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单作用水环泵的工作原理和工作阶段

发布时间:2015年08月28日 09:16   阅读:4054   返回   来源:泽德
  水环泵分为单作用水环泵和双作用水环泵,单作用水环泵比较常见,其主要由叶轮、侧盖和泵体组成。水环泵的叶轮偏心安装,其上装有前弯叶片或者径向叶片。侧盖上开设吸排口,吸入口较大,排出口较小。
  1.工作原理
  水环泵能够工作的必要条件是泵内充有一定数量的工作水,向泵内充水后,当叶轮旋转时,液体被带动而构成紧贴泵体的与泵体同心的水环。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。该空间被叶片分割成若干个互不相通的腔室。这些腔室的容积随着叶轮的回转,将会周期性的变大和变小。显然腔室容积变大时将吸人流体,腔体容积变小时将会挤压和排出流体。吸入、挤压和排出三个工作阶段便组成了一个工做循环。
  2.水环泵的工作阶段
  (1)吸入过程:当叶间转过右半转时,由于叶片外端与偏心的泵壳间的距离增加,叶间的工作液体就会被甩出,使叶间腔室的容积逐渐增大,气体(或被输送液体)便通过侧面的吸人口被吸人。
  (2)挤压过程:当叶间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,叶轮外高速流动的工作液流便会挤人叶间。当叶间尚未与排出口相通时,其中的气体便受到压缩。若输送液体时,则其中的被输送液体就会被挤压,因液体不可压缩,故被吸液体便被挤入水环,被旋转的水流从排出口挤出。显然当输送液体时,工作液体和被吸液体必须是同种液体,工作中工作液体与被吸液体不断相互置换,水环是紊乱的,水力效率极低,工作效率小于20%,故在船上很少用水环泵来输送液体。
  (3)排出过程:当叶间转到与排出口相通时,叶间腔室中的压力会在瞬间与排出压力相平衡,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(或液体)排出。
  水环泵是靠工作腔室的容积变化来产生吸排,与叶片泵的工作原理相似,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。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,水环泵的排出压力不会像其他容积式泵那样会随排出负荷增加而不断增加到危险的程度,水环泵的最高工作压力(排出阀全关时的压力)有限。
  水环泵也可像叶片泵那样做成双作用式,以增加流量,并使作用在叶轮上的径向力得以平衡。

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