水環(huán)式真空泵的工作原理

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 ） X105Pa 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。

如圖為水環(huán)式真空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(dāng)葉輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)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(gè)與泵腔形狀相似的等厚度的封閉的水環(huán)。水環(huán)的上部?jī)?nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切（如 Ⅰ-Ⅰ 斷面），水環(huán)的下部?jī)?nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上，葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時(shí)，葉輪輪轂與水環(huán)之間形成了一個(gè)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(gè)小腔。如果以葉輪的上部 0° 為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前 180° 時(shí)，小腔的容積逐漸由小變大（即從斷面 Ⅰ-Ⅰ 到 Ⅱ-Ⅱ ），壓強(qiáng)不斷的降低，且與吸排氣盤上的吸氣口相通，當(dāng)小腔空間內(nèi)的壓強(qiáng)低于被抽容器內(nèi)的壓強(qiáng)，根據(jù)氣體壓強(qiáng)平衡的原理，被抽的氣體不斷地被抽進(jìn)小腔，此時(shí)正處于吸氣過(guò)程。當(dāng)吸氣完成時(shí)與吸氣口隔絕，從 Ⅱ-Ⅱ 到 Ⅲ-Ⅲ 斷面，小腔的容積正逐漸減小，壓力不斷地增大，此時(shí)正處于壓縮過(guò)程，當(dāng)壓縮的氣體提前達(dá)到排氣壓力時(shí)，從輔助排氣閥提前排氣。從斷面 Ⅲ-Ⅲ 到 Ⅰ-Ⅰ ，而與排氣口相通的小腔的容積進(jìn)一步地減小壓強(qiáng)進(jìn)一步的升高，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)大于排氣壓強(qiáng)時(shí)，被壓縮的氣體從排氣口被排出，在泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不斷地進(jìn)行著吸氣、壓縮、排氣過(guò)程，從而達(dá)到連續(xù)抽氣的目的。

在水環(huán)式真空泵中，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�環(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。