水环式真空泵的工作原理.doc

水环式真空泵的工作原理说明 郑继龙主要特点：结构紧凑、维修方便。应用范围广泛，可抽除含水蒸汽、易燃、易爆、含少量灰尘的、含少量液体的各种气体主要用水作为工作介质，维护费用低，密封形式一般为填料式。可以在较为恶劣的环境下工作。工作原理：水环式真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限压力，对于单级泵为2.669.31kPa；对于双级泵为0.1330.665kPa。水环泵也可用作压缩机，它属于低压的压缩机，其压力范围为（12）*105Pa表压力（在特定的条件下）。水环泵在石油、化工、机械、矿山、轻工、造纸、动力、冶金、医药和食品等工业及市政与农业等部门的许多工艺过程中，如真空过滤、真空送料、真空脱气、真空蒸发、真空浓缩和真空回潮等，得到了广泛的应用，由于水环泵压缩气体的过程是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘，含水的气体，因此，水环泵的应用日益增大。 如图为水环泵的工作原理示意图，水环泵是由叶轮、泵体、吸排气盘、水在泵体内壁形成的水环、吸气口、排气口、辅助排气阀等组成的。 叶轮被偏心的安装在泵体中，当叶轮按图示方向旋转时，进入水环泵泵体的水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个与泵腔形状相似的等厚度的封闭的水环。水环的上部内表面恰好与叶轮轮毂相切（如-断面），水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上，叶片在水环内有一定的插入深度）。此时，叶轮轮毂与水环之间形成了一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成与叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0为起点，那么叶轮在旋转前180时，小腔的容积逐渐由小变大（即从断面-到-），压强不断的降低，且与吸排气盘上的吸气口相通，当小腔空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进小腔，此时正处于吸气过程。当吸气完成时与吸气口隔绝，从-到-断面，小腔的容积正逐渐减小，压力不断地增大，此时正处于压缩过程，当压缩的气体提前达到排气压力时，从辅助排气阀提前排气。从断面-到-，而与排气口相通的小腔的容积进一步地减小压强进一步的升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体从排气口被排出，在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。在水环泵中，辅助排气阀是一种特殊结构，一般采用橡皮球阀，它的作用是消除泵在运转过程中产生的过压缩与压缩不足的现象。这两种现象都会引起过多的功率消耗。因为水环泵没有直接的排气阀，而且排气压力始终是固定的，水环泵的压缩比决定于进气口的终止位置和排气口的起始位置，然而这两个位置是固定不变的，因而不适应吸入压力变化的需要。为了解决这个问题，一般在排气口下方设置橡皮球阀，以便当泵腔内过早达到排气压力时，球阀自动开启，气体排出，消除了过压缩现象。一般在设计水环泵时都以最低吸入压力来确定压缩比，以此来确定排气口的起始位置，这样就解决了压缩不足的现象。水环真空泵（简称水环泵)是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为20004000Pa，串联大气喷射器可达270670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为12105Pa表压力。水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：结构简单，制造精度要求不高，容易加工。 结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。 压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。 由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。 吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。 水环泵也有其缺点：效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。 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。用水作工作液，极限压强只能达到20004000Pa。用油作工作液，可达130Pa。 总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。水环式真空泵科技名词定义中文名称：水环式真空泵 英文名称：water ring vacuum pump 定义：带有叶片的叶轮偏心安装在装水的泵壳中，叶轮在泵壳中旋转形成水环，其作用相当于一个活塞，依靠改变体积抽出空气形成真空的真空泵。 所属学科：电力（一级学科）；汽轮机、燃气轮机（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 水环真空泵水环真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为20004000Pa，串联大气喷射器可达270670Pa。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为12105Pa表压力。目录概述 水环泵的优点 水环泵也有其缺点 工作原理 特点编辑本段概述水环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。 在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。 综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。 编辑本段水环泵的优点结构简单，制造精度要求不高，容易加工。 结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。 压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。 由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。 吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。 编辑本段水环泵也有其缺点效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。 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。用水作工作液，极限压强只能达到20004000Pa。用油作工作液，可达130Pa。 总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。 编辑本段工作原理水环式真空泵圆柱形泵缸内注入一定量的水，星形叶轮偏心地装在泵缸内，当叶轮旋转时，水受离心力作用被甩向四周而形成一个相对于叶轮为偏心的封闭水环。 水环式真空泵中被抽吸的气体沿吸气管及接头由吸气孔进入水环与叶轮之间的空间，右边月牙形部分，由于叶轮的旋转，这个空间容积由小逐渐增大，因而产生真空抽吸气体。 水环式真空泵随着叶轮的旋转，气体进入左边月牙形部分。 因叶轮是偏心旋转的，此空间逐渐缩小，气体逐渐受到压缩升压，气与水便由排气孔经接头沿排气管进入水箱中，自动分离后再由放气管放出。水环式真空泵中废弃的水和空气一起被排到水箱里。 编辑本段特点结构紧凑、工作平衡可靠和流量均匀，所以化工生产中多用来输送或抽吸易燃、易爆和有腐蚀性的气体。水环式真空泵由于叶轮搅拌液体，损失能量大，故其效率很低。 1常见故障 一、真空泵度不够 可能原因：电机供电不足导致转速不够；供水量不足；叶轮与分配板之间的间隙过大；机械密封破损导致漏水漏气；叶轮磨损过多；循环水排不出。 排除方法：检查供电电压是否在电机额定的电压范围内；加大供水量（必须控制在正确的范围内，否则会导致电机超载发热）；调小叶轮与分配板的间隙（一般在0.150.20mm）；更换机械密封；更换叶轮；检查出水口的管路。 二、启动不了或者启动了噪音大 可能原因：电机供电电压不足；电机缺相运行；泵长时间没用导致锈蚀；泵内吸入杂