直驅高速透平真空泵及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種真空泵，尤其涉及一種直驅高速透平真空泵及其操作方法。
【背景技術】
[0002]隨著真空應用技術在生產和科學研宄領域中對其抽氣量與真空度范圍的要求越來越寬，大多需要由真空泵和其它設備組成真空抽氣系統共同抽氣后才能滿足生產和科學研宄過程的要求，因此，選用由不同類型真空泵組成的真空抽氣系統進行抽氣的情況較多，目前使用的有旋片式真空泵、羅茨真空泵和水環真空泵等容積式真空泵，主要應用于電力、化工、輕工、礦山、醫藥、電子、航天、科研等部門。
[0003]水環真空泵是一種較常見的變容式低壓真空泵，帶有多葉片葉輪的轉子偏心安裝在泵體內，旋轉時，以水作為工作液體，靠泵腔容積的變化實現吸氣、壓縮和排氣的，所以，需要消耗水與作用于水的能耗，其效率目前為50%左右，轉速一般低于3000r/min，控制范圍非常有限，一定點后水環會奔潰。
[0004]另外，ZL200710071245.3 “懸臂式高速透平真空泵及其抽真空方法”，ZL200810219408.2 “ 一種多級透平真空機及應用其抽取多級真空的方法”和申請號201010167688.4 “高速多級透平真空泵及其抽真空方法”，上述透平真空泵都是通過電機及聯軸器帶動增速箱增速實現高速，屬于定速高速傳動，因此存在制造復雜，增加了齒輪傳動、聯軸器傳動、軸承的機械傳動效率損耗10%左右以及冷卻風扇處能耗，維修復雜、占地面積大，增加了增速箱與聯軸器處機械故障點，定速傳動不易實現可變的抽吸工藝需要等缺點；對于多級透平真空泵而言，一旦出現故障，會停及整條生產線，嚴重影響正常生產與造成很大的經濟損失，且檢修周期較長。
[0005]根據容積式真空泵電耗或水耗高的不足，同時針對普通定速高速透平真空泵增速傳動損耗較大、存在故障點隱患多等缺點，結合透平真空泵的高效、高速緊湊、大抽氣量等優點，在滿足不同的抽氣量、真空度工藝要求的同時，最大程度地提高生產效率，并使故障引起的生產損失降到最低，進一步考慮一種全新的直驅單級或雙級高速透平真空泵是非常具有應用價值與現實意義的，以適應現代工業對真空抽取與壓縮設備高效環保的最大化等方面的發展需要；這是本發明的出發點。
【發明內容】
[0006]本發明主要是解決現有技術中存在的不足，提供一種結構簡單，利用高速電機直聯透平真空泵后直接變頻變速驅動，用以提高機械傳動效率與達到綜合效率的最高化、實現工藝與能源的動態供需平衡，轉速范圍5000?36000r/min，節能30?70% ;相比水環真空泵，節水100%;性價比高，結構、安裝與維護簡單，施工及運行費用較低，尾氣可熱回收；用以滿足現代能源與環保等方面的管理與使用需要。
[0007]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
一種直驅高速透平真空泵，包括直聯高速電機，所述的直聯高速電機與潤滑油站相連通，所述的直聯高速電機設在臺鈑上，所述的直聯高速電機中設有主軸；
所述的直聯高速電機的一側端設有葉輪機構，所述的葉輪機構包括蝸殼、型環和透平葉輪，所述的主軸其中一個外端部設有透平葉輪，所述的蝸殼通過雙聯架與直聯高速電機相定位，所述的透平葉輪設在蝸殼中，所述的主軸與蝸殼相套接，所述的蝸殼的頭部設有型環，所述的透平葉輪的外端伸至型環中，所述的蝸殼與排氣口相連通，所述的型環與透平葉輪間形成進氣口，所述的蝸殼中的上端與型環間設有擴壓器，所述的蝸殼中的下端與型環間形成排氣蝸室；
或，
所述的直聯尚速電機的左側端設有左葉輪機構，所述的直聯尚速電機的右側端設有右葉輪機構，所述的左葉輪機構與右葉輪機構分別設在主軸的兩端，所述的左葉輪機構、右葉輪機構和葉輪機構的結構相同，所述的左葉輪機構中型環的外端與導流室相連通，所述的右葉輪機構中的排氣口與導流室通過級流導管相連通。
[0008]作為優選，所述的透平葉輪、主軸與蝸殼間通過氣封環相密封，所述的透平葉輪與主軸間通過鎖母相緊固，所述的透平葉輪的外端設有輪帽，所述的排氣蝸室的底部設有排污口，所述的蝸殼通過蝸殼支撐座相支撐定位。
[0009]作為優選，所述的直聯高速電機的底端設有回油管，所述的直聯高速電機的上端設有潤滑油接口，所述的回油管與潤滑油接口相連通。
[0010]直驅高速透平真空泵的操作方法，按以下步驟進行:
(1)、裝配:
透平葉輪采用符合空氣動力學的全三元流半開式銑制結構，透平葉輪安裝在主軸的軸頭上，它們為錐度配接，用鎖母鎖緊透平葉輪，透平葉輪的輪轂端上裝有輪帽，它們間通過螺釘固定，輪帽作用主要是使氣流無旋渦地平穩吸入；
透平葉輪的前端裝有型環，型環通過緊固件固定在蝸殼上；型環的過流表面涂裝有1.5?3mm厚的非金屬耐磨耐溫涂層，用以避免高速透平葉輪與型環間可能發生的金屬刮擦；型環的主要作用是收集空氣或氣體均勻地流入，并與蝸殼形成擴壓器，擴壓器為無葉擴壓器或葉片擴壓器，無葉擴壓器或葉片擴壓器的作用主要是將動能轉變為壓力能；
蝸殼上設有排氣蝸室、排氣口與排污口，蝸殼通過緊固件固接在雙聯架上，蝸殼的下部用蝸殼支撐座加固；排氣蝸室截面為P字形，其各截面的徑向主要呈空間螺蝸狀分布，目的是減少氣體流動損失，提尚氣動效率；
蝸殼上固裝有氣封作用的氣封環，氣封環上設有迷宮密封；
雙聯架用于連接蝸殼與直聯高速電機；直聯高速電機的供電電壓常為380V或690V低壓，高速通過變頻調速矢量控制系統實現；
直聯高速電機的冷卻方式為風冷或水冷；直聯高速電機上內置有專用高速節能軸承或主動磁懸浮軸承，其徑速積值dn在1.4X 16以上；
專用高速節能軸承采用潤滑油站供油潤滑，專用高速節能軸承的潤滑油從潤滑油接口處進入，經專用高速節能軸承潤滑后再從回油管回到兼作油箱的臺鈑的儲油室中；
臺鈑與潤滑油站為一體式緊湊型結構，即臺鈑既用作油站，同時又為安裝直聯高速電機的底座；
(2)、高速運作: 在直聯高速電機的變頻變速驅動下，直接帶動主軸上的透平葉輪以5000?36000r/min的轉速高速旋轉，同時經過型環中的進氣口從透平葉輪的入口高速吸入，空氣或氣體跟著透平葉輪作高速旋轉，使速度能增加，在無葉擴壓器或葉片擴壓器中將空氣或氣體的速度能轉變為壓力能，其壓力與溫度快速升高，壓縮后經排氣蝸室流送至排氣口排出，最終形成110°C的高溫空氣或氣體，并在不同的頻率下透平葉輪的入口處可形成-35?-60KPa的真空度以及相應的抽氣量，排出的高溫氣體則可通過熱交換器回收余熱；
或，
先行驅動右葉輪機構:在直聯高速電機的變頻驅動下，直接帶動主軸上右葉輪機構中的透平葉輪以5000?36000r/min的轉速高速旋轉，同時經過型環中的進氣口從單級透平葉輪的入口高速吸入，空氣或氣體跟著透平葉輪作高速旋轉，使速度能增加，在無葉擴壓器或葉片擴壓器中將空氣或氣體的速度能轉變為壓力能，其壓力與溫度快速升高，壓縮后經排氣蝸室流送至排氣口；
然后經過級流導管繼續壓送至導流室和左葉輪機構型環中的進氣口；
再驅動左葉輪機構:再從透平葉輪的入口高速流入，空氣或氣體跟著透平葉輪作高速旋轉，使速度能繼續增加，在無葉擴壓器或葉片擴壓器中將空氣或氣體的速度能進一步轉變為壓力能，其壓力與溫度不斷升高，再次壓縮后經排氣