水环式真空泵的工作原理与基本类型与特点

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  水环式真空泵是液环式真空泵中最常见的一种。液环式真空泵是带有多叶片的转子偏心装在泵壳内。当它旋转时,把液体抛向泵壳并形成与泵壳同心的液环,液环同转子叶片形成了容积周期变化的旋转变容真空泵。当工作液体为水时,称水环泵

  水环泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。在化工、石油、轻工、医药及食品工业中得到了广泛地应用,如真空过滤、真空送料、真空浓缩、真空脱气等。

  单级水环泵的极限压力可达8~2×103Pa,双级水环泵的极限压力可达1×102Pa,排气量为0.25~500m3/h。

1、水环式真空泵的工作原理

  水环泵工作轮2在泵体1中旋转时形成了水环3和工作室5。水环与工作轮构成了月牙形空间。右边半个月牙形的容积由小变大,形成吸气室。左边的半个月牙形的容积由大变小,构成了压缩过程(相当于排气室)。被抽气体由进气管8和进气口4进入吸气室。转子进一步转动,使气体受压缩,经过排气口6和排气管7排出。排出的气体和水滴由排气管道7进入水箱10,此时气体由水中分离出来,气体经管管道9排到大气中,水由水箱进入泵中,或经过管道11排到排水设备中。

水环式真空泵的工作原理图

图 水环泵的工作原理图

  水环泵的压缩比由泵的吸气口终了位置和排气口开始位置所决定。因为吸气口终止位置决定着吸气腔吸入气体的体积;而排气口开始的位置决定着排气时压缩了的气体的体积。对已经确定了结构尺寸的水环泵,可以求出其压缩比。

2、水环式真空泵的基本类型与特点

  水环泵按不同结构可分成如下几种类型:

  (1) 单级单作用水环泵:单级是指只有一个叶轮,单作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行一次。这种泵的极限真空较高,但抽速和效率较低。

  (2) 单级双作用水环泵:单级是指只有一个叶轮,双作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行二次。在相同的抽速条件下,双作用水环泵比单作用水环泵大大减少尺寸和重量。由于工作腔对称分布于泵轮毂两侧,改善了作用在转子上的载荷。此种泵的抽速较大,效率也较高,但极限真空较低。

  (3) 双级水环泵:双级水环泵大多是单作用泵串联而成。实质上是两个单级单作用的水环泵的叶轮共用一根心轴联接而成。它的主要特点是在较高真空度下,仍然具有较大的抽速,而且工作状况稳定。

  (4) 大气水环泵:大气水环泵实际是大气喷射器串联水环泵的机组。水环泵前面串联大气泵是为了提高极限真空,扩大泵的使用范围。

  水环泵和其它类型的机械真空泵相比有以下优点:

  (1)结构简单,制造精度要求不高,容易加工。操作简单,维修方便。

  (2)结构紧凑,泵一般与电动机直联,转数较高。用较小的结构尺寸,可以获得较大的排气量。

  (3)泵腔内没有金属摩擦表面,无须对泵内进行润滑。转动件和固定件之间密封可直接由水封来完成。

  (4)泵腔内压缩气体过程温度变化很小,可认为是等温压缩,故可以抽除易燃、易爆的气体。

  (5)由于没有排气阀及摩擦表面,故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体及气水混合物。

  水环泵也有其缺点:

  (1)效率低,一般在30%左右,较好的可达50%。

  (2)真空度低。这不仅是因为受到结构上的限制,更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。

  总的说来,由于水环泵具有等温压缩和用水作封液,可以抽除易燃、易爆及腐蚀性气体,还可以抽除含有灰尘和水分的气体等突出优点,所以得到了广泛的应用。

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