CN113357169A - 低真空高温载气循环泵及其高温载气驱动方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低真空高温载气循环泵，包括气体驱动装置、输出驱动装置和设置在所述气体驱动装置与所述输出驱动装置之间的传动装置。该低真空高温载气循环泵以气源驱动气体驱动装置转动，然后通过传动装置带动动力叶片转动，以实现气体循环。上述低真空高温载气循环泵，不存在传统电机驱动叶片被高温气体损伤磁性而无法正常工作的问题，满足了高温气体循环实验的要求。此外，气体驱动腔体、与连接轴腔体和输出驱动腔体配合形成一个密闭空间，当向气体驱动腔体输入与高温气体相同且压力大于所述高温气体的气体时，气体驱动腔体内的气源通过缝隙进入输出驱动腔体，避免了外界空气进入，不会对实验腔体内的气体环境产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，特别是涉及一种低真空高温载气循环泵及其高温载气驱动方法和应用。
背景技术
在某些实验条件下，需要使用循环泵将实验腔体内的高温气体进行循环驱动。目前通常采用电机驱动叶片带动气体的方式。但是，由于实验腔体内的高温气体超过居里温度，传统电机的磁芯会产生较大的磁损，从而使电机输出效率下降，导致电机停转。很大程度影响了实验进度并产生较大的设备成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中电机驱动叶片无法满足高温气体循环实验要求的技术缺陷，而提供一种低真空高温载气循环泵，以低温气源驱动气体驱动装置转动，然后通过所述传动装置带动动力叶片转动，以实现气体循环，不存在传统电机驱动叶片被高温气体损伤磁性而无法正常工作的问题，满足了高温气体循环实验的要求。
本发明的另一方面，是提供上述低真空高温载气循环泵在高温气体循环中的应用，适用于不同种类的高温气体循环。
本发明的另一方面，是提供上述低真空高温载气循环泵的高温载气驱动方法。使用时，将输出驱动腔体与实验腔体连通，然后向进气口通入同种气体即可，操作简单高效。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种低真空高温载气循环泵，包括为高温气体提供驱动力的动力叶片和受低温气源驱动而发生转动的驱动叶片，所述驱动叶片通过传动组件驱动所述动力叶片旋转，所述动力叶片和所述驱动叶片分别位于相互独立的输出驱动腔体和气体驱动腔体内。
在上述技术方案中，所述传动组件包括连接轴、转轴和传动伞轮组，所述传动伞轮组包括相互啮合的第一伞轮和第二伞轮，所述连接轴的一端与所述驱动叶片的中心固定连接随所述驱动叶片转动而转动，另一端与所述第一伞轮固定连接带动所述第一伞轮转动；所述转轴一端与所述第二伞轮固定连接，另一端与所述动力叶片固定连接。
在上述技术方案中，所述气体驱动腔体上设置有用于输入和输出所述低温气源的进气口和出气口。
在上述技术方案中，所述进气口和出气口分别位于所述气体驱动腔体同侧的上下两端。
在上述技术方案中，所述传动组件还包括套装在所述连接轴外部的连接轴腔体，所述连接轴腔体的两端分别与所述气体驱动腔体和输出驱动腔体的外壁密封连接，所述连接轴的底端穿过形成在所述侧壁上的开口进入所述内，另一端穿过形成在所述气体驱动腔体侧壁上的开口进入所述气体驱动腔体内。
在上述技术方案中，所述输出驱动腔体为两端开口的桶状结构。
在上述技术方案中，所述传动伞轮组和转轴均设置在所述输出驱动腔体内。
在上述技术方案中，所述输出驱动腔体、动力叶片、传动伞轮组和转轴的材质包括但不限于石英或不锈钢。
本发明的另一个目的，上述低真空高温载气循环泵在高温气体循环中的应用，所述高温气体包括但不限于惰性气体或氯化氢气体。
本发明的另一个目的，上述低真空高温载气循环泵的高温载气驱动方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述输出驱动腔体与实验腔体相连通，使所述输出驱动腔体内充满所述实验腔体内的高温气体，并且使所述输出驱动腔体、动力叶片、传动伞轮组和转轴达到与所述高温气体相同的温度；
步骤2：低温气源驱动所述驱动叶片转动，同时经所述传动组件驱动所述动力叶片转动，完成所述输出驱动腔体内的高温气体的循环。
在上述技术方案中，所述低温气源与所述高温气体为同种气体，其压力高于所述高温气体的压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的低真空高温载气循环泵通过合理的使用各种耐高温材质，实现输出驱动腔体以及位于其内部空腔的驱动叶片和传动齿轮不受高温气体损伤。同时，气体驱动装置和连接轴并未直接接触高温气体，因而也不会被高温气体损伤。因此，上述低真空高温载气循环泵，不存在传统电机驱动叶片被高温气体损伤磁性而无法正常工作的问题，满足了高温气体循环实验的要求。
2.本发明提供的低真空高温载气循环泵中，气体驱动腔体、与连接轴腔体和输出驱动腔体配合形成一个密闭空间，当向气体驱动腔体输入与高温气体相同且压力大于所述高温气体的低温气源时，气体驱动腔体内的低温气源通过缝隙进入输出驱动腔体，避免了外界空气进入，同时由于低温气源与实验腔体内的高温气体相同，且经由缝隙进入的气体量较少，影响基本可以忽略不计，因此不会对实验腔体内的气体环境产生影响，保证了实验的准确性。
附图说明
图1所示为低真空高温载气循环泵的结构示意图(其中气体驱动装置部分为剖面图)；
图2所示为低真空高温载气循环泵的驱动结构示意图；
图3所示为低真空高温载气循环泵的剖面图。
图中：1-气体驱动腔体，2-连接轴腔体，3-输出驱动腔体，4-进气口，5-驱动叶片，6-出气口，7-传动伞轮组，7-1-第一伞轮，7-2-第二伞轮，8-动力叶片，9-连接轴，10-转轴。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种低真空高温载气循环泵，包括为高温气体提供驱动力的动力叶片8和受低温气源驱动而发生转动的驱动叶片5，所述驱动叶片5通过传动组件驱动所述动力叶片8旋转，所述动力叶片8和所述驱动叶片5分别位于相互独立的输出驱动腔体3和气体驱动腔体1内。
所述传动组件包括连接轴9、转轴10和传动伞轮组7，所述传动伞轮组7包括相互啮合的第一伞轮7-1和第二伞轮7-2，所述连接轴9的一端与所述驱动叶片5的中心固定连接随所述驱动叶片5转动而转动，另一端与所述第一伞轮7-1固定连接带动所述第一伞轮7-1转动；所述转轴10一端与所述第二伞轮7-2固定连接，另一端与所述动力叶片8固定连接。
上述低真空高温载气循环泵，以低温气源驱动气体驱动装置转动，然后通过所述传动组件带动所述动力叶片8转动，以实现气体循环。在此过程中，输出驱动腔体3与实验腔体连通，内部充满高温气体，同时将所述输出驱动腔体3以及位于其内部空腔的驱动叶片5和传动伞轮组7升温至于所述高温气体相同的温度。通过合理的使用各种耐高温材质，可以实现输出驱动腔体3以及位于其内部空腔的动力叶片8和传动伞轮组7不受高温气体损伤。同时，驱动叶片5、气体驱动腔体1和连接轴9并未直接接触高温气体，因而也不会被高温气体损伤。因此，上述低真空高温载气循环泵，不存在传统电机驱动叶片被高温气体损伤磁性而无法正常工作的问题，满足了高温气体循环实验的要求。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上介绍其密闭性能。
由于上述低真空高温载气循环泵中连接轴9需要转动，因此连接轴9与输出驱动腔体3之间难以避免的产生轻微漏气，由于实验腔体处于低真空状态，外界空气很容易通过连接轴9与输出驱动腔体3之间的缝隙进入实验腔体内，从而对实验腔体内的气体环境产生影响。
所述气体驱动装置还包括用于包覆和驱动所述驱动叶片5的气体驱动腔体1，所述气体驱动腔体1上设置有用于输入和输出所述低温气源的进气口4和出气口6。所述气体驱动腔体1为圆筒腔体，所述圆筒腔体的宽度略大于驱动叶片5的宽度，所述圆筒腔体的半径略大于驱动叶片5的长度，进气口4和出气口6连接于所述圆筒状腔体的圆周侧壁面上。使用时，向进气口4内充入低温气源，同时将出气口6内的低温气源按需求排出或收集，低温气源推动驱动叶片5转动。气体驱动腔体1的作用主要有三方面：一、包覆驱动叶片5，防止转动过程中发生危险；二、其上的进气口4和出气口6连接低温气源，为低温气源提供进出口及流动导向；三、与连接轴腔体2和输出驱动腔体3配合形成一个密闭空间，当向气体驱动腔体1输入与高温气体相同且压力大于所述高温气体的气体时，气体驱动腔体1内的气体通过缝隙进入输出驱动腔体3，避免了外界空气进入，不会对实验腔体内的气体环境产生影响。
所述进气口4和出气口6分别位于所述气体驱动腔体1同侧的上下两端，有利于驱动叶片5的转动。
所述传动装置还包括套装在所述连接轴9外部的连接轴腔体2，所述连接轴腔体2的两端分别与所述气体驱动腔体1和输出驱动腔体3的外壁密封连接，所述连接轴9的底端穿过形成在所述3侧壁上的开口进入所述3内，另一端穿过形成在所述气体驱动腔体1侧壁上的开口进入所述气体驱动腔体1内。将连接轴9与气体驱动腔体1和输出驱动腔体3之间的缝隙进行密封，防止外界空气经由缝隙进入。
所述输出驱动腔体3为两端开口的密封桶状结构，其两端开口分别与实验腔体密封连通，一端为进气端，另一端为出气端，为高温气体循环提供导向。
所述传动伞轮组7和转轴10均设置在所述输出驱动腔体3内。
所述输出驱动腔体3、动力叶片8、传动伞轮组7和转轴10的材质包括但不限于不锈钢或石英，其中不锈钢材质适用于高温的惰性气体，石英材质适用于高温的氯化氢气体。
实施例3
本实施例是基于实施例1和实施例2介绍其高温载气驱动方法。
上述低真空高温载气循环泵的高温载气驱动方法，包括以下步骤：
步骤1：将所述输出驱动腔体3与实验腔体相连通，使所述输出驱动腔体3内充满所述实验腔体内的高温气体，并且使所述输出驱动腔体3、动力叶片8、传动伞轮组7和转轴10达到与所述高温气体相同的温度；
步骤2：低温气源驱动所述驱动叶片5转动，同时经所述传动装置驱动所述动力叶片8转动，完成所述输出驱动腔体3内的高温气体的循环。
所述低温气源与所述高温气体为同种气体以防止经由缝隙进入的低温气源污染高温气体，其压力高于所述高温气体的压力防止高温气体向外泄露。气体驱动腔体1内的低温气源通过缝隙进入输出驱动腔体3，避免了外界空气进入，不会对实验腔体内的气体环境产生影响。同时由于低温气源与实验腔体内的高温气体相同，且经由缝隙进入的气体量较少，影响基本可以忽略不计。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种低真空高温载气循环泵，其特征在于，包括为高温气体提供驱动力的动力叶片(8)和受低温气源驱动而发生转动的驱动叶片(5)，所述驱动叶片(5)通过传动组件驱动所述动力叶片(8)旋转，所述动力叶片(8)和所述驱动叶片(5)分别位于相互独立的输出驱动腔体(3)和气体驱动腔体(1)内。
2.如权利要求1所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述传动组件包括连接轴(9)、转轴(10)和传动伞轮组(7)，所述传动伞轮组(7)包括相互啮合的第一伞轮(7-1)和第二伞轮(7-2)，所述连接轴(9)的一端与所述驱动叶片(5)的中心固定连接随所述驱动叶片(5)转动而转动，另一端与所述第一伞轮(7-1)固定连接带动所述第一伞轮(7-1)转动；所述转轴(10)一端与所述第二伞轮(7-2)固定连接，另一端与所述动力叶片(8)固定连接。
3.如权利要求1所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述气体驱动腔体(1)上设置有用于输入和输出所述低温气源的进气口(4)和出气口(6)。
4.如权利要求3所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述进气口(4)和出气口(6)分别位于所述气体驱动腔体(1)同侧的上下两端。
5.如权利要求2所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述传动组件还包括套装在所述连接轴(9)外部的连接轴腔体(2)，所述连接轴腔体(2)的两端分别与所述气体驱动腔体(1)和输出驱动腔体(3)的外壁密封连接，所述连接轴(9)的底端穿过形成在所述(3)侧壁上的开口进入所述(3)内，另一端穿过形成在所述气体驱动腔体(1)侧壁上的开口进入所述气体驱动腔体(1)内。
6.如权利要求5所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述输出驱动腔体(3)为两端开口的桶状结构。
7.如权利要求6所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述传动伞轮组(7)和转轴(10)均设置在所述输出驱动腔体(3)内。
8.如权利要求7所述的低真空高温载气循环泵，其特征在于，所述输出驱动腔体(3)、动力叶片(8)、传动伞轮组(7)和转轴(10)的材质包括石英或不锈钢。
9.如权利要求8所述的低真空高温载气循环泵在高温气体循环中的应用，其特征在于，所述高温气体包括惰性气体或氯化氢气体。
10.如权利要求9所述的低真空高温载气循环泵的高温载气驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将所述输出驱动腔体(3)与实验腔体相连通，使所述输出驱动腔体(3)内充满所述实验腔体内的高温气体，并且使所述输出驱动腔体(3)、动力叶片(8)、传动伞轮组(7)和转轴(10)达到与所述高温气体相同的温度；
步骤2：低温气源驱动所述驱动叶片(5)转动，同时经所述传动组件驱动所述动力叶片(8)转动，完成所述输出驱动腔体(3)内的高温气体的循环。
11.如权利要求10所述的高温载气驱动方法，其特征在于，所述低温气源与所述高温气体为同种气体，其压力高于所述高温气体的压力。
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