水環真空泵(簡稱水環泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa,串聯大氣噴射器可達270~670Pa。水環泵也可用作緊縮機,稱為水環式緊縮機,是歸于低壓的緊縮機,其壓力規劃為1~2×105Pa表壓力。
水環泵開端用作自吸水泵,然后逐步用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫藥及食物等許多工業部門。在工業生產的許多技能進程中,如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等,水環泵得到廣泛的運用。因為真空運用技能的飛躍開展,水環泵在粗真空獲得方面一貫被人們所重視。因為水環泵中氣體緊縮是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵、含水的氣體,因而,水環泵運用日益增多。
水環式真空泵的作業液也可選用其他適合的液體,不管選用哪種作業液均統稱為液環式真空泵。水環式真空泵是液環式真空泵中最多見、運用最廣泛的一種泵。
水環泵和其它類型的機械真空泵比較有如下優點:
- 構造簡略,制作精度需求不高,簡略加工。
- 構造緊湊,泵的轉數較高,通常可與電動機直聯,無須減速設備。故用小的構造尺度,能夠獲得大的排氣量,占地面積也小。
- 緊縮氣體基本上是等溫的,即緊縮氣體進程溫度改變很小。
- 因為泵腔內沒有金屬磨擦外表,無須對泵內進行光滑,并且磨損很小。滾動件和固定件之間的密封可直接由水封來完結。
- 吸氣均勻,作業平穩可靠,操作簡略,修理方便。
水環泵是由葉輪、泵體、吸排氣盤、水在泵體內壁形成的水環、吸氣口、排氣口、輔助排氣閥等組成的。葉輪被偏心的安裝在泵體中,當葉輪按圖示方向旋轉時,進入水環泵泵體的水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環。水環的上部內表面恰好與葉輪輪轂相切(如Ⅰ-Ⅰ斷面),水環的下部內表面剛好與葉片頂端接觸(實際上,葉片在水環內有一定的插入深度)。此時,葉輪輪轂與水環之間形成了一個月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成與葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的上部0°為起點,那么葉輪在旋轉前180°時,小腔的容積逐漸由小變大(即從斷面Ⅰ-Ⅰ到Ⅱ-Ⅱ),壓強不斷的降低,且與吸排氣盤上的吸氣口相通,當小腔空間內的壓強低于被抽容器內的壓強,根據氣體壓強平衡的原理,被抽的氣體不斷地被抽進小腔,此時正處于吸氣過程。當吸氣完成時與吸氣口隔絕,從Ⅱ-Ⅱ到Ⅲ-Ⅲ斷面,小腔的容積正逐漸減小,壓力不斷地增大,此時正處于壓縮過程,當壓縮的氣體提前達到排氣壓力時,從輔助排氣閥提前排氣。從斷面Ⅲ-Ⅲ到ⅠⅠ,而與排氣口相通的小腔的容積進一步地減小壓強進一步的升高,當氣體的壓強大于排氣壓強時,被壓縮的氣體從排氣口被排出,在泵的連續運轉過程中,不斷地進行著吸氣、壓縮、排氣過程,從而達到連續抽氣的目的。在水環泵中,輔助排氣閥是一種特殊結構,一般采用橡皮球閥,它的作用是消除泵在運轉過程中產生的過壓縮與壓縮不足的現象。這兩種現象都會引起過多的功率消耗。因為水環泵沒有直接的排氣閥,而且排氣壓力始終是固定的,水環泵的壓縮比決定于進氣口的終止位置和排氣口的起始位置,然而這兩個位置是固定不變的,因而不適應吸入壓力變化的需要。為了解決這個問題,一般在排氣口下方設置橡皮球閥,以便當泵腔內過早達到排氣壓力時,球閥自動開啟,氣體排出,消除了過壓縮現象。一般在設計水環泵時都以最低吸入壓力來確定壓縮比,以此來確定排氣口的起始位置,這樣就解決了壓縮不足的現象。
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