水（液）环式真空泵工作原理

　　如图：在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环内界面之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮叶片分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。
　　综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。

水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：

• 结构简单，制造精度要求不高，容易加工。
• 结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。
• 压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。
• 由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。
• 吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。

水环泵也有其缺点：

• 效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。
• 真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。用水作工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。用油作工作液，可达130Pa。

　　液环真空泵在工作时，在一定温度下，当低压处的液体压力低于在该温度下的汽化压力（即饱和蒸汽压），液体开始汽化而产生气泡，并随液体进入高压区时，气泡破裂，周围液体迅速填充原气泡空穴，产生水力冲击。这种气泡的产生、发展和破裂现象就称为汽蚀。
　　在液环真空泵的工作过程中，吸入区域的绝对压力与被抽系统的绝对压力是一致的。也就是说，被抽系统的真空度越高，吸入区域的真空度也越高。
　　液环真空泵需要用液体作为工作介质。每种液体在某一温度下都有对应的饱和蒸汽压。当吸入区域的绝对压力越接近液体的饱和蒸汽压时，液体越接近沸腾状态。这时，在吸入区域的工作液表面会产生大量的汽泡，由于液体在工作腔内产生的工作液蒸汽会占据部分工作腔的空间，泵对外的吸气能力会有所下降。当吸入区域的压力达到工作液的饱和蒸汽压时，可以认为工作腔内全部充满了工作液蒸汽，此时泵对外的吸气能力接近于0，而此时泵的汽蚀现象也最为严重。
　　如果工作液是水，水温越高，泵的抽气性能下降越多。水温对水环真空泵的抽气速率的影响可参照本手册72页。
液环泵的汽蚀损坏和离心式水泵的汽蚀损坏原理是一样的，都是在汽泡产生和破裂的部位，金属表面出现点蚀现象，严重的会出现蜂窝状损坏。如果真空泵叶轮在汽蚀部位有较大的残余应力，还会引起应力释放，产生裂纹。
　　由于泵汽蚀时，气泡在高压区连续发生突然破裂，以及伴随的强烈水击，而产生噪声和振动。可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的声音。实测结果表明，汽蚀引起的振动频率范围为600～25000Hz，压力达49MPa。
　　如果上述气泡在金属表面上破裂，金属表面将受到连续强烈的水击，出现麻点，金属晶粒松动并剥落而成蜂窝状，甚至穿孔。汽蚀破坏除机械作用外，还伴随有电解、化学腐蚀等多种复杂的作用。实际破坏情况表明，泵过流部件汽蚀破坏的部位，正是气泡消失的地方。