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博焱水循環(huán)真空泵的工作原理

博焱水循環(huán)真空泵的工作原理

    水循環(huán)式真空泵(簡(jiǎn)稱(chēng)水環(huán)泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限壓力,對于單級泵為2.66~9.31kPa;對于雙級泵為0.133~0.665kPa。水環(huán)泵也可用作壓縮機,它屬于低壓的壓縮機,其壓力范圍為(1~2)X105Pa表壓力(在特定的條件下)。水環(huán)泵在石油、化工、機械、礦山、輕工、造紙、動(dòng)力、冶金、醫藥和食品等工業(yè)及市政與農業(yè)等部門(mén)的許多工藝過(guò)程中,如真空過(guò)濾、真空送料、真空脫氣、真空蒸發(fā)、真空濃縮和真空回潮等,得到了廣泛的應用,由于水環(huán)泵壓縮氣體的過(guò)程是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵,含水的氣體,(不可以直接當做水泵,長(cháng)時(shí)間抽水,否則會(huì )損壞電機)因此,水環(huán)泵的應用日益增大。

  如圖為水環(huán)泵的工作原理示意圖,水環(huán)泵是由葉輪、泵體、吸排氣盤(pán)、水在泵體內壁形成的水環(huán)、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(shí),進(jìn)入水環(huán)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(gè)與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環(huán)。水環(huán)的上部?jì)缺砻媲『门c葉輪輪轂相切(如Ⅰ-Ⅰ斷面),水環(huán)的下部?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)之間形成了一個(gè)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(gè)小腔。如果以葉輪的上部0°為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉前180°時(shí),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(pán)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(jìn)小腔,此時(shí)正處于吸氣過(guò)程。當吸氣完成時(shí)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(shí)正處于壓縮過(guò)程,當壓縮的氣體提前達到排氣壓力時(shí),從輔助排氣閥提前排氣。從斷面Ⅲ-Ⅲ到Ⅰ-Ⅰ,而與排氣口相通的小腔的容積進(jìn)一步地減小壓強進(jìn)一步的升高,當氣體的壓強大于排氣壓強時(shí),被壓縮的氣體從排氣口被排出,在泵的連續運轉過(guò)程中,不斷地進(jìn)行著(zhù)吸氣、壓縮、排氣過(guò)程,從而達到連續抽氣的目的。
  在水環(huán)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(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)壓縮與壓縮不足的現象。這兩種現象都會(huì )引起過(guò)多的功率消耗。因為水環(huán)泵沒(méi)有直接的排氣閥,而且排氣壓力始終是固定的,水環(huán)泵的壓縮比決定于進(jìn)氣口的終止位置和排氣口的起始位置,然而這兩個(gè)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(gè)問(wèn)題,一般在排氣口下方設置橡皮球閥,以便當泵腔內過(guò)早達到排氣壓力時(shí),球閥自動(dòng)開(kāi)啟,氣體排出,消除了過(guò)壓縮現象。一般在設計水環(huán)泵時(shí)都以最低吸入壓力來(lái)確定壓縮比,以此來(lái)確定排氣口的起始位置,這樣就解決了壓縮不足的現象。



  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。
  在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中指示的方向順時(shí)針旋轉時(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)的上部分內表面恰好與葉輪輪轂相切,水環(huán)的下部?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)之間形成一個(gè)月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成葉片數目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的上部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。 
  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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