气体由旋涡气泵的吸入口进入泵腔后, 随着叶轮的高速回转, 叶轮叶片之间( 即叶片槽道或称斗室) 的气体在离心力作用下, 向叶轮外缘的环形流道( 即空腔) 内流动。但因撞击到壳, 转而向内流动, 在另外的( 后面的) 叶片的根部处重新返回叶轮, 然后再以同样的方式进行循环。由于气体在叶片槽道内和环形流道内的圆周速度不同, 故所受的离心力也不一样。即在叶片槽道中运动的气体的离心力Fu 大于在环形流道中运动的气体的离心力Fc。叶片槽道内的气体在离心力的作用下甩向环形流道时其动能部分地转换成压能, 故环形流道内气体的压力能高于叶片槽道内的压力能。这样, 在叶片槽道、环形流道二者之间将产生强烈的环流即纵向旋涡, 如图3- 2( b) 所示, 其方向垂直于轴面并指向流道的( 圆周) 纵长方向。在叶轮旋转时, 借离心力增压的气体撞击到泵壳后在另外的叶片的根部处重新返回叶轮, 又因叶片两侧的压力不同, 其压差将引起叶片槽道与侧流道之间的环流即径向旋涡, 其矢量方向与叶轮的径向平行, 如图3- 2( c) 所示。对旋涡气泵而言, 纵向旋涡的作用是主要的。在纵向旋涡的作用下, 气体从吸入口进至排出口出的整个过程中, 多次地进入叶轮并从叶轮中甩出( 类似于气体在多级离心式风机中流动) , 而气体每流入叶轮一次( 并被甩出一次) , 就获得一次能量。当气体从叶轮流至环形流道时, 即与环形流道中运动的气体相混合, 由于两股不同速度的气流在混合过程中产生动量交换, 使流道中的气体能量得到增加。这种环流作用与叶轮旋转作用的合成, 使气体均匀地加速, 并以螺旋线的形式流出, 即经多级压缩而获得很高的能量离开旋涡气泵, 如图3- 2( a) 所示。

旋涡气泵原理

  气体从吸入口流到排出口需经多个叶片,即气体循环多次地被吸入和甩出。气体每经叶片甩出一次就获得一次能量, 相当于离心式风机的一个级。气体经多次甩出相当于经多次压缩, 这样气体排出泵壳时已获得较高的能量( 包括静压能和动能, 其中静压能是主要的) 。

  由于单个叶轮可实现多级压缩, 因此, 在叶轮外缘线速度相同的情况下, 旋涡气泵所产生的压力比离心式或轴流式风机的风压要高, 甚至高达12～17 倍, 这正是其所具有的突出优点。也正是由于旋涡气泵的性能与多级离心式风机十分相似, 因此, 国外称旋涡气泵为高压鼓风机。