水環(huán)式真空泵的原理說明

水環(huán)式真空泵（能稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的限壓力，對于單級泵為4~8kPa；對于雙級泵為2~4kPa。水環(huán)泵在石油、化工、機械、礦山、輕工、造紙、動力、冶金、醫(yī)藥和食品等工業(yè)及市政與農(nóng)業(yè)等部門的許多工藝過程中，如真空過濾，真空送料、真空脫氣、真空蒸發(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、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，當葉輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，進入水環(huán)泵泵體的水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環(huán)。水環(huán)的上部內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的下部內(nèi)表面剛好與葉片端接觸（實際上，葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時，葉輪輪轂與水環(huán)之間形成了一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成與葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的上部O為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時，小腔的容積逐漸由小變大，壓強不斷的降低，且與吸排氣盤上的吸氣口相通，當小腔空間內(nèi)的壓強低于被抽容器內(nèi)的壓強，根據(jù)氣體壓強平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進小腔，此時正處于吸氣過程。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，此時正處于壓縮過程，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(xù)運轉(zhuǎn)過程中，不斷地進行著吸氣、壓縮、排氣過程，從而達到連續(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轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的過壓縮與壓縮不足的現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象都會引起過多的功率消耗。因為水環(huán)泵沒有直接的排氣閥，而且排氣壓力始終是固定的，水環(huán)泵的壓縮比決定于進氣□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(yīng)吸入壓力變化的需要。為了解決這個問題，一般在排氣口下方設(shè)置橡皮球閥，以便當泵腔內(nèi)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(xiàn)象。一般在設(shè)計水環(huán)泵時都以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(xiàn)象。