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水環(huán)真空泵的工作原理

  水環(huán)真空泵(簡(jiǎn)稱(chēng)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270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機,稱(chēng)為水環(huán)式壓縮機,是屬于低壓的壓縮機,其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。

  水環(huán)泵最初用作自吸水泵,而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食品等許多工業(yè)部門(mén)。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過(guò)程中,如真空過(guò)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)泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術(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)泵應用日益增多。

  水環(huán)式真空泵的工作液也可采用其他合適的液體,不管采用哪種工作液均統稱(chēng)為液環(huán)式真空泵。水環(huán)式真空泵是液環(huán)式真空泵中最常見(jiàn)、應用最廣泛的一種泵。

  如圖:在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中順時(shí)針?lè )较蛐D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)的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切,水環(huán)的上部?jì)缺砻鎰偤门c葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內有一定的插入深度)。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)內界面之間形成一個(gè)月牙形空間,而這一空間又被葉輪葉片分成和葉片數目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的下部0°為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉前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,當吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕;當葉輪繼續旋轉時(shí),小腔由大變小,使氣體被壓縮;當小腔與排氣口相通時(shí),氣體便被排出泵外。

  綜上所述,水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變容式真空泵。

  水環(huán)泵和其它類(lèi)型的機械真空泵相比有如下優(yōu)點(diǎn):

  結構簡(jiǎn)單,制造精度要求不高,容易加工。

  結構緊湊,泵的轉數較高,一般可與電動(dòng)機直聯(lián),無(wú)須減速裝置。故用小的結構尺寸,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(guò)程溫度變化很小。

  由于泵腔內沒(méi)有金屬磨擦表面,無(wú)須對泵內進(jìn)行潤滑,而且磨損很小。轉動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來(lái)完成。

  l吸氣均勻,工作平穩可靠,操作簡(jiǎn)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50%。

  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。用水作工作液,極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液,可達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(méi)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用。

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