CN205533070U - 真空系统 - Google Patents

Abstract

真空系统，涉及一种真空系统，尤其涉及一种真空冶炼系统。本实用新型旨在提供一种工作效率高且安全可靠的真空系统。为实现上述目的，本实用新型所提供的真空系统包括真空容器和真空泵，其中位于真空容器和真空泵之间设有气体过滤装置；所述系统中位于真空泵前端设置有将气体温度控制在45℃以下的冷却器。有鉴于此，上述真空系统通过在真空泵前端设置冷却器进而实现提高真空系统的安全可靠性，同时能有效提高真空系统的工作运行效率。

Description

真空系统

技术领域

本实用新型涉及一种真空系统，尤其涉及一种真空冶炼系统。

背景技术

真空系统，包括有真空泵、控制系统、储气罐、真空管道、真空阀门和过滤装置等部件，目前，真空系统广泛应用于金属冶炼、电子半导体业、光电背光模组、机械加工等行业。

随着真空应用的发展，真空泵的种类已经发展了很多种，其中包括干式螺杆真空泵、水环泵、旋片泵、往复泵、滑阀泵、罗茨泵、扩散泵等，这些泵的抽速从每秒零点几升到每秒几十万、数百万升。但是目前的真空泵在工作运行过程中，普遍都容易产生较高的温度，从而很容易造成真空系统工作效率降低，同时也对于真空泵而言容易造成损坏，甚至如果当真空系统中混合有氧气和易燃易爆气体，在温度升高后还可能会发生爆炸。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种工作效率高且安全可靠的真空系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的真空系统包括真空容器和真空泵，其中位于真空容器和真空泵之间设有气体过滤装置；所述系统中位于真空泵前端设置有将气体温度控制在45℃以下的冷却器。

在上述真空系统中，主要为了实现以下目的：

首先，将进入真空泵前端的气体温度控制在45℃以内，从而降低真空泵的工作温度，确保真空泵的运行更加安全。

其次，降低真空泵前端的气体温度，可以有效提高泵体工作效率。由于降低气体温度能够增大气体密度，降低气体分子间的距离，增大气体分子间内聚力，降低气体分子间平均动能，进而有效降低气体分子间动能对泵体工作时的阻力。

与此同时，利用冷却器一定程度上可以将真空泵前端的气体温度控制在一定温度范围以内，从而当气体中如果含湿量较大则可以通过降低温度将气体中的水分析出，从而对进入真空泵的气体附带湿度控制的功能。

有鉴于此，上述真空系统通过在真空泵前端设置冷却器进而实现提高真空系统的安全可靠性，同时能有效提高真空系统的工作运行效率。

优选的是，所述冷却器为一种将真空泵前端的气体温度控制在30℃～35℃的冷却器。这是对上述真空系统中的冷却器进一步优选。考虑到冷却器将气体温度冷却到越低温度时冷却器的能耗会增加从而增大真空系统的能耗；但冷却器将气体温度冷却到越低温度时，真空系 统中的真空泵工作效率明显增加。发明人在经过实践测试后发现，通过冷却器将真空泵前端的气体温度30℃～35℃时，真空系统的整体工作效率处在最佳范围。

进一步的是，所述气体过滤装置的过滤输出端连接冷却器进口，冷却器出口连接真空泵的输入端。

将冷却器连接在气体过滤装置和真空泵前端。这种连接方式在现有技术的基础上主要体现在：

在现有技术中，普遍采用的是一种布袋式除尘器作为气体过滤装置，布袋式除尘器中由于构成过滤元件的滤材采用的是有机织物制成布袋，所以发明人在研究之初认为是将冷却器连接在真空容器后端且与气体过滤装置输入端连接是最优方式，但是在经过后续研究后发现，采用这种连接方式虽然在一定程度上可以通过加强气体过滤装置的稳定性，但是这种稳定性对于真空系统的运行效率并不能起到明显的提高作用，反而是当冷却器连接在真空容器前端时，在冷却器的工作过程中有相当大的一部分能量是用作对气体中的粉尘进行冷却，而这些粉尘被气体过滤装置拦截后对过滤系统的工作不作影响，进而加大了冷却器的能耗。

发明人发现，将冷却器连接在气体过滤装置和真空泵前端既能降低冷却器的能耗，同时能够确保经过冷却器冷却降温后的气体经过很短的输送行程即可进入真空泵，从而有效避免气体输送行程中的能量损失。

进一步的是，所述冷却器包括有封闭的冷却器壳部件，该封闭壳部件内设有将待冷却气体包围其中或穿过待冷却气体的冷却元件。本实用新型中的冷却器可以是将气体冷却器包围在其中实现热量传输进行气体冷却，也可以是通过穿过待冷却气体实现热量传输进行冷却。其中在冷却器壳部件中，冷却元件可以设置有若干组加大与待冷却气体的接触面积。

在上述结构的基础上，所述气体过滤装置包括内装有过滤元件的筒体，筒体内由过滤元件分隔为原气腔和净气腔，其中原气腔通过第一阀门连接真空容器，净气腔连通过滤输出端设有第二阀门，其中气体过滤装置下端通过第三阀门连接灰罐，所述灰罐上具有帮助灰尘从气体过滤装置中卸至灰罐的排气降压口，且该排气降压口通过设有第四阀门的抽气管道连接抽真空装置。

本实用新型优选一种可以无需将气体过滤装置的筒体内恢复至大气压即可完成卸灰工作，进而实现一种无需停止真空系统的工作运行又将气体过滤装置中过滤的粉尘清理排出。在真空系统中，灰罐通过连接有抽气管道和第四阀门连接抽真空装置，从而实现灰罐中的真空度小于或等于气体过滤装置中的真空度。其中在真空系统进行正向过滤工作时，第二阀门开启，第四阀门处于关闭状态，当对气体过滤装置中的粉尘卸至灰罐中时，开启第三阀门，再通过配合排气降压口将气体过滤装置中原气腔过滤得到的粉尘卸至灰罐中。当需要将灰罐 中的粉尘排出时，在真空系统正常工作的情况下，只需要将第三阀门关闭即可有效防止外界的空气倒灌入真空系统。

进一步的是，所述抽真空装置与真空泵为同一设备，其中抽气管道上设有除灰净化器连接至真空泵前端。为了节约成本和孔件，与灰罐连接的抽真空装置最好与真空泵为同一设备。并且优选的是，灰罐连接抽气管道连接至冷却器进口前端，此时可以确保经抽气管道进入到真空泵的气体也是经过冷却器进行温度控制的气体。

进一步的是，所述气体过滤装置包括位于原气腔下端的锥形沉降室，锥形沉降室通过设有第三阀门的卸灰管道与灰罐封闭连接。在气体过滤装置中原气腔下端设置的锥形沉降室，是为了将气体过滤装置中过滤拦截的粉尘先沉降至原气腔下端的锥形沉降室，进而通过锥形沉降室将气体过滤装置中的粉尘集中收集，在开始卸灰操作后可以将集中收集的粉尘迅速地卸至灰罐中。

优选的是，所述气体过滤装置中位于净气腔设有反吹装置。通过反吹装置可以有效对气体过滤装置中的过滤元件进行清洁再生，降低过滤压差，从而降低气体过滤装置的能耗；此外，当开启第三阀门进行卸灰工作时，开启反吹装置更加有利于将气体过滤装置中的粉尘卸至灰罐。

进一步的是，所述气体过滤装置包括有由多孔高密度聚乙烯、机织纤维或无纺针刺纤维制成的支撑体和紧密附着在该支撑体表面的膨体聚四氟乙烯过滤薄膜构成滤材的过滤元件。

发明人发现膨体聚四氟乙烯具有非常好的过滤性能，并且将所述的膨体聚四氟乙烯附着在支撑体上后能够使得过滤元件具有更好的结构强度和稳定性。其中优选的支撑体为多孔高密度聚乙烯、机织纤维或无纺针刺纤维材料制成，其中多孔高密度聚乙烯为一种刚性支撑体，机织纤维和无纺针刺纤维材料为柔性支撑体。

所述的膨体聚四氟乙烯可耐250℃以上高温，制成的滤材可以实现将待过滤气体中粒径≥0.5μm的粉尘的去除99％以上，该材料为属于现有技术，在此不做赘述。

其中优选的是，将所述真空容器为真空冶炼设备，从而将上述真空系统为一种真空冶炼系统。

附图说明

图1为本实用新型中的真空系统。

其中：1为真空容器，2为气体过滤装置，21为筒体，22为过滤元件，23为锥形沉降室，24为卸灰管道，25为反吹装置，3为冷却器，31为冷却器壳部件，32为冷却元件，4为真空泵，5为灰罐，51为排气降压口，52为抽气管道，53为除灰净化器，K1为第一阀门，K2为第二阀门，K3为第三阀门，K4为第四阀门。

具体实施方式

本实施例中的真空系统如图所示，是一种用于真空冶炼的真空系统。包括有真空容器1、气体过滤装置2、冷却器3和真空泵4。

该真空系统包括真空容器1，该真空容器1是一种真空冶炼设备，该真空冶炼设备的输出端通过真空管道连接有气体过滤装置2，其中在真空容器1和气体过滤装置2之间的真空管道上设有第一阀门K1。

气体过滤装置2包括有封闭的筒体21，该筒体21中包括有安装有过滤元件22的腔体，过滤元件22将筒体21中的腔体分隔为净气腔和原气腔。在本实施例中，所述的筒体21中设置有包括若干通孔的孔板，将若干与孔板配合的滤管安装在该孔板上构成筒体21中的过滤元件22，本实施例中构成过滤元件22的滤管包括有支撑体和贴覆在该支撑体上的四氟聚乙烯薄膜，其中所述的支撑体可以采用刚性材料或者柔性材料制成，本实施例中如果采用刚性材料制成支撑体则采用多孔高密度聚乙烯，若采用柔性材料制成支撑体则采用机织纤维或无纺针刺纤维。

上述的气体过滤装置2的净气腔通过气体过滤装置2的输出端连接至冷却器3的进口。

其中在本实施例中，气体过滤装置2设置有用于净气腔的反吹装置25，该反吹装置25最好采用氮气从净气腔对过滤元件22进行反吹，这样利用反吹装置25可以将过滤元件22上位于原气腔中的一侧所过滤拦截下来的粉尘从过滤元件22上剥离。

与此同时，在所述气体过滤装置2的筒体21下端连接有锥形沉降室23，从而使得原气腔中被过滤元件22所拦截的粉尘可以沉降至原气腔下端的锥形沉降室23中收集。

并且，在所述的锥形沉降室23底部设连接有卸灰管道24，该卸灰管道24上设置有第三阀门K3且将锥形沉降室23与灰罐5连接。其中位于灰罐5中设置有排气降压口51，该排气降压口51通过设有第四阀门K4的抽气管道52连通抽真空装置，从而利用排气降压口51实现将灰罐5中的真空度控制为大于或等于气体过滤装置2，从而实现帮助气体过滤装置2下端的锥形沉降室23收集的粉尘卸入灰罐5中。与此同时，当灰罐5中单独设置有一个与外界连通的清灰管道(现有技术，图中未标号)。

为了过滤系统节约成本和节省空间，将灰罐5中与排气降压口51连接的抽真空装置与过滤系统的中的真空泵4设为同一装置。

由于在本实施例中在真空泵4前端设置有冷却器3用于将进入真空泵4的气体进行降温冷却，从而在气体过滤装置2输出端通过设置有第二阀门K2的真空管连接冷却器3的进口，且将抽气管道52和用于气体过滤装置2与冷却器3连接的真空管汇合，其中该汇合处位于第二阀门K2后端。进而为了避免抽气管道52将粉尘带入冷却器3，所以在抽气管道52上设置 有除灰净化器53对抽气管道52中的气体进行除尘净化。

本实施例中，从气体过滤装置2输出端输送出的气体从冷却器3进入到冷却器壳体31后，与冷却器壳体31中的冷却元件32接触，其中冷却元件32位于冷却器壳体31中由于贯穿待冷却气体，在本实施例中的冷却元件32采用由若干冷却管或冷却片制成的表冷器构成，其中在构成冷却元件32的表冷器中通入有冷却水。

在本实施例中经过冷却器3冷却后的气体从冷却器3出口进入真空泵4的输入端。且在通过冷却器3将真空泵4输入至真空泵4的气体温度控制在30℃～35℃。

下面对本实施例中的真空冶炼系统工作方式进行说明：

在本实施例中根据气体过滤装置2的工作状态可分为正常过滤、反吹再生、沉降室卸灰以及灰罐5排灰四种模式。

在正常过滤时第一阀门K1、第二阀门K2开启，在真空泵4抽吸作用下，真空容器1中的气体进入气体过滤装置2，经过滤元件22后从气体过滤装置2净气腔输出进入到冷却器3的冷却器壳部件31，在该冷却器壳部件31中穿过表冷器构成的冷却元件32，冷却后的气体温度为30℃～35℃，气体进入真空泵4。

在上述正常过滤工作时，气体中的粉尘经过滤元件22后被拦截在原气腔，部分粉尘在过滤元件22上形成滤饼，部分粉尘从原气腔沉降至锥形沉降室23。当气体过滤装置2启动反吹再生工作时，最好关闭第一阀门K1和第二阀门K2以达到更好地反吹效果，反吹后的粉尘从过滤元件22上剥离沉降至锥形沉降室23。

当开启与锥形沉降室23连接的卸灰管道24上的第三阀门K3时，开始沉降室卸灰工作。此时开启第四阀门K4，利用真空泵4从排气降压口51保持灰罐5中的压力小于锥形沉降室23中的压力进而促进将锥形沉降室23中的粉尘卸至灰罐5中。其中第四阀门K4开启后可以对气体过滤装置2中的清灰、卸灰提供适当的压力环境。

将第四阀门K4关闭，开启灰罐5上的清灰管道(现有技术，图中未标号)将灰罐5中的粉尘排出，从而完成灰罐5排灰工作。

其中本实施例中上述四种工作模式可单独实施也可以灵活组合实施。

Claims (10)

1.真空系统，该系统包括真空容器(1)和真空泵(4)，其中位于真空容器(1)和真空泵(4)之间设有气体过滤装置(2)；其特征在于：所述系统中位于真空泵(4)前端设置有将气体温度控制在45℃以下的冷却器(3)。

2.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于：所述冷却器(3)为一种将真空泵(4)前端气体温度控制在30℃～35℃的冷却器(3)。

3.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于：所述气体过滤装置(2)的输出端连接冷却器(3)进口，冷却器(3)出口连接真空泵(4)的输入端。

4.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于：所述冷却器(3)包括有封闭的冷却器壳部件(31)，该冷却器壳部件(31)内设有将待冷却气体包围其中或穿过待冷却气体的冷却元件(32)。

5.如权利要求1～4任一项所述的真空系统，其特征在于：所述气体过滤装置(2)包括内装有过滤元件(22)的筒体(21)，筒体(21)内由过滤元件(22)分隔为原气腔和净气腔，其中原气腔通过第一阀门(K1)连接真空容器(1)，净气腔连通过滤输出端设有第二阀门(K2)，其中气体过滤装置(2)下端通过第三阀门(K3)连接灰罐(5)，所述灰罐(5)上具有帮助灰尘从气体过滤装置(2)中卸至灰罐(5)的排气降压口(51)，所述排气降压口(51)通过设有第四阀门(K4)的抽气管道(52)连接抽真空装置。

6.如权利要求5所述的真空系统，其特征在于：所述抽真空装置与真空泵(4)为同一设备，其中抽气管道(52)上设有除灰净化器(53)位于真空泵(4)前端。

7.如权利要求6所述的真空系统，其特征在于：所述抽气管道(52)连接至冷却器(3)进口前端。

8.如权利要求5所述的真空系统，其特征在于：所述气体过滤装置(2)包括位于原气腔下端的锥形沉降室(23)，锥形沉降室(23)通过设有第三阀门(K3)的卸灰管道(24)与灰罐(5)连接；所述气体过滤装置(2)中位于净气腔设有反吹装置(25)。

9.如权利要求1～4任一项所述的真空系统，其特征在于：所述气体过滤装置(2)包括有由多孔高密度聚乙烯、机织纤维或无纺针刺纤维制成的支撑体和紧密附着在该支撑体表面的膨体聚四氟乙烯过滤薄膜构成滤材的过滤元件(22)。

10.如权利要求1～4任一项所述的真空系统，其特征在于：所述真空容器(1)为真空冶炼设备。