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水循環真空泵的工作原理動態演示(動畫)

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水循環真空泵(簡稱水環泵)是一種粗真空泵,它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa,串聯大氣噴射器可達270~670Pa。水環泵也可用作壓縮機,稱為水環式壓縮機,是屬于低壓的壓縮機,其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。

如圖:在泵體中裝有適量的水作為工作液。當葉輪按圖中順時針方向旋轉時,水被葉輪拋向四周,由于離心力的作用,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。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切,水環的上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)。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點,那么葉輪在旋轉前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時,氣體便被排出泵外。


  綜上所述,水環泵是靠泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的,因此它屬于變容式真空泵。

水環泵和其它類型的機械真空泵相比有如下優點:

  • 結構簡單,制造精度要求不高,容易加工。
  • 結構緊湊,泵的轉數較高,一般可與電動機直聯,無須減速裝置。故用小的結構尺寸,可以獲得大的排氣量,占地面積也小。
  • 壓縮氣體基本上是等溫的,即壓縮氣體過程溫度變化很小。
  • 由于泵腔內沒有金屬磨擦表面,無須對泵內進行潤滑,而且磨損很小。轉動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。
  • 吸氣均勻,工作平穩可靠,操作簡單,維修方便。

水環泵也有其缺點:

  • 效率低,一般在30%左右,較好的可達50%。
  • 真空度低,這不僅是因為受到結構上的限制,更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。用水作工作液,極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液,可達130Pa。

  總之,由于水環泵中氣體壓縮是等溫的,故可以抽除易燃、易爆的氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面,故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點,盡管它效率低,仍然得到了廣泛的應用。

 

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