Водокольцевые компрессоры и вакуум-насосы (называемые также компрессорами с жидкостным поршнем) обладают по сравнению с другими типами компрессоров некоторыми ценными свойствами. Их конструкция проста, износу подвергаются только вал, подшипники и уплотнения вала. Поэтому эти машины долговечны в работе. Даже при минимальных требованиях к обслуживанию водокольцевые машины очень надежны в работе. Они пригодны для самых тяжелых условий эксплуатации.
Сжатие в водокольцевых компрессорах протекает почти изотермически. Поэтому они применяются для сжатия газов, склонных к распаду при высокой температуре, как, например, ацетилена, сероуглерода, сероводорода и т. п., или полимеризующихся при повышенных температурах. Эти машины пригодны и для сжатия сильно агрессивных газов, а также газов, содержащих капельную влагу, или загрязненных, так как внутри машины не происходит соприкосновения между металлом ротора и цилиндра.
Водокольцевые машины не требуют внутри цилиндра смазки, нагнетают газ без примеси масел, очищенный от грязи и охлажденный. Сжатый в водокольцевом компрессоре воздух может быть непосредственно использован в пищевой и химической промышленностях без предварительной фильтрации и охлаждения в концевом холодильнике, для перемешивания, осветления, перекачивания различных жидкостей.
Эти машины нагнетают газ непрерывно, в их трубопроводах пульсаций не происходит. При работе сильного шума не возникает.
Недостатком водокольцевых компрессоров является низкий изотермический КПД, достигающий при загнутых вперед лопатках 30–40% и только у крупных машин доходящий до 48–52%. Другой недостаток – значительный расход воды, больший, чем в компрессорах других типов, зато потребность в масле в конструкциях с подшипниками качения очень мала.
Водокольцевые машины применяются при производнтельностях по всасыванию от 12 до 10 000 куб.м/ч в одноступенчатом исполнении до давления 0,2 Мн/кв.м, в случаях же повышенного давления всасывания до 1 Мн/кв.м. При трехступенчатом исполнении они могут работать до давления 2 Мн/кв.м.
Предельный вакуум, который может быть достигнут водокольцевыми вакуум-насосами, определяется давлением насыщенных паров при рабочей температуре жидкости, образующей жидкостное кольцо.
В одноступенчатых водокольцевых вакуум-насосах можно достигнуть 95% вакуума, в двухступенчатых – 97%. Более глубокий вакуум можно получить, заменив воду в жидкостном кольце жидкостью с низким давлением паров при рабочей температуре. При глубоком вакууме водокольцевые вакуум-насосы имеют большой удельный расход энергии. Наиболее экономичны эти вакуум-насосы при абсолютном давлении в пределах 210 – 160 мм рт. ст. При низкой температуре охлаждающей воды водокольцевыми вакуум-насосами можно достичь абсолютного давления 30 мм рт. ст.
Небольшие водокольцевые машины имеют скорость вращения до 3500 об/мин, крупные – от 250 и выше. Нижний границей скорости вращения у вакуум-насосов является скорость, ниже которой происходит разрушение водяного кольца, верхняя граница определяется допустимыми гидравлическими сопротивлениями при прохождении газа через всасывающее и нагнетательное окна. Эти машины могут приводиться от быстроходного двигателя или непосредственно, или через клиноременную передачу. Они имеют малые габариты и небольшой вес.