船用離心水環泵自吸裝置的工作原理
發布時間：2015年08月18日 09:26 閱讀：8493
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澤德
水環泵主要用作真空泵來排送氣體，在船上可作為離心泵的自吸泵使用。
1.水環泵的結構
水環泵有單作用和雙作用兩種，泵體內部的圓盤形空間內，偏心地裝有帶若干前彎葉片的開式葉輪(小型泵采用徑向葉片)；葉輪兩側緊貼著側蓋。在與泵體連成一體的側蓋上靠近葉輪輪轂處開有較大的吸口和較小的排口，分別與吸入管和排出管相通。
工作前，泵內必須充有工作水。當葉輪帶水一起旋轉時，形成緊貼泵體內壁的水環。水環內表面與葉輪輪轂及兩面側蓋之間形成的月牙形工作空間，被葉輪的葉片分隔成若干互不相通的腔室，它們的容積隨葉輪回轉不斷改變。
2.水環泵工作過程的三個階段：
(1)吸人過程：當葉間轉過圖示右半轉時，葉片外端與偏心的泵殼間的距離不斷增加，葉間的液體就會被甩出，使葉間腔室的容積逐漸增大，氣體便通過側面的吸口被吸人。
(2)壓縮過程：葉間腔室轉離吸口即開始進入左半轉，這時由于泵殼與葉片外端的距離逐漸縮小，葉輪外按圓周方向高速流動的液流便會擠入葉間，在葉間尚未與排口相通前，其中的氣體被壓縮。
(3)排出過程：當葉間轉到與排口相通時，葉間腔室的壓力在瞬間變成與排出壓力相同；再隨著葉輪的轉動，葉輪外的液體不斷擠入葉間，將氣體排出。
在水環泵的工作中，水環除傳遞能量外，還起著密封工作腔室和吸收氣體壓縮熱的作用。氣體壓縮熱和工作水的水力損失轉換成的熱量會使部分工作水汽化；軸封也難免有漏泄；此外，排氣也會帶走一些工作水。為此，在泵的出口常設有液氣分離器，將帶出來的水分離出來，讓其返回泵內；同時連續向泵內補水，以使部分工作水隨氣體不斷排出而得以更換，以限制泵的溫升。
3.水環泵的特點
水環泵是靠工作腔室的容積變化產生吸排的容積式泵。水環泵工作容積的變化是靠水環中的液體進出葉間而產生的，而不是靠剛性的運動部件直接造成。液體在的右半轉靠葉輪帶其回轉而獲得一定的能量，并被甩到葉外的流道中；而在其進入左半轉后，只能憑借其已獲得的動能擠入葉間，壓縮氣體。這樣，葉輪外的液體流速必然會隨著壓力的增加而降低。當排壓升高到一定程度，葉輪外液體的速度會降到不能進入葉間壓縮氣體。也就是說，水環泵中的氣體在壓縮階段壓力能的增加，完全是靠工作水獲自葉輪的能量轉換而來，故水環泵提高所送介質壓力的能力是有限的，這一點又像葉輪式泵。因此，水環泵性能有以下特點：
(1)理論流量取決于葉輪的尺寸和轉速。
(2)所能達到的壓力比x(排出與吸人絕對壓力之比)取決于葉輪的結構尺寸和轉速。即使關閉排出閥，排出壓力也不會無限升高，無須設安全閥。當然，水環泵不允許長時間封閉運轉，否則工作水會過熱。
(3)水環真空泵的流量和所能造成的真空度隨工作水溫升高而減小。水溫越高，飽和蒸汽壓力越高，工作水的汽化速度越快，從而使抽氣量和可達到的真空度減小；水溫低，則吸氣中的部分水蒸氣可能液化，因而抽氣量和可達到的真空度增加。工作水溫為15℃時，單級水環真空泵最多可將絕對氣壓抽到4 kPa(30 mmHg)左右。
(4)效率低。因為工作水的擾動大，水力效率低。水環泵排送氣體時叩一般為30％～50％，最高≯55％；排送液體時n≯20％，所以水環泵很少用來排送液體。
水環泵的容積效率一般為65％～82％。葉輪與側蓋之間的軸向間隙對鞏影響甚大，一般應保持在0.1～0.25 mm，必要時可調整側蓋與泵體間墊片的厚度。工作液體和所送氣體不得含有磨料，否則端面密封效果會迅速惡化。
4.水環泵自吸裝置的工作原理
船用離心泵的水環泵自吸裝置中，驅動離心泵的電動機，可同時靠摩擦離合器驅動水環式真空泵。使用前，氣液分離柜應加滿水，并開啟其底部補水管上的旋塞向水環泵預充工作水；截止止回閥也須開啟。剛起動離心泵時，離合器在貼合位，水環泵即經吸氣管從離心泵及其吸入管中抽氣，排往氣液分離柜。在分離柜中氣、水分離，空氣經逸氣管逸出，而分離出來的水則落人柜中，再經柜底的補水管向水環泵連續補水。水環泵工作一段時間后，離心泵的吸人管中氣體被抽走，水即進入離心泵。
當離心泵自吸成功并建立起應有的壓力后，其排口進入液壓缸的壓力水就會克服彈簧力而推動活塞，使摩擦離合器脫開，水環泵即停止轉動；于是可開啟離心泵的排出閥，使之投人工作。這時，水環泵吸、排管內的壓力回復為大氣壓，于是止回閥在重力作用下自動關閉，柜中的氣體不致經它漏向離心泵吸人側。如果液壓缸失靈，也可取出它與控制桿連接點的插銷，手動操縱控制桿來控制離合器。
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