較為詳細地介紹了液環式真空泵技術的發展演變。將液環泵分為單級單作用、單級雙作用、雙級以及大氣液環泵四種類型, 介紹了各自的特點,并分析了液環泵的發展趨勢。液環泵是一種粗真空泵,既可作為真空泵使用,又可作為壓縮機使用,通過簡單介 紹液環泵的兩種使用方式的工作原理,闡述了液環泵的優點。針對液環泵的幾個關鍵技術,對比了液環泵技術的國內外研究現狀。 最后指出國內需要在多個方向努力,來提高國產液環泵技術的產品價值。
真空泵是一種運用機械、物理、化學或者物理化學 相結合的方法,對被抽容器進行抽氣進而獲得真空條 件的設備。其廣泛應用于冶金、化工、石油、煤礦、醫 藥、食品及電子鍍膜等行業。真空泵按其工作方式可 分為氣體輸送泵和氣體捕集泵。氣體輸送泵又可分為 變容真空泵和動量傳輸泵,而液環式真空泵是將帶有 多葉片的轉子偏心安裝于泵殼中,轉子旋轉時將工作 液( 水或油) 拋向泵殼并形成與泵殼同心的液環,這樣 液環和轉子、葉片形成了多個具有周期性變化的小容 腔,液環泵又稱為旋轉變容真空泵。
雖然液環泵屬于粗真空泵,但仍在真空泵適用的 各個領域內占有很大的市場,在國外,其銷售份額占整 個真空泵市場的 14% ,僅次于干泵。 而且液環泵既可作為真空泵使用,又可以作壓縮 機使用。因此深入了解國內外液環泵的研究及其發展 現狀,對于加快我國液環泵技術的發展具有重要的指 導和現實意義。
液環泵的雛形可以追溯到 19 世紀 90 年代,德國 人 Herrn Bernhard Lang 發明了一項專利,即一種可以 利用液環來限制活塞工作范圍的力機械,這便是液環 泵的原始模型。進入 20 世紀以后,液環式真空泵技術 迎來了新的發展,1903 年,美國人 Houis Nash 發明了一 種雙作用式的液環真空泵( 葉輪每轉一周吸排氣各兩 次) ,后人亦稱其為納氏泵,后來廣泛應用于造紙等工 業領域。 到了 1906 年,德國 Siemens 公司的 Schnckert 電動 機工廠設計生產出了一種單作用的液環真空泵,該泵 亦稱為埃爾莫泵,后來被應用于大型電站除塵以及化 工、制糖工業。Siemens 公司在1914 ~ 1935 年間對該泵 進行長期的研發調試,期間在排氣孔下面設置了調壓孔,顯著地提高了泵的工作效率,大大擴展了其工作范 圍。1961 ~ 1965 年間,Siemens 工程師 Mugel 指導了西 德的 Bedwann 先生研究吸入濕氣對液環泵性能的影 響,結果表明吸入比液環溫度高的濕氣能夠增加泵的 氣量,這一結論對液環泵技術的應用具有很重要的意 義。20 世紀 70 年代,Siemens 公司設計了一種泵體為 非圓柱形的 2BE1 系列液環真空泵,當吸入干空氣時, 泵的氣量提高約 10% ; 當吸入濕空氣時,泵的氣量提高 約 20% ,該泵在 20 世紀 80 年代開始工業化生產,廣泛 應用于冷凝器抽真空、飛灰處理中的脫硫裝置、乙炔等 易燃易爆的特殊氣體壓縮、造紙、消毒等諸多工業領 域,其多項性能有顯著的提升。 納氏泵在 20 世紀 30 年代末由 Nash 公司的工程師 Jennings 改進設計了一種錐形分配器,實驗表明新設計 的液環泵更節能、抽氣量更大、使用壽命更長、安全可 靠性更高等優點。1962 年,Nash 公司研制出了 CL 型 單作用液環泵和 AT 型兩級液環泵,CL 型液環泵具有 較高的效率和氣量,而 AT 型液環泵在壓強較低的狀況 下其氣量曲線平緩下降,但其缺點是功耗較大。1998 年,Nash 公司又宣布設計出當時容量最大的液環泵。 在 2010 年提升了 NASH Vectra XL750. 系列液環泵的 容量。2013 年,Tomlinson Hall 公司自主設計生產的液 環真空泵具有更高的成本優勢。 液環真空泵技術距今已有 130 年的發展歷史,目 前國外的液環真空泵主要生產公司有德國 Siemens 公 司、美國 Nash 公司、德國 SIHI 公司等,而國內的生產廠 家如淄博真空設備廠、淄博水環真空泵廠以及佛山水 泵廠等在設計生產技術上同國外有著較大的差距,因 此液環真空泵技術在國內有著很大的發展空間。