水環真空泵的優點和缺點（水環式真空泵詳解）

2023-09-18 02:31:18 1

圖1 水環式真空泵

按結構不同分為單級單作用水環泵、單級雙作用水環泵、雙吸水環泵和大氣水環泵。

單級單作用水環泵：單級是指只有一個葉輪，單作用是指葉輪每旋轉一圈，吸氣、排氣各進行一次，這種泵的極限真空較高，但是抽速和效率較低。

單級雙作用水環泵：單級是指只有一個葉輪，雙作用是指葉輪每旋轉一周，吸氣、排氣各進行兩次。在相同的拍速條件下，雙作用水環泵比單作用水泵大大減少尺寸和重量，由於工作腔對稱分布於泵輪殼觳兩側，改善了作用在轉子上的載荷。此種泵的抽速較大，效率較高，但極限真空較低。

雙吸水環泵：大多是單作用泵串聯而成，實質上是兩個單級單作用的水環泵的葉輪共用一根心軸聯接而成，它的主要特點是在較高的真空度下，仍然具有較大的抽速，而且工作狀況穩定。

大氣水環泵：實際是大氣噴射器串聯水環泵的機組，水環泵前面串聯大氣泵是為了提高極限真空，擴大泵的適用範圍。

按吸氣和排氣方式分為軸向吸排氣和徑向吸排氣。

軸向吸排氣：氣體的吸入和排出是通過殼體側蓋上的吸氣口和排出口進行的，其優點是結構簡單、維修方便，缺點是氣體進入和排出葉輪時，氣體流動方向與葉輪葉片運動方向相垂直，而且氣體不能在整個葉片寬度上均勻地進出葉輪，這就加大了氣體進入和流出葉輪時的水力損失，降低了泵的效率。

徑向吸排氣：氣體進入和排出葉輪是通過設置在葉輪內圓處(相當於輪觳處)的氣體分配器上的吸氣口和排氣口來實現的，其優點是氣體可以在葉片全寬範圍內進入和流出葉輪，而且還可以藉助吸氣口和排氣口的形狀使氣體進入和排出葉輪的方向與葉輪運動方向大體一致，這就降低了水力損失，提高了泵的效率，缺點是氣俸分配器結構較為複雜、加工和安裝精度較高。

（a）

（b）

圖2 水環式真空泵工作原理

水環式真空泵工作原理如圖2，在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪順時針旋轉時，水被葉輪拋向四周，由於離心力的作用，水形成了一個決定於泵腔形狀的近似於等厚度的封閉圓環。水環的上部分內表面恰好與葉輪輪轂相切，水環的下部內表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環內有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的上部0°為起點，那麼葉輪在旋轉前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪繼續旋轉時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排除泵外。如此葉輪每轉動一周，葉片間的空間吸排一次，許多空間不停地工作，泵就連續不斷地抽吸或壓送氣體。

當作為壓縮機使用時，泵排氣口接有氣水分離器。汽水混合物進入氣水分離器後自動分離，氣體由排氣管輸送到所需要系統而工作，水經過自動溢水開關放出。壓縮氣體時，工作水極易發熱，水由泵出口排出，溫度會變得較高，因此在氣水分離器的底部，要不斷地供給冷水，以補充被放走的熱水，同時起冷卻作用，使工作水溫度不致過高，從而保證壓縮機性能，達到技術指標，滿足工藝要求。

綜上所述，水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬於變容式真空泵。氣體抽吸和壓送系統的區別僅在於氣水分離器的內部結構有所不同。抽吸氣體時，吸氣口壓力低於大氣壓，而排氣口壓力等於大氣壓，氣水分離器只有溢水管。壓送氣體時吸氣口為常壓（也可以真空狀態），排氣口壓力高於一個大氣壓，為保證輸送氣體壓力，氣水分離器的水位通過溢水開關來控制。