水環式真空泵的工作原理與基本類型與特點

水環式真空泵是液環式真空泵中最常見的一種。液環式真空泵是帶有多葉片的轉子偏心裝在泵殼內。當它旋轉時，把液體拋向泵殼并形成與泵殼同心的液環，液環同轉子葉片形成了容積周期變化的旋轉變容真空泵。當工作液體為水時，稱水環泵。 水環泵主要用于粗真空、抽氣量大的工藝過程中。在化工、石油、輕工、醫藥及食品工業中得到了廣泛地應用，如真空過濾、真空送料、真空濃縮、真空脫氣等。 單級水環泵的極限壓力可達8～2×103Pa，雙級水環泵的極限壓力可達1×102Pa，排氣量為0.25～500m3/h。 1、水環式真空泵的工作原理 水環泵工作輪2在泵體1中旋轉時形成了水環3和工作室5。水環與工作輪構成了月牙形空間。右邊半個月牙形的容積由小變大，形成吸氣室。左邊的半個月牙形的容積由大變小，構成了壓縮過程(相當于排氣室)。被抽氣體由進氣管8和進氣口4進入吸氣室。轉子進一步轉動，使氣體受壓縮，經過排氣口6和排氣管7排出。排出的氣體和水滴由排氣管道7進入水箱10，此時氣體由水中分離出來，氣體經管管道9排到大氣中，水由水箱進入泵中，或經過管道11排到排水設備中。 水環泵的壓縮比由泵的吸氣口終了位置和排氣口開始位置所決定。因為吸氣口終止位置決定著吸氣腔吸入氣體的體積；而排氣口開始的位置決定著排氣時壓縮了的氣體的體積。對已經確定了結構尺寸的水環泵，可以求出其壓縮比。 2、水環式真空泵的基本類型與特點 水環泵按不同結構可分成如下幾種類型： (1) 單級單作用水環泵：單級是指只有一個葉輪，單作用是指葉輪每旋轉一周，吸氣、排氣各進行一次。這種泵的極限真空較高，但抽速和效率較低。 (2) 單級雙作用水環泵：單級是指只有一個葉輪，雙作用是指葉輪每旋轉一周，吸氣、排氣各進行二次。在相同的抽速條件下，雙作用水環泵比單作用水環泵大大減少尺寸和重量。由于工作腔對稱分布于泵輪轂兩側，改善了作用在轉子上的載荷。此種泵的抽速較大，效率也較高，但極限真空較低。 (3) 雙級水環泵：雙級水環泵大多是單作用泵串聯而成。實質上是兩個單級單作用的水環泵的葉輪共用一根心軸聯接而成。它的主要特點是在較高真空度下，仍然具有較大的抽速，而且工作狀況穩定。 (4) 大氣水環泵：大氣水環泵實際是大氣噴射器串聯水環泵的機組。水環泵前面串聯大氣泵是為了提高極限真空，擴大泵的使用范圍。 水環泵和其它類型的機械真空泵相比有以下優點： (1)結構簡單，制造精度要求不高，容易加工。操作簡單，維修方便。 (2)結構緊湊，泵一般與電動機直聯，轉數較高。用較小的結構尺寸，可以獲得較大的排氣量。 (3)泵腔內沒有金屬摩擦表面，無須對泵內進行潤滑。轉動件和固定件之間密封可直接由水封來完成。 (4)泵腔內壓縮氣體過程溫度變化很小，可認為是等溫壓縮，故可以抽除易燃、易爆的氣體。 (5)由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體及氣水混合物。 水環泵也有其缺點： (1)效率低，一般在30%左右，較好的可達50%。 (2)真空度低。這不僅是因為受到結構上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。 總的說來，由于水環泵具有等溫壓縮和用水作封液，可以抽除易燃、易爆及腐蝕性氣體，還可以抽除含有灰塵和水分的氣體等突出優點，所以得到了廣泛的應用。