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水環(huán)式真空泵(簡(jiǎn)稱水環(huán)泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限壓力,對(duì)于單級(jí)泵為2.66~9.31kPa;對(duì)于雙級(jí)泵為0.133~0.665kPa。水環(huán)泵也可用作壓縮機(jī),它屬于低壓的壓縮機(jī),其壓力范圍為(1~2)×105Pa表壓力(在特定的條件下)。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。
一、水環(huán)真空泵的典型結(jié)構(gòu)
如下圖所示,在泵體3,偏心地安裝著一個(gè)帶有若干個(gè)前彎葉片的開(kāi)式葉輪1(小型泵采用徑向葉片),葉輪兩側(cè)緊貼著側(cè)蓋2。與泵體連成一體的側(cè)蓋上靠近葉輪輪轂處開(kāi)有較大的吸入口4和稍小的排出口5,分別與吸入管和排出管相通。
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二、工作原理
工作前泵內(nèi)必須充以一定數(shù)量的工作水。
葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),水被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),形成一緊貼泵殼內(nèi)壁的水環(huán)。水環(huán)內(nèi)表面與葉輪輪轂表面及兩側(cè)蓋端面之間形成一個(gè)月牙形的工作空間。該空間被葉輪的葉片分隔成若干個(gè)互不相通的腔室。葉片間的這些腔室的容積隨葉輪的回轉(zhuǎn)在不斷地改變。
水環(huán)泵的工作過(guò)程可分為三個(gè)連續(xù)的階段:
(1) 吸入過(guò)程——當(dāng)葉間轉(zhuǎn)過(guò)圖中的左半轉(zhuǎn)時(shí),由于葉片外端與偏心的泵殼間的距離增加,葉間的液體就會(huì)被甩出,使葉間腔室的容積逐漸增大,于是,氣體便通過(guò)側(cè)面的吸入口被吸入。
(2) 壓縮過(guò)程——當(dāng)葉間轉(zhuǎn)過(guò)吸入口開(kāi)始進(jìn)入圖示右半轉(zhuǎn)時(shí),由于泵殼與葉片外端的距離逐漸縮小,葉輪外按圓周方向高速流動(dòng)的液流便會(huì)擠入葉間。這樣,在葉間尚未與排出口相通時(shí),其中的氣體便受到壓縮。
(3) 排出過(guò)程——當(dāng)葉間轉(zhuǎn)到與排出口相通時(shí),葉間腔室中的壓力即會(huì)在瞬間與排出壓力相平衡,并在葉輪隨后的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,由于葉外的液體不斷擠入葉間,從而將氣體排出。
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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)有直接的排氣閥,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)都以最低吸入壓力來(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。
三、特點(diǎn)
1.理論流量取決于葉輪的尺寸和轉(zhuǎn)速;
2.壓力比取決于葉輪的尺寸和轉(zhuǎn)速;(排壓與吸入壓力之比)
3.造成的真空度隨工作水溫的增加而減小;
4.效率低;(只有30~50%)
5.工作過(guò)程接近等溫過(guò)程,適合泵送易燃、易爆、在高溫下易分解的氣體;
6.無(wú)吸、排閥和內(nèi)部密封部件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、流量均勻、工作平穩(wěn)、噪音小。
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