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水環式真空泵的工作原理[圖解]

點擊次數:   更新時間:19/01/07 10:55:01   【關閉分    享:

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水環式真空泵工作原理圖


水環泵的工作原理:


  水環式真空泵(簡稱水環泵 是一種粗真空泵)所能獲得的極限壓力對于單級泵是2.66-9.31kPa;對于雙級泵則是0.133-0.665kPa。水環泵也可用作壓縮機,它屬于低壓的壓縮機,其壓力范圍為(1-2)X105Pa表壓力(在特定的條件下)。水環泵在石油、化工、機械、礦山、造紙、輕工、動力、冶金、醫藥和食品等工業及市政與農業等領域的許多工藝過程中,如真空過濾、真空送料、真空脫氣、真空蒸發、真空濃縮和真空回潮等,得到了廣泛的應用,由于水環泵壓縮氣體的過程是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵,含水的氣體,因此水環泵的應用日益增大。
  水環式真空泵是由葉輪、泵體、吸排氣盤、水在泵體內壁形成的水環、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,當葉輪旋轉時,進入水環泵的泵體的水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,水形成了一個與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環。水環的上部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)。這時候葉輪輪轂與水環之間形成了一個月牙形空間,而這一月牙形的空間又被葉輪分成與葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的上部0°為起點,那么葉輪在旋轉前180°時,小腔的容積在逐漸變大,壓強也在不斷的降低,且與吸排氣盤上的吸氣口相通,當小腔空間內的壓強低于被抽容器內的壓強,根據氣體壓強平衡的原理,被抽的氣體不斷地被抽進小腔,這時候正處于吸氣過程。當吸氣完成時與吸氣口隔絕,小腔的容積正逐漸減小,壓力不斷地增大,這時候正處于壓縮過程,當壓縮的氣體提前達到排氣壓力時,從輔助排氣閥提前排氣。而與排氣口相通的小腔的容積進一步地減小壓強進一步的升高,當氣體的壓強大于排氣壓強時,被壓縮的氣體從排氣口被排出,在泵的連續運轉過程中,不斷地進行著吸氣、壓縮、排氣過程,從而達到連續抽氣的目的。



水環式真空泵工作原理圖
  在水環式真空泵中,輔助排氣閥是一種特殊結構,一般采用橡皮球閥,它的作用是消除泵在運轉過程中產生的過壓縮與壓縮不足的現象。這兩種現象都會引起過多的功率消耗。因為水環泵沒有直接的排氣閥,而且排氣壓力始終是固定的,水環泵的壓縮比決定于進氣口的終止位置和排氣口的起始位置,然而這兩個位置是固定不變的,因而不適應吸入壓力變化的需要。通常解決辦法是:一般在排氣口下方設置橡皮球閥,以便當泵腔內過早達到排氣壓力時,球閥自動開啟氣體排出,消除了過壓縮現象。一般在設計水環泵時都以最低吸入壓力來確定壓縮比,以此來確定排氣口的起始位置,這樣就解決了壓縮不足的現象。
  水環泵起初用作自吸水泵,后來被石油、化工、機械、礦山、輕工業、醫藥及食品等多個工業部門使用。在工業生產的許多工藝過程中,如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等,水環泵得到廣泛的應用。由于真空應用技術的飛躍發展,水環式真空泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環泵中氣體壓縮是等溫的,故可抽除易燃、易爆的氣體,此外還可抽除含塵、含水的氣體,因而水環泵的運用日漸擴大。


水環式真空泵原理圖
  在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按方向順時針旋轉時,水被葉輪拋向四周,因為離心力的作用,水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。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的頂端接觸(實際上葉片在水環內有一定的插入深度)。這時候葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形的空間,這一月牙形空間又被葉輪分成葉片數目相等的若干個小腔。如若以葉輪的上部0°為起點,當葉輪在旋轉前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之時、氣體便被排出泵外。
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2019.11.21 C.ZG

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