船用离心水环泵自吸装置的工作原理

　　水环泵主要用作真空泵来排送气体，在船上可作为离心泵的自吸泵使用。

　　1.水环泵的结构

　　水环泵有单作用和双作用两种，泵体内部的圆盘形空间内，偏心地装有带若干前弯叶片的开式叶轮(小型泵采用径向叶片)；叶轮两侧紧贴着侧盖。在与泵体连成一体的侧盖上靠近叶轮轮毂处开有较大的吸口和较小的排口，分别与吸入管和排出管相通。

　　工作前，泵内必须充有工作水。当叶轮带水一起旋转时，形成紧贴泵体内壁的水环。水环内表面与叶轮轮毂及两面侧盖之间形成的月牙形工作空间，被叶轮的叶片分隔成若干互不相通的腔室，它们的容积随叶轮回转不断改变。

　　2.水环泵工作过程的三个阶段：

　　(1)吸人过程：当叶间转过图示右半转时，叶片外端与偏心的泵壳间的距离不断增加，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口被吸人。

　　(2)压缩过程：叶间腔室转离吸口即开始进入左半转，这时由于泵壳与叶片外端的距离逐渐缩小，叶轮外按圆周方向高速流动的液流便会挤入叶间，在叶间尚未与排口相通前，其中的气体被压缩。

　　(3)排出过程：当叶间转到与排口相通时，叶间腔室的压力在瞬间变成与排出压力相同；再随着叶轮的转动，叶轮外的液体不断挤入叶间，将气体排出。

　　在水环泵的工作中，水环除传递能量外，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汽化；轴封也难免有漏泄；此外，排气也会带走一些工作水。为此，在泵的出口常设有液气分离器，将带出来的水分离出来，让其返回泵内；同时连续向泵内补水，以使部分工作水随气体不断排出而得以更换，以限制泵的温升。

　　3.水环泵的特点

　　水环泵是靠工作腔室的容积变化产生吸排的容积式泵。水环泵工作容积的变化是靠水环中的液体进出叶间而产生的，而不是靠刚性的运动部件直接造成。液体在的右半转靠叶轮带其回转而获得一定的能量，并被甩到叶外的流道中；而在其进入左半转后，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。当排压升高到一定程度，叶轮外液体的速度会降到不能进入叶间压缩气体。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能量转换而来，故水环泵提高所送介质压力的能力是有限的，这一点又像叶轮式泵。因此，水环泵性能有以下特点：

　　(1)理论流量取决于叶轮的尺寸和转速。

　　(2)所能达到的压力比x(排出与吸人绝对压力之比)取决于叶轮的结构尺寸和转速。即使关闭排出阀，排出压力也不会无限升高，无须设安全阀。当然，水环泵不允许长时间封闭运转，否则工作水会过热。

　　(3)水环真空泵的流量和所能造成的真空度随工作水温升高而减小。水温越高，饱和蒸汽压力越高，工作水的汽化速度越快，从而使抽气量和可达到的真空度减小；水温低，则吸气中的部分水蒸气可能液化，因而抽气量和可达到的真空度增加。工作水温为15℃时，单级水环真空泵最多可将绝对气压抽到4 kPa(30 mmHg)左右。

　　(4)效率低。因为工作水的扰动大，水力效率低。水环泵排送气体时叩一般为30％～50％，最高≯55％；排送液体时n≯20％，所以水环泵很少用来排送液体。

　　水环泵的容积效率一般为65％～82％。叶轮与侧盖之间的轴向间隙对巩影响甚大，一般应保持在0.1～0.25 mm，必要时可调整侧盖与泵体间垫片的厚度。工作液体和所送气体不得含有磨料，否则端面密封效果会迅速恶化。

　　4.水环泵自吸装置的工作原理

　　船用离心泵的水环泵自吸装置中，驱动离心泵的电动机，可同时靠摩擦离合器驱动水环式真空泵。使用前，气液分离柜应加满水，并开启其底部补水管上的旋塞向水环泵预充工作水；截止止回阀也须开启。刚起动离心泵时，离合器在贴合位，水环泵即经吸气管从离心泵及其吸入管中抽气，排往气液分离柜。在分离柜中气、水分离，空气经逸气管逸出，而分离出来的水则落人柜中，再经柜底的补水管向水环泵连续补水。水环泵工作一段时间后，离心泵的吸人管中气体被抽走，水即进入离心泵。

　　当离心泵自吸成功并建立起应有的压力后，其排口进入液压缸的压力水就会克服弹簧力而推动活塞，使摩擦离合器脱开，水环泵即停止转动；于是可开启离心泵的排出阀，使之投人工作。这时，水环泵吸、排管内的压力回复为大气压，于是止回阀在重力作用下自动关闭，柜中的气体不致经它漏向离心泵吸人侧。如果液压缸失灵，也可取出它与控制杆连接点的插销，手动操纵控制杆来控制离合器。