水（液）環(huán)式真空泵汽蝕現(xiàn)象的預(yù)防措施及消除方法
時間：2015/4/7 來源：浙江揚子江泵業(yè)有限公司
水環(huán)真空泵（簡稱水環(huán)泵）是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2000~4000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達270~670Pa。水環(huán)泵也可用作壓縮機，稱為水環(huán)式壓縮機，是屬于低壓的壓縮機，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。
水環(huán)真空泵初用作自吸水泵，而后逐漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等許多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中，如真空過濾、真空引水、真空送料、真空蒸發(fā)、真空濃縮、真空回潮和真空脫氣等，水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展，水環(huán)泵在粗真空獲得方面一直被人們所重視。由于水環(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，水環(huán)泵應(yīng)用日益增多。
水環(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。水環(huán)式真空泵是液環(huán)式真空泵中常見、應(yīng)用廣泛的一種泵。
如圖：在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中順時針方向旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)內(nèi)界面之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪葉片分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。
綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?br />
水環(huán)泵和其它類型的機械真空泵相比有如下優(yōu)點：
結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工。
結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動機直聯(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，占地面積也小。
壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。
由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表面，無須對泵內(nèi)進行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。
吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。
水環(huán)泵也有其缺點：
效率低，一般在30%左右，較好的可達50%。
真空度低，這不僅是因為受到結(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，極限壓強只能達到2000~4000Pa。用油作工作液，可達130Pa。
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，盡管它效率低，仍然得到了廣泛的應(yīng)用�！�
液環(huán)真空泵的汽蝕現(xiàn)象
液環(huán)真空泵在工作時，在一定溫度下，當(dāng)?shù)蛪禾幍囊后w壓力低于在該溫度下的汽化壓力（即飽和蒸汽壓），液體開始汽化而產(chǎn)生氣泡，并隨液體進入高壓區(qū)時，氣泡破裂，周圍液體迅速填充原氣泡空穴，產(chǎn)生水力沖擊。這種氣泡的產(chǎn)生、發(fā)展和破裂現(xiàn)象就稱為汽蝕。
在液環(huán)真空泵的工作過程中，吸入?yún)^(qū)域的絕對壓力與被抽系統(tǒng)的絕對壓力是一致的。也就是說，被抽系統(tǒng)的真空度越高，吸入?yún)^(qū)域的真空度也越高。
液環(huán)真空泵需要用液體作為工作介質(zhì)。每種液體在某一溫度下都有對應(yīng)的飽和蒸汽壓。當(dāng)吸入?yún)^(qū)域的絕對壓力越接近液體的飽和蒸汽壓時，液體越接近沸騰狀態(tài)。這時，在吸入?yún)^(qū)域的工作液表面會產(chǎn)生大量的汽泡，由于液體在工作腔內(nèi)產(chǎn)生的工作液蒸汽會占據(jù)部分工作腔的空間，泵對外的吸氣能力會有所下降。當(dāng)吸入?yún)^(qū)域的壓力達到工作液的飽和蒸汽壓時，可以認為工作腔內(nèi)全部充滿了工作液蒸汽，此時泵對外的吸氣能力接近于0，而此時泵的汽蝕現(xiàn)象也為嚴(yán)重。
如果工作液是水，水溫越高，泵的抽氣性能下降越多。水溫對水環(huán)真空泵的抽氣速率的影響可參照本手冊72頁。
液環(huán)泵的汽蝕損壞和離心式水泵的汽蝕損壞原理是一樣的，都是在汽泡產(chǎn)生和破裂的部位，金屬表面出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重的會出現(xiàn)蜂窩狀損壞。如果真空泵葉輪在汽蝕部位有較大的殘余應(yīng)力，還會引起應(yīng)力釋放，產(chǎn)生裂紋。
由于泵汽蝕時，氣泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生突然破裂，以及伴隨的強烈水擊，而產(chǎn)生噪聲和振動�？梢月牭较癖顾频呐九镜穆曇簟崪y結(jié)果表明，汽蝕引起的振動頻率范圍為600～25000Hz，壓力達49MPa。
如果上述氣泡在金屬表面上破裂，金屬表面將受到連續(xù)強烈的水擊，出現(xiàn)麻點，金屬晶粒松動并剝落而成蜂窩狀，甚至穿孔。汽蝕破壞除機械作用外，還伴隨有電解、化學(xué)腐蝕等多種復(fù)雜的作用。實際破壞情況表明，泵過流部件汽蝕破壞的部位，正是氣泡消失的地方。
汽蝕現(xiàn)象的預(yù)防措施及消除方法
水環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下長時間工作，會造成泵的噪聲、振動變大，甚至對泵造成損壞，因此應(yīng)盡量避免液環(huán)真空泵在汽蝕狀態(tài)下工作，可通過以下方法：
1、 降低工作液的溫度
在液環(huán)真空泵工作點為固定值的前提下，降低工作液的溫度可以達到防止汽蝕的效果。
2、 使真空泵運行在安全區(qū)域，提高選型的準(zhǔn)確性
這要求在選型階段，選擇液環(huán)真空泵吸入壓力及工作液溫度時盡量避開液環(huán)泵容易發(fā)生汽蝕的壓力范圍。
3、 安裝汽蝕保護管路或單向閥
汽蝕過程中產(chǎn)生的氣泡在壓縮過程中破裂時，從外部引入壓力較高的不凝氣體能夠及時補充因氣泡破裂而出現(xiàn)的空間，這樣可以大大減輕汽蝕對泵的損害及降低汽蝕引起的噪聲和振動。
2BV、2BE1設(shè)有汽蝕保護接口。在泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時，從泵排氣側(cè)的汽蝕保護接口充入不凝氣體即可消除汽蝕噪聲，并大大減輕汽蝕對泵的損害。
4、 配大氣噴射器
如液環(huán)真空泵吸氣口配有大氣噴射器，則液環(huán)泵不易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。
5、 采用具有更低的飽和蒸汽壓的液體作為工作液。
6、 泵的葉輪、圓盤采用防汽蝕能力較強的材質(zhì)。
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