水环式真空泵的工作原理

水环式真空泵的工作原理

水环真空泵(以下简称水环泵)是一种粗真空泵。它能获得的最大真空度为2000-4000pa,空气喷射器串联可达到270-670pa,水环真空泵也可用作压缩机,称为水环压缩机。属于低压压缩机,压力范围为1-2*105pa表压。
水环真空泵最初用作自吸泵,后来逐渐应用于石油、化工、机械、采矿、轻工、医药、食品等许多行业。水环式真空泵在真空过滤、真空引水、真空进料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮、真空脱气等许多工业过程中得到了广泛的应用。随着真空应用技术的飞速发展,水环式真空泵在获得粗真空方面得到了越来越重要的重视。由于水环真空泵中的气体压缩是等温的,可以提取易燃易爆气体,还可以提取粉尘和含水气体。因此,水环泵的应用日益广泛。

图1:在泵体内安装适量的水作为工作液。当叶轮按图中所示的方向顺时针旋转时,水被叶轮抛来抛去。由于离心力的作用,水形成一个封闭的环,其厚度根据泵室的形状大致相等。水环上部的内表面正好与叶轮轮毂相切,水环下部的内表面正好与叶片顶部接触(实际上,叶片在水环中有一定的插入深度)。此时叶轮的轮毂与水环之间形成一个新月形的空间,叶轮将水环分成几个叶片数相等的小空腔。如果起始点在叶轮上方0度,则在叶轮旋转前,小室的容积从小到大以180度增加,并与端面的吸入口相连。此时,气体被吸收,在吸入端,小室与吸入口隔离;当叶轮继续转动时,小室变小并压缩气体;当小室和排气口继续转动时,气体被压缩。连接后,气体从泵中排出。

综上所述,水环式真空泵依靠泵室的容积变化来实现吸气、压缩和排气,属于变容积真空泵。与其他类型的机械真空泵相比,水环泵具有以下优点:

一、结构简单,制造精度不高,易于加工。

二、结构紧凑,泵速高,一般可直接与电机连接,无需减速装置。因此,结构尺寸小,可以获得大量的废气,占地面积小。

三、压缩气体基本上是等温的,即压缩气体的温度变化很小。

四、由于泵腔内没有金属摩擦面,无需润滑泵,磨损很小。旋转部件和固定部件之间的密封可以直接通过水封完成。

五、吸入均匀,工作稳定可靠,操作简单,维护方便。

水环式真空泵也有其缺点:

一、效率低,一般在30%左右,最好达到50%。

二、低真空度不仅受结构的限制,而且受工作流体的饱和蒸气压的限制。以水为工质,极限压力仅能达到2000-4000帕,油可作为130帕以下的工质。

综上所述,由于水环真空泵的气体压缩是等温的,所以可以提取易燃易爆气体。由于没有排气阀和摩擦表面,因此可以去除含尘气体、可冷凝气体和气水混合物。它具有这些突出的特点,尽管效率低,但得到了广泛的应用。