一种螺杆真空泵与液环真空泵串并联组合系统的制作方法

1.本实用新型涉及真空泵技术领域，具体涉及一种螺杆真空泵与液环真空泵串并联组合系统。


背景技术：

2.真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。不同结构的真空泵性能也不相同，在工业应用中，则需要满足不同抽气能力的需求和工作真空度的要求，通常单台真空泵很难满足用户的需求，因此需要多个真空泵组成真空机组系统来实现。
3.传统的真空机组系统是采用多台罗茨真空泵配备一个前级泵，该前级泵可以是液环真空泵，或是油式旋片泵，或是螺杆真空泵，或是滑阀真空泵。但基本上都是选择单一类型的前级泵与罗茨真空泵组合形成真空机组系统。但对于不同的前级泵而言，液环泵抽吸的介质可以是含有粉尘，黏性物质，腐蚀性气体，易燃易爆等工艺介质，且抽气量范围很广阔，从20m3/h-20000m3/h，但是液环泵的真空度和抽气能力完全受到循环液的温度影响，即使在常温下，液环泵的真空度只能达到3500pa，而为了得到更高的真空度，则需要在液环泵进气口配备一个或者多个罗茨真空泵。但是罗茨真空泵也有它的缺陷，例如当液环泵的抽气能力受到其循环液温度影响时，其入口的真空度降低，进而加大罗茨真空泵的运行压差，从而导致罗茨真空泵的排气温度升高，电流上升。在冷却水工况不佳的应用环境，尤其在夏季高温下，经常会出现液环泵的循环液温度过高，导致罗茨真空泵过载，过热运行，进而使真空机组出现频繁跳闸或者罗茨真空泵过热卡死现象。
4.若前级采用螺杆真空泵，螺杆泵虽然自身可以达到比较高的真空度，且抽气能力与环境温度，冷却水温度没有直接关联。但是螺杆真空泵，由于结构特点，抽气能力都一般在100-2000m3/h之间，因此对于一些需要较大抽气能力的真空系统来说，则也需要配备多个罗茨真空泵来实现逐级增大抽气能力，其目的与液环泵配备多个罗茨泵逐级提高系统真空度略有不同。但是由于螺杆真空泵的抽气能力较小，会适应应用的抽气能力，往往会导致罗茨泵之间的压缩比过高，同样造成罗茨真空泵运行中过热。同时螺杆真空泵因自身可以直接排大气，对于气体压缩密度较大，并不能像液环泵可以通过循环液降低气体的压缩热。所以螺杆真空泵的排气口温度非常高，导致在抽吸部分有机化合物时，会发生碳氢气体碳化，聚合，导致其粘附在螺杆转子上面，出现螺杆泵故障。
5.螺杆真空泵过流元件的上表面虽然采用耐蚀材料，但是依然无法彻底解决腐蚀问题，因为镀层在高温环境下因具有不同的膨胀系数而从原材料上脱落，若直接采用昂贵的耐蚀材料，不仅在加工上难以实现，也会使设备的成本过高。同时最为关键的是，即使采用了昂贵的耐蚀材料，腐蚀性气体穿透螺杆真空泵齿轮箱对齿轮，轴承的腐蚀依然是无法解决的。
6.因此传统真空机组系统中需要采用一种全新的组合来解决现有的单一罗茨真空泵-液环真空泵或罗茨真空泵-螺杆真空泵组合存在不足和隐患，以实现更加可靠的运行。


技术实现要素：

7.本实用新型旨在提供一种螺杆真空泵与液环真空泵串并联组合系统，以提高真空机组系统运行的稳定性。
8.为实现上述目的，本实用新型提供一种螺杆真空泵与液环真空泵串并联组合系统，包括螺杆真空泵、液环真空泵、液环泵进气单向阀、螺杆泵进气单向阀、进气两位三通气动阀、螺杆泵进气关断阀、螺杆泵排气单向阀、尾气混合喷射器、汽液分离器、循环泵以及压力变送器；
9.所述螺杆泵进气关断阀的进气端与工艺气体进气口通过第一管路连通，所述螺杆泵进气关断阀的出气端与螺杆真空泵的进气口通过第二管路连通，所述螺杆真空泵的出气端与尾气混合喷射器的入口端通过第三管路连通，所述第二管路上装设有螺杆泵进气单向阀，所述第三管路上装设有螺杆泵排气单向阀；
10.所述液环真空泵的入口端与工艺气体进气口通过第四管路连通，所述第四管路的进气端至出气端依次设有进气两位三通气动阀和液环泵进气单向阀，所述液环真空泵的出口端与尾气混合喷射器的入口端通过第五管路连通，所述进气两位三通气动阀的第一进气端与工艺气体进气口连接，所述进气两位三通气动阀的第二进气端与第三管路连通，且进气两位三通气动阀与第三管路的连接点位于螺杆真空泵的出口端与螺杆泵排气单向阀之间；
11.所述汽液分离器的气液入口端与尾气混合喷射器的气液出口端连通，所述汽液分离器的冷却液出液端、螺杆真空泵的冷却液入口端、螺杆真空泵的冷却液出口端、液环真空泵的进液端通过冷却管路连通，所述冷却管路上装设有循环泵；
12.所述第一管路与第四管路连通，所述压力变送器设于第四管路上；
13.其中，当压力变送器的实时压力大于预设值时，所述进气两位三通气动阀切换至其第一进气口与其出气口连通，其第二进气口与其出气口关闭，此时，液环真空泵与螺杆真空泵并联；当压力变送器的实时压力值小于等于预设值时，所述进气两位三通气动阀切换至其第二进气口与其出气口连通，其第一进气口与其出气口关闭，此时液环真空泵与螺杆真空泵串联。
14.基于上述，当压力变送器的实时压力大于预设值时，液环真空泵和螺杆真空泵同时对工艺主管进行并联吸气，达到最大抽气能力，进气两位三通气动阀的第二进气口被关闭，第三管路中的背压将高于螺杆泵排气单向阀的弹簧反向力，从而使螺杆泵排气单向阀被顶开，螺杆真空泵的排气从螺杆泵排气单向阀中通过。同时运行的液环真空泵气液混合物直接进入尾气混合喷射器，液环真空泵出口端排出的气液混合物压力较高，进入尾气混合喷射器中，最终排入到汽液分离器中，由于尾气混合喷射器的工作原理是通过文丘里效应使动力转换成压力，因此从液环真空泵出来的气液混合物经过尾气混合喷射器后，动力减弱，进入汽液分离器后，可以更加有效的进行汽水分离。
15.而尾气混合喷射器的入口端直接连接在螺杆真空泵的排气口上，则会降低螺杆真空泵的排气压力，从而减少螺杆真空泵的进气端与排气端的压差，进而降低了螺杆真空泵排气端的温度。
16.因尾气混合喷射器吸入口具有负压，从而可以有效的把螺杆真空泵的液体带出，即完全解决了螺杆真空泵在排气口处形成的气流涡旋，同时也可以大幅降低螺杆真空泵内
不易排出的粉尘颗粒物的量，更重要的是，螺杆真空泵的排气压力处于略负压，此时采用氮气保护的螺杆真空泵的正压齿轮箱就可以彻底杜绝工艺气体串入的可能，进而有效保护了螺杆真空泵，避免螺杆真空泵被腐蚀。
17.随着抽真空的继续，当压力变送器的实时压力值小于等于设定值时，此时液环真空泵的抽气能力随着系统逼近其能达到的极限真空时，其抽气能力大幅下降，并且可能发生气蚀现象，会导致明显的震动，噪音现象。同时随着真空度继续提高，极有可能使液环真空泵不再具有抽气能力，反而起到了阻碍作用，部分液环真空泵中的气体以及循环液蒸汽被倒抽到螺杆真空泵中，从而造成严重的事故隐患。
18.此时进气两位三通气动阀挡位进行改变，进气两位三通气动阀的第一进气端被关闭，第二进气端开启，即螺杆真空泵排出的气体直接进入液环真空泵内，此时液环真空泵与螺杆真空泵形成了串联模式。
19.而在较高的真空环境下，前置的罗茨泵开始发挥其增压的作用，前级泵(液环真空泵+螺杆真空泵)并联运行的优势不在，此时则是由螺杆真空泵单独实现更高的真空度，确保前面罗茨真空泵的排气口压力降低，从而减少罗茨真空泵的压差。
20.由于进气两位三通气动阀切换后，螺杆真空泵排出的气体主要是流向液环真空泵的入口端，因为螺杆真空泵的排气端压力大幅降低，形成了较大的负压，此时螺杆泵排气单向阀则自动关闭，不再使气体进入后续尾气混合喷射器中，因此原先的气流通道则自动关闭。
21.螺杆真空泵的排出气流进入了液环真空泵中，同样被洗涤后再排出。因此无论何时螺杆真空泵的排气压力并不需要高于一个大气压，更加有利于保护螺杆真空泵的排气口端的齿轮箱，从而使得螺杆真空泵更加有利抽吸具有腐蚀，粘性的工艺介质。
22.在上述技术方案中，本实用新型还可以做如下改进。
23.优选地，所述汽液分离器内置有换热器。
24.优选地，所述汽液分离器具有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口与换热器的进液端连通，所述冷却水出口与换热器的排液端连通。
25.优选地，所述汽液分离器上装设有温度变送器。
26.优选地，所述汽液分离器上装设有液位变送器。
27.优选地，所述尾气混合喷射器为水喷射器。
28.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
30.图1是本实用新型实施例的一种螺杆真空泵与液环真空泵串并联组合系统的结构示意图；
31.附图中，
32.螺杆真空泵10、液环真空泵11、液环泵进气单向阀12、螺杆泵进气单向阀13、进气两位三通气动阀14、螺杆泵进气关断阀15、螺杆泵排气单向阀16，尾气混合喷射器17、汽液
分离器18、循环泵19、压力变送器20、温度变送器21、液位变送器22；
33.第一管路31、第二管路32、第三管路33、第四管路34、第五管路35、冷却管路36。
具体实施方式
34.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
35.请参阅图1，本实施例提供一种螺杆、液环真空泵11串并联组合系统，包括螺杆真空泵10、液环真空泵11、液环泵进气单向阀12、螺杆泵进气单向阀13、进气两位三通气动阀14、螺杆泵进气关断阀15、螺杆泵排气单向阀16、尾气混合喷射器17、汽液分离器18、循环泵19以及压力变送器20。
36.螺杆泵进气关断阀15的进气端与工艺气体进气口通过第一管路31连通，螺杆泵进气关断阀15的出气端与螺杆真空泵10的进气口通过第二管路32连通，螺杆真空泵10的出气端与尾气混合喷射器17的入口端通过第三管路33连通，第二管路32上装设有螺杆泵进气单向阀13，第三管路33上装设有螺杆泵排气单向阀16；
37.液环真空泵11的入口端与工艺气体进气口通过第四管路34连通，第四管路34的进气端至出气端依次设有进气两位三通气动阀14和液环泵进气单向阀12，液环真空泵11的出口端与尾气混合喷射器17的入口端通过第五管路35连通，进气两位三通气动阀14的第一进气端与工艺气体进气口连接，进气两位三通气动阀14的第二进气端与第三管路33连通，且进气两位三通气动阀14与第三管路33的连接点位于螺杆真空泵10的出口端与螺杆泵排气单向阀之间；
38.汽液分离器18的气液入口端与尾气混合喷射器的气液出口端连通，汽液分离器18的冷却液出液端、螺杆真空泵10的冷却液入口端、螺杆真空泵10的冷却液出口端、液环真空泵11的进液端通过冷却管路36连通，冷却管路36上装设有循环泵19；
39.第一管路与第四管路34连通，压力变送器20设于第四管路34上；
40.其中，当压力变送器20的实时压力大于预设值时，进气两位三通气动阀14切换至其第一进气口与其出气口连通，其第二进气口与其出气口关闭，此时，液环真空泵11与螺杆真空泵10并联；当压力变送器20的实时压力值小于等于预设值时，进气两位三通气动阀14切换至其第二进气口与其出气口连通，其第一进气口与其出气口关闭，此时液环真空泵11与螺杆真空泵10串联。
41.基于上述，当压力变送器20的实时压力大于预设值时，说明此时液环真空泵11的抽气能力还处于最佳效率范围内，液环真空泵11和螺杆真空泵10同时对工艺主管进行并联吸气，达到最大抽气能力，进气两位三通气动阀17的第二进气口被关闭，因此第三管路33中的背压将高于螺杆泵排气单向阀16的弹簧反向力，从而使螺杆泵排气单向阀16被顶开，螺杆真空泵10的排气从螺杆泵排气单向阀16中通过。同时运行的液环真空泵11气液混合物直接进入尾气混合喷射器17，液环真空泵11出口端排出的气液混合物压力较高，进入尾气混合喷射器17中，最终排入到汽液分离器18中，由于尾气混合喷射器17的工作原理是通过文丘里效应使动力转换成压力，因此从液环真空泵11出来的气液混合物经过尾气混合喷射器
17后，动力减弱，进入汽液分离器18后，可以更加有效的进行汽水分离。
42.而尾气混合喷射器17的入口端直接连接在螺杆真空泵10的排气口上，则会降低螺杆真空泵10的排气压力，从而减少螺杆真空泵10的进气端与排气端的压差，进而降低了螺杆真空泵10排气端的温度。
43.因尾气混合喷射器17吸入口具有负压(该负压是由液环真空泵11排液喷射产生的)，从而可以有效的把螺杆真空泵10的液体带出，即完全解决了螺杆真空泵10在排气口处形成的气流涡旋，同时也可以大幅降低螺杆真空泵10内不易排出的粉尘颗粒物的量，更重要的是，螺杆真空泵10的排气压力处于略负压，此时采用氮气保护的螺杆真空泵10的正压齿轮箱就可以彻底杜绝工艺气体串入的可能，进而有效保护了螺杆真空泵10，避免螺杆真空泵10被腐蚀。
44.随着抽真空的继续，当压力变送器20的实时压力值小于等于设定值时，此时液环真空泵11的抽气能力随着系统逼近其能达到的极限真空时，其抽气能力大幅下降，并且可能发生气蚀现象，会导致明显的震动，噪音现象。同时随着真空度继续提高，极有可能使液环真空泵10不再具有抽气能力，反而起到了阻碍作用，部分液环真空泵10中的气体以及循环液蒸汽被倒抽到螺杆真空泵10中，从而造成严重的事故隐患。
45.此时进气两位三通气动阀14挡位进行改变，进气两位三通气动阀14的第一进气端被关闭，第二进气端开启，即螺杆真空泵10排出的气体直接进入液环真空泵11内，此时液环真空泵11与螺杆真空泵10形成了串联模式。
46.而在较高的真空环境下，前置的罗茨泵开始发挥其增压的作用，前级泵(液环真空泵11+螺杆真空泵10)并联运行的优势不在，此时则是由螺杆真空泵10单独实现更高的真空度，确保前面罗茨真空泵的排气口压力降低，从而减少罗茨真空泵的压差。
47.由于进气两位三通气动阀14切换后，螺杆真空泵10排出的气体主要是流向液环真空泵11的入口端，因为螺杆真空泵11的排气端压力大幅降低，形成了较大的负压，此时螺杆泵排气单向阀16则自动关闭，不再使气体进入后续尾气混合喷射器17中，因此原先的气流通道则自动关闭。
48.螺杆真空泵10的排出气流进入了液环真空泵11中，同样被洗涤后再排出。因此无论何时螺杆真空泵10的排气压力并不需要高于一个大气压，更加有利于保护螺杆真空泵10的排气口端的齿轮箱，从而使得螺杆真空泵10更加有利抽吸具有腐蚀，粘性的工艺介质。
49.同时螺杆真空泵10总的压差降低了，会进一步降低螺杆真空泵10的入口压力，对于前置的罗茨真空泵的使用更加有效。
50.在本技术中，需要解释的是：压力变送器20的实时压力值是循环冷却水的温度进行连锁给出压力判定值。
51.在本技术中，汽液分离器18内置有换热器，所述汽液分离器18具有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口与换热器的进液端连通，所述冷却水出口与换热器的排液端连通，设置换热器能够提供汽液分离器18的分离效果。
52.在本技术中，汽液分离器18上装设有温度变送器21和液位变送器22，通过温度变送器21能够实时观测汽液分离器18的温度，通过液位变送器22能够实时观测汽液分离器18内的液体高度。
53.在本实施例中，尾气混合喷射器17为水喷射器。
54.综上所述，本实施例提供的螺杆真空泵与液环真空泵串并联组合系统，能够根据压力变送器的实时压力调节螺杆真空泵与液环真空泵串并联状态，最终达到最佳的运行状态，提高真空机组系统运行的稳定性和使用寿命。
55.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。