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水環(huán)式真空泵的工作原理

點(diǎn)擊次數(shù):426 發(fā)布時(shí)間:2012-2-28

水環(huán)真空泵(簡稱水環(huán)泵)是一種粗真空泵/,它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa,串聯(lián)大氣噴射器可達(dá)270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī),稱為水環(huán)式壓縮機(jī),是屬于低壓的壓縮機(jī),其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。而旋片式真空泵/可以達(dá)到0.06pa~1.33pa。   

水環(huán)泵zui初用作自吸水泵,而后逐漸用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中,如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等,水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展,水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵、含水的氣體,因此,水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。   

圖為水環(huán)泵的工作原理示意圖,水環(huán)泵是由葉輪、泵體、吸排氣盤、水在泵體內(nèi)壁形成的水環(huán)、吸氣口、排氣口、輔助排氣閥等組成的。
如圖:在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中指示的方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的上部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切,水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度)。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的容積由小變大,且與端面上的吸氣口相通,此時(shí)氣體被吸入,當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕;當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),小腔由大變小,使氣體被壓縮;當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí),氣體便被排出泵外。   

在水環(huán)泵中,輔助排氣閥是一種特殊結(jié)構(gòu),一般采用橡皮球閥,它的作用是消除泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的過壓縮與壓縮不足的現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象都會(huì)引起過多的功率消耗。因?yàn)樗h(huán)泵沒有直接的排氣閥,而且排氣壓力始終是固定的,水環(huán)泵的壓縮比決定于進(jìn)氣口的終止位置和排氣口的起始位置,然而這兩個(gè)位置是固定不變的,因而不適應(yīng)吸入壓力變化的需要。為了解決這個(gè)問題,一般在排氣口下方設(shè)置橡皮球閥,以便當(dāng)泵腔內(nèi)過早達(dá)到排氣壓力時(shí),球閥自動(dòng)開啟,氣體排出,消除了過壓縮現(xiàn)象。一般在設(shè)計(jì)水環(huán)泵時(shí)都以zui低吸入壓力來確定壓縮比,以此來確定排氣口的起始位置,這樣就解決了壓縮不足的現(xiàn)象。

綜上所述,水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?水環(huán)泵和其它類型的機(jī)械真空泵相比有如下優(yōu)點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡單,制造精度要求不高,容易加工。 結(jié)構(gòu)緊湊,泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高,一般可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián),無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸,可以獲得大的排氣量,占地面積也小。 壓縮氣體基本上是等溫的,即壓縮氣體過程溫度變化很小。 由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面,無須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤滑,而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。 吸氣均勻,工作平穩(wěn)可靠,操作簡單,維修方便。 水環(huán)泵也有其缺點(diǎn): 效率低,一般在30%左右,較好的可達(dá)50%。 真空度低,這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的限制,更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液,極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000~4000Pa。用油作工作液,可達(dá)130Pa。

  總之,由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的,故可以抽除易燃、易爆的氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面,故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點(diǎn),盡管它效率低,仍然得到了廣泛的應(yīng)用。

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