水环真空泵
水环真空泵是液环式真空泵中最常见的一种。液环式真空泵是带有多叶片的转子偏心装在泵壳内。当它旋转时,把液体抛向泵壳并形成与泵壳同心的液环,液环同转子叶片形成了容积周期变化的旋转变容真空泵。当工作液体为水时,称水环真空泵。
水环真空泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。在化工、石油、轻工、医药及食品工业中得到了广泛地应用,如真空过滤、真空送料、真空浓缩、真空脱气等。
单级水环泵的极限压力可达8-2×103Pa,双级水环泵的极限压力可达1×102Pa,排气量为0.25-500m3/h。
水环真空泵按不同结构可分成如下几种类型:
单级单作用水环泵单级是指只有一个叶轮,单作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行一次。这种泵的极限真空较高,但抽速和效率较低。
单级双作用水环泵单级是指只有一个叶轮,双作用是指叶轮每旋转一周,吸气、排气各进行二次。在相同的抽速条件下,双作用水环泵比单作用水环泵大大减少尺寸和重量。由于工作腔对称分布于泵轮毂两侧,改善了作用在转子上的载荷。此种泵的抽速较大,效率也较高,但极限真空较低。
双级水环泵双级水环真空泵大多是单作用泵串联而成。实质上是两个单级单作用的水环泵的叶轮共用一根心轴联接而成。它的主要特点是在较高真空度下,仍然具有较大的抽速,而且工作状况稳定。
大气水环泵实际是大气喷射器串联水环泵的机组。水环泵前面串联大气泵是为了提高极限真空,扩大泵的使用范围。
水环泵工作轮在泵体中旋转时形成了水环和工作室。水环与工作轮构成了月牙形空间。右边半个月牙形的容积由小变大,形成吸气室。左边的半个月牙形的容积由大变小,构成了压缩过程(相当于排气室)。被抽气体由进气管和进气口进入吸气室。转子进一步转动,使气体受压缩,经过排气口和排气管排出。排出的气体和水滴由排气管道进入水箱,此时气体由水中分离出来,气体经管管道排到大气中,水由水箱进入泵中,或经过管道11排到排水设备中。
水环泵的压缩比由泵的吸气口终了位置和排气口开始位置所决定。因为吸气口终止位置决定着吸气腔吸入气体的体积;而排气口开始的位置决定着排气时压缩了的气体的体积。对已经确定了结构尺寸的水环泵,可以求出其压缩比。
1、水环真空泵的优点
结构简单,制造精度要求不高,容易加工。操作简单,维修方便。
结构紧凑,泵一般与电动机直联,转数较高。用较小的结构尺寸,可以获得较大的排气量。
泵腔内没有金属摩擦表面,无须对泵内进行润滑。转动件和固定件之间密封可直接由水封来完成。
泵腔内压缩气体过程温度变化很小,可认为是等温压缩,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、可凝性气体及气水混合物。
2、水环真空泵也有其缺点:
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。
总的说来,由于水环真空泵具有等温压缩和用水作封液,可以抽除易燃、易爆及腐蚀性气体,还可以抽除含有灰尘和水分的气体等突出优点,所以得到了广泛的应用。
一、泵类型的确定
泵的类型主要由工作所需的气量、真空度或排气压力而定。
泵工作时,需要注意以下两个方面:
1、尽可能要求在高效区内,也就是在临界真空度或临界排气压力的区域内运行。
2、应避免在最大真空度或最大排气压力附近运行。在此区域内运行,不仅效率极低,而且工作很不稳定,易产生振动和噪音。对于真空度较高的真空泵而言,在此区域之内运行,往往还会发生汽蚀现象,产生这种现象的明显标志是泵内有噪音和振动。汽蚀会导致泵体、叶轮等零件的损坏,以致泵无法工作。
根据以上原则,当泵所需的真空度或气体压力不高时,可优先在单级泵中选取。如果真空度或排气压力较高,单级泵往往不能满足,或者,要求泵在较高真空度情况下仍有较大气量,即要求性能曲线在较高真空度时较平坦,可选用两级泵。如果真空度要求在-710mmHg以上,可选用水环-大气泵或水环-罗茨真空机组作为抽真空装置。
如果只作真空泵用,则选用单作用泵比较好。因为单作用泵的构造简单,容易制造和维护,且在高真空情况下抗汽蚀性好。如果仅作较大气量的压缩机使用,则选用双作用的泵比较合适。因为双作用泵的气量大,体积小,重量轻,径向力能得到自动平衡,轴不容易产生疲劳断裂,泵的使用寿命较长。
二、根据系统所需的气量选择真空泵
初步选定了泵的类型之后,对于真空泵,还要根据系统所需的气量来选用泵的型号。关于真空泵的抽速选择及抽气时间计算可参照:真空计算公式。
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