CN114263839A - 应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一套真空泵泵油非接触闭环更换系统及方法，基于未来聚变堆实际需求，本发明利用泵油在气压差的作用下自动流动的原理设计了一套泵油自动排出系统，同时采用高压气体压力驱动泵油的原理实现了的泵油自动补给，通过以上方式实现了真空泵泵油的非接触排出及添加的目的，实现了泵油的闭环操作，从根本上避免了工作人员直接更换泵油带来的氚辐射风险，可以有效保证操作人员的人身安全。
Description
技术领域
本发明涉及真空技术、磁约束聚变领域，具体是一种应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统及方法。
背景技术
真空泵是未来聚变堆装置中重要的真空抽气设备，其中旋片式机械泵及油润滑分子泵是一种靠油润滑的真空抽气泵，这些泵在使用过程中，泵油由于长期使用会被污染，从而会导致真空泵抽气性能下降，因此这些泵在使用一段时间后必须定期更换泵油以保持其抽气能力正常。
在未来的聚变堆中，由于要使用放射性气体氚作为工作气体，而氚由于有放射性且会有少量的氚滞留在泵油中，如果人直接接触泵油，则泵油中残存的放射性气体氚会对工作人员造成辐射危害，因此，在未来的聚变堆中这些泵油在更换时操作人员是不能与泵油接触的，因此，开展聚变堆中真空泵泵油的无接触闭环更换系统及方法的研发对未来聚变堆操作人员的人身安全是至关重要的。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，基于未来聚变堆实际需求，提供应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统及方法，利用泵油在气压差的作用下自动流动的原理设计了一种应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统，同时采用高压气体压力驱动泵油的原理实现了的泵油自动补给，通过以上方式实现真空泵泵油的非接触排出及添加的目的，实现泵油的闭环操作，从根本上避免了工作人员直接更换泵油带来的氚辐射风险，有效保证操作人员的人身安全。
本发明的技术方案如下：
本发明的一种应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统，包括废油收集器、抽气泵、耐高压油桶、高压氮气瓶、减压阀、液位传感器及各种连接阀门和连接管道，其中，所述的废油收集器的废油收集口通过连接管道及阀门与油箱底部的出油口相连，而废油收集器的出气口则通过连接管道及阀门与抽气泵的抽气口相连；所述耐高压油桶顶端的进气口以次通过连接管道、减压阀、阀门与高压氮气瓶相连接，同时所述耐高压油桶底部的出油口通过连接管道和阀门与待更换泵油的真空泵的油箱侧壁的进油口相连，而在耐高压油桶顶部的回油口则通过阀门及连接管道与真空泵的油箱相连，在高压油桶顶部的出气口通过管道与泄放阀门连接；所述液位传感器安装在油箱内部，实时监测油箱内部的油位高度。
本发明的泵油具体更换步骤如下：
(1)当泵油污染需要更换时，此时首先确保进油管路上的阀门处于关闭状态，然后开启抽气泵并打开抽气泵前端的阀门，此时抽气泵对所述的废油收集器上端的腔体抽气，废油收集器内部腔体气压会变成负压状态，然后打开废油收集器与待更换泵油的油箱的出油口之间的阀门，在气体压力差的作用下，待更换泵油的油箱内部受污染的泵油就会沿着管道自动流入废油收集器，实现泵油的的自动排出。
(2)在泵油排出的过程中，通过安装在油箱内部的液位传感器，实时监测油箱内部的油位高度，待油箱内部的泵油排放完全后，关闭废油收集器与油箱的出油口之间的阀门，然后关闭抽气泵前端的阀门并关闭抽气泵，从而完成废油的排放。
(3)然后打开高压钢瓶的阀门并通过减压阀调节耐压油桶内部的气压，耐高压油桶内的泵油就会在上方高压气体压力的作用下沿着进油管道流动，此时打开耐高压油桶底部的出油口与真空泵的油箱之间的阀门，泵油就会沿着进油管道进入真空泵的油箱，通过调节减压阀的压力可以调节真空泵泵油的注入速度。
(4)在泵油注入的过程中，通过安装在油箱内部的液位传感器，实时监测油箱内部的油位高度，待油箱内部的泵油达到规定的刻度时，关闭耐高压油桶底部的出油口与真空泵的油箱之间的阀门，同时关闭高压钢瓶前端的阀门及减压阀。
(5)然后打开连接在耐高压油桶的出气口上面的泄放阀，让耐高压油桶内部的高压气体泄放掉，然后再打开回油阀门，让管道中多余的泵油就会沿着管道回流入耐压油桶中，从而完成泵油的注入。通过以上操作就完成了真空泵泵油的非接触闭环更换。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
(1)目前现有的真空泵的泵油更换都是采用人工手动打开油箱上的放油阀，然后把油箱里的泵油泄放掉，待泵油泄完毕后，再关闭放油阀，然后再通过注油口注入一定量的干净泵油，因此在更换泵油的过程中操作人员不可避免的要接触到泵油，而在未来的聚变堆中，由于真空泵抽除的气体是带有放射性的气体氚，因此泵油中不可避免的会残留一些氚，因此为了保护工作人员的人身安全，泵油在更换的过程中工作人员是不能直接接触的。
(2)本发明基于未来聚变堆实际需求，公开了一套真空泵泵油非接触闭环更换系统及方法，利用泵油在气压差的作用下自动流动的原理设计了一套泵油自动排出系统，同时采用高压气体压力驱动泵油的原理实现了的泵油自动补给，通过以上方式实现了真空泵泵油的非接触排出及添加的目的，从根本上避免了工作人员直接更换泵油带来的氚辐射风险，可以有效保证操作人员的人身安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统，包括：废油收集器5、抽气泵2、耐高压油桶4、高压氮气瓶3、减压阀14、液位传感器13、耐高压油桶4底部出油口26与真空泵油箱12的进油口28之间的阀门6、高压氮气瓶3与减压阀14之间的阀门7、耐高压油4桶顶部的回油口24与真空泵油箱12的进油口28之间的阀门8、废油收集器5的废油收集口22与真空泵油箱12底部的出油口27之间的阀门9、抽气泵2的抽气口29与废油收集器5的出气口21之间的阀门10、与耐高压油桶4顶部的出气口25连接的阀门11、废油收集口22与阀门9及真空泵油箱12底部的出油口27之间的管道15、抽气泵2的抽气口29与阀门10及废油收集器5的出气口21之间的管道16、耐高压油桶4顶部的进气口23与减压阀之间的管道17、阀门8与真空泵油箱12的进油口28之间的管道18、耐高压油桶4底部出油口26与阀门6及真空泵油箱12的进油口28之间的管道19、耐高压油桶4顶部的出气口25与阀门11之间的管道20。
废油收集器5的废油收集口22通过连接管道15及阀门9与油箱12底部的出油口27相连，而废油收集器5的出气口21则通过连接管道16及阀门10与抽气泵2的抽气口29相连；所述耐高压油桶4顶端的进气口23以次通过连接管道17、减压阀14、阀门7与高压氮气瓶3相连接，同时所述耐高压油桶4底部的出油口26通过连接管道19和阀门6与待更换泵油的真空泵的油箱12侧壁的进油口28相连，而在耐高压油桶4顶部的回油口24则通过阀门8及连接管道18与真空泵的油箱12相连，在高压油桶4顶部的出气口25通过管道20与泄放阀门11连接；所述液位传感器13安装在油箱12的内部，实时监测油箱12内部的油位高度，
本发明更换方法实现如下：
(a)当真空泵1中的泵油污染需要更换时，此时首先确保进油管路上的阀门6、8处于关闭状态，然后开启抽气泵2并打开抽气泵前端的阀门10，此时抽气泵2对所述的废油收集器5上端的腔体抽气，废油收集器5内部腔体气压会变成负压状态，然后打开废油收集器5与待更换泵油的油箱12的出油口27之间的阀门9，在气体压力差的作用下，待更换泵油的油箱12内部受污染的泵油就会沿着管道15自动流入废油收集器5，实现泵油的的自动排出。
(b)在泵油排出的过程中，通过安装在油箱12内部的液位传感器13，实时监测油箱12内部的油位高度，待油箱12内部的泵油排放完全后，关闭废油收集器5与油箱12的出油口27之间的阀门9，然后关闭抽气泵2前端的阀门10并关闭抽气泵2，从而完成废油的排放。
(c)然后打开高压钢瓶3的阀门7并通过减压阀14调节耐压油桶4内部的气压，耐高压油桶4内的泵油就会在上方高压气体压力的作用下沿着进油管道19流动，此时打开耐高压油桶底部的出油口26与真空泵的油箱12之间的阀门6，泵油就会沿着进油管道19进入真空泵的油箱12，通过调节减压阀14的压力可以调节真空泵泵油的注入速度。
(d)在泵油注入的过程中，通过安装在油箱内部的液位传感器13，实时监测油箱内部的油位高度，待油箱内部的泵油达到规定的刻度时，关闭耐高压油桶底部的出油口26与真空泵的油箱12之间的阀门6，同时关闭高压钢瓶3前端的阀门7及减压阀14。
(e)然后打开连接在耐高压油桶4的出气口25上面的泄放阀11，让耐高压油桶4内部的高压气体泄放掉，然后再打开回油阀门8，让管道中多余的泵油就会沿着管道18回流入耐压油桶4中，从而完成泵油的注入。通过以上操作就完成了真空泵泵油的非接触闭环更换。
Claims (2)
1.一种应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统，其特征在于，包括：废油收集器、抽气泵、耐高压油桶、高压氮气瓶、减压阀、液位传感器、连接管道和阀门；
所述废油收集器的废油收集口通过连接管道及阀门与油箱底部的出油口相连，废油收集器的出气口通过连接管道及阀门与抽气泵的抽气口相连；
所述耐高压油桶顶端的进气口以次通过连接管道、减压阀、阀门与高压氮气瓶相连接，同时所述耐高压油桶底部的出油口通过连接管道和阀门与待更换泵油的真空泵的油箱侧壁的进油口相连，在耐高压油桶顶部的回油口则通过阀门及连接管道与真空泵的油箱相连，在耐高压油桶顶部的出气口通过管道与泄放阀门连接；所述液位传感器安装在油箱内部，实时监测油箱内部的油位高度。
2.一种采用权利要求1所述应用于未来聚变堆的真空泵泵油非接触闭环更换系统的实现方法，其特征在于，更换步骤如下：
(1)当泵油需要更换时，此时首先确保进油管路上的阀门处于关闭状态，再开启抽气泵并打开抽气泵前端的阀门，此时抽气泵对所述的废油收集器上端的腔体抽气，废油收集器内部腔体气压会变成负压状态，然后打开废油收集器与待更换泵油的油箱的出油口之间的阀门，在气体压力差的作用下，待更换泵油的油箱内部受污染的泵油就会沿着管道自动流入废油收集器，实现泵油的的自动排出；
(2)在泵油排出的过程中，通过安装在油箱内部的液位传感器，实时监测油箱内部的油位高度，待油箱内部的泵油排放完全后，关闭废油收集器与油箱的出油口之间的阀门，然后关闭抽气泵前端的阀门并关闭抽气泵，完成废油的排放；
(3)然后打开高压钢瓶的阀门并通过减压阀调节耐压油桶内部的气压，耐高压油桶内的泵油在上方高压气体压力的作用下沿着进油管道流动，此时打开耐高压油桶底部的出油口与真空泵的油箱之间的阀门，泵油沿着进油管道进入真空泵的油箱，通过调节减压阀的压力调节真空泵泵油的注入速度；
(4)在泵油注入的过程中，通过安装在油箱内部的液位传感器，实时监测油箱内部的油位高度，待油箱内部的泵油达到规定的刻度时，关闭耐高压油桶底部的出油口与真空泵的油箱之间的阀门，同时关闭高压钢瓶前端的阀门及减压阀；
(5)再打开连接在耐高压油桶的出气口上面的泄放阀，让耐高压油桶内部的高压气体泄放掉，然后打开回油阀门，让管道中多余的泵油沿着管道回流入耐压油桶中，成泵油的注入，通过以上操作即完成真空泵泵油的非接触闭环更换。
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