Принцип роботи та характеристики водокільцевих/рідинно-кільцевих вакуумних насосів

Вакуумний насос з водяним кільцем (названий як насос з водяним кільцем) — це грубий вакуумний насос, який може досягати граничного вакууму 2000~4000 Па, а серійний атмосферний ежектор може досягати 270~670 Па. Водяний кільцевий насос також можна використовувати як компресор, називається водяним кільцевим компресором, є компресором низького тиску, його діапазон тиску становить 1 ~ 2 × 105 Па.

Водяні кільцеві насоси спочатку використовувалися як самовсмоктувальні насоси, а потім поступово використовувалися в багатьох галузях промисловості, таких як нафтова, хімічна, машинобудівна, гірничодобувна, легка промисловість, медицина та харчова промисловість. У багатьох процесах промислового виробництва, таких як вакуумна фільтрація, вакуумне відведення води, вакуумне живлення, вакуумне випаровування, вакуумне концентрування, вакуумне повернення вологи та вакуумна дегазація, широко використовується водяний кільцевий насос. У зв’язку зі швидким розвитком технології застосування вакууму, водяний кільцевий насос приділено увагу в області отримання грубого вакууму. Оскільки стиснення газу у водяному кільцевому насосі є ізотермічним, легкозаймисті та вибухонебезпечні гази можуть відкачуватися, а також гази, що містять пил і воду, також можуть відкачуватися, тому застосування водяного кільцевого насоса зростає.

Малюнок: корпус насоса заповнений відповідною кількістю води як робочої рідини. Коли крильчатка обертається за годинниковою стрілкою відповідно до малюнка, вода розкидається крильчаткою. Внаслідок дії відцентрової сили вода утворює замкнуте кільце приблизно однакової товщини залежно від форми камери насоса. Внутрішня поверхня нижньої частини водяного кільця є лише дотичною до втулки робочого колеса, а внутрішня поверхня верхньої частини водяного кільця лише стикається з кінчиком лопаті (насправді лопатка має певну глибина введення в водопровідне кільце). У цей час між втулкою робочого колеса та водяним кільцем утворюється простір у формі півмісяця, і цей простір поділяється робочим колесом на кілька невеликих порожнин, що дорівнюють числу лопатей. Якщо нижня частина робочого колеса є початковою точкою 0°, тоді об’єм малої порожнини робочого колеса збільшується від малого до великого, коли робоче колесо становить 180° перед обертанням, і воно сполучається з всмоктуючим отвором на кінці обличчя. У цей час газ вдихається, і невелика порожнина ізольована від всмоктувального порту, коли всмоктування закінчується. Коли робоче колесо продовжує обертатися, мала порожнина зменшується з великої 

невеликий, щоб газ стискався; Коли мала камера сполучається з випускним отвором, газ викидається з насоса.

Підводячи підсумок, водяний кільцевий насос залежить від зміни об’єму камери насоса для досягнення всмоктування, стиснення та випуску, тому він належить до вакуумного насоса змінного об’єму.

Порівняно з іншими типами механічних вакуумних насосів водокільцеві насоси мають такі переваги:

1, проста структура, вимоги до точності виготовлення невисокі, легко обробляти.

Компактна структура, висока швидкість насоса, як правило, можна безпосередньо підключити до двигуна, без пристрою уповільнення. Тому при невеликих розмірах конструкції можна отримати велику водотоннажність і зайняти малу площу.

2, стиснений газ в основному ізотермічний, тобто температура процесу стисненого газу змінюється дуже мало.

Оскільки в камері насоса немає металевої поверхні тертя, немає необхідності змащувати насос, і знос дуже малий. Ущільнення між обертовою частиною та нерухомою частиною може бути виконано безпосередньо гідрозатвором.

3, рівномірне всмоктування, стабільна та надійна робота, проста експлуатація, легке обслуговування.

Є у водокільцевих насосів і свої недоліки

Ефективність низька, зазвичай близько 30%, а в кращому випадку може досягати 50%.

Низький вакуум обмежується не тільки структурою, але, що більш важливо, тиском насиченої пари робочої рідини. З водою як робочою рідиною граничний тиск може досягати лише 2000 ~ 4000 Па. Масло як робоча рідина, до 130Па.

Коротше кажучи, оскільки стиснення газу у водокільцевому насосі є ізотермічним, легкозаймисті та вибухонебезпечні гази можуть відкачуватися. Оскільки випускний клапан і поверхня тертя відсутні, газ можна видалити пилом, газом, що конденсується, і газоводяною сумішшю. Завдяки цим видатним характеристикам, незважаючи на низьку ефективність, він все ще широко використовується.