水环泵结构图

水环式真空泵工作原理

水环真空泵（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。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，水环泵应用日益增多。

水环式真空泵工作原理如原理图：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示的方向顺时针旋转时，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。水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下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叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部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。

综上所述，水环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、工作原理

如图（1）所示，叶轮3偏心地安装在泵体2内，起动时向泵内注入一定高度的水作为工作液，当叶轮3按图示方向旋转时，水受离心力的作用在泵体内壁形成一旋转的封闭水环5，水环上部内表面与轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触。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与叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端盖上的吸气口相通，其空间内的气体压力降低，此时气体被吸入，当吸气终也时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮在180°到360°的旋转过程中，水环内表面渐渐与轮毂靠近，小腔由大变小，其空间内气体压力升高，高于排气口压力时，当小腔与排气口相通时，气体被排出。

叶轮每旋转一周，叶片间空间（小腔）吸、排气一次，若干小腔不停地工作，如此往复，泵就连续不断地抽吸或压送气体。

由于在工作过程中，做功产生热量，会使工作水环发热，同时一部分水和气体一起被排走，因此，在工作过程中，必须不断地给泵供水，以冷却和补充泵内消耗的水，满足泵的工作要求。

当泵排出的气体不再利用时，在泵排气口一端接有汽水分离器（可自己制作一水箱代替），废气和所带的部分水排入汽水分离器后，气体由排气管排出，水由于重力作用留在分离器内并经回水管供至泵内循环使用。随着工作时间的处长，工作液温度会不断地升高，这时需给汽分离器加入一定量的冷水（可以用自来水），以降低工作液的温度，保证泵能达到所要求的技术要求和性能指标。

在市场上，称为锥体真空泵的产品即为分配器结构的真空泵。

分配器是真空泵一个零件，是泵吸、排气的通道。

●分配器伸入叶轮内部，气体从径向进入和排出泵的工作腔。所以，我们又称分配器真空泵为径向进排气的真空泵。

分配器的排气口只能做成刚性排气口。

在市场上，称为平板真空泵的产品即为分配板结构的真空泵。

●分配板是真空泵一个主要零件，是液环泵进排气的通道。

●分配板装在叶轮的两端。气体从轴向进入和排出泵的工作腔，所以，我们称分配板真空泵为轴向进排气真空泵。

分配板的排气口装有柔性阀板，称为柔性排气口。

由于分配器的排气口位置是固定的，所以——

优点：●当真空泵的工作点与设计值相符时，泵有较高的运行效率。

●如果按不同的工作段配电机时，电机装机容量较小（理论上）。

缺点：●当真空泵在实际运行时的工作点偏移了设备选型时预定的工作点运行时。泵的抽气量在下降情况下，轴功率反而会增加。使泵的运行效率有较大的下降。

很多因素都会造成上述缺点的出现：

例如：在造纸行业，

★生产线所需气量估算与实际运行时所需气量有差别时，造成选型不当。

★新投入运行的生产线与运行了一定年限时，使真空泵的工作点产生偏移。

★新、旧毛布不同的透气量造成的真空点偏移。

●高效工作的范围较窄。如果分工作段配电机，当偏移工作点时，容易引起烧电机。

注：为了使真空泵更安全更可靠地运行，肯富来SK、2YK分配器真空泵均按最大轴功率配套电机。（参看曲线）

由于分配板的排气口装有柔性阀板，可以根据不同压缩比自动调节排气角。

●优点：以不同的排气角来适当不同的压缩比。在整个真空抽吸范围内，真空泵都能平稳高效地工作。

★高效工作范围宽广（参考相关曲线）。

★运行曲线平稳，不会因为偏移了工作点而引起轴功率大幅度上升和气量大幅度下降。（请参考相关性能曲线）

★与分配器真空泵比较，分配板真空泵更容易修复。

●缺点：根据全性能范围配套电机。电机装机容量较大。（分配板真空泵也可以根据不同的工作点配套不同的电机，但为了使操作更可靠，习惯按最大轴承率的工作点配套电机。）

气液分离器[1]可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔，吸收塔及解析塔的气相除雾等。气液分离器也可应用于气体除尘，油水分离及液体脱除杂质等多种工业及民用应用场合。

分离方法

气液分离器采用的分离结构很多，其分离方法也有：1、重力沉降；2、折流分离；3、离心力分离；4、丝网分离；5、超滤分离；6、填料分离等。

分离原理

但综合起来分离原理只有两种：

一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。气体与液体的密度不同，相同体积下气体的质量比液体的质量小。

二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离（如分离方法4、5）。液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同，气体分子距离较远，而液体分子距离要近得多，所以气体粒子比液体粒子小些。

一、重力沉降

1、重力沉降的原理简述由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。

2、重力沉降的优缺点。

优点：1）设计简单。2）设备制作简单。3）阻力小。

缺点：1）分离效率最低。2）设备体积庞大。3）占用空间多。

3、改进重力沉降的改进方法：1）设置内件，加入其它的分离方法。2）扩大体积。

4、由于气液混合物总是处在重力场中，所以重力沉降也广泛存在。由于重力沉降固有的缺陷，使科研人员不得不开发更高效的气液分离器，于是折流分离与离心分离就出现了。

气液分离器的特点

一个好的气液分离器应具有如下特点：一、分离效率高。

一）分离效率的现状

从气液分离器的要求来看，就要求其能将气体与液体尽可能分离，经过气液分离器之后，液体就是液体，不含有气体，而气体就是气体，不含有液体。当然一个分离器实际上其分离效率不可能100%，因种种原因实际的情况是根据不同分离要求来选择气液分离器。

1、分离要求比较低的，选择重力沉降分离。

2、分离要求一般的，选择普通的折流分离（挡板分离）或者普通的离心分离（旋流分离）。

3、要求较高的，选择填料分离。

4、要求高的，选择丝网分离。