水環式真空泵工作原理

葉輪和殼體是水環式真空泵的主要部件。葉輪是由葉片和輪轂構成，葉片有徑向平板式，也有向前(向葉輪旋轉方向)彎式。殼體內部形成一個圓柱體空間，葉輪偏心地安裝在這個空間內，同時在殼體上開設吸氣口和排氣口。吸氣口和排氣口開設在葉輪側面殼體的氣體分配器上，形成吸氣和排氣的軸向通道。

殼體不僅為葉輪提供工作空間，更重要的作用是直接影響泵內工作介質(水)的運動，從而影響泵內能量的轉換過程。水環式真空泵工作之前，需要向泵內注入一定量的水，它起著傳遞能量的媒介和密封作用。當葉輪在電動機驅動下轉動時，水在葉片推動下獲得圓周速度，由于離心力的作用，水向外運動，即水有離開葉輪輪轂流向殼體內表面的趨勢，從而在貼近殼體內表面處形成一個運動著的水環。由于葉輪是偏心的，水環內表面也偏心。由水環內表面、葉片表面、輪轂表面和殼體的兩個側蓋表面圍成許多互不相通的小腔室。由于水環與葉輪偏心，因此處于不同位置的小腔室的容積是不相同的。小腔室隨著葉輪的旋轉，它的容積是不斷變化的。如果能在小腔室的容積由小變大的過程中，使之與吸入的氣體相通，就會不斷地吸入氣體。當這個腔室的容積由大變小時，使之封閉，這樣已經吸入的氣體就會隨著空間容積的減小而被壓縮。氣體被壓縮到一定程度后，使該空間與排氣口相通，即可以排出已經被壓縮的氣體。水環式真空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。

如上所述，水環式真空泵的工作原理可以歸納如下：由于葉輪偏心地裝在殼體上隨著葉輪的旋轉，工作液體在殼體內形成運動的水環，水環內表面與葉輪偏心，由于在殼體的適當位置開設有吸氣口和排氣口，真空泵就完成了吸氣、壓縮和排氣這三個相互連續的過程從而實現抽送氣體的目的。在真空泵的工作過程中，工作介質傳遞能量的過程為：在吸氣區內，工作介質在葉輪推動下增加運動速度(獲得動能)，并在葉輪中心被擠壓，氣體被壓縮。由此可見，在真空泵的整個工作過程中，工作介質接受來自葉輪的機械能，并將其轉換為自身的動能，然后液體動能再轉換為液體的壓力能，并對氣體進行壓縮做功，從而將液體能量轉換為氣體的內能。

真空泵運行時，自密水從水環頂部引出，而工作水從水環底部進入。系統中的補給水來自凝結水，經一個水位調節閥后進入真空泵的汽水分離器。當水位調節閥故障時，可以通過該閥的手動旁路閥來控制水位。正常運行時，從水環式真空泵中排出的氣水混合物在分離箱中自然分離，分離出來的氣體經逆止閥排入大氣，分離后的水則留在氣水分離箱內，經一離心泵升壓后，進入真空泵冷卻器，降溫后重新回到真空泵內。水環式真空泵在排氣時，工作水會排出一小部分。經過汽水分離器后，這一小部分水又送回泵內，所以工作水的損失較小。為保證穩定的水環厚度，在運行中需要向泵內補充凝結水，但量很少。

由于水環式真空泵是利用凝結水作為工質進行工作的，泵體內的水溫決定了各小室內空間在旋轉過程中所能達到的最高真空度。也就是說，最高真空度是由工作水溫度對應下的汽化壓力所決定的，而水的汽化壓力就工作水溫度對應下的飽和蒸汽壓力。因此，從理論上，水環式真空泵不可能達到很高的真空。而且隨著工作水溫度的升高，所能達到的最高真空度也將隨之下降。為此，水環式真空泵還配備了一臺水一水熱交換器，以開式水作為冷卻水，用來冷卻水環式真空泵的工作水，使其盡可能地達到較低溫度。

汽側真空泵系統的結構和性能特點：

(1)吸氣管路入口安裝控制可靠、動作靈活的進口氣動蝶閥，一旦失去氣源，氣動蝶閥留在原位。

(2)真空泵在吸氣端的結構采取了可靠措施，對抽吸氣體預冷卻，增加真空泵的出力，同時減少汽蝕的發生。

(3)真空泵入口設置逆止閥，以防止設備在停運時，大