρ为液体的密度；
D为常数，取值于3～4；
C为容器5内部所要求的压强；
A1为第一锥体入口的内径；
将式(9)代入式(6)，则有：
Figure GDA0003134395720000083
其中，D为常数，取值于3～4；
Q为涡流泵4的流量；
ρ为液体的密度；
C为容器5内部所要求的压强；
A2为第一锥体出口的内径；
本发明基于上述算式，提出了一种真空发生器的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取涡流泵4的泵压强，并根据涡流泵4的流量-泵压强曲线(如图3所示)得到涡流泵4的流量；获取液体的密度；获取喷射体1的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；其中，喷射体1的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比取值于3～4；获取容器5内部所要求达到的压强；获取喷射体1的第一锥体的锥角，该锥角取值于15°～25°；
步骤S2、根据步骤S1所获得的参数，计算喷射体1的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，有：
Figure GDA0003134395720000091
其中，Q为涡流泵4的流量；
ρ为液体的密度；
D为喷射体1的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
C为容器5内部所要求达到的压强；
A1为第一锥体入口的内径；
Figure GDA0003134395720000092
其中，D为喷射体1的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
Q为涡流泵4的流量；
ρ为液体的密度；
C为容器5内部所要求达到的压强；
A2为第一锥体出口的内径；
步骤S3、根据所获取的喷射体1的第一锥体的锥角、喷射体1的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，设计并制造喷射体1；根据所获取的涡流泵4的泵压强选取涡流泵4；并根据制造出的喷射体1和选取的涡流泵4制造如本发明实施例所述的真空发生器。
对于扩散体，第二通道的部分或全部管段构成第二锥体，该第二锥体内径沿液流流动方向逐渐增大。优选地，该第二锥体的锥角取值于5°～15°。并且，第二锥体入口的内径大于第一锥体出口的内径，且小于第一锥体入口的内径。
基于此，步骤S1还包括：
获取扩散体3的第二锥体的锥角，该扩散体3的第二锥体的锥角取值于5°～15°；
步骤S3还包括：
获取扩散体3的第二锥体入口的内径；该第二锥体入口的内径大于第一锥体出口的内径，且小于第一锥体入口的内径；然后，根据所获取得到的扩散体3的第二锥体入口的内径以及扩散体3的第二锥体的锥角设计并制造扩散体3；再根据制造出的喷射体1、扩散体3和选取的涡流泵4制造如本发明实施例所述的真空发生器。
本发明通过上述真空发生器及其制造方法，使得容器内部的压强能够达到所要求的值；相对于传统的液环式真空泵，本发明的真空发生器具有低成本、低噪音、空间小、零排放的优点，特别是在需要真空蒸馏回收的设备中，具有极大的实际意义和良好的社会经济效益。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种真空发生器的制造方法，其特征在于，真空发生器包括三通(2)，该三通(2)的第一开口与一待抽真空的容器(5)连通；三通(2)的第二开口中安装有喷射体(1)，三通(2)的第三开口中安装有扩散体(3)，喷射体(1)内部形成有第一通道，扩散体(3)内部形成有第二通道；第一通道的处于三通(2)内的开口与第二通道的处于三通(2)内的开口间隔并相对设置；真空发生器还包括与第一通道连通、用于将液体形成液流、再向第一通道中泵入液流并使该液流经由第一通道引流喷射入第二通道以将待抽真空的容器(5)内的空气抽出的涡流泵(4)；第一通道的部分或全部管段构成第一锥体，该第一锥体内径沿液流流动方向逐渐缩小；
所述真空发生器的制造方法包括以下步骤：
步骤S1、获取涡流泵(4)的泵压强，并根据涡流泵(4)的流量-泵压强曲线得到涡流泵(4)的流量；获取液体的密度；获取喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；其中，喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比取值于3～4；获取容器(5)内部所要求达到的压强；获取喷射体(1)的第一锥体的锥角，第一锥体的锥角取值于15°～25°；
步骤S2、根据步骤S1所获得的参数，计算喷射体(1)的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，有：
Figure FDA0003134395710000011
其中，Q为涡流泵(4)的流量；
ρ为液体的密度；
D为喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
C为容器(5)内部所要求达到的压强；
A1为第一锥体入口的内径；
Figure FDA0003134395710000012
其中，D为喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
Q为涡流泵(4)的流量；
ρ为液体的密度；
C为容器(5)内部所要求达到的压强；
A2为第一锥体出口的内径；
步骤S3、根据所获取的喷射体(1)的第一锥体的锥角、喷射体(1)的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，设计并制造喷射体(1)；根据所获取的涡流泵(4)的泵压强选取涡流泵(4)；并根据制造出的喷射体(1)和选取的涡流泵(4)制造所述真空发生器。
2.一种真空发生器的制造方法，其特征在于，真空发生器包括三通(2)，该三通(2)的第一开口与一待抽真空的容器(5)连通；三通(2)的第二开口中安装有喷射体(1)，三通(2)的第三开口中安装有扩散体(3)，喷射体(1)内部形成有第一通道，扩散体(3)内部形成有第二通道；第一通道的处于三通(2)内的开口与第二通道的处于三通(2)内的开口间隔并相对设置；真空发生器还包括与第一通道连通、用于将液体形成液流、再向第一通道中泵入液流并使该液流经由第一通道引流喷射入第二通道以将待抽真空的容器(5)内的空气抽出的涡流泵(4)；第一通道的部分或全部管段构成第一锥体，该第一锥体内径沿液流流动方向逐渐缩小；第二通道的部分或全部管段构成第二锥体，该第二锥体内径沿液流流动方向逐渐增大；
所述真空发生器的制造方法包括以下步骤：
步骤S1、获取涡流泵(4)的泵压强，并根据涡流泵(4)的流量-泵压强曲线得到涡流泵(4)的流量；获取液体的密度；获取喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；其中，喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比取值于3～4；获取容器(5)内部所要求达到的压强；获取喷射体(1)的第一锥体的锥角，第一锥体的锥角取值于15°～25°；获取扩散体(3)的第二锥体的锥角，该扩散体(3)的第二锥体的锥角取值于5°～15°；
步骤S2、根据步骤S1所获得的参数，计算喷射体(1)的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，有：
Figure FDA0003134395710000031
其中，Q为涡流泵(4)的流量；
ρ为液体的密度；
D为喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
C为容器(5)内部所要求达到的压强；
A1为第一锥体入口的内径；
Figure FDA0003134395710000032
其中，D为喷射体(1)的第一锥体入口与第一锥体出口的内径之比；
Q为涡流泵(4)的流量；
ρ为液体的密度；
C为容器(5)内部所要求达到的压强；
A2为第一锥体出口的内径；
步骤S3、获取扩散体(3)的第二锥体入口的内径，其中，该第二锥体入口的内径大于第一锥体出口的内径，且小于第一锥体入口的内径，然后，根据所获取得到的扩散体(3)的第二锥体入口的内径以及扩散体(3)的第二锥体的锥角设计并制造扩散体(3)；根据所获取的喷射体(1)的第一锥体的锥角、喷射体(1)的第一锥体入口的内径和第一锥体出口的内径，设计并制造喷射体(1)；根据所获取的涡流泵(4)的泵压强选取涡流泵(4)；并根据制造出的喷射体(1)、扩散体(3)和选取的涡流泵(4)制造所述真空发生器。
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