本實用新型涉及真空集成系統技術領域，具體涉及一種使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統。
背景技術：
使用多個羅茨真空泵串聯，最后一級的羅茨真空泵的排氣步入后續的可以直排的大氣真空泵組成的真空集成系統是現今最為常見的一種羅茨真空泵應用方法。主要由于，盡管羅茨真空泵具有抽氣能力大，真空度較高時煤耗十分低，可以達到的真空度十分高，以及成本低廉等優勢，而且羅茨真空泵并不能直接排大氣，所以羅茨真空泵在真空集成系統中，不能單獨使用，只能作為功放的增壓泵，同時必需要使用一個可以獨立使用的真空泵，比如液環真空泵，螺桿真空泵，滑閥真空泵，旋片真空泵等。才才能確保真空系統的正常運行。
這些羅茨真空泵多級串聯配備獨立直排大氣的真空泵構成的真空集成系統，有一個最大的問題，就是當真空系統的入口壓力比較高時(即更接近與大氣壓值時)，羅茨真空泵是難以運行的，此時整個真空集成系統的抽氣能力只能借助最后一級的可獨立直排大氣的真空泵來提供。通常對于這樣的真空集成系統，常常可獨立直排大氣的真空泵的抽氣能力都比較小，一是多數的真空應用是起到真空維持，此時真空系統的入口壓力較低，而在這個工況，羅茨真空泵可以穩定運行，通過多個羅茨真空泵的串聯，逐級壓縮后，最后起到牽引(致使最后一級羅茨真空泵的排氣壓力是較高的負壓)的可獨立直排大氣的真空泵并不須要太大的抽氣能力，并且在粗真空時，缺乏了羅茨真空泵的能力，則變得能力十分不足，這也造成顧客的系統在早期啟動時，由于容器腔體較大，可能還有一定的泄露量以及漏氣負載，所以僅靠可以維持高真空時抽氣能力的可獨立直排大氣的真空泵進行抽吸須要花費大量時間，才可能達到羅茨真空泵容許啟動運行的壓力，若是像冶金抽濾，煙草脫臭等行業須要頻繁從大氣壓快速抽真空，致使容器內壓力在短時間內增加到較高真空，則之前所述的方案就很難滿足工藝要求。
為了提升粗真空的抽氣能力，降低羅茨真空泵啟動的等待時間，現有改良的工藝有兩種，1是降低可獨立直排大氣的真空泵的數目，在入口壓力較高時，羅茨真空泵還不能有效介入運行時，該真空泵全部運行，當入口壓力逐漸減少，等羅茨真空泵有效介入時，該真空泵則會停用其中的幾臺。這些方法可以同時兼具粗真空和高真空時的抽氣能力需求。并且缺點是，使用的功放的真空泵數目會增多，同時后一級配備的管線，球閥數目也將增多，若是該真空泵是螺桿濕式真空泵，則會急劇增強系統集成的成本。真空系統的占地面積也會急劇降低。
另一種則是對羅茨真空泵采取矢量變頻控制，在粗真空時，羅茨真空泵就提早啟動運行，通過矢量變頻器的限制怠速形式(恒力矩)，致使此時羅茨真空泵在低速運行，由于羅茨真空泵的軸功率是入口壓力值x怠速，當軸功率超過了馬達最大輸出功率，則變頻器會限制羅茨真空泵的怠速，因而確保了馬達電壓不會超過額定負載。即使這樣做，可以促使羅茨真空泵在入口壓力很高時就可以介入運行，并且要促使羅茨真空泵獲得有效的抽氣能力，則須要達到一定的怠速，而為了達到指定的怠速，則此時須要特別大的軸功率，因而須要配備滿足軸功率的馬達和變頻器。因而會導致整個集成真空系統的裝機功率過大，而且急劇增強了系統集成的成本。并且前面維持真空時，羅茨真空泵的軸功率只有早期的10-15％左右，也會導致極大的浪費。
所以要有一種優化的設計方法和配備來解決上述問題，即要促使在粗真空時，羅茨真空泵還沒有介入運行時，不須要降低獨立運行的真空泵的抽氣能力下，也不須要降低太多的馬達裝機功率，真空集成系統就可以用較大的抽氣能力。到了高真空時，整個系統又可以全部投入運行，不會導致真空泵的僅僅是多余為了節能而閑置。進而實現最經濟型真空集成系統。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其才能兼具粗真空和高真空。
本實用新型所采用的技術方案是：
一種使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，包括一二級羅茨真空泵組、旁通管道、第四級羅茨真空泵、并聯旁通氣動閥、第一三通切換閥和第三級真空泵；所述一二級羅茨真空泵組和旁通管道并聯，其進氣道與主管道聯接，出氣口分別于第四級羅茨真空泵和并聯旁通氣動閥聯接，所述旁通管道上安裝有旁通調節閥；所述第一三通切換閥的第一端口與第四級羅茨真空泵的排氣口聯接，第一三通切換閥的第二端口和并聯旁通氣動閥的出氣口均與第三級真空泵的艙蓋聯接，第一三通切換閥的第三端口與第三級真空泵的排氣口均與排食道聯接。
進一步，所述旁通管道上還安裝有過濾器和自動截至閥，所述過濾器安裝在旁通調節閥和自動截至閥之間。
進一步，所述過濾器為兩個，兩個過濾器并聯設置，兩個過濾器與旁通調節閥之間、兩個過濾器與自動截至閥之間均通過第二三通切換閥聯接。
進一步，所述一二級羅茨真空泵組包括依次串聯的第一級羅茨真空泵和第二級羅茨真空泵。
進一步，所述一二級羅茨真空泵組包括兩組，兩組一二級羅茨真空泵組并聯設置。
進一步，還包括第五級羅茨真空泵和第三三通切換閥，所述第三三通切換閥的第一端口與第二級羅茨真空泵的排氣口聯接，第三三通切換閥的第二端口與第五級羅茨真空泵的吸氣口聯接，第三三通切換閥的第三端口和第五級羅茨真空泵的排氣口均與第四級羅茨真空泵的吸氣口聯接。
進一步，所述第三級真空泵為兩個，兩個第三級真空泵并聯設置。
進一步，所述第一級羅茨真空泵的吸氣口設有氣動閥。
進一步，所述第三級真空泵的吸氣口設有氣動閥。
進一步，所述第五級羅茨真空泵的排氣口設有自動截至閥。
本申請的附加方面和優點將在下邊的描述中部份給出，部份將從下邊的描述中顯得顯著，或通過本申請的實踐了解到。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體施行方法或現有技術中的技術方案，下邊將對具體施行方法或現有技術描述中所須要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的器件或部份通常由類似的附圖標記標示。附圖中，各器件或部份并不一定根據實際的比列勾畫。
圖1為本申請施行例所提供的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統的結構示意圖。
其中，第一級羅茨真空泵1、第二級羅茨真空泵2、第五級羅茨真空泵3、第四級羅茨真空泵4、第三級真空泵5、旁通調節閥6、手動截至閥7、氣動閥8、并聯旁通氣動閥9、過濾器10、第一三通切換閥11、第二三通切換閥12、第三三通切換閥13。
具體施行方法
這兒，要說明的是，本實用新型涉及的功能、方法等僅僅是現有技術的常規適應性應用。因而，本實用新型對于現有技術的改進，實質在于硬件之間的聯接關系，而非針對功能、方法本身，也即本實用新型即使涉及一點功能、方法，但并不包含對功能、方法本身提出的改進。本實用新型對于功能、方法的描述，是為了更好的說明本實用新型，便于更好的理解本實用新型。
下邊將結合附圖對本實用新型技術方案的施行例進行詳盡的描述。以下施行例僅用于愈發清楚地說明本實用新型的技術方案，因而只作為示例，而不能借此來限制本實用新型的保護范圍。
須要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術術語或則科學術語應該為本實用新型所屬領域技術人員所理解的一般意義。
該真空集成系統我們這樣定義，越是緊靠顧客真空需求，即真空集成系統吸入口處為第一級，二氧化碳順著第一級真空泵逐漸通過下一級，最后步入可以獨立運行的真空泵，最后一級我們定義為功放泵。該功放泵可以是液環泵，也可以是螺桿真空泵或則滑閥真空泵等其它非羅茨真空泵的泵。
參見圖1，本申請一種使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，包括一二級羅茨真空泵組、旁通管道、第四級羅茨真空泵4、并聯旁通氣動閥9、第一三通切換閥11和第三級真空泵5；所述一二級羅茨真空泵組和旁通管道并聯，其進氣道與主管道聯接，出氣口分別于第四級羅茨真空泵4和并聯旁通氣動閥9聯接，所述旁通管道上安裝有旁通調節閥6；所述第一三通切換閥11的第一端口與第四級羅茨真空泵4的排氣口聯接，第一三通切換閥11的第二端口和并聯旁通氣動閥9的出氣口均與第三級真空泵5的進氣道聯接，第一三通切換閥11的第三端口與第三級真空泵5的排氣口均與排食道聯接。
工藝二氧化碳由主管道步入本真空系統，在主管道后分為兩路，一路步入一二級羅茨真空泵組，另一路步入旁通管道；當入口壓力比較高時，一二級羅茨真空泵組關掉，此時旁通管道上的旁通調節閥6按照入口壓力值的比列打開一定的開度，致使二氧化碳由旁通管道步入第四級羅茨真空泵4和第五級真空泵5吸入口主管，避免氣流對真空泵進行沖擊而造成的一二級羅茨真空泵組失速以及第四級羅茨真空泵4和第三級真空泵5瞬時氣流偏低；通過使用旁通調節閥6，致使球閥可以緩緩開啟，而且可以控制球閥前后的壓差，促使壓差逐漸減少，增加氣流對真空泵的沖擊。
第四級羅茨真空泵4可以配備較大的馬達功率，當入口壓力較高時，第四級羅茨真空泵4與第三級真空泵5開始并聯抽吸來自旁通管道來的二氧化碳，如上述所說，通過旁路調節閥，可以控制球閥前后的壓差，促使壓差逐漸降低，減少對真空泵的沖擊，此時第四級羅茨真空泵4的功能是羅茨風機，起到直排的作用，羅茨風機在粗真空時，其抽氣能力是十分巨大的，它與第三級真空泵5構成了一組單元，對整個真空集成系統在入口壓力較高時提供了十分大的抽氣能力。促使系統可以快速的增加壓力。
而當壓力逐漸減少后，此時羅茨風機的出力越來越低(彰顯在壓差增強了，則電壓急劇上升，由于壓縮比的逐漸增強，其發熱量也越來越大)，這個時侯關掉并聯旁通氣動閥9，同時切換第四級羅茨真空泵4的排氣口的三通閥門，致使第四級羅茨真空泵4的排氣步入了第三級真空泵5，因而實現了串聯的功能，此時第四級羅茨真空泵4從羅茨風機的功能有轉換成了羅茨真空泵，前后壓差頓時減少，其發熱量也增加，但是其軸功率也急劇的增加，并進一步的提升了第四級真空泵入口的真空度，進而提升了一二級羅茨真空泵組的抽氣效率和能力。
本申請將第四級羅茨真空泵4與第三級真空泵5設置為串并聯可轉換的結構，除了可以降低功放泵的數目，又可以減少羅茨真空泵的高功率馬達的數目泵串聯和并聯的優缺點，但卻可以實現了早期抽氣能力大，高真空時真空度高的特性。
旁通管道上還安裝有過濾器10和自動截至閥7，過濾器10安裝在旁通調節閥6和自動截至閥7之間。過濾器10為兩個，兩個過濾器10并聯設置，兩個過濾器10與旁通調節閥6之間、兩個過濾器10與自動截至閥7之間均通過第二三通切換閥12聯接。
通過在旁通管道上安裝過濾器10，從旁通管道通過的氣流經過濾膜10過濾后再步入第四級羅茨真空泵4或第三級真空泵5，避免氣流中攜帶的煙塵、雜質步入第四級羅茨真空泵4或第三級真空泵5；過濾器10設置為兩個，兩個過濾器10并聯設置，一用一備，并通過三通切換閥實現管線的分路，不須要使用4個氣動閥8門來控制，當兩個第二三通切換閥12切換至第一過濾器10的通道時，第二過濾器10屬于完全阻斷的，這樣也易于在線更換或則清洗濾芯，對于顧客端會形成大量煙塵、顆粒物、雜質的工藝十分實用，可確保生產的連續性，不會由于清洗過濾器10導致停產。
一二級羅茨真空泵組包括依次串聯的第一級羅茨真空泵1和第二級羅茨真空泵2。在第一級羅茨真空泵1的吸氣口設置有氣動閥8。一二級羅茨真空泵組包括兩組，兩組一二級羅茨真空泵組并聯設置。
將第一級羅茨真空泵1和第二級羅茨真空泵2進行串聯設置，一是可以急劇降低其中的球閥和管路的聯接，二是把第一級羅茨真空泵1和第二級羅茨真空泵2作為一組小系統的單元，當任意一臺真空泵出現故障時，只須要停止該單元即可。
將一二級羅茨真空泵組設置為并聯的兩組，工藝二氧化碳步入主管道后分為三路，其中兩路分別步入兩組一二級羅茨真空泵組，另一部步入旁通管道。
還包括第五級羅茨真空泵3和第三三通切換閥13，第三三通切換閥13的第一端口與第二級羅茨真空泵2的排氣口聯接，第三三通切換閥13的第二端口與第五級羅茨真空泵3的吸氣口聯接，第三三通切換閥13的第三端口和第五級羅茨真空泵3的排氣口均與第四級羅茨真空泵4的吸氣口聯接。第五級羅茨真空泵3的排氣口設有自動截至閥7。
由一二級羅茨真空泵組下來的氣流由第三三通切換閥13直接步入第四級羅茨真空泵4，或則由第三三通切換閥13步入第五級羅茨真空泵3后，再步入第四級羅茨真空泵4。
第三級真空泵5為兩個，兩個第三級真空泵5并聯設置。第三級真空泵5的吸氣口設置有氣動閥8。
通過以上設置，第一級羅茨真空泵1和第二級羅茨真空泵2是串聯形式，第一級羅茨真空泵1和第二級羅茨真空泵2組成的一二級羅茨真空泵組與旁通管道是并聯的形式；第五級羅茨真空泵3與一二級羅茨真空泵組是串聯的形式，第五級羅茨真空泵3與其旁通管線則是并聯形式；第四級羅茨真空泵4通過第一三通切換閥11的設置，其與第三級真空泵5既可以是以串聯的形式，也可以是以并聯的形式抽吸來自第五級羅茨真空泵3或則一二級羅茨真空泵組的二氧化碳，此時并聯旁通氣動閥9是打開的，而第四級羅茨真空泵4排氣口的三通切換閥的氣流通道是第四級羅茨真空泵4排氣口至第三級真空泵5的排氣口的匯總管線；而當第四級羅茨真空泵4排氣口的三通切換閥氣流通道切換后，但是并聯旁通氣動閥9是關掉時，此時來自第五級羅茨真空泵3或則來自一二級羅茨真空泵組的二氧化碳先步入第四級羅茨真空泵4，再通過三通切換閥步入第三級真空泵5，最后從第三級真空泵5的排氣口排出，此時，第四級羅茨真空泵4與第三級真空泵5是串聯的形式。
具體實現功能：工藝二氧化碳步入到第一級真空泵前的主管道，該主管道后分為三路，兩路是分別步入兩組一二級羅茨真空泵組，另一路步入旁通管道，旁通管線上帶有一用一備的過濾器10；在入口壓力比較高的時侯，兩個第一級羅茨真空泵1入口氣動閥8門是關掉的，此時旁通管道上的旁通調節閥6按照入口壓力值有比列的打開一定的開度，致使二氧化碳通過其中的一個過濾器10再步入到第四級羅茨真空泵4和第三級真空泵5入口的主管，主要的目的是：由于兩個第一級羅茨真空泵1入口球閥前的壓力是大氣壓，球閥后則是經過預抽，處于較高的真空狀態(這兒情況的是真空集成系統的第三級，第四級真空泵由于須要預熱或則其它緣由早已啟動運行)這么由于前后產生巨大的壓差，此時打開第一級羅茨真空泵1入口球閥，氣流會對所有的真空泵進行沖擊，除了會促使第三級，第四級真空泵的電壓頓時急劇增強，也會造成第一級羅茨真空泵1由于氣流作用下失速，即高速跟轉而沒有馬達的牽引超出了最高速率導致機械故障，或是該馬達早已在變頻器控制下低速運行，會導致變頻器難以牽引馬達怠速，導致過速故障。同時在初粗真空，球閥打開頓時，由于前后壓差過大，氣流速率極快，雖然后面配置了過濾器10，也必然會有一定的煙塵和其它雜質隨著氣流帶過來，非常對于批次間歇生產，頻繁開啟球閥，會有大量煙塵和雜質被高速的氣流攜帶，一旦步入真空泵很容易導致卡泵現象。
在本申請中，除非另有明晰的規定和限定，術語“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，比如，可以是固定聯接，也可以是可拆卸聯接，或成一體；可以是電聯接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個器件內部的連通或兩個器件的互相作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以依照具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含意。
本實用新型的說明書中，說明了大量具體細節。但是，才能理解，本實用新型的施行例可以在沒有這種具體細節的情況下實踐。在一些實例中，并未詳盡示出公知的方式、系統和技術，便于不模糊對本說明書的理解。
在本說明書的描述中，參考術語“一個施行例”、“一些施行例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該施行例或示例描述的具體特點、系統、材料或則特征包含于本實用新型的起碼一個施行例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性敘述不必須針對的是相同的施行例或示例。并且，描述的具體特點、系統、材料或則特性可以在任一個或多個施行例或示例中以合適的方法結合。據悉，在不互相矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同施行例或示例以及不同施行例或示例的特點進行結合和組合。
最后應說明的是：以上各施行例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；雖然參照前述各施行例對本實用新型進行了詳盡的說明，本領域的普通技術人員應該理解：其仍然可以對前述各施行例所記載的技術方案進行更改，或則對其中部份或則全部技術特點進行等同替換；而這種更改或則替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各施行例技術方案的范圍，其均應囊括在本實用新型的權力要求和說明書的范圍當中。
技術特點：
1.一種使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，包括一二級羅茨真空泵組、旁通管道、第四級羅茨真空泵(4)、并聯旁通氣動閥(9)、第一三通切換閥(11)和第三級真空泵(5)；所述一二級羅茨真空泵組和旁通管道并聯，其進氣道與主管道聯接，出氣口分別于第四級羅茨真空泵(4)和并聯旁通氣動閥(9)聯接，所述旁通管道上安裝有旁通調節閥(6)；所述第一三通切換閥(11)的第一端口與第四級羅茨真空泵(4)的排氣口聯接，第一三通切換閥(11)的第二端口和并聯旁通氣動閥(9)的出氣口均與第三級真空泵(5)的進氣道聯接，第一三通切換閥(11)的第三端口與第三級真空泵(5)的排氣口均與排食道聯接。
2.按照權力要求1所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統泵串聯和并聯的優缺點，其特點在于，所述旁通管道上還安裝有過濾器(10)和自動截至閥(7)，所述過濾器(10)安裝在旁通調節閥(6)和自動截至閥(7)之間。
3.按照權力要求2所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述過濾器(10)為兩個，兩個過濾器(10)并聯設置，兩個過濾器(10)與旁通調節閥(6)之間、兩個過濾器(10)與自動截至閥(7)之間均通過第二三通切換閥(12)聯接。
4.按照權力要求3所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述一二級羅茨真空泵組包括依次串聯的第一級羅茨真空泵(1)和第二級羅茨真空泵(2)。
5.按照權力要求4所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述一二級羅茨真空泵組包括兩組，兩組一二級羅茨真空泵組并聯設置。
6.按照權力要求5所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，還包括第五級羅茨真空泵(3)和第三三通切換閥(13)，所述第三三通切換閥(13)的第一端口與第二級羅茨真空泵(2)的排氣口聯接，第三三通切換閥(13)的第二端口與第五級羅茨真空泵(3)的吸氣口聯接，第三三通切換閥(13)的第三端口和第五級羅茨真空泵(3)的排氣口均與第四級羅茨真空泵(4)的吸氣口聯接。
7.按照權力要求6所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述第三級真空泵(5)為兩個，兩個第三級真空泵(5)并聯設置。
8.按照權力要求4所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述第一級羅茨真空泵(1)的吸氣口設有氣動閥(8)。
9.按照權力要求7所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述第三級真空泵(5)的吸氣口設有氣動閥(8)。
10.按照權力要求6所述的使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，其特點在于，所述第五級羅茨真空泵(3)的排氣口設有自動截至閥(7)。
技術總結
本實用新型公開了一種使用羅茨真空泵的串并聯模塊式真空系統，包括一二級羅茨真空泵組、旁通管道、第四級羅茨真空泵、并聯旁通氣動閥、第一三通切換閥和第三級真空泵；一二級羅茨真空泵組和旁通管道并聯，其進氣道與主管道聯接，出氣口分別于第四級羅茨真空泵和并聯旁通氣動閥聯接，旁通管道上安裝有旁通調節閥；第一三通切換閥的第一端口與第四級羅茨真空泵的排氣口聯接，第一三通切換閥的第二端口和并聯旁通氣動閥的出氣口均與第三級真空泵的進氣道聯接，第一三通切換閥的第三端口與第三級真空泵的排氣口均與排食道聯接；本申請除了降低功放泵的數目，又增加羅茨真空泵的高功率馬達的數目，實現了早期抽氣能力大，高真空時真空度高的特性。
技術研制人員：榮易
受保護的技術使用者：山東格里克真空技術有限公司
技術研制日：2020.10.26
技術公布日：2021.06.29