水环式真空泵/液环真空泵概述及工作原理

一、水环式真空泵的工作原理：
　　水环式真空泵（简称水环泵）是一种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000-4000Pa，串联大气喷射器可达270-670Pa。内装有带固定叶片的偏心转子，是将水（液体）抛向定子壁，水（液体）形成与定子同心的液环，液环与转子叶片一起构成可变容积的一种旋转变容积真空泵。水环泵也可用作压缩机，称为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1~2×105Pa表压力。
　　水环式真空泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环式真空泵应用日益增多。
      水环式真空泵/液环真空泵工作原理图（如下图）

　　如图：在水环式真空泵泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。
     在水环泵中，辅助排气阀是一种特殊结构，一般采用橡皮球阀，它的作用是消除泵在运转过程中产生的过压缩与压缩不足的现象。这两种现象都会引起过多的功率消耗。因为水环式真空泵没有直接的排气阀，而且排气压力始终是固定的，水环泵的压缩比决定于进气口的终止位置和排气口的起始位置，然而这两个位置是固定不变的，因而不适应吸入压力变化的需要。为了解决这个问题，一般在排气口下方设置橡皮球阀，以便当泵腔内过早达到排气压力时，球阀自动开启，气体排出，消除了过压缩现象。一般在设计水环泵时都以最低吸入压力来确定压缩比，以此来确定排气口的起始位置，这样就解决了压缩不足的现象。
　　综上所述，水环式真空泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。
二、水环式真空泵相比有如下优点：
    1.结构简单，制造精度要求不高，容易加工。
    2.结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。
    3.压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。
    4.由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。
    5.吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。
三、水环式真空泵相比有如下缺点：
    1.效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。
    2.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。用水作工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。用油作工作液，可达130Pa。
四、水环式真空泵常见故障：
    1、水环式真空泵泵轴轴承位磨损修复：
    传动部位磨损问题是生产型企业目前存在的普遍的设备问题，并且数量较大，损坏频繁，其中包括各种轴类、辊类、减速机、电机、泵类等轴承位、轴承座、轴承室、键槽及螺纹等等部位。
    解决方案：传统的补焊机加工方法易造成材质损伤，导致部件变形或断裂，具有较大的局限性；刷镀和喷涂再机加工的方法往往需要外协，不仅修复周期长、费用高，而且因修补的材料还是金属材料，不能从根本上解决造成磨损的原因（金属抗冲击能力及退让性较差）。
    2、水环式真空泵腐蚀、冲蚀的修复：
    金属腐蚀的形态，可分为全面（均匀）腐蚀和局部腐蚀两大类。前者较均匀的发生在设备的全部表面，后者只是发生在局部。例如孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、氢腐蚀破裂、磨损腐蚀、脱层腐蚀等。
    解决方案：采用高分子复合修复材料实施表面有机涂层防腐是目前行之有效的防腐蚀措施之一。表面粘涂保护可广泛应用于磨蚀、气蚀、腐蚀部位的修复和预保护涂层。其具有良好的耐化学性能及优异的力学性能和粘接性能。与传统的压力容器焊接修补相比,具有施工简便、成本低、安全性能，修复效果好的特点。
    3、水环式真空泵结垢原因及清除
    随着酸性造纸到中性造纸的发展，造纸水环式真空泵的结垢是每个造纸企业经常碰到的问题，无论南方还是北方。结垢是一个过程，并不是一下子生成的，随着结垢物的产生，它对纸机的影响也在逐步显现，所以不能掉以轻心，要持之以恒，一开始就把结垢控制预防好，这样会产生长远的效益。
　　总之，由于水环式真空泵中气体压缩是等温的，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、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。