CN208669593U - 一种风洞抽真空机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风洞抽真空机组，其特征在于：包括进气前置热交换器、一台一级罗茨真空泵、一台二级气冷罗茨真空泵、一台三级气冷罗茨真空泵和一台四级水环真空泵，各组成部分通过管路前后依次串联连接，在所述二级气冷罗茨真空泵、三级气冷罗茨真空泵和四级水环真空泵处分别设置有二级换热器、三级换热器和四级换热器，换热器作用于真空泵，通过热胀冷缩原理来改变真空泵内部的压力，从而可以调节真空泵的抽真空能力，同时所述四级水环真空泵的排气口与一气液分离器相连，所述气液分离器的出气口与气体消音器相连。本实用新型风洞机组是用来在特定空间中模拟出高空环境或设备在高空飞行状态。此机组具有抽速大，设备运行稳定的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种真空机组，尤其涉及一种风洞抽真空机组。属于真空设备技术领域。
背景技术
风洞实验是航天飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分，它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。随着国家节能减排方针的出台，一大批高能耗、高污染的真空设备将会被淘汰，低能耗、低污染的真空设备将会出现并代替，同时这种设备也是未来的发展趋势。
风洞试验时与洞体相连的真空罐体积巨大，有的达7500立方米甚至10000多立方米，并对抽气时间有严格的控制，要求1个小时内把真空罐内的压力从大气压抽到200Pa，在做试验时，要求真空系统的入口压力为100-5000Pa时，真空系统的抽气速率不少于51000L/S(质量流率不少于540克/秒)；并且在不同压力状态下，对真空系统的抽气速率有不同的要求，即当风洞洞体内的压力变化时，真空系统的恶臭器速率也必须立即跟着变化，这就意味着真空系统必须要抽速大。
目前国内的风洞驱动系统普遍采用普通罗茨水环真空机组、罗茨滑阀真空机组的配制方式来满足风洞试验的需要，但是由于国内普通罗茨真空泵的最大允许压差比国外的最大允许压差小，仅为20-60Torr，必须由前级泵将系统抽到很高真空度后才能启动罗茨真空泵，因此预抽时间比较长，必须增大前级泵的抽速才能满足风洞试验，增加了成本及能耗，并且设备运行不是很稳定。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种风洞抽真空机组，具有抽速大、设备运行稳定的特点。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种风洞抽真空机组，包括进气前置热交换器、一台一级罗茨真空泵、一台二级气冷罗茨真空泵、一台三级气冷罗茨真空泵和一台四级水环真空泵，各组成部分通过管路前后依次串联连接，在所述二级气冷罗茨真空泵、三级气冷罗茨真空泵和四级水环真空泵处分别设置有二级换热器、三级换热器和四级换热器，换热器作用于真空泵，通过热胀冷缩原理来改变真空泵内部的压力，从而可以调节真空泵的抽真空能力，同时所述四级水环真空泵的排气口与一气液分离器相连，所述气液分离器的出气口与气体消音器相连。
优选地，所述进气前置热交换器的出气口通过管路与一级罗茨真空泵的进气口相连，一级罗茨真空泵的出气口通过管路与二级气冷罗茨真空泵的进气口相连，二级气冷罗茨真空泵的出气口通过波纹管与安装在正下方的二级换热器的进气口相连，所述二级换热器排气口通过一排气管直接与末端的气体消音器相连，同时在所述排气管上安装有释放单向阀，所述三级气冷罗茨真空泵的进气口通过管路与排气管相连，连接点位于释放单向阀之前，所述三级气冷罗茨真空泵的出气口通过波纹管与安装在正下方的三级换热器相连，所述三级换热器排气口通过释放单向阀与排气管相连，同时排气口通过管路与四级水环真空泵相连，四级水环真空泵的出气口通过波纹管与安装在正下方的四级换热器的进气口相连，四级换热器的排气口与排气管相连，同时通过管路与四级水环真空泵的回气口相连，所述四级水环真空泵的出气口与气液分离器相连，所述气液分离器与气体消音器相连。
优选地，在所述二级气冷罗茨真空泵的左右两侧分别开设有回气口，两个回气口分别通过管路与二级换热器相连，利用换热器内冷却的气体回冷真空泵，在所述三级气冷罗茨真空泵的左右两侧分别开设有回气口，两个回气口分别通过管路与三级换热器相连，利用换热器内冷却的气体回冷真空泵。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型风洞机组是用来在特定空间中模拟出高空环境或设备在高空飞行状态。此机组具有抽速大，设备运行稳定的特点。其内部结构和配置是通过专业的数据计算来确认的。在设备开启时：打开机组入口主阀，通过启动ZJL-2500泵对系统抽气，系统压力到达75000Pa时，再启动ZJL-1200泵；当系统压力达到20000Pa以下，再启动水环泵。主泵可以根据需要随时变频启动，其在启动ZJL-1200泵及水环泵时，其对应的单项释放阀会自动关闭，确保设备的正常运行。在设备关闭时：关闭机组入口主阀，停止主泵运行，再逐级延时停止气冷泵，打开充气电磁阀对系统充气，最后延时停止水环泵运行；水环泵停止运行后，延时一段时间关闭充气电磁阀。
附图说明
图1为本实用新型实施例中一种风洞抽真空机组的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1，2所示，本实施例中的一种风洞抽真空机组，包括进气前置热交换器1、一台ZJ-5000一级罗茨真空泵2(45kw/1450rpm)、一台ZJL-2500二级气冷罗茨真空泵3(160kw/950rpm)、一台ZJL-1200三级气冷罗茨真空泵4(90kw/1450rpm)和一台2BE1203四级水环真空泵5(37kw/950rpm)，各组成部分通过管路前后依次串联连接。在所述二级气冷罗茨真空泵3、三级气冷罗茨真空泵4和四级水环真空泵5处分别设置有二级换热器6、三级换热器7和四级换热器8，换热器作用于真空泵，通过热胀冷缩原理来改变真空泵内部的压力，从而可以调节真空泵的抽真空能力。
所述进气前置热交换器1的出气口通过管路与一级罗茨真空泵2的进气口相连，一级罗茨真空泵2的出气口通过管路与二级气冷罗茨真空泵3的进气口相连，二级气冷罗茨真空泵3的出气口通过波纹管与安装在正下方的二级换热器6的进气口相连，在所述二级气冷罗茨真空泵3的左右两侧分别开设有回气口，两个回气口分别通过管路与二级换热器6相连，利用换热器内冷却的气体回冷真空泵，所述二级换热器6排气口通过一排气管9直接与末端的气体消音器10相连，同时在所述排气管9上安装有释放单向阀11，所述三级气冷罗茨真空泵4的进气口通过管路与排气管9相连，连接点位于释放单向阀11之前，同时二级气冷罗茨真空泵3的一个回气口通过管路连接到排气管9上，依次类推，所述三级气冷罗茨真空泵4的出气口通过波纹管与安装在正下方的三级换热器7相连，在所述三级气冷罗茨真空泵4的左右两侧分别开设有回气口，两个回气口分别通过管路与三级换热器7相连，利用换热器内冷却的气体回冷真空泵，所述三级换热器7排气口通过释放单向阀与排气管9相连，同时排气口通过管路与四级水环真空泵5相连，四级水环真空泵5的出气口通过波纹管与安装在正下方的四级换热器8的进气口相连，四级换热器8的排气口与排气管9相连，同时通过管路与四级水环真空泵5的回气口相连，所述四级水环真空泵5的出气口与一气液分离器12相连，所述气液分离器12与气体消音器10相连。
其中进气前置热交换器的工作条件如下：
介质：空气
前置冷却器(单套)：
Q-气体的热量约79KW
K-列管，150
换热面积:
△Tm＝((350-308)－(323-303))/Ln((350-308)/(323-303))＝29.7K
A＝Q/(△Tm×k)＝79*3600/(29.7*150)＝63.8平方米
换热面积取65m2；冷却水流量13.5m3/h。
各种组合泵组在不同压力区间的抽气时间如下：
在设备开启时：打开机组入口进气前置热交换器1的主阀，通过启动二级气冷罗茨真空泵3对系统抽气，系统压力到达75000Pa时，再启动三级气冷罗茨真空泵4；当系统压力达到20000Pa以下，再启动四级水环真空泵5。主泵可以根据需要随时变频启动，其在启动ZJL-1200泵及水环泵时，其对应的单项释放阀会自动关闭，确保设备的正常运行。在设备关闭时：关闭机组入口主阀，停止主泵运行，再逐级延时停止气冷泵，打开充气电磁阀对系统充气，最后延时停止水环泵运行；水环泵停止运行后，延时一段时间关闭充气电磁阀。
除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种风洞抽真空机组，其特征在于：包括进气前置热交换器、一台一级罗茨真空泵、一台二级气冷罗茨真空泵、一台三级气冷罗茨真空泵和一台四级水环真空泵，各组成部分通过管路前后依次串联连接，在所述二级气冷罗茨真空泵、三级气冷罗茨真空泵和四级水环真空泵处分别设置有二级换热器、三级换热器和四级换热器，换热器作用于真空泵，通过热胀冷缩原理来改变真空泵内部的压力，从而可以调节真空泵的抽真空能力，同时所述四级水环真空泵的排气口与一气液分离器相连，所述气液分离器的出气口与气体消音器相连。
2.根据权利要求1所述的一种风洞抽真空机组，其特征在于：所述进气前置热交换器的出气口通过管路与一级罗茨真空泵的进气口相连，一级罗茨真空泵的出气口通过管路与二级气冷罗茨真空泵的进气口相连，二级气冷罗茨真空泵的出气口通过波纹管与安装在正下方的二级换热器的进气口相连，所述二级换热器排气口通过一排气管直接与末端的气体消音器相连，同时在所述排气管上安装有释放单向阀，所述三级气冷罗茨真空泵的进气口通过管路与排气管相连，连接点位于释放单向阀之前，所述三级气冷罗茨真空泵的出气口通过波纹管与安装在正下方的三级换热器相连，所述三级换热器排气口通过释放单向阀与排气管相连，同时排气口通过管路与四级水环真空泵相连，四级水环真空泵的出气口通过波纹管与安装在正下方的四级换热器的进气口相连，四级换热器的排气口与排气管相连，同时通过管路与四级水环真空泵的回气口相连，所述四级水环真空泵的出气口与气液分离器相连，所述气液分离器与气体消音器相连。
3.根据权利要求2所述的一种风洞抽真空机组，其特征在于：在所述二级气冷罗茨真空泵的左右两侧分别开设有回气口，两个回气口分别通过管路与二级换热器相连，利用换热器内冷却的气体回冷真空泵，在所述三级气冷罗茨真空泵的左右两侧分别开设有回气口，两个回气口分别通过管路与三级换热器相连，利用换热器内冷却的气体回冷真空泵。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110043465A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-07-23 | 武汉艾德沃泵阀有限公司 | 一种节能型锥体真空泵机组 |
| CN115452306A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-09 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种两级串联蓄热式加热器及其使用方法 |
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| CN115452306B (zh) * | 2022-09-23 | 2024-03-29 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种两级串联蓄热式加热器及其使用方法 |
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