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船用水环泵的介绍

作者： 浦盛船舶 日期： 2019-06-28 08:15

船用水环泵是一种既能抽气又能抽水的泵，但在实际应用中主要用于抽气。在船上多用作真空泵或离心泵的引水泵。

一、水环泵的基本结构和工作原理

水环泵有单作用式和双作用式。一台单作用水环泵。主要由叶轮、侧盖和泵体组成。叶轮必须偏心安装，其上装有叶片，叶片有径向叶片和前弯叶片。侧盖上又开设有较大的吸入口和较小的排出口。
工作前泵内必须充以一定数量的工作水。当叶轮旋转时，液体被带动而均匀分布构成水环，水环内表面与叶轮轮毂表面及两侧盖端面之间形成一个月牙形的工作空间。该空间被叶片分隔成若干个互不相通的腔室。显然，这些腔室的容积随着叶轮的回转在不断地改变。其工作过程可分为3个阶段：

1. 吸入过程

当叶轮转过右半转时，由于叶片外端与偏心的泵壳间的距离增加，叶间的液体就会被甩出，使叶间腔室的容积逐渐增大，气体便通过侧面的吸入口被吸入。

2. 压缩过程

当叶轮转过吸入口开始进入左半转时，由于泵壳与叶片外端的距离逐渐缩小，叶轮外高速流动的液流便会挤入叶间。当叶轮尚未与排出口相通时，其中的气体便受到压缩

3. 排出过程

当叶轮转到与排出口相通时，叶间腔室中的压力即会在瞬间与排出压力相平衡，并在叶轮随后的转动过程中，由于叶外的液体不断挤入叶间，将气体排出。

可见，水环泵的工作原理与叶片泵有非常相似之处，即都是靠工作腔室的容积变化来产生吸排，但两者却有着重要的差别。水环泵中的定子是由一个旋转水环构成的，而这个水环是由叶轮给予工作水的动能所形成的。水环中的液体在右半转中是靠叶轮带动其回转而获得了一定的能量，并被甩到叶外的流道中；而在其进入左半转后，也就只能凭借其已获得的动能挤入叶间，压缩气体。这样，叶轮外的液体流速必然会随着压力的增加而降低。当排出压力升高到一定的数值时，叶轮外液体的速度也就会降到很低，从而不能进入叶间去压缩气体。也就是说，水环泵中的气体在压缩阶段压力能的增加，完全是靠工作水获自叶轮的动能转换而来的。因此，水环泵提高所输送介质压力的能力有一定的限度。

水环泵也有双作用式，以增加流量，并使作用在叶轮上的径向力得以平衡。

二、水环泵的性能特点和管理要点

1. 水环泵的性能特点

(1)理论流量主要取决于叶轮的尺寸和转速。水环泵的容积效率一般为0.65~0.82，压缩比小、尺寸大的泵容积效率取较大值。水环泵的最大流量约为300m3/min。

(2)所能达到的压力比(排出与吸入绝对压力之比)取决于叶轮的结构尺寸和转速。水环泵的压力比x通常都是逐渐增大的。当x≤xa(临界压力比)时，理论流量不变，随着x的增加，实际流量会因漏泄的增加而相应降低；当x>xa后，则流量就会迅速减小，而当x=xmax(极限压力比)时，流量即降为零。故水环泵即使在关闭排出阀的条件下工作，其排出压力也不会无限地升高，因而无须设安全阀。

当工作水温为15℃时，单级水环真空泵可达到的最大抽空能力是将绝对压力降到4kPa(30mmHg)

(3)效率较低。这不仅是因为水环泵容积效率不高，更主要的是由于水力效率较低。在排送气体时水环泵的总效率一般为30%~50%，最高不超过55%。如用以排送液体则效率更低，不超过20%，故一般都不用来排送液体。

(4)水环真空泵的流量和所能造成的真空度，将随工作水温的增加而减小。因为水温越高，则水的饱和蒸汽压力越高，工作水的汽化速度也就增加，从而使抽气流量和可达到的真空度减小；反之，当工作水温较低时，由于吸气中的部分水蒸气可能液化，因而能使实际流量和可达到的真空度增加。

水环泵结构简单，没有吸、排阀，容易维护；工作平稳，噪声小；没有相互直接摩擦的零件，工作过程接近于等温压缩。因此它适用于输送易燃、易爆、有毒或温度升高时容易分解的气体，水环泵输送的气体不受滑油污染。

2. 水环泵的管理要点

(1)水环泵叶轮和侧盖之间的轴向间隙对容积效率影响甚大，一般轴向间隙应保持在0.1-0.25mm之间，必要时可改变垫片厚度予以调整。

(2)水环泵的径向间隙很大，主要靠水环密封，所以泵在使用前，必须灌入适量的水。

(3)水环泵中，水环除起到传递能量的作用外，还起着密封工作腔室和吸收气体压缩热的作用。气体压缩热和工作水的水力损失转换成的热量会使部分工作水在工作过程中汽化，而且工作水通过轴封和排气也会流失。为此，在泵的出口常设有气液分离器，并需连续地向泵内补水，补水量应大于正常的损失水量，以使部分工作水能随气体的不断排出而得以更换，从而限制泵的温升。

(4)水环泵不允许长时间封闭运转，以防工作水过热。

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