水封式/液封式真空ポンプの動作原理と特徴

水封式真空ポンプ（水封式ポンプとも呼ばれる）は、2000～4000Paの限界真空を得ることができる粗製真空ポンプであり、シリーズの大気圧エジェクタは270～670Paに達することができます。水封式ポンプは圧縮機としても使用でき、水封式圧縮機と呼ばれ、低圧圧縮機であり、その圧力範囲は1～2×105Paのテーブル圧力です。

水封式ポンプは、当初は自吸式ポンプとして使用され、その後、石油、化学、機械、鉱業、軽工業、医薬品、食品などの多くの産業分野で徐々に使用されるようになりました。真空濾過、真空水転換、真空給水、真空蒸発、真空濃縮、真空水分戻し、真空脱ガスなど、工業生産の多くのプロセスで、水封式ポンプは広く使用されています。真空応用技術の急速な発展により、水封式ポンプは粗真空獲得の分野で注目されています。水封式ポンプ内のガス圧縮は等温であるため、可燃性ガスや爆発性ガスを排出できるほか、粉塵や水分を含んだガスも排出できるため、水封式ポンプの用途は拡大しています。

図：ポンプ本体には作動液として適量の水が満たされています。図のようにインペラが時計回りに回転すると、水はインペラによって振り回されます。遠心力の作用により、水はポンプ室の形状に応じてほぼ等しい厚さの閉じたリングを形成します。水リングの下部の内面はインペラハブにちょうど接しており、水リングの上部の内面はブレードの先端にちょうど接触しています（実際には、ブレードは水リングに一定の挿入深さを持っています）。このとき、インペラハブと水リングの間には三日月形の空間が形成され、この空間はインペラによってブレードの数に等しい数の小空洞に分割されます。インペラの下部を0°を起点とすると、回転前のインペラが180°のときにインペラの小空洞の容積は小さいものから大きいものに増加し、端面の吸入ポートと連通します。このとき、ガスが吸入され、吸入が終了すると小空洞は吸入口から隔離されます。インペラが回転し続けると、小空洞は大きな空洞から小さな空洞に縮小されます。&注意;

小さいのでガスが圧縮されます。小さなチャンバーが排気ポートと連通すると、ガスがポンプの外に排出されます。

要約すると、水封ポンプはポンプ室の容積の変化を利用して吸引、圧縮、排気を実現するため、可変容積真空ポンプに属します。

他のタイプの機械式真空ポンプと比較して、水封式ポンプには次の利点があります。

1、構造がシンプルで、製造精度の要求が高くなく、加工しやすい。

構造がコンパクトで、ポンプの回転速度が高く、一般的にはモーターと直接接続でき、減速装置が不要です。そのため、構造サイズが小さくても、大きな排気量が得られ、占有面積も小さくなります。

2、圧縮ガスは基本的に等温であり、つまり、圧縮ガスのプロセス温度はほとんど変化しません。

ポンプ室内に金属摩擦面がないため、ポンプを潤滑する必要がなく、摩耗が非常に少なく、回転部と固定部の間のシールはウォーターシールによって直接行うことができます。

3、吸引が均一で、作業が安定して信頼性が高く、操作が簡単で、メンテナンスが簡単です。

水封ポンプにも欠点はある

効率は低く、一般的には約 30% ですが、最高のものは 50% に達することもあります。

低真空は構造によって制限されるだけでなく、作動流体の飽和蒸気圧によっても制限されます。作動流体として水を使用する場合、限界圧力は 2000 ～ 4000 パ にしか達しません。作動流体として油を使用する場合、最大 130 パ になります。

つまり、水封ポンプ内のガス圧縮は等温であるため、可燃性ガスや爆発性ガスを排出できます。排気弁や摩擦面がないため、粉塵、凝縮性ガス、ガス水混合物を含むガスを除去することができます。これらの優れた特徴により、効率が低いにもかかわらず、今でも広く使用されています。