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吸污控制及真空产生的原理李玉成

发布日期:2020-06-30 07:15   来源:未知   阅读:

  吸污控制及真空产生的原理李玉成_物理_自然科学_专业资料。吸污控制及真空产生的原理-李玉成 动车组卫生间吸污控制 及真空产生的原理 作者单位 长春轨道客车股份有限公司调试车间 作者姓名 李玉成 成文时间 二〇〇九年五月十日 1 / 14 吸污控制及真空产

  吸污控制及真空产生的原理-李玉成 动车组卫生间吸污控制 及真空产生的原理 作者单位 长春轨道客车股份有限公司调试车间 作者姓名 李玉成 成文时间 二〇〇九年五月十日 1 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 动车组卫生间吸污控制及真空产生的原理 李玉成 (长春轨道客车股份有限公司 调试车间 130062) 摘 要 动车卫生间采用真空集便器,既节约用水,又不污染环境。 该论文介绍集便器吸污控制及真空产生的原理。 关键词 真空集便器 线.前言 由于普通火车上使用的是直排式厕所,大量乘客的排泄物就随 行驶的火车直接撒在了铁轨上。有数据表明,我国 4 万多辆火车每 天向 7 万多公里铁路线 吨粪尿污水,严重恶化了 铁路沿线环境。真空集便器的诞生有效地解决了这一问题。并在机 车中建成了整体卫生间,这种卫生间曾在乌兹别克斯坦经受住了零 下 30 摄氏度的气温和相当于我国 80 年代铁路轨道水平的考验。 2.真空集便器的排污原理 真空集便器的主体是一个真空泵,一端与坐便器相连。当它工 作时,泵内的涡轮旋转形成真空,就把坐便器里的污物“吸”到泵 中,通过压力排放到指定地点储存起来。同时,泵的前部有一组刀 片,用于粉碎污物。“因为真空产生的‘吸’力很强,我们使用时 2 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 就不需要借助太多水的冲力了”,这时候水只起到去除表面沾物和 润滑的作用,一次只需一小杯水就够了,这是普通家用抽水马桶一 次冲水量的十二分之一。它实现了能节水、储存排放物这两大功能。 还有真空泵前部的那组刀片,因为排泄物经过了浸软和粉碎,所以 他们的排污管道直径只需32毫米,比普通110毫米直径的排污管道要 细得多。另外,由于污物是真空泵“吸”到管道里的,最大的“吸” 力可以垂直“吸”上两米,所以管道可以在这个范围内像电线.集便系统工作循环过程 工作原理:按下冲洗按钮,喷射器动作将便器和污物箱之间的 隔离箱抽成负压,排泄阀打开,污物从便器中被抽入隔离箱中。随 后,排泄阀关闭,喷射器关闭,压送阀及输送管阀打开,压缩空气 通过限压阀进入隔离箱,箱体内的压力从负压变成正压,污物通过 输送管阀从隔离箱内压入污物箱。 步骤1:准备状态准备状态下,便碗底部存有一个小水凹,入口阀和 出口阀此时处于关闭状态。再在待用工作过程中,抽水马桶包括初 始供水、水箱加水,进气和出气阀处于关闭状态。电源消耗2.2瓦。 3 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 步骤2:冲洗便碗按下冲便按钮,冲水循环开始,一个完整的冲水循 环大约耗时25秒。在这个冲水循环过程中,下一次的冲水循环不会 开始。压缩空气被压入水箱,冲便水在空气的压力下通过喷嘴喷出, 这样便碗得到有效的冲洗。 步骤3:隔离箱内产生真空与冲水循环同时,真空泵将中间水箱排空 到大约-0.4巴的线 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 步骤4:清空便碗入口阀打开,便碗中的污物被集便箱的真空通过便 碗与集便箱之间的管路吸到集便箱中。 步骤5:初始化便碗压缩空气进入水箱,冲便水伴随6.2空气压力通 过喷嘴喷到便碗中,这样便碗中又储存一部分水。 5 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 步骤6:清空集便箱压缩空气进入集便箱直到压力达到大约+0.6,此 时出口阀暂时打开,集便箱里的废物被压到车下污物箱中。 4.真空泵 真空泵是用各种方法在某一封闭空间中产生、改善和维持真空 的装置。真空泵可以定义为:利用机械、物理、化学或物理化学的 方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。随着真空应用 的发展,真空泵的种类已发展了很多种,其抽速从每秒零点几升到 每秒几十万、数百万升。按真空泵的工作原理,线 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 分为两种类型,即气体传输泵和气体捕集泵。随着真空应用技术在 生产和科学研究领域中对其应用压强范围的要求越来越宽,大多需 要由几种真空泵组成真空抽气系统共同抽气后才能满足生产和科学 研究过程的要求,由于真空应用部门所涉及的工作压力的范围很宽, 因此任何一种类型的真空泵都不可能完全适用于所有的工作压力范 围,只能根据不同的工作压力范围和不同的工作要求,使用不同类 型的真空泵。为了使用方便和各种真空工艺过程的需要,有时将各 种真空泵按其性能要求组合起来,以机组型式应用。 针对动车使用的真空泵主要是获的低真空。真空为气体较稀薄 的空间。在指定的空间内,低于一个大气压力的气体状态统称为线≈11≈133 我 国线 、超高线 和极高线。低真空的 获得,获得低真空常采用机械泵,机械泵是运用机械方法不断地改 变泵内吸气空腔的体积,使被抽容器内气体的体积不断膨胀,从而 获得真空的装置。它可以直接在大气压下开始工作,极限线,抽气速率与转速及空腔体积 V 的大小有关, 一般在每秒几升到每秒几十升之间。以下介绍几种低线.低线 旋片式机械泵 旋片式真空泵(简称旋片泵)是一种油封式机械线 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 作压强范围为 101325~1.33×10-2()属于低真空泵。它可以单独使 用,也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地 应用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻工、石油及医药等生产 和科研部门。旋片泵可以抽除密封容器中的干燥气体,若附有气镇 装置,还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高 的,对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的 气体。 旋片泵是真空技术中最基本的真空获得设备之一。旋片泵多为 中小型泵。旋片泵有单级和双级两种。所谓双级,就是在结构上将 两个单级泵串联起来。一般多做成双级的,以获得较高的真空度。 旋片泵的抽速与入口压强的关系规定如下:在入口压强为 1333、1.33 和 1.33×10-1()下,其抽速值分别不得低于泵的名义抽速的 95%、 50%和 20%。 旋片式机械泵结构和工作原理 旋片式机械泵通常由转子、定子、旋片等结构构成。偏心转子 置于定子的圆柱形空腔内切位置上,空腔上连接进气管和出气阀门。 转子中镶有两块旋片,旋片间用弹簧连接,使旋片紧压在定子空腔 的内壁上。转子的转动是由马达带动的,定子置于油箱中,油起到 密切、润滑与冷却的作用。如下图 8 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 当转子顺时针转动时,空气由被抽容器通过进气管被吸入,旋 9 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 片随着转子的转动使与进气管相连的区域不断扩大,而气体就不断 地被吸入。当转子达到一定位置时,另一旋片把被吸入气体的区域 与被抽容器隔开,并将气体压缩,直到压强增大到可以顶开出气口 的活塞阀门而被排出泵外,转子的不断转动使气体不断地从被抽容 器中抽出。 5.2 水环式真空泵/液环真空泵 水环真空泵(简称水环泵)是一种粗真空泵,它所能获得的极 限线,串联大气喷射器可达 270~670。水环泵也可用 作压缩机,称为水环式压缩机,是属于低压的压缩机,其压力范围 为 1~2×105 表压力。 水环泵最初用作自吸水泵,而后逐渐用于石油、化工、机械、 矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。在工业生产的许多工艺 过程中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、 真空回潮和真空脱气等,水环泵得到广泛的应用。由于真空应用技 术的飞跃发展,水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。由于 水环泵中气体压缩是等温的,故可抽除易燃、易爆的气体,此外还 可抽除含尘、含水的气体,因此,水环泵应用日益增多。 10 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 水环式真空泵/液环真空泵工作原理 如图:在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中指示 的方向顺时针旋转时,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。水环的上 部分内表面恰好与叶轮轮毂相切,水环的下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 水环之间形成一个月牙形空间,而这一空间又被叶轮分成叶片数目 相等的若干个小腔。如果以叶轮的上部 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。用途:由于水环泵中气体压缩是等温的,故可以抽除易 燃、易爆的气体。由于没有排气阀及摩擦表面,故可以抽除带尘埃 11 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 的气体、可凝性气体和气水混合物。有了这些突出的特点,尽管它 效率低,仍然得到了广泛的应用。 5.3 罗茨泵真空泵 罗茨式真空泵(简称罗茨泵)是一种无内压缩的旋转变容式线 字形转子在泵壳中旋转而产生吸气和排气作用的。 由于它在低压范围内工作,气体分子自由程度大,气体漏过微小缝 隙的阻力很大,因而能获得较高的压缩比,可以作为增压真空泵使 用;但它不能单独地把气体直接排到大气中去,需要和前级真空泵 串联使用,被抽气体通过前级真空泵排到大气中去。 罗茨泵的特点是:1 转子与泵腔、转子与转子之间有一定的间隙, 互不接触,不需要用油润滑。2 转子具有良好的几何对称性,可以提 高转速,从而能够制造出结构紧凑的大抽速泵来。3 泵工作时振动小, 容积大,容积利用系数=0.5 左右。4 在泵腔内并不发生象真空泵那 样的压缩现象,因此它不需要排气阀。也正因如此,可抽除可疑性 蒸汽。5 启动快,能够在短时间内达到极限真空。功率小,运转维护 费用低。6 罗茨泵在很宽的压力范围内(10001)有很大的抽速,能迅 速排出突然放出的气体,弥补了扩散泵和油封机械泵(10001)时抽 速都很小的缺陷。因此,它最适合作增压泵。罗茨泵广泛用于真空 冶金工业的真空脱气、真空熔炼、钢水真空处理,以及空间模拟、 低密度风洞等装置中抽除非腐蚀性气体。也可以用于化工、食品、 医药、电机制造等工业的蒸馏、蒸发、干燥等生产过程. 罗茨泵线 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 工作时,被抽气体由进气口进入转子与泵体之间,这时一个转 子和泵体把气体与进气口隔开,被隔开的气体(如图上影线部分所 示),在转子连续不断地旋转过程中,被送到排气口。空间是处在封 闭状态,因此,没有压缩和膨胀。但当转子的峰部转到排气口边缘 时,由于 V 部分的压力较之排气口处的压力低,为了使连体积内均 匀,气体就会从排气口处扩散到 V 区域,其扩散方向与转子旋转方 向相反。当转子再转动时,把 V 处的气体压缩到排气口其排出。这 时转子的另一面与进气口相连部分则吸入气体,当转子不断地旋转 时,重复上诉抽气过程不断地排出流进来的气体。这种工作过程相 当于转子空间由某一最小值增加到最大值,然后再由最大值到最小 值。这就是 罗茨真空泵的容积作用原理。罗茨泵在入口压力很低情 况下工作时,由于转子转速很高,转子表面的线速度接近于分子的 热运动速度,这时碰撞在转子上的气体分子被转子推带到压力较高 的排气口,再被预真空泵排除。这就是罗茨真空泵的分子作用原理。 6.结语 真空集便器应用在动车,它不仅节约水源,而且污物不再直接 排放到铁轨上,暂时贮存在集便器中,待列车进车库后统一处理,这 13 / 14 吸污控制及真空产生的原理-李玉成 样即能保护了环境,又让乘客不再为厕所关闭而苦恼了,是值得推广 的技术。 参考文献 1、达道安.《线 版)》[M].国防工业出版社,2004 2、李泽,刘峻.《罗茨真空泵及其使用》[M].四川科学技术出版社, 1985 3、金捷商务-技术交流.《罗茨式真空泵、机组的工作原理说明》[]. 4、金捷商务-技术交流.《旋片式真空泵的工作原理说明》[]. 5、金捷商务-技术交流.《水环式真空泵的工作原理说明》[]. 6、金捷商务-技术交流.《根据工作原理对真空泵进行分类》[]. 7、百度博客-阿德山庄.《水环线

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