水环式真空泵的结构原理是什么

原理：

1. 往复式真空泵：犹如一个注射器连接一个T型管，连接两个单向阀，一个口吸入，一个口排出，来回抽压柱塞，通过吸入端抽真空。

2. 回转叶片式真空泵，吸入空气通过回转叶片产生的离心力，把空气（气体）由排气口甩出，常用的吸尘器就属此类。

3. 水环式真空泵：利用高速水流通过一个带喇叭口的出水管，高速水流产生负压，抽走气体，产生真空。因为是用水，真空度受水蒸气压的限制，或者说形成的真空中会有水蒸气。

图解见参考材料

http://zhidao.baidu.com/question/214241876.html

1、工作原理是气体由管路经阀门进入真空泵或压缩机，然后经导气弯管排入气水分离器中，经气水分离器排气管排出。

2、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，与真空泵组成机组真空度可达1~600Pa。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。

水环式真空泵是液环式真空泵中最常见的一种。液环式真空泵是带有多叶片的转子偏心装在泵壳内。当它旋转时，把液体抛向泵壳并形成与泵壳同心的液环，液环同转子叶片形成了容积周期变化的旋转变容真空泵。当工作液体为水时，称水环泵。

水环泵主要用于粗真空、抽气量大的工艺过程中。在化工、石油、轻工、医药及食品工业中得到了广泛地应用，如真空过滤、真空送料、真空浓缩、真空脱气等。

单级水环泵的极限压力可达8～2×103Pa，双级水环泵的极限压力可达1×102Pa，排气量为0.25～500m3/h。

水环式真空泵的工作原理

水环泵工作轮2在泵体1中旋转时形成了水环3和工作室5。水环与工作轮构成了月牙形空间。右边半个月牙形的容积由小变大，形成吸气室。左边的半个月牙形的容积由大变小，构成了压缩过程(相当于排气室)。被抽气体由进气管8和进气口4进入吸气室。转子进一步转动，使气体受压缩，经过排气口6和排气管7排出。排出的气体和水滴由排气管道7进入水箱10，此时气体由水中分离出来，气体经管管道9排到大气中，水由水箱进入泵中，或经过管道11排到排水设备中。

图 水环泵的工作原理图

水环泵的压缩比由泵的吸气口终了位置和排气口开始位置所决定。因为吸气口终止位置决定着吸气腔吸入气体的体积；而排气口开始的位置决定着排气时压缩了的气体的体积。对已经确定了结构尺寸的水环泵，可以求出其压缩比。

旋片式真空泵：定义泵内偏心安装的转子与定子固定面相切，两个（或以上）旋片在转子槽内滑动（通常为径向）并与定子内壁相接触，将泵腔分为几个可变容积的一种旋转变容积真空泵。通常，旋片与泵腔之间的间隙用油来作为密封，所以旋片真空泵一般是油封式机械真空泵。

一、旋片式真空泵结构：

旋片式真空泵可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的，对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。

旋片式真空泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为中小型泵。旋片式真空泵有单级和双级两种。所谓双级，就是在结构上将两个单级泵串联起来。一般多做成双级的，以获得较高的真空度。

旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下：在入口压强为1333Pa、1、33Pa和1、33×10-1（Pa）下，其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的95%、50%和20%。

旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

旋片式真空泵原理图：

旋片泵的旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分，当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

旋转式真空泵工作原理：

1、液环真空泵工作原理：

液环真空泵常用的有水环真空泵和纳西泵。它主要用于抽吸气体，特别在抽吸腐蚀性气体时更为常用。

在泵体中装在适量的水作为工作液。当叶轮顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮壳相切，水环的上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）。此时叶轮轮壳与水环这间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部零度为起点，那么叶轮在旋转前180度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，气体更被排出泵外。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。

纳西泵的作用原理和水环真空泵一样，但是由于叶轮是在椭圆型壳体中旋转，在长轴方向的液环与叶轴间形成两个月牙形空间，叶轮旋转时就反复靠近和离开液环，空间也就反复缩小和扩大。这样，就可不断地将液体压出和吸入。

2、滑阀真空泵工作原理：

另一种典形的旋转真空泵为滑阀真空泵，泵壳内装一偏心的转子。转子上有若干槽，槽内有可以滑动的滑片。转子转地槽内的滑片向四周伸出，不与泵壳接触。气体于滑片与泵壳所包围的空间扩大的一侧吸入，于二者所包围的空间缩小的它侧排出。滑片真空泵所产生的低压可达0、06Pa。相比旋片真空泵运行更加稳定，耐用性更强。

3、喷射式真空泵工作原理：

喷射泵是利用流动时的动能与静压能相互转化的原理来吸送流体的，工作液体可以是蒸汽，也可以是液体。

喷射泵由工作喷嘴和扩压器及混合室相连而组成。工作喷嘴和扩压器这两个部件组成了一条断面变化的特殊气流管道。工作蒸气在高压下以很高的速度从喷嘴喷出，在喷射过程中，气流通过喷嘴可将静压能转变为动能。工作蒸汽压强和泵的出口压强之间的压力差，使工作蒸汽在管道中流动。

在这个特殊管道中，蒸汽经过喷嘴的出口到扩压器入口之间的这个区域（混合室），由于蒸汽流处于高速而出现一个负压区。此处的负压要比工作蒸汽压强和泵出口处所能承受的最大压强（反压强）低很多。此时，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽和被抽气体相互混合并进行能量交换，把工作蒸汽静压能转变来的动能传给被抽气体，混合气流在扩压器扩张某而产生正激波，波后的混合气流速度降为亚音速，混合气流的压力上升。亚音速的气流在扩压器的渐扩流动时是降速增压的。混合气流在扩压器出口处，压力增加，速度下降，而后从压出口排出。故喷射泵也是一台气体压缩机。

水泵分多种形式的，现分述如下：

离心式泵的工作原理：

叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都得到提高，从而能够被输送到高处或远处。叶轮装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋转时，流体轴向流入，然后转90度进入叶轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使流体连续不断地被泵吸入和排出。

轴流式泵工作原理：

旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量，升高其压能和动能，叶轮安装在圆筒形(风机为圆锥形)泵壳内,当叶轮旋转时，流体轴向流入，在叶片叶道内获得能量后，沿轴向流出。轴流式泵适用于大流量、低压力，制冷系统中常用作循环水泵。

往复泵的工作原理：

利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的运动，将轴的圆周转动转化为活塞的往复运动。活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过程就连续不断地交替进行。

水环式真空泵的工作原理：

水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。泵内注入一定量的水。叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气管进入泵内进气空间。随后气体进入左半部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高了压强，于是气体经排气空间及排气管被排至泵外。

罗茨真空泵的工作原理：

罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。

旋片式真空泵的工作原理 ：

旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为101325~1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产和科研部门。

旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三部分。当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通的空间A 的容积是逐渐增大的，正处于吸气过程。而与排气口相通的空间C的容积是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的空间B的容积也是逐渐减小的，正处于压缩过程。由于空间A的容积是逐渐增大（即膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部气体压强大于空间A内的压强，因此将气体吸入。当空间A与吸气口隔绝时，即转至空间B的位置，气体开始被压缩，容积逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。如果排出的气体通过气道而转入另一级（低真空级），由低真空级抽走，再经低真空级压缩后排至大气中，即组成了双级泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而提高了极限真空度。

齿轮泵的工作原理：

齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，如图所示，齿轮主动轮固定在主动轴上，轴的一端伸出壳外由原动机驱动，另一个齿轮从动轮装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与齿啮合前)，然后进入压油管排出。

螺杆泵的工作原理：

螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由主动螺杆(可以是一根，也可有两根或三根)和从动螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用油的油泵。

喷射泵的工作原理：

将高压的工作流体，由压力管送入工作喷嘴，经喷嘴后压能变成高速动能，将喷嘴外围的液体(或气体)带走。此时因喷嘴出口形成高速使扩散室的喉部吸入室造成真空，从而使被抽吸流体不断进入与工作流体混合，然后通过扩散室将压力稍升高输送出去。由于工作流体连续喷射，吸入室继续保持真空，于是得以不断地抽吸和排出流体。工作流体可以为高压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷射泵，后者称为射水抽气器。这种泵在制冷系统中较为少见。

气动隔膜泵的工作原理：

以压缩空气为驱动的动力，属于由膜片往复动作造成容积变化的容积泵；气动隔膜泵有两个对称的工作腔，腔内分别装有靠连杆连接的弹性隔膜；压缩空气在气阀引导下进入一端腔体内推动隔膜压出物料腔的物料，同时连杆带动另一端隔膜同方向运动，气动隔膜泵腔内的空气从排气口排出，同时物料腔吸入物料；当气动隔膜泵中间体的活塞至行程终点时，配气阀自动引导压缩空气进入另一端隔膜腔，推动隔膜朝反方向运动；由此两个隔膜的同步往复动作。气动隔膜泵的物料腔分别设置了单向球阀，由于隔膜往复动作造成物料腔的容积改变，强制单向球阀交替开启或关闭运动迫使物料不断排出。

气动隔膜泵原理可简单理解为：在压缩空气驱动下依靠双隔膜一吸一排，完成物料的输送；正是气动隔膜泵原理简单，所以得到广泛使用。从上图也可清楚看出气动隔膜泵结构，但也得益这种看似简单的气动隔膜泵结构，维护工作也那么的简单。

、等等！

在泵体中装有适量的水作为工作液。叶轮在泵体内偏心安装.当叶轮旋转时，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。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上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内界面之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮叶片分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部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。

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。

目前,旋片真空泵其采用的转子结构均可以划分为三种型式:整体式、组合式和焊接转子(包括真空钎焊)。

整体式转子其结构特点为转子由一整体材料直接加工而成。这种结构的转子整体强度好,工艺过程简单。但旋片槽的加工比较困难,槽的精度和摩擦表面粗糙度不易做得很高,这样就在一定程度上影响旋片真空泵叶片的正常工作。

组合式转子一般有两种结构:螺钉固定转子盘结构和热压套结构。组合式转子结构的特点为转子体与转子轴分别制做,然后组合而成。这种结构解决了旋片槽的加工精度和旋片槽摩擦表面的粗糙度问题,但工艺复杂,其强度和刚度也没有整体式转子好。热压套结构一般在小抽速旋片式真空泵上采用,且不多见。

焊接转子是指转子体与转子轴经焊接而构成一整体转子,这种结构对于大抽速泵来说是比较轻巧的,但因焊接应力消除不充分转子易产生变形,且工艺也比较复杂,目前采用的很少。

在以上结构中,国内、外厂家采用最多的是组合式转子和螺钉固定转子盘结构。雅之雷德认为,大抽速泵的主转子体结构仍以采用此种结构为好。

水环真空泵因其结构紧凑、操作简单、对环境适应性强而在实际生产中得到最广泛的应用。然而，水环真空泵的故障问题限制了其在实际生产和使用中的有效使用。因此，对水环真空泵常见故障进行深入研究和分析是非常必要的。

1.水环真空泵的工作原理

虽然不同类型的 水环真空泵 具有不同的结构，但它们的基本原理基本相同。水环最典型的真空泵类型是单级单作用水环真空泵，具有轴向吸入和排出。单级单作用水环真空泵的结构包括进气口、出气口、泵盖、泵壳、叶轮、挡板、电机等。真空泵工作时水环，电机带动叶轮旋转，使工作室内的水在离心力的作用下形成水环。如果水环合适，成型的水环正好与上侧的轮毂相切，并且正好与下侧的叶轮顶端接触。此时水环，在内表面、轮毂和叶片之间将形成不同尺寸的新月形空间，并且没有连通。当电机带动叶轮旋转时，图中右侧月牙形空间的体积将由小到大，从而降低压力。当与吸气孔连通时，气体将被吸入。然而，当它的体积从大变小时，气体将被压缩，压力将增加。当气体被压缩到一定程度时，它将与排气孔连通，气体将被排出。由于补充水可以连续引入，水环可以基本上保持恒温状态，并且还可以吸收压缩气体产生的热量，所以该过程也可以近似视为等温过程。

水环真空泵运行时的能量传递过程如下:在吸入侧，叶轮将能量传递给水，增加其动能并形成水环，然后水环动能转化为压力能转化并转化为气体，从而实现压缩和排气的过程。水环真空泵的工作原理实际上与其他容积式泵非常相似，只是水环真空泵的能量传递介质是水环。由于饱和蒸汽压的限制，当真空泵使用水作为工作流体时，极限压力只能达到2000 ~ 4000帕。另外，水环真空泵效率低也是水环真空泵最常见的缺陷，一般效率约为35%。然而，水环真空泵具有结构简单、占地面积小、等温压缩和维修方便等优点，因此在各行业得到了广泛的应用。

2.水环真空泵常见故障及处理

2.1进气和出气管道积水

运行中，水环真空泵与蒸汽冷凝器连接，由于水汽分离设备的工作漏洞，管道可能产生水汽积聚流。水环真空泵停止运行后，水蒸气将逐渐冷凝并最终变成积水。一次产生的累积水可能较少，但多次之后，累积水将增加并最终流回真空泵，导致瞬时电压过高和电机燃烧。进气和出气管道积水的维护和处理:首先，在日常工作中，应定期检查水环真空泵，特别注意进气和出气管道有无积水，以便及时清理少量积水。为防止此类故障再次发生，应对水环真空泵的水气分离器进行改造和完善，如采用耐磨性和耐腐蚀性更高的优质钢材，或加大水气分离器的管径，为水气分离提供更多空间，以减少水汽积聚，消除和防止积水故障。

2.2电机异常启动或过热

首先，马达启动异常。“异常”是指噪音过大或启动失败，这可能是由于泵内(叶轮阻力分配板内)有异物、电机供电电压低和电机不相等造成的。在此基础上，检查电机的接线，以避免相位故障或电源故障等问题。如果真空泵长时间不运转，除了对开口盖进行除锈外，还应在里面加入除锈剂。必要时，还应打开端盖，检查其中是否有杂物，并调整分配板与叶轮之间的距离。其次，电机过热。有三个原因。一是真空泵的供水量过大，导致电机负载过大。第二，电机缺相。第三，通风口被堵住了。有鉴于此，请仔细检查真空泵的排气容积。如果涉及的水量较大，应适当调整(减少)供水阀电工应全面检查电机，避免缺相。仔细检查通风孔。如果有任何问题如堵塞，疏通它。

2.3缺乏真空

水环真空泵系统 真空不足有几个主要原因:

(1) 水环工作不稳定。如果进水管结垢，进口电磁阀堵塞，泵的工作水供应将不足，从而使水环不稳定。此时，由于偏离设计工作条件，泵的输出将不可避免地下降，这将导致系统真空下降。响应方法是清除进水管中的污垢，并保持入口电磁阀通畅。

(2)入口止回阀失效。当阀板因结垢、腐蚀或堵塞而无法吸起时，会出现空气错流现象，即空气会从备用泵的入口被吸入工作泵，从而增加泵的功耗，降低系统的真空度。对策是清除阀板的结垢或更换新的。

(3)密封不良。在轴端密封不良或密封失效的情况下，如果外部空气被吸入水环真空泵，系统的真空度会下降，泵的两个进气管的温度会不同。应对措施是检查轴端，确保密封紧密。有时密封水的泄漏会太大。如果判断错误是由于填料压缩力不足造成的，填料的进一步压缩将导致摩擦力增加和轴功率进一步增加。此时，真正的原因可能是工作水量太大，所以压紧填料不能盲目。

2.4真空泵的气蚀

在 真空泵 运行过程中，最常见的故障是叶轮转子的损坏，这主要是由于叶片表面存在许多麻点和孔洞。在严重情况下，会发生叶片断裂，导致设备非计划停机，影响生产的正常运行。叶轮叶片这些故障的主要原因是气蚀。气蚀的主要原因是真空泵运行过程中，负压区和正压区之间有交替变化，这是由其结构和工作原理决定的。因此，为了减少甚至避免空化的危害，有必要对其结构进行改进。此外，可根据其工作原理采取一些措施。为了防止水环真空泵在气蚀状态下工作，可以采取两种措施:一是改进管道设备，如增加空气喷射器和气蚀保护管等。二是根据空化的产生原理采取相应的改进措施，如降低工作流体的温度、更换工作流体和选择合适的类型。

2.5阀板破裂

水环阀板安装在真空泵的两个排气口分配器的旁边。其功能是消除真空泵运行过程中可能出现的过压缩或欠压缩，并防止泵的功耗增加和效率降低。阀板可以沿着分配器和挡板之间的轴向小距离移动。当泵内压缩气体的压力小于泵出口处的压力时，阀板向叶轮移动并紧贴分配器，以防止空气在泵出口处形成小空腔进入，并确保气体继续被压缩当压缩气体的压力大于泵出口压力时，气体通过排气口冲刷阀板，使阀板的上部以一定角度摆动，以利于气体的顺利排出。通过这种方式，阀板的下部通常紧密地连接到分配器上，而上部以一定角度展开并扭曲成“S”形。长期扭曲导致应力集中在阀板的中部，导致疲劳损坏和中部断裂。阀板破裂后，将出现以下影响:

(1)轴承过热。当阀板破裂时，叶轮两侧的压力将不平衡，转子将产生轴向力，这将增加滚珠轴承的负荷。长期运行会导致轴承温度升高。两个阀板断裂时，断裂位置不完全相同，叶轮两侧的压力也略有不平衡，轴向力比一个阀板断裂时减小，轴承温度降低，但仍较高。

(2)当轴功率上升时，阀板无法按照正确的状态实现分配器的适当覆盖，部分废气将再次回流到工作室，反复压缩和排放，造成能量损失，增加电机负载。

(3)真空度下降。当两侧的阀板破裂时，系统真空将急剧下降。阀板损坏后，必须及时更换。如果一个阀板损坏后不及时更换，另一个阀板的使用寿命将大大缩短，并且在短时间内就会发生断裂。

在实际生产中，为了减少各种故障对生产的影响，除采取上述各种措施外，还应加强在线检查，并采取相应措施及时处理问题。泵停止运行后，应及时清理泵体内的工作流体，防止泵体结垢影响泵的性能和后续使用。