水环式真空泵的工作原理与基本类型与特点

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。