水(液)環(huán)式真空泵工作原理

1、水（液）環(huán)式真空泵工作原理水環(huán)真空泵（簡(jiǎn)稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限 真空為20004000Pa串聯(lián)大氣噴射器可達(dá) 270670Pa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12X 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(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(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(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

2、還可抽除含塵、 含水的氣體，因此，水環(huán)泵應(yīng)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(tǒng)稱為液環(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(yīng)用最廣泛的一 種泵。廬口如圖：在泵體中裝有適量的水作為工作液。 當(dāng)葉輪按圖中順時(shí)針 方向旋轉(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)的下部分內(nèi)表面恰 好與葉輪輪轂相切， 水環(huán)的上部?jī)?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)內(nèi)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(shù)目相等 的若干個(gè)小腔。如

3、果以葉輪的下部 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。綜上所述， 水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸氣、 壓縮和排氣 的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩Ｋh(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(jiǎn)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(wú)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(guò)程溫度變化很小。由于

4、泵腔內(nèi)沒(méi)有金屬磨擦表面，無(wú)須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)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(lái)完成。吸氣均勻，工作平穩(wěn)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(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 20004000Pa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(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(yīng)用。液環(huán)真空泵的汽蝕現(xiàn)象

5、液環(huán)真空泵在工作時(shí)， 在一定溫度下， 當(dāng)?shù)蛪禾幍囊后w壓力 低于在該溫度下的汽化壓力（即飽和蒸汽壓） ，液體開(kāi)始汽化而產(chǎn)生 氣泡，并隨液體進(jìn)入高壓區(qū)時(shí)，氣泡破裂，周圍液體迅速填充原氣泡 空穴，產(chǎn)生水力沖擊。 這種氣泡的產(chǎn)生、 發(fā)展和破裂現(xiàn)象就稱為汽蝕。 在液環(huán)真空泵的工作過(guò)程中， 吸入?yún)^(qū)域的絕對(duì)壓力與被抽系統(tǒng)的絕對(duì) 壓力是一致的。也就是說(shuō)， 被抽系統(tǒng)的真空度越高，吸入?yún)^(qū)域的真空 度也越高。液環(huán)真空泵需要用液體作為工作介質(zhì)。 每種液體在某一溫度下都 有對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓。 當(dāng)吸入?yún)^(qū)域的絕對(duì)壓力越接近液體的飽和蒸汽 壓時(shí)，液體越接近沸騰狀態(tài)。這時(shí)，在吸入?yún)^(qū)域的工作液表面會(huì)產(chǎn)生 大量的汽泡，由于液體在工

6、作腔內(nèi)產(chǎn)生的工作液蒸汽會(huì)占據(jù)部分工作 腔的空間， 泵對(duì)外的吸氣能力會(huì)有所下降。 當(dāng)吸入?yún)^(qū)域的壓力達(dá)到工 作液的飽和蒸汽壓時(shí)， 可以認(rèn)為工作腔內(nèi)全部充滿了工作液蒸汽， 此 時(shí)泵對(duì)外的吸氣能力接近于 0，而此時(shí)泵的汽蝕現(xiàn)象也最為嚴(yán)重。如果工作液是水，水溫越高，泵的抽氣性能下降越多。水溫對(duì)水 環(huán)真空泵的抽氣速率的影響可參照本手冊(cè) 72 頁(yè)。 液環(huán)泵的汽蝕損壞和離心式水泵的汽蝕損壞原理是一樣的， 都是在汽 泡產(chǎn)生和破裂的部位， 金屬表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象， 嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)蜂窩狀 損壞。如果真空泵葉輪在汽蝕部位有較大的殘余應(yīng)力， 還會(huì)引起應(yīng)力 釋放，產(chǎn)生裂紋。由于泵汽蝕時(shí)，氣泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生突然破裂，以及伴隨

7、的 強(qiáng)烈水擊，而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)?？梢月?tīng)到像爆豆似的劈劈啪啪的聲音。 實(shí)測(cè)結(jié)果表明，汽蝕引起的振動(dòng)頻率范圍為60025000Hz壓力達(dá)49MPa。如果上述氣泡在金屬表面上破裂， 金屬表面將受到連續(xù)強(qiáng)烈的水 擊，出現(xiàn)麻點(diǎn)，金屬晶粒松動(dòng)并剝落而成蜂窩狀，甚至穿孔。汽蝕破 壞除機(jī)械作用外，還伴隨有電解、化學(xué)腐蝕等多種復(fù)雜的作用。實(shí)際 破壞情況表明，泵過(guò)流部件汽蝕破壞的部位，正是氣泡消失的地方。汽蝕現(xiàn)象的預(yù)防措施及消除方法液環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間工作， 會(huì)造成泵的噪聲、 振動(dòng)變 大，甚至對(duì)泵造成損壞， 因此應(yīng)盡量避免液環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下工 作，可通過(guò)以下方法：1、降低工作液的溫度在液環(huán)真空泵工作點(diǎn)為固定值的前提下， 降低工作液的溫度可以達(dá)到 防止汽蝕的效果。2、使真空泵運(yùn)行在安全區(qū)域，提高選型的準(zhǔn)確性這要求在選型階段， 選擇液環(huán)真空泵吸入壓力及工作液溫度時(shí)盡量避 開(kāi)液環(huán)泵容易發(fā)生汽蝕的壓力范圍。3、安裝汽蝕保護(hù)管路或單向閥 汽蝕過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡在壓縮過(guò)程中破裂時(shí)， 從外部引入壓力較高的 不凝氣體能夠及時(shí)補(bǔ)充因氣泡破裂而出現(xiàn)的空間， 這樣可以大大減輕 汽蝕對(duì)泵的損害及降低汽蝕引起的噪聲和振動(dòng)。2BV 2BE1設(shè)有汽蝕保護(hù)接口。在泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時(shí)，從泵排氣