水环式真空泵工作原理.doc

水环式真空泵工作原理，结构特点水环真空泵（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。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。水环式真空泵工作原理如原理图：叶轮偏心地安装在泵体内，起动时向泵内注入一定高度的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，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。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，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一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成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时小腔的与端面上的吸气口相通，在转动时容积由小变大，压强不断降低，当低于被抽容器的压强时，被抽气体不断被抽进来，当吸气终了时腔体则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，腔与排气口相通，腔体由大变小，使气体不断被压缩，当气体的压强大于排气压强时，气体被排出泵外。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。 优点：结构简单，制造精度要求不高，容易加工。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。 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。水环真空泵与水环压缩机的区别：如果泵入口接待抽容器就叫水环真空泵/如果泵出口接容器就叫水环压缩机。两者的工作原理是一样的，都是通过安装在泵体内的偏心叶轮旋转带动工作液（水）形成旋转水环，来抽吸或压缩气体介质，两者处理的介质只能是气体。安装：在安装前用手转动联轴器，保证泵内没有卡住和其它损坏现象，必要时解体检查。校正电动机轴与泵轴的同心度，因为如果电动机轴与泵轴之间有极小的倾斜也会引起轴承发热和零件的严重磨损。在泵的进气口应安装过滤装置，以防异物进入泵腔内由于在工作过程中，该类泵对气体的压缩是在等温状态下进行的，因此在压送或抽吸易燃、易爆的气体时，不易发生危险，所以其应用更加广泛。泵型号例如：SK-12SK表示为水环真空泵；12表示该泵的最大抽气量为12m3/min（立方米/分钟）由于在工作过程中，做功产生热量，会使工作水环发热，同时一部分水和气体一起被排走，因此，在工作过程中，必须不断地给泵供水，以冷却和补充泵内消耗的水，满足泵的工作要求。三、结构说明泵的结构如图2、图3、图4所示泵由泵体、前后端盖、叶轮、轴等零件组成。进气管和排气管通过安装在端盖上的园盘之上的吸气孔及排气孔与泵腔相连，叶轮用键固定于轴上，偏心地安装在泵体中。泵两端的总间隙由泵体和园盘之间的垫来调整，叶轮与前、后园盘之间的间隙由轴套（SK-1.5/3/6）推动叶轮来调整，两端间隙保证均匀。而SK-12以上泵，轴与叶轮为过盈配合，此间隙由前端定位时确定。SK-120无轴套，其余结构与SK-6/12/30/42/60/85相同。叶轮两端面与前、后园盘的间隙决定了气体在泵腔内由进气口至排气口流动中损失的大小及其极限压力。填料安装在两端盖内，密封水经由端盖中的小孔进入填料中，冷却填料及加强密封效果。叶轮形成水环所需的补充水由供水管供给（自来水），供水管也可与汽水分离器连在一起循环供水。如果密封形式采用机械密封时，机械密封安装在填料空腔，无需填料，填料压盖换成机械密封压盖，其余结构相同。轴承由园螺母固定在轴上。在端盖上安装有园盘，园盘上设有吸、排气孔和橡皮球阀。橡皮球阀的作用是当叶轮叶片间的气体压力达到排气压力时，在排气口以前就将气体排出，养活了因气体压力过大而消耗的功率，降低了功率消耗。同心度校正方法 1.轴承架 2.前轴承压盖 3.泵轴 4.泵联轴器 5.直尺 6.电机联轴器 7.电机七、启动及停车1.启动：长期停车的泵在开动以前，必须用手转动数周，保证泵内没有卡住或其它损坏现象。启动按以下顺序进行（参见图5）：（1）关闭进气管路上的阀门4；（2）启动电动机（电机的转向必须正确）；（3）打开供水管路上的阀门6，向泵内供水至符合规定要求为止。（4）当泵达到极限真空或最大压力时，打开进气管路上阀门4，泵开始正常工作。（5）调整填料压盖，当水成滴往外滴为最佳。（6）通过阀门来调整泵的供水量，保证泵在要求的技术条件下运转，使功率消耗最小，达到性能指标，满足工作要求。（7）调整供给汽水分离器的水量，以便用最小的耗水量，保证泵所要求的技术规范。（8）当泵在极限压力下工作时，泵内可能由于物理作用则发生爆炸时，但功率消耗并不增大，可将进气管路上的阀门打开，使之进入少量气体，爆炸声随即消失。如果爆炸声并不消失，且功率消耗增大，则表明泵已发生故障，应停车检查。2.停车：停车按以下顺序进时：（1）关闭进气管上的阀门。（做压缩机用时关闭排气管上的阀门）（2）关闭供水阀门，停止向泵内供水。（3）关闭电动机。（4）关闭补充水阀门。（5）如果停车时间超过一天，必须将泵及汽水分离器内的水排空，以锈蚀。注意：冬季时，每次长期停车都必须排空工作液，以防冻裂设备。八、维护1.经常检查轴承的工作和润滑状况2.轴承在正常工作状部下比周围温度高1520，最高不允许超过5560，轴承每年应装油3-4次，并至少清洗一次，更换润滑油。3.如是填料密封，应定期压紧填料，如果填料因磨损而不能保证密封性能时，应更换填料。填料不能压得过紧，正常状态下的填料，允许水成滴滴出，从而保证冷却和密封效果。如果采用机械密封，出现泄漏现象，应检查机械密封的动、静环是否损坏，或是密封圈已老化，否则应更换机械密封。九、泵的拆卸及装配1.拆卸：泵的拆卸分为部分拆卸检查和完全拆卸修理及更换零件，在拆卸前应将泵腔内的水放出，并拆除进气管和排气管。在拆卸过程中，应将所有的垫谨慎取下，如发生损坏应在装配时更换同样厚度的新垫。泵应从后端（无联轴器一端）开始拆卸（SK-1.5/3从前端拆卸），其顺序如下：（1）取下连通管（SK-1.5/3无联通管）。（2）取下后轴承压盖。（3）用勾手扳手将园螺母松开，取下轴承架及轴承。（4）松开填料压盖螺母，取下填料压盖。（5）松开泵体和端盖的联接螺栓和泵底脚处的螺栓。（6）在泵体下加一支撑，然后从轴上取下端盖。（7）取下泵体。泵的部分拆卸至此为止，此时泵的工作部分及各个另件可进行检查及清洗。完全拆卸，应按以下顺序继续进行：（8）松开另一端泵底脚处的螺栓，从底座上取下泵头。（9）取下联轴器。（10）从轴上取下联轴器的键。（11）取下前轴承压盖。（12）松开轴承锁紧螺母，取下轴承架和轴承。 （13）取下填料压盖。（14）将轴和叶轮一同从端盖中取出。（15）从轴上取下轴套。（16）从轴下取下叶轮。拆卸完毕，应将配合面和螺纹仔细擦净并涂上机油。型号两侧总间隙mm单侧间隙mmSK-1.50.200.300.100.15SK-30.200.300.100.15SK-60.300.400.150.20SK-120.300.400.150.20SK-200.400.600.200.30SK-300.400.600.200.30SK-420.400.600.200.30SK-600.500.700.250.35SK-850.500.700.250.35SK-1200.500.700.250.35故障原因解决方法抽气量不够1、间隙过大2、填料处漏气3、水环温度高4、管道系统漏气1、调整间隙2、压紧或更换填料3、增加供水量4、拧紧法兰螺检，更换垫片或补焊裂纹等真空度降低1、法兰连接处漏气2、管道有裂纹3、填料漏气4、叶轮与侧盖间隙过大5、水环发热6、水量不足7、零件摩擦发热，造成水环温度升高1、拧紧法兰螺栓或更换垫片2、焊补或更换3、压紧产更换新填料4、更换垫片调整间隙5、降低供水温度6、增加供水量7、调整或重新安装振动或有响声1、地脚螺栓松动2、泵内有异物3、叶片断裂4、汽蚀1、拧紧地脚螺栓2、停泵检查取出异物3、更换叶轮4、打开吸入管道阀门轴承发热1、润滑油不足2、填料压的过紧3、没有填料密封水或不足4、轴承、轴或轴承架配合过紧，使滚球与内外圈间隙过小，发生摩擦1、检查润滑油情况，加油2、适当松开填料压盖3、供给填料密封水或增加水量4、调整轴承与轴或轴承架的配合启动困难1、长期停机后，泵内生锈2、填料压的过紧3、叶轮与泵体发生偏磨1、用手或特制的工具转动叶轮数周2、拧松填料压盖3、重新安装并调整橡胶球（阀）作用： 泵圆盘排气孔前有圆孔，圆孔由橡胶（橡皮）球阀关闭。当叶轮叶片间气体压力达到排气压力时，在排气口以前将气体自动放出，降低因气体压力过大而产生功率消耗。 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。作业原理用来较高真空的罗茨真空泵(机械增容泵)使不得直排大气，如直排大气会造成罗茨真空泵吸气口与排气口压差太大，从而使罗茨真空泵过载，如复杂加大罗茨真空泵电机功率又会造成罗茨真空泵过热致使罗茨真空泵旋子之间的微弱间隙很快因热收缩而卡死。为保障罗茨真空泵能达成较高真空务必保障罗茨真空泵旋子之间的间隙。因而罗茨真空泵运用时务必设有前级泵，用前级泵将零碎内压力抽至定然规模内时再启动罗茨真空泵，如此能够防止罗茨真空泵过载。前级泵能够选用水(液)环式真空泵、旋片式真空泵、滑阀式真空泵、往返式真空泵等可直排大气的真空泵。罗茨真空机组在正常状况下，选用水环泵作为前级泵比其它真空泵更为无利，这重要是因为它可以抽除一大批的可凝性蒸汽，尤其是当气镇油封机械真空泵排除可凝性蒸汽威力不够，或运用的溶剂能使泵油好转而莫须有性能，或者是真空零碎不容许油净化的时机更为显然。罗茨泵水环泵机组宽泛地用来化工、药品升华干涩、低空模仿尝试等的抽真空零碎中。这类联结机组，大体有如次多少品种型。（1）罗茨泵水环泵：机组中水环泵的作用是造成罗茨泵所需的准备真空，因而务求该水环泵的最大容许排气压力，即是说，一上面要放量普及水环泵的极限真空，另一上面，也要变法儿普及罗茨泵的最大容许排气压力。正常状况，单级水环泵极限真空度不高，而眼前我国生产的罗茨泵务求的预真空又较高，故理论上不必单级水环泵作为罗茨泵的前级泵，而用能普及极限真空度的双级水环泵作为前级泵运用，采纳双级水环泵，还能够普及机组的极限真空度。一台罗茨泵的极限真空度是较低的，尤其是当它与水环泵组合运行时，运用规模受到制约，整个机组的极限真空度可能更低，但若用两台罗茨泵串联再与水环泵组合，就能大大普及机组的极限真空度。故在这品种型里通常见到的是两台罗茨泵串联后再用双级水环泵作前级泵组成机组。（2）罗茨泵水环泵大风泵机组：即便采纳双级水环泵，极限真空度的普及也只是在定然的规模之内，这是所以受到水的饱和蒸汽压的制约。水环泵的实践极限压力就是水的饱和蒸汽压。那末思忖气体返流等成分的莫须有，理论上溯环泵的极限压力显著比该水温上的饱和蒸汽压力为高。为了普及前级泵的极限真空度，还能够使水环泵与大风泵组合运用。那样，串联一级大风泵后的极限真空度可达2030Torr,那末水环泵与二级大风泵组合，则极限真空可达210Torr。（3）罗茨泵水环泵串联机械真空泵：此机组重要用来须要解决一大批水蒸汽，且极限真空度务求较高的抽真空零碎，比如在真空干涩上面。务求解决一大批水蒸汽的真空零碎中，运用水环泵是较适合的，但因为其极限真空度不高，以致整个机组的极限真空度较低。固然在务求真空度较高的抽真空零碎中，须要极限真空较高的机械真空泵作为前级泵运用。但因为水环泵的耗电量大，效率很低，噪声高，在须要短工夫的真空干涩零碎中，用水环泵作为罗茨泵前级泵很不经济。在上述状况下，可将气镇机械真空泵与水环泵串联，作为罗茨泵的前级泵。真空干涩时，先用水环泵继续预抽，直至水蒸汽一大批缩小时，再开行气镇机械真空泵，切断水环泵。如须要较短工夫能力实现干涩的场合，所需结冰水和功率都较少