水環(huán)式真空泵的原理說(shuō)明
水環(huán)式真空泵(簡(jiǎn)稱水環(huán)泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的限壓力,對(duì)于單級(jí)泵為4~8kPa;對(duì)于雙級(jí)泵為2~4kPa。水環(huán)泵在石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、造紙、動(dòng)力、冶金、醫(yī)藥和食品等工業(yè)及市政與農(nóng)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(yīng)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,因此,水環(huán)泵的應(yīng)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(nèi)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(dāng)葉輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)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?jī)?nèi)表面恰好與葉輪輪彀相切,水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面剛好與葉片端接觸(實(shí)際上,葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度)。此時(shí),葉輪輪毅與水環(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(shù)目相等的若于個(gè)小腔。如果以葉輪的上部0為起點(diǎn),那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時(shí),小腔的容積逐漸由小變大,壓強(qiáng)不斷的降低,且與吸排氣盤(pán)上的吸氣口相通,當(dāng)小腔空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng),根據(jù)氣體壓強(qiáng)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(dāng)吸氣完成時(shí)與吸氣口隔絕,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(dāng)壓縮的氣體提前達(dá)到排氣壓力時(shí),從輔助排氣閥提前排氣。而與排氣口相遇的小腔的容積進(jìn)一步地減小壓強(qiáng)進(jìn)一步的升高,當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí),被壓縮的氣體從排氣口被排出,在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過(guò)程,從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。
在水環(huán)泵中,輔助排氣閥是一種特殊結(jié)構(gòu),一般采用橡皮球閥,它的作用是消除泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)壓縮與壓縮不足的現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象都會(huì)引起過(guò)多的功率消耗。因?yàn)樗h(huán)泵沒(méi)有直接的接氣閥,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(yīng)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(shè)置橡皮球閥,以便當(dāng)泵腔內(nèi)過(guò)早達(dá)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(xiàn)象。一般在設(shè)計(jì)水環(huán)泵時(shí)都以吸入壓力來(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(xiàn)象。