CN116123143B - 一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于磁悬浮真空泵技术领域，提供了一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，包括上级泵体、下级泵体和冷却机构；所述冷却机构包括冷却管，所述冷却管的管壁内部设有若干转动空间，若干所述转动空间内均设有冷却喷头组件；所述冷却喷头组件包括转动连接在转动空间内部的转轮，所述转轮的两侧均固接有延伸至冷却管内腔的风筒，所述转轮的内部设有流道，所述冷却管的外壁设有与流道连通的液氮通道，所述冷却管的内壁固接喷头，所述喷头与流道连通；借此，本发明可以喷射液氮对热空气直接降温，降温效果好，且液氮对热空气降温后汽化变为氮气，排入空气不会造成空气污染。

Description

一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构

技术领域

本发明涉及磁悬浮真空泵技术领域，尤其涉及一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构。

背景技术

随着技术的发展，磁悬浮真空泵逐步进入人们的视野，其具有无摩擦、耗损小、低噪音等优点，广泛应用于医药、造纸、食品等领域；但随着人们对抽气量和真空度要求的增高，单级的磁悬浮真空泵已经无法满足人们的需求，需要将两级甚至两级以上的磁悬浮真空泵串联使用；而在串联的多级磁悬浮透平真空泵系统中，从上一级真空泵中排出的气体温度很高，若不对气体进行降温，则会使下一级的真空泵耗功增大，损耗增加，减低下一级真空泵的使用年限。

在申请号CN201920391548.1中提出了一种多级磁悬浮透平真空泵集成进气冷却系统，其通过管程将流经的热气流整流平顺，并使用管程外围的壳程对管程进行降温，壳程内部的冷却水与管程的外壁接触后将低温传递给管程，降温后的管程再将低温传递给内部热空气，从而对热空气进行降温。

上述技术方案虽然可以对热空气进行降温，但这种靠冷却水间接传递温度给热空气降温的方式损耗较大，冷却水不能直接将温度传递给热空气，热空气仅能靠管程隔水降温，热空气受冷却水的降温有限；并且管程与壳程与冷却水长时间接触后会产生水垢，影响后续使用。

综上所知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其可以喷射液氮对热空气直接降温，降温效果好，且液氮对热空气降温后汽化变为氮气，排入空气不会造成空气污染。

为了实现上述目的，本发明提供了一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，包括上级泵体、下级泵体和冷却机构，所述冷却机构包括安装于上级泵体和下级泵体之间的冷却管，所述冷却管的管壁上设有若干单体冷却组件，所述单体冷却组件包括转动空间、驱动部和冷却喷头组件，所述转动空间设于冷却管的管壁内部，所述驱动部设于冷却管的外壁表面或管壁内部；

所述冷却喷头组件包括转轮、喷头和液氮通道，所述喷头安装在冷却管的内腔腔壁上；所述液氮通道开设于冷却管的管壁内部，且一端延伸出冷却管的外壁；所述转轮转动连接在转动空间内，所述转轮的内部设有流道，所述驱动部带动转轮在转动空间内转动，且驱动部每带动转轮转动180度，所述液氮通道、流道和喷头三者连通一次。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述驱动部包括两个风筒，两个所述风筒分别设立在转轮的两侧，两个所述风筒均由连杆和引风勺组成，所述连杆一端固接转轮的侧面中心，另一端延伸至冷却管的内腔后与引风勺固接，所述引风勺的凹口朝向上级泵体一侧，所述引风勺具有弧度，所述弧度的圆心与风筒转动的圆心重合。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述驱动部包括驱动件，所述驱动件固定安装在冷却管的外壁表面，所述驱动件的输出轴贯穿冷却管的管壁后与转轮固接。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述冷却管的外部设有存储箱及液氮泵，所述液氮泵设有入液口和出液口，所述液氮泵的入液口与存储箱的内部连通，若干所述冷却喷头组件的液氮通道均与液氮泵的出液口连通。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述冷却管嵌压于存储箱的顶部，所述存储箱的顶部固接安装板，所述安装板环绕冷却管，所述液氮泵固定安装于安装板上，所述液氮泵的入液口固接抽液管，所述抽液管与存储箱的内部连通。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述冷却管的外部环设连管，若干所述冷却喷头组件的液氮通道均与连管连通，所述液氮泵的出液口固接输液管，所述输液管与连管连通。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述冷却管的内部设有导流管，所述导流管设有若干镂空的导流通道，若干所述导流通道靠近上级泵体的一端均设有引流倒角。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述转轮设有镂空区。

根据本发明所述的一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，所述冷却管的两端均设有法兰和连接件，所述冷却管通过法兰和连接件分别与上级泵体和下级泵体连接。

本发明提供了一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其有益效果为：

1、通过使用喷头喷射液氮，液氮从喷头喷出后与热空气结合会迅速汽化，凭借汽化吸收热量的过程来对流经冷却管内腔的热空气进行直接降温，降温效率高于冷却水间接降温；而汽化后的液氮变为氮气，排入空气不会造成空气污染；且该冷却方式不会产生水垢，后续无需对水垢清洁，省时省力。

2、通过在转轮的两侧均固接延伸至冷却管内腔的风筒，替转轮省去了驱动装置；当热空气从冷却管的内腔流经时，高速流动的热空气会灌入风筒，从而给予风筒转动的动力，使风筒带动转轮转动；而当转轮转动至流道、液氮通道和喷头三者连通时，液氮便会涌入喷头，从而使喷头喷出液氮，既转轮每转动180度，喷头便会喷射一次液氮，进行一次降温，而上级泵体和下级泵体的功率越高，冷却管内的热空气流速也就越快，带动风筒转动的速度也就越快，喷头喷射的频率也就越高；借此，无需驱动装置便可使喷头喷射液氮，节省成本，且喷射频率会根据上级泵体和下级泵体的功率而变化。

3、通过在冷却管的内部设置导流管，使上级泵体排出的螺旋状热空气进入导流管的导流通道后被迫整流为直线状，防止螺旋状热空气进入下级泵体时，因螺旋状空气搅动而对下级泵体的真空叶轮造成损坏。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明转动空间与冷却管的位置示意图；

图3是图2的B处局部放大示意图；

图4是本发明驱动部为风筒时，风筒与冷却喷头组件的连接关系示意图；

图5是图1的A处局部放大示意图；

图6是本发明冷却喷头组件未转动时与转动空间的位置关系示意图；

图7是本发明冷却喷头组件转动180度时与转动空间的位置关系示意图；

图8是本发明冷却喷头组件转动270度时与转动空间的位置关系示意图；

图9是本发明驱动部为驱动件时，驱动件与冷却喷头组件的连接关系示意图；

图10是本发明导流管结构示意图；

在图中，1-下级泵体，2-冷却机构，21-存储箱，211-安装板，22-液氮泵，221-抽液管，222-输液管，23-连管，24-单体冷却组件，25-冷却喷头组件，251-喷头，252-转轮，2521-镂空区，253-流道，254-液氮通道，255-转轴，26-转动空间，261-置轮空间，262-置筒空间，27-风筒，271-连杆，272-引风勺，28-冷却管，29-驱动件，3-导流管，31-引流倒角，32-导流通道，4-上级泵体，5-法兰，51-连接件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，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。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1、图2、图3，本发明提供了一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，包括上级泵体4、下级泵体1和冷却机构2；冷却机构2包括安装于上级泵体4出气口和下级泵体1进气口之间的冷却管28，冷却管28的管壁上设有若干单体冷却组件24，单体冷却组件24包括转动空间26、驱动部和冷却喷头组件25，转动空间26包括置轮空间261和置筒空间262，转动空间26设于冷却管28的管壁内部，驱动部设于冷却管28的外壁表面或管壁内部。

具体的是，本发明的单体冷却组件24设有三组，且基于冷却管28的同一横截面设置，本领域技术人员可根据实际情况选择其他数量的单体冷却组件24。

参见图2至图9，具体的是，冷却喷头组件25包括转轮252、喷头251和液氮通道254；喷头251安装在冷却管28的内腔腔壁上；液氮通道254开设于冷却管28的管壁内部，且一端延伸出冷却管28的外壁；转轮252的内部设有流道253；转轮252的两侧中心固接转轴255，转轮252通过转轴255转动连接在转动空间26的置轮空间261内；驱动部与转轴255连接，驱动部带动转轮252在置轮空间261内转动，且驱动部每带动转轮252转动180度，液氮通道254、流道253和喷头251三者连通一次；当热空气从冷却管28的内腔流经时，驱动部带动转轮252转动，转轮252每转动180度，流道253、液氮通道254和喷头251三者连通一次，三者连通时，液氮从液氮通道254流经流道253进入喷头251内，喷头251喷出液氮对热空气进行降温；既转轮252每转动180度，喷头251便会喷射一次液氮，进行一次降温，而液氮从喷头251喷出后与热空气结合迅速汽化，凭借汽化吸收热量的过程来对流经冷却管28内腔的热空气进行直接降温，降温效率高于冷却水间接降温；而汽化后的液氮变为氮气，排入空气后不会造成空气污染；且该冷却方式不会产生水垢，后续无需对水垢清洁，省时省力。

具体的是，本发明的转轮252是截面为正圆的圆饼结构，本领域技术人员可根据实际情况选择其他形状的转轮252。

优选的是，本发明的喷头251靠近转轮252的一端设有与转轮252适配的弧形槽，使喷头251可以更好的贴合转轮252，减少转轮252与喷头251之间的缝隙，减少泄漏。

参见图9，根据本发明的一种实施例1：本发明的驱动部为驱动件29，驱动件29安装于冷却管28的外壁表面，驱动件29的输出轴贯穿冷却管28的管壁后与转轮252的转轴255固接；借此，当高速流动的热空气进入冷却管28的内腔时，打开驱动件29，驱动件29的输出轴带动转轮252转动；转轮252每转动180度，流道253、液氮通道254和喷头251三者连通一次，三者连通时，液氮从液氮通道254流经流道253进入喷头251内，喷头251喷出液氮对热空气进行降温。

具体的是，本实施例1中的驱动件29为减速电机，本领域技术人员可根据实际情况选择其他驱动件29。

参见图2至图8，根据本发明的一种实施例2：本发明的驱动部包括两个风筒27，两个风筒27分别设立在转轮252的两侧；两个风筒27均由连杆271和引风勺272组成，连杆271的一端固接转轮252的转轴255，另一端延伸至冷却管28的内腔后与引风勺272固接，引风勺272的凹口朝向上级泵体4一侧；借此，当高速流动的热空气进入冷却管28的内腔时，高速流动的热空气灌入引风勺272内，给予风筒27转动的动力，使风筒27在置筒空间262内转动，同时带动转轮252在置轮空间261内转动；风筒27每转动180度，流道253、液氮通道254和喷头251三者连通一次，三者连通时，液氮从液氮通道254流经流道253进入喷头251内，喷头251喷出液氮对热空气进行降温；而上级泵体4和下级泵体1的功率越高，冷却管28内的热空气流速也就越快，带动风筒27转动的速度也就越快，喷头251喷射的频率也就越高；借此，无需驱动件便可使喷头251喷射液氮，节省成本，且喷射频率会根据上级泵体4和下级泵体1的功率而变化，更加实用。

优选的是，风筒27的引风勺272具有弧度，且弧度的圆心与风筒27转动的圆心重合；这样风筒27在被热空气吹动时，热空气给予风筒27的初始变动方向与转动方向匹配度较高，风筒27转动时受到的阻力小，不容易卡顿。

参见图1，存储箱21的顶部设有与冷却管28适配的凹槽，冷却管28卡在存储箱21的凹槽内，使存储箱21能够更好的固定在冷却管28底部，不用占用多余的空间来放置存储箱21；存储箱21的顶部固接安装板211，安装板211环绕在冷却管28的外围，液氮泵22固定安装在安装板211的顶部，液氮泵22上设有入液口和出液口，液氮泵22的入液口固接抽液管221，抽液管221与存储箱21的内部连通；液氮泵22的出液口固接输液管222，冷却管28的外部环设连管23，输液管222与连管23连通，连管23与每个液氮通道254连通；借此，液氮泵22从存储箱21抽取液氮向连管23内输送，液氮再从连管23进入每个液氮通道254内，为喷头251喷射提供液氮。

参见图1，优选的是，输液管222设有两根分叉管，两根分叉管分别连接在连管23的三分点处；这样可使液氮较均匀的输送至连管23内，使每个与连管23连通的液氮通道254均有液氮进入，保证每个冷却喷头组件25都有液氮供应，减少出现液氮分布不均的情况。

参见图1，具体的是，冷却管28的两端均设有法兰5与连接件51，冷却管28的一端通过法兰5、连接件51与上级泵体4的出气口连接，冷却管28的另一端通过法兰5、连接件51与和下级泵体1的进气口连接，本领域技术人员也可根据实际情况选择其他连接方式。

具体的是，上述连接件51为螺栓，本领域技术人员可根据实际情况选择其他连接件51。

参见图1、图10，优选的是，冷却管28内腔靠近上级泵体4的一端固定安装有导流管3，所述导流管3内设有若干镂空的导流通道32，导流通道32靠近上级泵体4的一端均设有引流倒角31；当上级泵体4排出的螺旋状热空气进入冷却管28的内腔时，热空气会先受到引流倒角31的引流，进入导流管3的导流通道32内，进入的热空气受到横直的导流通道32的限制，被迫整流为直线状；借此，防止螺旋状的热空气搅动，避免搅动的热空气对风筒27和下级泵体1的真空叶轮造成损坏。

具体的是，本发明的导流通道32设有七个，本领域技术人员可根据实际情况选择其他数量的导流通道32。

参见图4，优选的是，转轮252垂直于转轴255的一面上开设有贯穿转轮252的镂空区2521，镂空区2521以转轮252的流道253为基点对称开设，减轻了转轮252的整体重量，使热空气吹动风筒27带动转轮252转动的速度更快。

本发明的工作过程为：热空气从上级泵体4进入冷却管28的内腔后，热风受到引流倒角31的引流，进入导流管3的导流通道32内进行整流；整流后的高速流动的热空气灌入风筒27，给予风筒27转动的动力，风筒27带动转轮252转动，转轮252每转动180度，流道253、液氮通道254和喷头251三者连通一次，三者连通时，液氮从液氮通道254流经流道253进入喷头251内，喷头251喷出液氮一次；液氮喷出后与热空气结合迅速汽化，在汽化时吸收热量对流经冷却管28内腔的热空气进行直接降温，从而对热空气降温一次；而上级泵体4和下级泵体1的功率越高，冷却管28内的热空气流速也就越快，带动风筒27转动的速度也就越快，喷头251喷射的频率也就越高，降温次数也随之增加。

综上所述，本发明提供了一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，通过使用喷头喷射液氮，液氮从喷头喷出后与热空气结合会迅速汽化，凭借汽化吸收热量的过程来对流经冷却管内腔的热空气进行直接降温，降温效率高于冷却水间接降温；而汽化后的液氮变为氮气，排入空气不会造成空气污染；且该冷却方式不会产生水垢，后续无需对水垢清洁，省时省力；通过在转轮的两侧均固接延伸至冷却管内腔的风筒，替转轮省去了驱动装置；当热空气从冷却管的内腔流经时，高速流动的热空气会灌入风筒，从而给予风筒转动的动力，使风筒带动转轮转动；而当转轮转动至流道与液氮通道、喷头三者连通时，液氮便会涌入喷头，从而使喷头喷出液氮，既转轮每转动180度，喷头便会喷射一次液氮，进行一次降温，而上级泵体和下级泵体的功率越高，冷却管内的热空气流速也就越快，带动风筒转动的速度也就越快，喷头喷射的频率也就越高；借此，无需驱动装置便可使喷头喷射液氮，节省成本，且喷射频率会根据上级泵体和下级泵体的功率而变化；通过在冷却管的内部设置导流管，使上级泵体排出的螺旋状热空气进入导流管的导流通道后被迫整流为直线状，防止螺旋状热空气进入下级泵体时，因螺旋状空气搅动而对下级泵体的真空叶轮造成损坏。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，包括上级泵体、下级泵体和冷却机构，其特征在于，所述冷却机构包括安装于上级泵体和下级泵体之间的冷却管，所述冷却管的管壁上设有若干单体冷却组件，所述单体冷却组件包括转动空间、驱动部和冷却喷头组件，所述转动空间设于冷却管的管壁内部，所述驱动部设于冷却管的管壁内部；

所述驱动部包括两个风筒，两个所述风筒分别设立在转轮的两侧，两个所述风筒均由连杆和引风勺组成，所述连杆一端固接转轮的侧面中心，另一端延伸至冷却管的内腔后与引风勺固接，所述引风勺的凹口朝向上级泵体一侧，所述引风勺具有弧度，所述弧度的圆心与风筒转动的圆心重合；

所述冷却喷头组件包括转轮、喷头和液氮通道，所述喷头安装在冷却管的内腔腔壁上；所述液氮通道开设于冷却管的管壁内部，且一端延伸出冷却管的外壁；所述转轮转动连接在转动空间内，所述转轮的内部设有流道，所述驱动部带动转轮在转动空间内转动，且驱动部每带动转轮转动180度，所述液氮通道、流道和喷头三者连通一次。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其特征在于，所述冷却管的外部设有存储箱及液氮泵，所述液氮泵设有入液口和出液口，所述液氮泵的入液口与存储箱的内部连通，若干所述冷却喷头组件的液氮通道均与液氮泵的出液口连通。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其特征在于，所述冷却管嵌压于存储箱的顶部，所述存储箱的顶部固接安装板，所述安装板环绕冷却管，所述液氮泵固定安装于安装板上，所述液氮泵的入液口固接抽液管，所述抽液管与存储箱的内部连通。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其特征在于，所述冷却管的外部环设连管，若干所述冷却喷头组件的液氮通道均与连管连通，所述液氮泵的出液口固接输液管，所述输液管与连管连通。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其特征在于，所述冷却管的内部设有导流管，所述导流管设有若干镂空的导流通道，若干所述导流通道靠近上级泵体的一端均设有引流倒角。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其特征在于，所述转轮设有镂空区。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮透平真空泵的自冷却机构，其特征在于，所述冷却管的两端均设有法兰和连接件，所述冷却管通过法兰和连接件分别与上级泵体和下级泵体连接。

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