液环真空泵基础知识

一、液环式真空泵的工作原理

（一）概念

液环式真空泵采用带有多叶片的转子安装在泵壳内，当转子旋转时，会将液体抛向泵壳并形成液环，液环和转子叶片形成容积周期变化的旋转变容真空泵。水环泵是液环式真空泵中最常见的一种。

解释：

液环的形成：旋转离心力；

工作腔形成：转子+液环+泵端盖；

抽气原理：利用若干个、体积变化的工作腔的容积变化来实现抽气作用；

也可以作为压缩机来使用。

（二）实际工作过程

叶轮2和泵壳1形成水环3和工作腔5；

工作腔容积有小变大，由大变小，构成压缩过程被抽气体由入口4和进气管8进入；

被抽气体由排气口6和排气管7排出；

排出的气体和水经排气管7进入水箱10，水被回收；

排出的气体经管道9排入大气。

（三）能量传输过程

液体被叶轮带动后，获得动能并形成紧贴于泵腔的液环；

液环在泵腔内回转，在吸气侧不断被加速，并吸入气体在向排气侧转动过程中，液体经历了加速~减速的过程，动能经历了增加~降低，势能则降低~增加；

在排气侧，气体被压缩，而液体增加的势能则被传递给气体，以抵抗气体膨胀压力；

压缩的气体在排气侧排出；

液环剩余的能量将会推动叶轮旋转。

二、液环真空泵的基本类型及优缺点

（一）型号及基本参数

（二）基本类型

1.（按照叶轮个数分类）

单级泵：泵中只有一个叶轮，为液环泵最常见的形式；

两级泵：利用心轴将两个单级泵串联而成 (非泵管道的串联)。

比较:

两级泵的极限真空度高；

在较低压力下，两级泵仍具有较大抽速；

两级泵更适合较高真空条件下的需要。

2.按照吸、排气状态分类

液环真空泵：泵的进口为真空状态，出口为大气压力。该类泵主要用于粗低真空获得，化工行业的脱酸、脱气等。

液环压缩机：泵进口为大气压力状态，出口高于大气压力。主要用于化工行业介质的输送。

介于真空泵和压缩机之间： 介于真空泵和压缩机二者之间的液环泵。进口为真空状态，出口为压缩状态，用于煤矿瓦斯气体抽除和火炉煤气的抽送。

3. 按照作用方式分类

单作用： 叶轮与泵体呈单偏心结构，叶轮旋转一次进行一次吸、排气。(该方式结构简单，容易制造，吸、排气口面积大，压缩段较长，可以获得较高效率及极限真空，且不易产生涡流和气蚀。但叶轮转子受力不均匀。)

双作用: 叶轮与泵体呈双偏心结构，叶轮旋转一次进行两次吸、排气。

（三）优缺点

优点：

结构简单，制造精度要求不高，容易加工；

结构紧凑，可以和驱动电机直联；

接近等温压缩过程，抽排过程中，气体温度变化小，因此可以处理易燃、易爆气体；

泵腔内无金属摩擦表面，无需润滑，因此可抽排含有灰尘、可凝性气体或气水混合物；

吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便

缺点：

功耗大，效率低;极限压力高；叶轮圆周速度不高，结构尺寸大。

三、液环真空泵的结构

（一）典型结构

1.泵腔

液环真空泵一般由壳腔、端盖、叶轮、气体分配器、轴承体和轴承压盖、进/放水管路和轴封部分组成。

泵腔为两个偏心半圆腔构成的近似椭圆体。中间根据是单级还是双级设置有隔板 (两级也可以体现在叶轮隔板上)。

吸、排气口可以设置在泵腔壳体上，但该设置会将泵腔变为易损件，所以一般不采用。

2.叶轮

叶轮是液环泵中唯一的动部件，l中间有隔板将叶轮分为两部分，每部分的中心有圆柱形的空腔，该腔体和气体分配器配合。

3.侧盖和气体分配器

气体分配器安装在侧盖和泵壳之间，气体分配器和泵壳、侧盖之间有装配面，且与叶轮存在着磨擦配合面，因此制造精度要求较高。侧盖根据单/双作用、单/双级的区别具有不同结构。

侧盖位于泵壳两侧，各有一个吸气口和排气口，吸气通道和排气通道和气体分配器连接。

4.进、放水管路和轴承及轴承压盖

进水管路完成两部分的供水，即填料密封供水和水环供水。相应的设置有放水管路。

轴承有两个固定在位于侧盖上的轴承座中，采用润滑脂润滑并设有轴承压盖。

5.轴封

液环真空泵采用的轴封结构可以采用两类结构，填料函密封和机械密封。前者较为常见，后者可根据用户需要进行改装。

（1）填料函密封

（2）机械密封

（二）水环—大气喷射机组

对于水环泵，即使采用双级水环泵极限真空度的提高也只是在一定的范围之内，这是因为受到水的饱和蒸汽压的限制，水环泵的理论极限压力就是水的饱和蒸汽压。

如果考虑气体返流等因素的影响，实际上水环泵的极限压力显著比该水温上的饱和蒸汽压力为高。

为了提高前级泵的极限真空度，可以将水环泵与大气泵组合使用。

水环-大气喷射机组可以有效的降低水环泵的极限压力，而且压力较低条件下抽速明显增加。

（三）液环真空泵的工作参数

四、液环泵的主要参数计算及选型

（一）主要参数计算

工况条件包括: 抽速要求，吸入压力、排气压力、被抽介质种类成分、液环液体种类、工作温度。

（二）选型

1.明确用户需求；

2.尽量在高效区工作，避免在临界真空度或排气压力区域工作；

3.避免在最大真空度/排气压力范围工作；

4.作为真空泵，尽量选择单作用泵；

5.可考虑通过连接大气喷射泵来扩大液环泵使用范围；

6.作为压缩机，选择双作用泵较合适。

五、液环泵的使用、维护注意事项

液环泵在很多领域获得了广泛的应用，特别是矿产(煤矿等)、化工(氧碱、化肥、造纸、制药等)、冶金、轻工等领域(用于真空过滤、送料、脱气、蒸发、浓缩、回潮等场合)。

主要应用趋势有大型化、成套要求高以及在较高真空条件下保持较大抽气量，这给相关的生产、销售企业带来了严格的要求。

使用、维护注意事项

1.彻底理解并执行使用说明书的要求；

2.安装合理；

3.工作条件和泵的最佳工作范围吻合；

4.保持液环泵泵液工作温度正常 必要时设查合理的冷却装置) ；

5.保持泵液浓度正常；

6.在水蒸气较多的工作条件下，尽量避免使用油液环泵；

7.一般不使用三级或多级液环泵，必要条件下，液环泵和大气泵、水喷射泵或罗茨泵组成串联机组使用。

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