【康沃真空網(wǎng)】01液環(huán)真空泵工作原理
水環(huán)真空泵內(nèi)裝有帶固定葉片的偏心轉(zhuǎn)子，當(dāng)葉輪按圖中順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。
液環(huán)與轉(zhuǎn)子葉片一起構(gòu)成可變?nèi)莘e的一種旋轉(zhuǎn)變?nèi)莘e真空泵。
水環(huán)上部的內(nèi)表面與輪殼相切，水環(huán)下半部的內(nèi)表面則與輪殼形成了一個(gè)氣室，這個(gè)氣室的容積在右半部是遞增的。
在前半圈中隨著輪殼與水環(huán)間容積的增加而形成真空，因此空氣通過抽水管及真空泵泵殼端蓋上月牙形的進(jìn)氣口被吸入真空泵內(nèi)。
在后半圈中，隨著輪殼與水環(huán)間容積的減少而空氣被壓縮，經(jīng)過泵殼端蓋上另一個(gè)月牙形排氣口被排出。葉輪不斷地旋轉(zhuǎn)，水環(huán)式真空泵就能把空氣抽走。
02液環(huán)真空泵的優(yōu)點(diǎn)
液環(huán)真空泵和其它類型的機(jī)械真空泵相比有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工。
2）結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積小。
3）壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。
4）由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進(jìn)行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。
5）吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。
03液環(huán)真空泵的缺點(diǎn)
1）效率低，一般在30%左右，較好的可達(dá)50%。
2）真空度低，這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)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(qiáng)只能達(dá)到2~8kPa。如用油作工作液，可達(dá)130Pa。
3）對抽氣介質(zhì)潔凈度要求高，因液環(huán)泵的轉(zhuǎn)子端面與泵蓋的間隙較小，轉(zhuǎn)子的軸向串量小于0.4mm。
如有雜質(zhì)將會(huì)將葉輪卡住，液環(huán)真空泵超電流停泵，甚至液環(huán)真空泵無法正常盤車。
總之，由于水環(huán)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(diǎn)，盡管它效率低，仍然得到了廣泛的應(yīng)用。
04液環(huán)真空泵應(yīng)用
液環(huán)真空泵最初用作自吸水泵的灌泵，而后逐漸用于石油、化工、機(jī)械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。
在煉油生產(chǎn)的許多工藝過程中，如常減壓裝置的減壓塔頂抽真空系統(tǒng)、潤滑油加氫裝置及沸騰床渣油加氫裝置的減壓塔頂抽真空系統(tǒng)等，液環(huán)真空泵得到廣泛的應(yīng)用。
單純的液環(huán)真空泵獲得的真空度較低，目前國內(nèi)一般單級液環(huán)泵極限壓力的設(shè)計(jì)值通常在2～8kPa，不能滿足減壓塔頂抽真空系統(tǒng)的真空度要求，而單純的蒸汽噴射真空泵通過多級串聯(lián)能達(dá)到較高的真空度，但蒸汽耗量大，如果蒸汽供應(yīng)不足，對系統(tǒng)影響很大。
因此，采用一級蒸汽噴射泵+二級蒸汽噴射泵并聯(lián)液環(huán)真空泵組合抽真空工藝既可獲得要求的真空度，又能使蒸汽的耗量大大減少，是目前減壓塔頂最應(yīng)用最成熟的工藝。
液環(huán)泵也可用作壓縮機(jī)，稱為液環(huán)式壓縮機(jī)，是屬于低壓的壓縮機(jī)，其壓力范圍一般為100~200×103Pa（G）壓力。
由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展，液環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。
由于液（水）環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，液環(huán)泵應(yīng)用日益增多。
液環(huán)式真空泵的工作液也可采用其他合適的液體，不管采用哪種工作液均統(tǒng)稱為液環(huán)式真空泵。液環(huán)式真空泵是真空泵中最常見、應(yīng)用最廣泛的一種泵。
05液環(huán)真空泵的汽蝕
1）氣蝕產(chǎn)生原理
液環(huán)真空泵需要用液體作為作業(yè)的介質(zhì)。工作液體在某一溫度下有對應(yīng)的飽和蒸汽壓。
當(dāng)吸氣區(qū)域的真空壓力越接近工作液體的飽和蒸汽壓時(shí)，該區(qū)域的液環(huán)內(nèi)表面會(huì)氣化產(chǎn)生大批的氣泡。
當(dāng)吸入?yún)^(qū)域的壓力達(dá)成工作液的飽和蒸汽壓時(shí)就會(huì)達(dá)到沸騰狀，吸氣腔內(nèi)則全部充滿了工作液的蒸汽，此時(shí)泵對外的吸氣能力接近于零，而此時(shí)泵的汽蝕現(xiàn)象也是最嚴(yán)重的。
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在泵發(fā)生氣蝕時(shí)，氣泡在低壓區(qū)陸續(xù)產(chǎn)生。隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在相鄰兩個(gè)葉片之間的氣泡進(jìn)入到壓縮與排出區(qū)域時(shí)，又會(huì)驟然破裂。
氣泡破裂形成的空穴使得周圍的液體高速流向空穴內(nèi)而形成局部高頻的水錘。
伴隨劇烈的水擊就會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，以至于可以聽到像爆豆似的劈劈啪啪的動(dòng)靜。
2）氣蝕的危害
假設(shè)上述氣泡在金屬表面上破裂，金屬表面將遭到連續(xù)劇烈的水擊后出現(xiàn)麻點(diǎn)，金屬晶粒松動(dòng)并掉落而成蜂窩狀，甚至穿孔。
水環(huán)真空泵的氣蝕損壞和離心式水泵的氣蝕損壞原理是一樣的，都是在氣泡發(fā)生和破裂的部位，金屬表面出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)蜂窩狀損壞。
如果真空泵葉輪在氣蝕部位有較大的殘余壓力，還會(huì)致使葉輪發(fā)生裂紋。
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氣蝕損壞除機(jī)械效果外，還伴隨有電解、化學(xué)腐蝕等多種效果。實(shí)際損壞情況表明，泵過流部件氣蝕損壞的部位恰是氣泡破裂的部位。
3）消除方法及預(yù)防
液環(huán)真空泵在氣蝕狀態(tài)下長時(shí)間工作，會(huì)造成泵的噪聲、振動(dòng)變大，乃至對泵造成損壞，因而應(yīng)盡量防止水環(huán)真空泵在氣蝕狀態(tài)下工作，可經(jīng)過以下措施來防止氣蝕的發(fā)生:
?降低工作液的溫度
在液環(huán)真空泵工作壓力點(diǎn)為固定值的前提下，降低工作液的溫度后作業(yè)液的飽和蒸氣壓會(huì)隨著溫度的降低而降低，當(dāng)工作液的飽和蒸氣壓低于泵的工作壓力一定程度時(shí)就可以達(dá)到避免氣蝕的效果。
?降低吸入氣體溫度
如果吸入氣體溫度過高，氣體在與泵內(nèi)液體接觸時(shí)，壓縮熱以及氣體本身的熱量都會(huì)傳遞到液體中，從而使液環(huán)溫度升高，也就是使泵腔內(nèi)液體的飽和蒸汽壓升高。
相反，降低吸入氣體溫度可以降低液環(huán)溫度，從而降低泵腔內(nèi)液體的飽和蒸汽壓。
同理，當(dāng)吸入的氣體是飽和蒸汽時(shí)要比是吸入干空氣時(shí)要更容易產(chǎn)生氣蝕。
?保持充足的供液量
工作液作為液環(huán)真空泵的工作介質(zhì)，同時(shí)也能帶走泵內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生的熱量起到冷卻作用。
充足的工作液供液量可以降低工作液的溫升，較低的液環(huán)溫度就有較低的飽和蒸氣壓，就能避開氣蝕產(chǎn)生的條件。
所以當(dāng)設(shè)計(jì)工作液為閉環(huán)的機(jī)組時(shí)為保障充足的供液量，工作液管道的長度不能太長、尺寸不能太小，選擇冷卻器的管阻也不能太大。工作液管道堵塞時(shí)也要及時(shí)疏通清洗。
?提高選型的準(zhǔn)確性
使真空泵運(yùn)行在安全區(qū)域在選型階段，確定真空泵吸入壓力及進(jìn)水的溫度時(shí)應(yīng)避開真空泵能輕易產(chǎn)生氣蝕的范圍，即防止真空泵在臨界溫度或臨界吸入真空壓力以內(nèi)的區(qū)域運(yùn)行，盡量避免氣蝕的產(chǎn)生。
?安裝氣蝕保護(hù)管路
安裝有氣蝕保護(hù)管的真空泵，氣蝕過程中產(chǎn)生的氣泡是在壓縮過程時(shí)破裂，從外部引入壓力較高的不凝氣體可以及時(shí)補(bǔ)充因氣泡破裂出現(xiàn)的空穴，這樣可以大大減輕氣蝕對泵的危害并降低氣蝕導(dǎo)致的噪聲和振動(dòng)。
?配大氣噴射器
大氣噴射器是利用液環(huán)真空泵工作時(shí)與大氣壓之間的壓差，將大氣引入工作噴嘴，得到超音速射流，在混合室造成真空，從而將被抽氣體吸入。
兩股氣體混合后，經(jīng)過擴(kuò)壓管，由液環(huán)真空泵將混合氣體帶走。
此時(shí)大氣噴射器的極限真空度可以達(dá)到10mbar以下，而液環(huán)真空泵的進(jìn)氣口壓力一般在120~160mbar，在這壓力范圍是不會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象的。
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?選用具有更低的飽和蒸汽壓的液體作為工作液。比如：乙二醇溶液、潤滑油等。選擇工作液時(shí)，其密度、黏度等最好能與水相接近。
?泵的葉輪、圓盤選用抗氣蝕沖擊較強(qiáng)的材質(zhì)。比如304，316不銹鋼材質(zhì)等。
當(dāng)真空泵應(yīng)用于既有腐蝕又有氣蝕發(fā)生的場合時(shí)，如果選用材質(zhì)不合適，氣蝕與腐蝕共同作用，將會(huì)大大縮短真空泵的使用壽命。
