Как вращение рабочего колеса влияет на поток газа в водокольцевом вакуумном насосе? Руководство по принципу работы жидкостного кольца

В водокольцевом вакуумном насосе вращение рабочего колеса не перемещает газ напрямую. Вместо этого его вращение создает серию расширяющихся и сжимающихся герметизированных водой камер. Эти камеры сначала расширяются, чтобы всасывать газ из входа, а затем сжимаются, чтобы сжать и вытеснить этот газ, создавая непрерывный вакуумный эффект.

Основной принцип прост, но гениален: рабочее колесо установлено эксцентрично внутри корпуса насоса. Когда оно вращается, оно заставляет воду образовывать кольцо у внешней стенки, создавая герметичные камеры между лопатками рабочего колеса, объем которых постоянно меняется, что и обеспечивает всю насосную работу.

Основной механизм: от вращения к вакууму

Чтобы понять, как работает насос, мы должны визуализировать путь одного кармана газа при совершении рабочего колесом одного оборота. Процесс основан на синергии между рабочим колесом, корпусом и уплотняющей жидкостью (обычно водой).

Формирование жидкостного кольца

Когда насос включается, рабочее колесо вращается с высокой скоростью. Центробежная сила отбрасывает воду наружу, заставляя ее образовывать концентрическое жидкостное кольцо, которое повторяет круговую внутреннюю форму корпуса насоса. Это жидкостное кольцо является ключевым уплотняющим элементом.

Ключ в эксцентриситете

Ось вращения рабочего колеса намеренно смещена относительно геометрического центра корпуса. Это эксцентричное крепление является самым важным элементом конструкции.

Из-за этого смещения расстояние между центральной ступицей рабочего колеса и внутренней поверхностью жидкостного кольца не является постоянным. Оно мало с одной стороны и велико с другой.

Фаза всасывания (расширяющийся объем)

Когда пара лопаток рабочего колеса вращается через область, где ступица отдаляется от жидкостного кольца, объем камеры, запечатанной между ними, увеличивается.

Это расширение создает падение давления, превращая камеру в зону низкого давления. Это фаза «всасывания», когда газ затягивается в насос из впускного отверстия.

Фаза сжатия и вытеснения (сжимающийся объем)

Когда те же лопатки продолжают вращаться к противоположной стороне, они перемещаются в область, где ступица рабочего колеса движется к жидкостному кольцу.

Здесь объем камеры уменьшается, сжимая только что втянутый газ. Это давление нарастает до тех пор, пока не превысит давление на выпускном отверстии, выталкивая сжатый газ и небольшое количество воды из насоса. Этот цикл повторяется с каждым оборотом для каждой камеры, создавая плавный и непрерывный вакуум.

Понимание компромиссов

Водокольцевые вакуумные насосы ценятся за свою надежность, но их конструкция имеет присущие преимущества и ограничения, которые важно учитывать.

Преимущества «мокрой» конструкции

Наличие водяного кольца обеспечивает несколько уникальных преимуществ. Оно постоянно охлаждает насос, позволяет ему работать с конденсирующимися парами (например, водяным паром) и даже без повреждений пропускать небольшое количество жидкости или мягких твердых частиц, в отличие от многих других конструкций вакуумных насосов.

Основное ограничение: давление пара

Максимальный уровень вакуума, которого может достичь водокольцевой насос, ограничен давлением пара уплотняющей жидкости.

Вода начнет кипеть и превращаться в пар при низких давлениях. Для воды при 20°C (68°F) это происходит примерно при 25 мбар (18,75 Торр). Насос не может создать вакуум глубже точки, в которой начинает кипеть его собственная уплотняющая жидкость, так как это просто заполнит насос большим количеством пара. Более теплая вода имеет более высокое давление пара, что приводит к более слабому предельному вакууму.

Сделайте правильный выбор для вашей цели

Понимание этого рабочего принципа поможет вам эффективно использовать насос и выбрать правильный инструмент для работы.

• Если ваш основной фокус — надежный вакуум с низкими эксплуатационными расходами для общих применений: Этот насос является отличным выбором для таких задач, как роторное испарение, дегазация или вакуумная фильтрация, где не требуется экстремальный вакуум.
• Если ваш основной фокус — достижение глубокого или высокого вакуума: Водокольцевой насос сам по себе не подходит. Его лучше использовать в качестве «форвакуумного» насоса для доведения системы до начального низкого давления, прежде чем подключится высоковакуумный насос (например, турбомолекулярный или диффузионный насос).

Понимание того, как вращение, эксцентриситет и жидкостное кольцо работают вместе, дает вам возможность уверенно эксплуатировать и устранять неполадки в вашей вакуумной системе.

Сводная таблица:

Фаза вращения рабочего колеса	Влияние на объем камеры	Действие на газ
Фаза всасывания	Расширяется	Втягивает газ из входа
Фаза сжатия/вытеснения	Сжимается	Сжимает и выталкивает газ

Нужно надежное вакуумное решение для ваших лабораторных процессов, таких как роторное испарение или фильтрация? KINTEK специализируется на прочном лабораторном оборудовании, включая водокольцевые вакуумные насосы, идеально подходящие для работы с конденсирующимися парами и обеспечивающие надежную работу с низкими эксплуатационными расходами. Позвольте нашим экспертам помочь вам выбрать идеальный насос для вашего применения. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши лабораторные потребности!