一种多级液体射流抽真空设备 【技术领域】
本发明涉及一种抽真空设备的技术领域，具体地说是一种多级液体射流抽真空设备。
背景技术
随着国民经济的发展，抽真空技术在供电供热工程、食品工程、制药工程、生物工程、化工工程、材料工程以及农副产品深加工中被广泛应用，抽气机是其中一种高效的抽真空设备。其中射流式抽气机以其耗电少，经济性高，运行费用低被广泛采用，射流式抽气机按工作介质分射水式和射气式。射气式抽气机以高压蒸汽作工作介质，虽然已有多级连接结构的抽气系统，但其经济性差，在滑参数启动时还需要另外设置汽源，变负荷时需要不断调整工作蒸汽参数，仅适用于小容量抽真空设备。射水式抽气机是以压力水作工作介质，目前的射水式抽气机一般都采用单级抽气系统，抽气效率比较低，能耗大，对温度、压力要求高，为了降低水温需大量补水、换水，水消耗量大，特别是大容量的抽真空设备，很难保持被抽真空设备的最有利真空度。少数的射水式抽气机采用了两级抽气系统，这两级抽气系统为并联式结构，其目的是为了防止其中一个抽气系统出现故障后备用的，而被抽真空设备启动后的正常运转中并非两个抽气系统同时在工作，而且当出现故障后，需人工进行更换另一个抽气系统，自动化程度低。另外，使用的工作介质单一，不能满足不同场合的需要，特别是在高温环境下，与其连接的被抽吸设备的温度较高时，介质水温度升高快，影响抽气效果。系统中介质水处于高负压的工作环境下，当温度达到近40度时，水就容易被汽化，严重影响抽气效率。
【发明内容】
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种结构合理，抽气效率高，可根据连接的被抽真空的设备情况灵活选用介质或级数的多级液体射流抽真空设备。
本发明采用的技术方案是：一种多级液体射流抽真空设备，包括至少两个射水抽气机，每个射水抽气机通过管道串联连接形成多级射水抽气机结构，所述的射水抽气机包括水箱和射水抽气器，水箱连接在射水抽气器的下方，水泵通过管道与第一级的水箱连接，在各级水箱之间通过疏水器和调整阀连通，水泵的另一端通过管道与每个射水抽气器均连接、并使介质水在每个射水抽气机的水箱与射水抽气器之间形成循环水路；所述的射水抽气器包括喷嘴、混合室和扩压管，喷嘴设置在混合室内的上部，其上端与循环水路管道的进水端连通，在混合室侧壁上、喷嘴下端喷口处开有进气口，进气口与进气管连接；所述的扩压管连接在混合室下方，扩压管与水箱连接；在水箱上部开有排气口，前一级水箱的排气口与下一级的射水抽气机的进气管连通形成串联连接。
在第一级的射水抽气器的进气管上连接一根并联的并联管，该并联管的另一端可以与除第一级的射水抽气器以外的任一个射水抽气器的进气管连通，在所述两管道连通处的前部各设置有阀门，所述的阀门均与电接点真空表连接。
在所述多级射水抽气机中的第一级射水抽气机的前部设置一个射油抽气机，该射油抽气机包括油泵、油箱和射油抽气器，射油抽气器的下方与油箱连通，油泵与油箱和射油抽气器连接并使介质油在油箱与射油抽气器之间形成封闭循环油路，射油抽气器包括喷油嘴、混合室和扩压管，喷油嘴设置在混合室内的上部并与循环油路管道的进油端连接，混合室下方设置有扩压管，在油箱内上部横向设置有分配管，分配管壁上分布设置有孔，扩压管伸入到油箱内与分配管连通，在油箱上部开有排气管，该排气管与第一级的射水抽气机的进气口连通，在油泵的前侧或后侧设置有冷却器。
在所述的扩压管下方设置有相同内径的混合排水管，扩压管通过下方的混合排水管与水箱连接。
在水箱上部、扩压管的外侧套设一根通气管，通气管上端与扩压管外壁密封连接，所述的排气口设置在通气管的侧壁上。
在第一级射水抽气机的进气管上设置浮球式止回阀，该止回阀包括浮球、定位环、阀片和带进、出气口的壳体，所述的定位环水平固定在壳体内中部，定位环呈盘状，其外缘形状与壳体内腔形状相应，其中心设置有定位孔，定位环的盘体上设置有至少两个可供气体通过的空间，所述的浮球设置在定位环的下方，浮球上部设置有连杆，连杆上端从定位孔中穿出，连杆上端设置防落块，防落块大于定位孔，在连杆的中部设置有阀片，阀片略小于定位环，在阀片下方、浮球的外侧设置有浮球导向通道，浮球导向通道与壳体固定连接，在浮球导向通道上设置有可供气体通过的空间。
每个射水抽气机地水箱均通过调整阀和疏水器与一个循环水箱连接，循环水箱与水泵连接，在循环水箱上设置有真空管与第一级射水抽气机的进气管连接或与第二级射水抽气机的进气管连接。
本发明将多个射水抽气机进行串联连接，形成多级的抽气系统，可对被抽真空设备进行持续、高效的真空抽吸，这种结构大大提高了抽气效率，确保了被抽真空设备的最有利真空度，从而确保被抽真空设备的良好的工作效果；本发明还设置并联管将多级射水抽气机实现并联、串联复合形式的结构，针对不同情况或需求使用，通常在被抽真空设备需大量、快速的抽吸气体时，如汽轮机设备刚启动时，使凝汽器快速达到真空状态，采用并联连接形式。当需要被抽真空设备需要持续保持高度真空时，采用串联连接的形式，如当汽轮机设备进入正常工作运行状态，凝汽器要持续保持高度真空，各级射水抽气机则使用串联形式，以保持凝汽器的高度真空，从而提高汽轮机组的循环热效率，提高设备的工作效率。本发明还可根据使用需求或场合灵活选择介质或抽气机的级数，以达到最佳使用状态。
【附图说明】
图1为本发明实施例1的结构示意图
图2为本发明实施例2的结构示意图
图3为本发明实施例3的结构示意图
图4为本发明浮球式止回阀的结构示意图
【具体实施方式】
现结合附图对本发明作进一步说明，图1为本发明的实施例1，其采用的技术方案是：一种多级射水式抽气设备，包括四个射水抽气机，所述的四个射水抽气机通过管道串联连接形成四级结构。所述的射水抽气机包括水箱1和射水抽气器2，工作介质为水，也可以为油，水箱1连接在射水抽气器2的下方，一般在水箱1上都设置有液位计，用于观察水位情况。水泵3通过管道与第一级的水箱1连接，还可以在水泵附近的管道上设置过滤器，用于过滤介质水中的杂质。各级水箱1通过疏水器7和调整阀8连接，以保持各级水箱1逐级提高的负压和水位。水泵3的另一端通过管道与每个射水抽气器2均连接，并且除最后一级射水抽汽机外，其余各级均为封闭循环水路，即介质水在水箱1与射水抽气器2之间形成封闭循环水路，因最后一级水箱1上的排气口与大气连通，所以只形成循环水路而不是是封闭的，一般最后一级水箱1也称末级水箱1，末级水箱1上的排气口上安装排气阀16，气体经排气阀16排入大气。所述的射水抽气器2包括喷嘴4、混合室和扩压管5，喷嘴4设置在混合室内的上部，其上端与循环水路管道的进水端连通，在混合室侧壁上、喷嘴4下端喷口处开有进气口，进气口与进气管6连接。所述的扩压管5连接在混合室下方，扩压管5通常直径大于喷嘴4孔径，其上端口对应于喷嘴4喷口的正下方位置，其下部伸入到水箱1内。在水箱1上部开有排气口，前一级水箱11的排气口与下一级的射水抽气器2的进气管6连通形成串联连接。在最后一级射水抽气机的水箱1上设置有溢流口和补水口。
本发明的第一级射水抽气机的进气管6与被抽真空设备连接，本实施例以汽轮机的凝汽器作为被抽真空的设备来描述其工作原理，本实施例中第一级射水抽气机的进气管6与凝汽器连接，在进气管6上还可以设置有止回阀，防止气体倒回凝汽器。使用时，在水泵3的作用下，介质水在各级的射水抽气器2与水箱1之间进行循环，介质水从喷嘴4中喷出，形成一股高速射流，在喷嘴4喷口外形成强烈的引射作用下，抽吸与混合室连通的凝汽器的不凝结气体，然后经扩压管5抽吸至水箱1内，在水箱1内进行水、气分离，即水落入水箱1后在水泵3作用下继续循环并抽吸凝汽器中的气体，而气体在水箱1上部经排气口进入下一级的进气管6，被下一级的射水抽气器2抽吸至下一级的水箱1，气体就这样被一级级连续不断的抽吸直至最后一级水箱1，然后从最后一级水箱1的排气口排入大气。因此凝汽器中的气体就这样被多级串联的射水抽气机不断的连续抽吸，抽吸效率高，凝汽器的真空度高，本实施例的射水抽气机为四级串联，被抽真空设备的真空度可达到较好的真空效果。本实施例中的工作介质为水，也可以为油，采用油作为工作介质适用于高温、干燥的环境中运行被抽真空设备，如真空烘干设备。本发明的各级射水抽气机之间也可以是活动连接，若抽气量减少，可以关闭后面的射水抽气机，以节约能耗。
图2为本发明的实施例2，实施例2除增加下述技术方案外，其余均与实施例1相同，实施例2中增加的技术方案为：在水箱1上部、扩压管5的外侧套设一根通气管15，通气管15上端与扩压管5外壁密封连接，所述的排气口设置在通气管15的侧壁上；在第一级的射水抽气器2的进气管6上设置一根并联的并联管9，该并联管9的另一端可以与除第一级的射水抽气器2以外的任一个射水抽气器2的进气管6连通，在并联管9与其连通的那级射水抽气机的前一级的水箱1上增设一个排气口及排气阀16，该排气阀16用于向大气排出气体。本实施例的并联管9与第三级的射水抽气器2的进气管6连通，在第二级的水箱1增设有排气阀16，在所述两管道连通处的前部各设置有阀门，即并联管9道上一个阀门简称并联阀门21，用于串联的进气管6上有一个阀门，简称串联阀门22。若开启并联阀门21、关闭串联阀门22，并且开启第二级水箱1的排气阀16，该设备为第一级和第二级射水抽气机为两级串联连接并形成一组，第三级和第四级射水抽气机为两级串联连接的一组，两组之间为并联连接，工作时，两组两级串联的抽气机同时对被抽真空设备抽吸气体，气体分别从两组的末级射水抽气机的水箱1上的排气阀16入大气，即第二级水箱1的排气阀16和第四级水箱1的排气阀16排气。该并联形式适用于被抽真空设备需要大量、快速的抽吸其中的气体，快速形成真空的状态时使用。如汽轮机设备刚启动时，需大量、快速的抽吸凝汽器中的气体，使凝汽器快速达到真空状态。虽然并联形式能快速抽真空，但达到的真空度并不高，所以要使被抽真空设备达到持续的、较高的真空度时，应采用串联形式，即把并联阀门21关闭，把串联阀门22打开，并且把第二级水箱1上的排气阀16关闭，这样便形成与实施例1一样的四级串联的结构，该串联结构适用于汽轮机设备正常运转后，要保持凝汽器持续的高度真空状态，确保并保持凝汽器的最有利真空，从而确保汽轮机组的最佳运行工况。要达到上述效果就需要多级串联的抽气机对凝汽器进行不断的、连续的抽吸，抽吸效率高。本发明的并联阀门21、串联阀门22和与并联管9连接的射水抽气机的前一级水箱1上的排气阀16可同时与电接点真空表连接，电接点真空表的作用是根据设定的真空度分别自动控制与其连接的三个阀门开启或关闭，即实现本设备串联连接与并联连接的自动切换，自动化程度高。本实施例将排气口设置在通气管15上的目的是为了减少水箱1的开口，从而减少泄漏点，也减小了水箱1的体积。本发明中一般通气管15的直径大于扩压管5直径4厘米以上，气体便于从通气管15与扩压管5的空隙中通过便可。通气管15上端可以在扩压管5的中部与扩压管5密封连接，也可以在扩压管5上部贴近混合室处与扩压管5密封连接。
图3为本发明的实施例3，实施例3除增加下述技术方案外，其余均与实施例1相同，实施例3中增加的技术方案为：在所述多级射水抽气机中的第一级射水抽气机的前部设置一个射油抽气机，工作介质为油，形成多级油、水混合抽气设备。该射油抽气机包括油泵10、油箱11和射水抽气器12，射水抽气器12的下方与油箱11连通，油泵10与油箱11和射水抽气器12连接并使介质油在油箱11与射水抽气器12之间形成一个独立的封闭循环油路。射水抽气器12包括喷油嘴、混合室和扩压管5，喷油嘴设置在混合室内的上部并与循环油路管道的进油端连接。在混合室侧壁上、喷油嘴下端喷口处开有进气口，进气口与进气管6连接，该进气管6与被抽真空设备连接。混合室下方设置有扩压管5，在油箱11内上部横向设置有分配管5，分配管5壁上分布设置有孔，扩压管5伸入到油箱11内与分配管5连通，本实施例中的分配管5为椭圆环形管，还可以是横向设置的单根管，或者是底部分布设置有孔的板块状结构等。因为油传热较慢，设置分配管5与扩压管5连接，可以将扩压管5内流来的温度较高的热油均衡的分散落入油箱11内，而不是只落入中间位置导致中间的油温比四周的油温高，使油箱11内四周与中间的油温一致，这样还有利于油的散热和冷却。在油箱11上部开有排气管，该排气管与第一级的射水抽气机的进气口连通，在油泵10的前侧或后侧设置有冷却器14，本实施例的冷却器14设置在油泵10前侧，还可以将冷却器14设置在油箱11内，冷却器14用于冷却介质油。本实施例在多级射水抽气机前部又设置一个射油抽气机，形成多级油、水混合抽气设备，该形式的抽气设备适用于被抽真空设备的运行环境温度高且真空度要求高的情况，因为油的传热效率要比水低很多，升温速度慢而且油通常不会汽化，若采用多级全部是射油抽气机串联的形式，用油量较大，成本较高。故前部采用射油抽气可防止工作介质被汽化，后部采用多级射水抽气机串联形可确保良好的真空度。本发明的射油抽气机还可以设置在射水抽气机的后面，即前水后油的形式，用于被抽真空设备为带水的环境。
本发明还可以在扩压管5下部设置相同内径的混合排水管，混合排水管可以通过法兰与扩压管5连接，也可通过其它常用方式连接，如焊接等，扩压管5通过下方的混合排水管与水箱1连接。设置混合排水管的目的是将原一根长度较长的扩压管5改成两根连接的结构，因为扩压管5上部制作精度高，下部精度要求低，这样便于加工和安装。
本发明还可以设置一个循环水箱，每个射水抽气机的水箱1均通过调整阀8和疏水器7与循环水箱连接，在循环水箱上部设置有真空管与第一级射水抽气机的进气管6连接或与第二级射水抽气机的进气管6连接，因此第一级或第二级射水抽气器2对凝汽器抽吸气体的同时也对循环水箱的气体进行抽吸，真空管与第一级的抽气机连接时可使循环水箱形成高真空，这种结构适合工作介质为油时使用，这样可使介质油中所含的水或气化状态的水份同气体一起抽出；真空管与第二级抽气机连接时可使循环水箱中的负压值与第一级水箱1基本相同，而大于后面各级水箱1的负压值，这样有利于后面各级水箱1的水进入循环水箱。可以在循环水箱上设置补水门，水泵3与循环水箱连接，这样循环水箱内的水会始终保持一定水位，不会出现介质水被抽空现象，防止抽气机不正常工作。
本发明还可以在第一级射水抽气机的进气管6上设置浮球式止回阀，见图4，该止回阀包括浮球33、定位环31、阀片32和带进、出气口的壳体35。壳体35一般为圆柱形，进气口在上，一般与被抽真空设备连接，如凝汽器，出气口在下，一般与抽气器连接，如射水抽气器2。所述的定位环31水平固定在壳体35内中部，定位环31呈盘状，其外缘形状与壳体35内腔形状相应，其中心设置有定位孔，定位环31的盘体上设置有至少两个可供气体通过的空间，本实施例为两个均匀分布设置、大小相同的空间，空间越大气体通道阻力越小。所述的浮球33设置在定位环31的下方，浮球33上部设置有连杆，连杆上端从定位孔中穿出，连杆上端设置防落块，防落块大于定位孔，防落块用于防止浮球33及连杆与定位环31脱离。在连杆的中部设置有阀片32，阀片32略小于定位环31，阀片32直径一般小于定位环31直径2-8毫米，便于阀片32可随连杆在壳体35内上下移动，只要满足阀片32可以将定位环31上的通气空间封堵就可以。在阀片32下方、浮球33的外侧设置有浮球导向通道34，浮球导向通道34与壳体35固定连接，在浮球导向通道34上设置有可供气体通过的空间。浮球33可沿浮球导向通道34上下移动，同时带动阀片32上下移动。当射水抽气器2工作时，气体由进气口进入壳体35内，浮球33受重力作用，带动阀片32下落，阀片32与定位环31之间形成空隙，气体进入壳体35下方经出气口被射水抽气器2吸走。当射水抽气器2停止工作，液体若从出气口进入壳体35形成回流，回流的液体使浮球33上升，带动阀片32向上移动，使阀片32紧贴定位环31，并且阀片32把定位环31上可供气体通过的空间封堵，壳体35下部的气体或液体不能进入壳体35的上部，达到止回作用。浮球式止回阀比传统弹簧式止回阀空气流通阻力小。
由此可见，本发明具有结构合理，抽气效率高，可根据连接的被抽真空的设备情况灵活选用介质或级数等特点。