基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统

1.本发明涉及抽气技术领域，尤其涉及一种基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统。


背景技术：

2.在蒸发、蒸馏、结晶、过滤、减压、生化等实验操作中均需要不同真空环境，但现有真空泵大部分体量较大，无法满足桌面级别的需求。市场上的小型真空泵主要有隔膜泵、旋片真空泵以及离心泵和喷水射流泵的组合。
3.隔膜泵是依靠一个隔膜片的来回鼓动改变工作室容积从而吸入和排出液体来实现抽真空；旋片真空泵是利用气体压强平衡原理来工作；离心泵和喷水射流泵的组合则主要利用水的高速喷射，产生负压，来达到抽吸真空的目的。但隔膜泵膜片寿命较短，容易损坏，并且噪音和管路振动很大；旋片真空泵抽吸效率低，抽吸真空度也不高；离心泵和喷水射流泵的组合结构复杂，抽吸效率低。同时这些实验操作中往往需要根据需求选择不同抽吸力度的抽吸口，现有真空泵系统往往不能自由切换不同抽吸力度的抽吸口。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统。
5.本发明包括微型脉冲射流真空泵、水箱、温度传感器和调节阀。
6.多个吸气管路通过对应的调节阀连接微型脉冲射流真空泵的进气口，所述微型脉冲射流真空泵通过轴与电机连接，其中微型脉冲射流真空泵置于水箱，电机露出水箱，所述的水箱带有进水口和出水口，用于水箱内的液体更换，所述的水箱还设置有温度传感器；所述的微型脉冲射流真空泵包括转轮、喷嘴、进气口、喷射管和混合室，进水口导入水箱中的液体进入转轮，当转轮上喷嘴旋转与导流器重合导通时，液体通过喷嘴甩出，产生间歇射流；间歇射流与从进气口进入的被抽吸气体在混合室混合，经过喷射管中的喉管整流，再进入喷射管中的扩散管从出口射出。
7.本发明的有益效果：本发明利用转轮产生间歇射流，使得增大的表面积来提高气液接触面积，且间歇射流之间的空间能够夹带空气，更进一步提高吸气率，因此本发明的吸气能力较强。同时，本发明提供了一种桌面级真空泵抽气系统，为多种需要微型真空环境场合提供更好的选择。
附图说明
8.图1是本发明微型脉冲射流真空泵俯视示意图；图2是图1的截面图；图3是喷射管的具体结构示意图；图4是电机驱动微型脉冲射流真空泵系统的示意图；图5是本发明系统正视图；图6是图5侧视图；
图7是本发明系统原理图。
具体实施方式
9.以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
10.本发明包括微型脉冲射流真空泵、水箱、温度传感器和调节阀，多个吸气管路通过对应的调节阀连接微型脉冲射流真空泵的进气口，所述微型脉冲射流真空泵通过轴与电机连接，其中微型脉冲射流真空泵置于水箱，电机露出水箱，所述的水箱带有进水口和出水口，用于水箱内的液体更换，所述的水箱还设置有温度传感器。
11.其中微型脉冲射流真空泵具体包括转轮、喷嘴、进气口、喷射管和混合室。真空泵从进水口导入液体经过转轮，当转轮上喷嘴旋转与导流器重合导通时，液体通过喷嘴甩出，产生间歇射流，间歇射流与被抽吸气体在混合室混合，经过喉管整流，再进入扩散管从出口射出。
12.本发明中的微型脉冲射流真空泵利用其特殊的转轮结构。不同于其他泵的工作压力是由叶轮直接提供的，微型脉冲射流真空泵从转轮射出的工作流体是间断的。在工作流体喷射过程中，喷射流体与不凝气体混合，一并从喉部排出；在间断的排出过程中夹带被抽吸气体排出，喷射流体被源源不断的从转轮上喷嘴甩出的同时，转轮中流体不停的从进水口吸进来，工作流体的持续排出就能使气体不停抽吸从而实现抽吸真空的目的。工作液体的能量以及传递给气体的能量来自于转轮产生的离心力，抽吸效率较高。
13.进一步说，所述微型脉冲射流真空泵通过轴与动力机连接；水箱液体包括但不限于水；被抽吸气体包括但不限于空气，也可以是两种及以上气体的混合物，包括蒸汽和空气混合物等。
14.进一步说，所述转轮的转速在60～2000 rpm之间，转轮外径在20～50 mm之间；转轮的内径与外径之比在0.5～0.9之间；转轮宽度在10～30 mm之间；转轮上的喷嘴数量在2～5之间；喷嘴出口形状优选矩形；导流器用于将工作液体送至转轮上的喷嘴，导流器出口宽度应能够使其与2～5个喷嘴保持连通；混合室收缩角度α在10
°
～30
°
之间，优选20
°
；扩散管角度β在4
°
～14
°
之间，优选6
°
；喉管可以是直管，长径比在1～3之间，优选1.5；喉管可以是渐扩管，角度不大于扩散管角度。
15.进一步说，所述扩散管轴线可以与喉管重合，也可以是曲线，使扩散管出口可以与其入口平行，也可以与其入口成不同角度。在空间不足情况下也可以选择弯管，节约空间布置。
16.进一步说，本发明中因为是微型结构，混合室、喉管和扩散管可以一体化制作喷射管。同时也可选择透明材质制作整个结构，方便观察抽吸过程。
17.进一步说，所述泵的整个尺寸在150～400mm之间，水箱容积在10～40l之间。
18.本发明中微型脉冲射流真空泵搭配电机、水箱等构成一个抽气系统。同一吸气管分为多个支管，通过在各个支管上安装调节阀来实现抽吸力度不同，同时支气管上还设有止回阀，防止气体倒流。本发明以两个支管示例。
19.如图1、2所示，本发明所使用的真空泵包括进气口1、混合室2、喷射管3、喷射口4、带喷嘴的转轮5、轴承6、轴7、进水口8。进气口1引入外部的空气，与液体在混合室2内充分混合形成气液混流；液体经进水口8进入高速旋转的转轮得到足够能量，在离心力作用下，形
成间歇射流；间歇射流推动并压缩进气口1内空气，使液体与气体在混合室2内充分混合形成气液混流，并在压力作用下流向喷射管3，然后从出口排出。
20.如图3所示，喷射管内部结构可进一步细分，混合室2收缩角度α在10
°
～30
°
之间，优选20
°
；扩散管9角度β在4
°
～14
°
之间，优选6
°
；喉管10可以是直管，长径比在1～3之间，优选1.5；喉管10可以是渐扩管，角度不大于扩散管9的角度。
21.转轮通过轴与电机11连接，电机可置于泵体上方，整个系统连接见图4、图5、图6和图7所示。本发明系统在开始操作前封闭排水口16，打开进水口17使水箱灌满液体，当液面高度达到溢水口时停止进水，整个抽吸装备除电机固定在上方壳体内其余部分均在水箱里面，水箱带有箱盖18。打开系统操作板开关19，开关显示灯20亮起则可以开始操作。面板有多个不同抽吸口24，抽吸口24通过调节阀12、止回阀13连接进气管14一端，进气管14另一端连接真空泵中的进气口1，通过调节调节阀控件23选择抽吸效率，根据需要选择连接装置，其真空度可通过面板上真空度显示盘21观察。同时安装温度传感器25监测水箱内流体温度，当温度超过系统默认设定值（40℃）时，则温度警示灯22亮起，操作人员可通过同时打开进水口17和排水口16使水箱里的水更换降温。依照本实施例，相比普通真空泵，可以在微型结构同时实现不同抽吸效率选择。
22.综上，本发明的抽气系统相比市场上现有的抽气系统，用脉冲射流真空泵代替射流真空泵，因为脉冲射流泵本身无叶轮结构，可避免气蚀的发生。同时真空泵脉冲式喷水既可以液气混合式抽吸又可在间歇射流的空隙间夹带不凝气体，相比传统液气混合式抽吸进一步提高工作效率，微型系统更能够满足小型抽吸真空的需求。

技术特征：
1.基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统，包括微型脉冲射流真空泵、水箱、温度传感器和调节阀，其特征在于：多个吸气管路通过对应的调节阀连接微型脉冲射流真空泵的进气口，所述微型脉冲射流真空泵通过轴与电机连接，其中微型脉冲射流真空泵置于水箱，电机露出水箱，所述的水箱带有进水口和出水口，用于水箱内的液体更换，所述的水箱还设置有温度传感器；所述的微型脉冲射流真空泵包括转轮、喷嘴、进气口、喷射管和混合室，进水口导入水箱中的液体进入转轮，当转轮上喷嘴旋转与导流器重合导通时，液体通过喷嘴甩出，产生间歇射流；间歇射流与从进气口进入的被抽吸气体在混合室混合，经过喷射管中的喉管整流，再进入喷射管中的扩散管从出口射出。2.根据权利要求1所述的基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统，其特征在于：所述转轮的转速在60～2000 rpm之间，转轮外径在20～50 mm之间；转轮的内径与外径之比在0.5～0.9之间；转轮宽度在10～30 mm之间；转轮上的喷嘴数量在2～5之间。3.根据权利要求1所述的基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统，其特征在于：所述喷嘴出口形状为矩形；导流器用于将工作液体送至转轮上的喷嘴，导流器出口宽度应能够使其与2-5个喷嘴保持连通。4.根据权利要求1所述的基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统，其特征在于：所述混合室收缩角度α在10
°
～30
°
之间，优选20
°
；扩散管角度β在4
°
～14
°
之间，优选6
°
；所述喉管为直管或渐扩管，当喉管为直管时长径比在1～3之间，优选1.5；喉管为渐扩管时，角度不大于扩散管角度。5.根据权利要求1所述的基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统，其特征在于：所述调节阀与进气口之间还设有止回阀，用于防止气体倒流。

技术总结
本发明公开了一种基于微型脉冲射流真空泵的抽气系统。本发明包括微型脉冲射流真空泵、水箱、温度传感器和调节阀。多个吸气管路通过对应的调节阀连接微型脉冲射流真空泵的进气口，所述微型脉冲射流真空泵通过轴与电机连接，其中微型脉冲射流真空泵置于水箱，电机露出水箱，所述的水箱带有进水口和出水口，用于水箱内的液体更换，所述的水箱还设置有温度传感器。本发明利用转轮产生间歇射流，使得增大的表面积来提高气液接触面积，且间歇射流之间的空间能够夹带空气，更进一步提高吸气率，因此本发明的吸气能力较强。同时，本发明提供了一种桌面级真空泵抽气系统，为多种需要微型真空环境场合提供更好的选择。空环境场合提供更好的选择。空环境场合提供更好的选择。


技术研发人员：章慧妍 杨雪龙 牟介刚 黄雅霜 马溪纯 张泓 徐茂森 周佩剑
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/8