[发明专利]一种多级透平真空机及应用其抽取多级真空的方法

说明书

技术领域

本发明涉及透平机械技术与真空设备领域，特别是涉及一种多级透平真空机及应用其抽取多级真空的方法。

背景技术

需要大抽气量的真空系统广泛应用于石油、化工、矿山、机械、轻工、食品、医药、电子、冶金、航天等部门，目前，应用较广的真空系统，主要是水环式真空泵和罗茨真空泵。

水环式真空泵属于变容式真空泵，在工作时在泵体中需要有一定量的水作为工作液，真空泵叶轮带动水旋转产生泵腔容积的变化，实现吸气、压缩和排气工作过程，由于工作液的存在，泵的转速低，工作效率也低，一般在40％左右。水环式真空泵受到结构上和工作液饱和蒸气压的限制，由于水的饱和蒸汽压高，使得水环真空泵的吸入压力也高，产生的真空度也会降低。

罗茨真空泵是一种旋转式变容真空泵，它是由罗茨鼓风机演变而来的。罗茨真空泵在较低的入口压力时具有较高的抽气速率，具有驱动功率小、结构紧凑、占地面积小和运转维护费用低等特点，但罗茨真空泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，所以应用在高、中真空系统时，必须与前级真空泵配套使用，只有当抽气系统中的入口压力被前级真空泵抽取到罗茨真空泵允许的入口压力时，罗茨真空泵才能开始工作，并且在一般情况下，罗茨真空泵不允许高压差工作，否则将会过载和过热而损坏。

在目前使用水环式真空泵和罗茨真空泵系统中，普遍存在工作效率低的缺点，而且每台水环式真空泵或罗茨真空泵只能产生一种真空度，特别在需要大抽气量的真空以及需要多级真空要求的场合，所需的配置的真空泵数量多、体积大、能耗高、噪声大。

吴玉林、陈庆光、刘树红编著的《通风机和压缩机》由清华大学出版社出版，第11章“离心式压缩机原理”(P219页)介绍了多级离心式压缩机，该机构包括叶轮、无叶扩压器、弯道和导流叶片。但是该机构并不用作真空机。现有多级透平离心式压缩机在进行介质压缩和抽取是两个并存的过程，多级透平离心式压缩机是利用其出口的压缩气体，而不是利用其入口的介质抽取，但同时在多级透平离心式压缩机的入口存在介质的大流量抽取，可产生一定的真空度，并且透平机的效率可达到80％以上，远高于水环式真空泵。而常规的多级透平离心式压缩机只有一个吸气室，只能产生一级真空，在应用于多位置、多级真空的抽取，就无法实现。

发明内容

为了克服现有大抽气量真空系统所需的配置的真空泵数量多、能耗大、水耗大等缺点，本发明提供一种实现多级不同级别真空抽取的多级透平真空机。

本发明的另一目的是提供应用多级透平真空机抽取多级真空的方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种多级透平真空机，包括多级透平机、增速齿轮箱和原动机；所述增速齿轮箱内设有相互啮合的大齿轮和小齿轮，大齿轮上的轴与原动机联接，小齿轮上的轴通过联轴器与主轴联接；多级透平机包括主轴、机壳和设置在机壳内的多级叶轮压缩机构，主轴通过由自由端轴承和推力轴承支撑在机壳的两端，每级叶轮压缩机构包括叶轮、无叶扩压器、弯道、导流叶片和回流器，每级叶轮压缩机构的叶轮出口依次设有无叶扩压器、弯道和回流器，回流器的通道上安装有导流叶片；每一级叶轮依次固定在主轴上；其特征在于：所述每级叶轮压缩机构还包括侧向进气口和吸气室，多级的吸气室分别设置机壳上，第一级叶轮压缩机构的叶轮进口与第一吸气室连通，其它每级叶轮压缩机构的叶轮进口通过回流器上的侧向进气口与相应级的叶轮压缩机构的吸气室连通，回流器的出口与下一级叶轮的进口连通，最后一级叶轮压缩机构的弯道与蜗室连通，在蜗室设有排气室。

为进一步实现本发明的目的，所述的多级叶轮压缩机构优选为2～6级。

所述的多级叶轮压缩机构进一步优选为4级。

所述的叶轮为三元流闭式离心叶轮，叶轮直径为300mm至1200mm。

所述的机壳与主轴连接位置设有密封。

所述最后一级叶轮机构与自由端的密封之间还设有平衡盘，平衡盘固定在主轴上。