離心泵的結(jié)構(gòu)和原理

1、離心泵離心泵v水泵分類：v按其產(chǎn)生的壓力分大小分為，高壓泵、中壓泵和低壓泵。v按其工作原理分為，容積式泵和葉片式泵。其中容積式泵又包括往復(fù)式泵和回轉(zhuǎn)式泵兩種，葉片式泵又包括離心泵、軸流泵和混流泵三種v在電廠設(shè)備中離心泵占很大比重。下面我針對(duì)各類離心泵的結(jié)構(gòu)和原理加以講解。一、概述v1、泵是輸送液體并提高液體壓力的機(jī)器（一種“增能”機(jī) 器）。v2、泵分為化工用泵、水泵。v3、主要差異：特殊材料和設(shè)計(jì)，防止腐蝕和適應(yīng)化工工藝， 包括結(jié)構(gòu)、軸封、材料及檢修難度。v4、化工用泵的要求 v（1）、適應(yīng)化工工藝要求運(yùn)行可靠。v（2）、耐腐蝕，耐磨損。v（3）、滿足無泄漏要求。v（4）、耐高溫或耐低溫并能有

2、效連續(xù)工作。二、離心泵的工作原理、 分類、型號(hào)及結(jié)構(gòu)v（一）、離心泵的裝置及工離心泵的裝置及工作原理作原理 v1、為了使離心泵能正常工作，離心泵必須配備一定的管路和管件，這種配備有一定管路系統(tǒng)的離心泵稱為離心泵裝置。圖11所示為離心泵的一般裝置示意圖，主要有底閥、吸入管路、排出閥、排出管線等。復(fù)查聯(lián)軸器找正對(duì)中2、離心泵的工作原理離心泵的工作原理v 離心泵在啟動(dòng)之前，依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪，液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強(qiáng)。水泵在工作前，泵體和進(jìn)水管必須罐滿水，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片促使水很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部

3、分形成真空區(qū)域。一面不斷地吸入液體，一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量，將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。（二）、離心泵的氣蝕v1、所謂的氣蝕是指：離心泵啟動(dòng)時(shí)，若泵內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力很小，因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將液位低于泵進(jìn)口的液體吸入泵內(nèi)，不能輸送流體的現(xiàn)象。v2、 離心泵啟動(dòng)前一定要向泵殼內(nèi)充滿水以后，方可啟動(dòng)，否則將造成泵體發(fā)熱，震動(dòng)，出水量減少，對(duì)水泵造成損壞（簡稱“氣蝕”）造成設(shè)備事故?。ㄈ?、離心泵的分類v離心泵的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式 v1、按葉輪吸入方式分按葉輪吸入方式分：（1）單吸式離心泵；如圖1-2所示（2

4、）雙吸式離心泵；如圖1-3所示，（3）單級(jí)雙吸離心泵v揚(yáng)程范圍為10140m，流量范圍是9028600m3h。按軸的安裝位置不同，分臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)。圖123為臥式S型單級(jí)雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)際上相當(dāng)于兩個(gè)B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側(cè)進(jìn)入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)子為兩端支承，泵殼為水平副分的蝸殼形。兩個(gè)呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結(jié)構(gòu)，共用一根吸液管， 吸、排液管均布在下半個(gè)泵殼的兩側(cè)，檢查泵時(shí)，不必拆動(dòng)與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液室均為蝸殼形，為了在灌泵時(shí)能將泵內(nèi)氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點(diǎn)處分別開有螺孔，灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封，填料函中設(shè)置

5、水封圈，用細(xì)管將壓液室內(nèi)的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡，不必設(shè)置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。2按葉輪數(shù)目分：v（1）單級(jí)離心泵 泵中只有一個(gè)葉輪，單級(jí)離心泵是一種應(yīng)用廣泛的泵。由于液體在泵內(nèi)只有一次增能，所以揚(yáng)程較低。如圖12所示為單級(jí)單吸離心泵。v（2）多級(jí)離心泵 具有兩個(gè)或兩個(gè)以上葉輪的離心泵稱為多級(jí)離心泵。級(jí)數(shù)越多壓力越高。圖14所示為一臺(tái)分段式離心水泵，這種泵的葉輪一般為單吸式。多級(jí)離心泵 結(jié)構(gòu)圖多級(jí)離心泵3、 按離心泵揚(yáng)程分：v（1）、低壓泵：揚(yáng)程20m；v（2）、中壓泵 ：揚(yáng)程 20-100m；v（3）、高壓泵：揚(yáng)程100m ；4、按

6、泵的用途和輸送液體性質(zhì)分類：v泵可分為：泵可分為：v（1）清水泵；v（2）泥漿泵；v（3）酸泵； v（4）堿泵；v（5）油泵； v（6）砂泵； v（7）低溫泵； v（8）高溫泵；v（9）屏蔽泵等。（四）、離心泵型號(hào)及結(jié)構(gòu)v1、離心泵的型號(hào)、離心泵的型號(hào)型 號(hào)泵 的 名 稱型 號(hào)泵 的 名 稱ISB或BAD或DADLYYGFPISO3國際標(biāo)準(zhǔn)型單級(jí)單吸離心水泵單級(jí)單吸懸臂式離心清水泵多級(jí)分段式離心泵多級(jí)立式管形離心泵離心式油泵離心式管道油泵耐腐蝕泵屏蔽式離心泵S或shDSKDKDSZFYWWX單級(jí)雙吸式離心水泵多級(jí)分段式首級(jí)為雙吸葉輪多級(jí)中開式離心泵多級(jí)中開式首級(jí)為雙吸葉輪自吸式離心泵耐腐蝕液下

7、式離心泵一般旋渦泵旋渦離心泵2、離心泵的結(jié)構(gòu)v離心泵的品種很多，各種類型泵的結(jié)構(gòu)雖然不同，但主要零部件基本相同。v主要零部件有泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環(huán)、泵軸、機(jī)封或填料函、聯(lián)軸器、軸承等。（1）、單級(jí)單吸離心泵如圖1-5所示v1-葉輪背帽v2-葉輪背帽止回墊v3-葉輪外口環(huán)v4-葉輪內(nèi)口環(huán)v5-密封填料v6-密封填料壓蓋v7-支撐軸承壓蓋v8-支撐軸承v9-托架v10-止推軸承v11-油封v12-泵軸v13-葉輪鍵v14-擋油環(huán)單級(jí)單吸離心泵的特點(diǎn)vB型泵此泵用于輸送溫度不超過80的清水及與水相近的清潔液體，揚(yáng)程范圍為8125m，流量范圍為4.5362m3h。B型泵結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易

8、于加工制和維護(hù)保養(yǎng)，是在IS型泵之前應(yīng)用最廣泛的一種離心泵。v B型泵有前開門式和后開門式兩種。前開門式為葉輪前面為泵蓋，后面為泵殼；而后開門式與前開門式相反，葉輪前面為泵殼，后面為泵蓋。v 圖15所示為B型泵的前開門式結(jié)構(gòu)，泵的進(jìn)口在泵蓋上，出口在泵殼上，泵殼是螺旋形蝸殼，泵軸的一端支承在泵體內(nèi)的軸承上，另一端伸出稱為懸臂端，葉輪裝在懸臂端。葉輪上開有平衡孔，用來平衡部分軸向力，未平衡的軸向力由軸承承受。軸承用潤滑脂潤滑,多為球軸承。軸封裝置采用填料密封，泵內(nèi)的壓力水可直接由開在泵殼上的孔送到水封環(huán)，起水封作用。(2) IS型泵仍是單級(jí)單吸 懸臂式離心泵IS型泵仍是單級(jí)單吸懸臂式離心泵 特點(diǎn)

9、v但它是按國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能和尺寸設(shè)計(jì)的，是一種節(jié)能新產(chǎn)品，目前已替代B型泵。IS型泵用于輸送清水和性質(zhì)與水相似的液體，溫度不超過80，流量范圍為63400m3h，揚(yáng)程范圍為5125m，轉(zhuǎn)速為2900rmin或1450rmin。v圖l6所示為IS型泵的結(jié)構(gòu)。它為后開門結(jié)構(gòu)，主要由泵殼、泵蓋、葉輪、軸、密封環(huán)、軸套及泵體等組成。泵通過加長彈性聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連接，自進(jìn)口方向看葉輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。與B型泵比較，IS型泵的效率和吸程有較大提高，噪聲低、振動(dòng)小。拆下加長聯(lián)軸器的中間連接件，即可取下泵的轉(zhuǎn)子，故檢修方便。 （3）、單級(jí)雙吸式離心泵 如圖1-3所示v圖13為臥式S型單級(jí)雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)

10、際上相當(dāng)于兩個(gè)B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側(cè)進(jìn)入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)子為兩端支承，泵殼為水平剖分的蝸殼形。兩個(gè)呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結(jié)構(gòu)，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半個(gè)泵殼的兩側(cè)，檢查泵時(shí)，不必拆動(dòng)與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液室均為蝸殼形，為了在灌泵時(shí)能將泵內(nèi)氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點(diǎn)處分別開有螺孔，灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封，填料函中設(shè)置水封圈，用細(xì)管將壓液室內(nèi)的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡，不必設(shè)置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好。 （4）、多級(jí)離心泵 如圖1-4所示；v人們把若干個(gè)葉輪安裝

11、在同一個(gè)泵軸上，每個(gè)葉輪與其外周的液體導(dǎo)流裝置形成一個(gè)獨(dú)立的工作室，這個(gè)工作室與葉輪組成的系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個(gè)單級(jí)離心泵，每個(gè)工作室前后串聯(lián)，就構(gòu)成了多級(jí)泵。與多個(gè)單級(jí)離心泵串聯(lián)相比，多級(jí)泵具有效率高、占地面積小、操作費(fèi)用低、便于維修等優(yōu)點(diǎn)。該泵流量范圍為5720m3h，揚(yáng)程最高達(dá)2800m。v 多級(jí)離心泵除了具有單級(jí)離心泵的優(yōu)點(diǎn)之外，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是揚(yáng)程高。多級(jí)離心泵的用途十分廣泛，例如，化肥生產(chǎn)中，用多級(jí)泵將氨水打入碳化塔，由氨水吸收加壓氮?dú)浠旌蠚庵械亩趸迹a(chǎn)出碳酸氫銨；鍋爐的給水；山區(qū)的深井提灌等。（5）、屏蔽式離心泵 如圖1-7所示屏蔽式離心泵的特點(diǎn)v化工廠常用的屏蔽泵，屬于單級(jí)懸

12、臂式離心泵，其結(jié)構(gòu)圖如圖1-7所示；v屏蔽泵又稱無填料泵，這種泵用于輸送易燃、易爆、有毒、有放射性及貴重液體，也可選作高壓設(shè)備的循環(huán)用泵。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使泵的葉輪與電機(jī)的轉(zhuǎn)子在同一根軸上，裝在同一格密封的殼體內(nèi)，沒有聯(lián)軸器和封裝置，從根本上消除了液體外漏。為了防止輸送液體昱電氣部分接觸，電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分別用金屬薄壁圓筒（屏蔽套）于液體隔離。屏蔽套的材料應(yīng)能耐腐蝕，并具有非磁性和高電阻率，以減少電動(dòng)機(jī)因屏蔽套存在而產(chǎn)生額外功率消耗。為了不干擾電機(jī)的磁場，這種金屬薄臂圓筒采用奧氏體系非磁性材料（1Gr18Ni9Ti）制成。由于有屏蔽套，增加了電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的間隙，使電機(jī)效率下降，因此，要求屏蔽套的壁

13、要很薄，一般為0.30.8mm.v 屏蔽泵具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，零件少，占地少，操作可靠，長期不要檢修等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是效率低，比一般離心泵低2650。(6).高速離心泵 如圖18所示高速離心泵的特點(diǎn)v如圖18所示，高速離心泵由電機(jī)，增速器和泵三部分組成。泵和增速器一般為封閉結(jié)構(gòu)?？梢月短彀惭b使用。立式結(jié)構(gòu)使用廣泛，驅(qū)動(dòng)功率一般為7.5-132kW。當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率超過160kW時(shí)，采用臥式結(jié)構(gòu)。 高速離心泵葉輪和泵體之間沒有密封環(huán)，泵內(nèi)部的間隙較大。葉輪葉片與泵體后蓋板和擴(kuò)散錐管之間的間隙一般為23mm，如果達(dá)34mm還可應(yīng)用，而不影響效率。泵的軸封裝置通常采用機(jī)械密封。泵內(nèi)設(shè)有旋風(fēng)分離器，使泵抽送的液體

14、得以凈化，引向機(jī)械密封以延長機(jī)械密封的壽命。v 高速離心泵的高速是通過增速器實(shí)現(xiàn)的，所以增速器是高速離心泵的關(guān)鍵部件之一。增速器主要由齒輪構(gòu)成，有一級(jí)增速和兩級(jí)增速兩種基本類型。增速器齒輪一般采用模數(shù)較小的漸開線直齒輪，這樣可避免產(chǎn)生軸向力，而且制造方便。增速器殼體分成兩半，一般靠定位銷定位。增速器外殼用散熱性能好的鋁合金制造。v 高速軸上的軸承對(duì)小功率泵采用巴氏合金軸承，功率在150kW以上用分塊式滑動(dòng)軸承與端面止推軸承組合。增速器的潤滑是由自帶油泵把油經(jīng)濾油器和油冷器送人殼體各個(gè)噴嘴，通過噴嘴將油噴成霧狀，用油霧來潤滑齒輪和軸承。這種泵適用在高揚(yáng)程，小流量的場合。由于葉輪與殼體的間隙較大，

15、所以可用來輸送含固體微粒及高教度的液體。帶誘導(dǎo)輪的葉輪具有良好的抗汽蝕性能。v 高速泵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、占地面積少。缺點(diǎn)是加工精度要求高，制造上比較困難。三、離心泵的主要零部件v（一）、離心泵轉(zhuǎn)子（一）、離心泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是指離心泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零；如圖19所示。 圖191葉輪v葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對(duì)液體做功而實(shí)現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。 v葉輪一般由輪毅、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板和后蓋板之分，葉輪口側(cè)的蓋板稱為前蓋板，另一側(cè)的蓋板稱為后蓋板。v按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。v(1)閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有

16、46個(gè)葉片，如圖110 (a)所示。閉式葉輪效率較高，應(yīng)用最廣，適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。閉式葉輪有單吸和雙吸兩種類型。雙吸葉輪如圖111所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖110 (b)。這種葉輪結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但效率低，適用輸送含較多固體懸浮物或帶纖維體。v(3)半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖110 (c)所示。它適用于輸送易于沉淀或含固體懸浮物的液體，其效率介于開式和閉式葉輪之間。v 離心泵葉輪的葉片有圓柱形葉片和組曲葉片兩種。圓柱形葉片是指整個(gè)葉片沿寬度方向均與葉輪軸線平行，圖1-10所示的葉輪葉片均為圓柱形葉片。v葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學(xué)性

17、質(zhì)、雜質(zhì)及在離心力作用下的強(qiáng)度來確定。清水離心泵葉輪用鑄鐵或鑄鋼制造，輸送具有較強(qiáng)腐蝕性的液體時(shí)，可用青銅、不銹鋼、陶瓷、耐酸硅鐵及塑料等制造。葉輪的制造方法有翻砂鑄造、精密鑄造、焊接、模壓等，其尺寸、形狀和制造精度對(duì)泵的性能影響很大。葉輪 結(jié)構(gòu)圖2泵軸v離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動(dòng)力，支承葉輪保持在工作位置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。v 泵軸屬階梯軸類零件，一般情況下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價(jià)格較高，有時(shí)采用組合件。接觸介質(zhì)的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼與碳鋼之間可以采用承

18、插連接或過盈配合連接。由于泵軸用于傳遞動(dòng)力，且高速旋轉(zhuǎn)，在輸送清水等無腐蝕性介質(zhì)的泵中，一般用45#鋼制造，并且進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材料用40Cr，且調(diào)質(zhì)處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材質(zhì)一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。圖1123軸套v軸套的作用是保護(hù)泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦，所以軸套是離心泵的易磨損件。軸套表面一般也可以進(jìn)行滲碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法，表面粗糙造度要求一般要達(dá)到Ra3.2mRa0.8m?？梢越档湍Σ料禂?shù)，提高使用壽命。 圖113 4軸承 軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作

19、用。離心泵上多使用滾動(dòng)軸承，其外圈與軸承座孔采用基軸制，內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸采用基孔制，配合類別國家標(biāo)準(zhǔn)有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤滑脂和潤滑油潤滑。圖114 (二)、蝸殼和導(dǎo)輪v蝸殼與導(dǎo)輪的作用，一是匯集葉輪出口處的液體，引入到下一級(jí)葉輪入口或泵的出口；二是將葉輪出口的高速液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。一般單級(jí)和中開式多級(jí)泵常設(shè)置蝸殼，分段式多級(jí)泵則采用導(dǎo)輪。蝸殼是指葉輪出口到下一級(jí)葉輪入口或到泵的出口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道，如圖115所示。其流道逐漸擴(kuò)大，出口為擴(kuò)散管狀。液體從葉輪流出后，其流速可以平緩地降低，使很大一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。1.窩殼l 蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，高效區(qū)

20、寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點(diǎn)是蝸殼形狀不對(duì)稱，在使用單蝸殼時(shí)作用在轉(zhuǎn)子徑向的壓力不均勻，易使軸彎曲，所以在多級(jí)泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導(dǎo)輪裝置。 蝸殼的材質(zhì)一般為鑄鐵。防腐泵的蝸殼為不銹鋼或其他防腐材料，例如塑料玻璃鋼等。多級(jí)泵由于壓力較大，對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。2導(dǎo)輪l導(dǎo)輪是一個(gè)固定不動(dòng)的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~，這些導(dǎo)葉構(gòu)成了一條條擴(kuò)散形流道，背面有將液體引向下一級(jí)葉輪人口的反向?qū)~，其結(jié)構(gòu)如圖116所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進(jìn)入導(dǎo)輪，沿著正向?qū)~繼續(xù)向外流動(dòng)，速度逐漸降低，動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。液體經(jīng)導(dǎo)輪背面的反向?qū)~被引入下一級(jí)

21、葉輪導(dǎo)輪上的導(dǎo)葉數(shù)一般為48片，導(dǎo)葉的入口角一般為8一16，葉輪與導(dǎo)葉間的徑向單側(cè)間隙約為lmm。若間隙過大，效率會(huì)降低；間隙過小，則會(huì)引起振動(dòng)和噪聲。與蝸殼相比，采用導(dǎo)輪的分段式多級(jí)離心泵的泵殼容易制造，轉(zhuǎn)能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。另外，當(dāng)工況偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，液體流出葉輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡與導(dǎo)葉形狀不一致，使其產(chǎn)生較大的沖擊損失。由于導(dǎo)輪的幾何形狀較為復(fù)雜，所以一般用鑄鐵鑄造而成。(三)、密封環(huán)v 從葉輪流出的高壓液體通過旋轉(zhuǎn)的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內(nèi)泄漏，如圖117所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對(duì)應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。v 密封環(huán)的

22、結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖118所示。圖118 (a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但密封效果差；圖l18 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時(shí)通過一個(gè)90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；l 從葉輪流出的高壓液體通過旋轉(zhuǎn)的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內(nèi)泄漏，如圖117所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對(duì)應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。l 密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖118所示。圖118 (a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但密封效果差；圖l18 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時(shí)通過一個(gè)90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；(四)、軸向密封裝置v從葉輪流出的

23、高壓液體，經(jīng)過葉輪背面，沿著泵軸和泵殼的間隙流向泵外，稱為外泄漏。在旋轉(zhuǎn)的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏，提高泵的效率，同時(shí)還可以防止空氣吸入泵內(nèi)，保證泵的正常運(yùn)行。特別在輸送易燃、易爆和有毒液體時(shí)，軸封裝置的密封可靠性是保證離心泵安全運(yùn)行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。1填料密封v填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來實(shí)現(xiàn)密封的裝置。它由填料箱(又稱填料函)、填料、液封環(huán)、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成，如圖119所示。液封環(huán)安裝時(shí)必須對(duì)準(zhǔn)填料函上的入液口，通過液封管與泵的出液管相通，引入壓力液體形成液封，并冷卻潤滑填料。填料密封是通

24、過填料壓蓋壓緊填料，使填料發(fā)生變形，并和軸(或軸套)的外圓表面接觸，防止液體外流和空氣吸入泵內(nèi)。填料密封的密封性可用調(diào)節(jié)填料壓蓋的松緊程度加以控制。填料壓蓋過緊，密封性好，但使軸和填料間的摩擦增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴(yán)重時(shí)造成發(fā)熱、冒煙，甚至將填料燒毀。填料壓蓋過松，密封性差，泄漏量增加，這是不允許的。合理的松緊度應(yīng)該使液體從填料函中滴狀漏出，每分鐘控制在1520滴左右。對(duì)有毒、易燃、腐蝕及貴中葉體，由于要求泄漏量較小或不準(zhǔn)泄漏，可以通過另一臺(tái)泵將清水或其他無害液體打到液封環(huán)中進(jìn)行密封，以保證有害液體不漏出泵外。也可采用機(jī)械密封裝置。v 低壓離心泵輸送溫度小于40時(shí)，常用石墨填料

25、或黃油滲透的棉織填料；輸送溫度小于250、壓力小于18MPa的液體時(shí)，用石墨浸透的石棉填料；輸送溫度小于400、允許工作壓力為25MPa的石油產(chǎn)品時(shí)，用金屬箔包石棉芯子填料。2機(jī)械密封v填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、強(qiáng)腐蝕等惡劣的工作條件。機(jī)械密封裝置具有密封性能好，尺寸緊湊，使用壽命長，功率消耗小等優(yōu)點(diǎn)，近年來在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的使用。v (1)結(jié)構(gòu)及工作原理依靠靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的端面相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而構(gòu)成的密封裝置，稱為機(jī)械密封，又稱端面密封。其結(jié)構(gòu)如圖120所示。緊定螺釘1，將彈簧座2固定在軸上，彈簧座2、彈簧3、推環(huán)4、動(dòng)環(huán)6和動(dòng)環(huán)密封圈5均隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，6靜環(huán)7、

26、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉(zhuǎn)銷9固定，靜止不動(dòng)。動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、動(dòng)環(huán)密封圈和彈簧是機(jī)械密封的主要元件。而動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)并與靜環(huán)緊密貼合是保證機(jī)械密封達(dá)到良好效果的關(guān)鍵。機(jī)械密封l機(jī)械密封中一般有四個(gè)可能泄漏點(diǎn)A、B、C、D和E。密封點(diǎn)A在動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的接觸面上，它主要靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動(dòng)環(huán)壓貼在靜環(huán)上，防止A點(diǎn)泄漏；但兩環(huán)的接觸面A上總會(huì)有少量液體泄漏，它可以形成液膜，一方面可以阻止泄漏，另一方面又可起潤滑作用；為保證兩環(huán)的端面貼合良好，兩端面必須平直光潔。密封點(diǎn)B在靜環(huán)與靜環(huán)座之間，屬于靜密封點(diǎn)；用有彈性的O形(或V形)密封圈壓于靜環(huán)和靜環(huán)座之間，靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。密封點(diǎn)C在

27、動(dòng)環(huán)與軸之間，此處也屬靜密封，考慮到動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)，可采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來密封。密封點(diǎn)D在靜環(huán)座與殼體之間，也是靜密封，可用密封圈或墊片作為密封元件。密封E點(diǎn)有軸套，在軸套與軸之間，也是靜密封，可用密封圈或墊片作為密封元件。(2)結(jié)構(gòu)形式v機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)形式很多，主要是根據(jù)摩擦副的對(duì)數(shù)、彈簧、介質(zhì)和端面上作用的比壓情況以及介質(zhì)的泄漏方向等因素來劃分。v內(nèi)裝式與外裝式 v內(nèi)裝式是彈簧置于被密封介質(zhì)之內(nèi)(見圖120、圖121)，外裝式則是彈簧置于被密封介質(zhì)的外部，如圖1-22所示。圖120非平衡型單端面機(jī)械密封 圖121非平衡型雙端面機(jī)械密封 l一緊定螺釘；2一彈簧座；3彈簧；4

28、推環(huán)； 1一靜密封圈；2靜環(huán)；3動(dòng)環(huán)；4一動(dòng)環(huán)密封圈； 5一動(dòng)環(huán)密封圈；6一動(dòng)環(huán)；7靜環(huán)； 5一推環(huán)；6一彈簧；7緊定螺釘；8彈簧座； 8靜環(huán)密封圈；9防轉(zhuǎn)銷 9一防轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)形式v內(nèi)裝式可使泵軸長度減小，但彈簧直接與介質(zhì)接觸，外裝式正好相反。在常用的外裝式結(jié)構(gòu)中，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)接觸端面上所受介質(zhì)作用力和彈簧力的方向相反，當(dāng)介質(zhì)壓力有波動(dòng)或升高時(shí)，若彈簧力余量不大，就會(huì)出現(xiàn)密封不穩(wěn)定；而v 當(dāng)介質(zhì)壓力降低時(shí)，又因彈簧力不變,使端面上受力過大，特別是在低壓啟動(dòng)時(shí)，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力過大容易磨傷密封面。所以外裝式適用于介質(zhì)易結(jié)晶、有腐蝕性、較黏稠和壓力較低的場合。v 內(nèi)裝式的端面比壓隨介

29、質(zhì)壓力的升高而升高，密封可靠，應(yīng)用較廣。 非平衡型與平衡型v非平衡型與平衡型在端面密封中，介質(zhì)施加于密封端面上的載荷情況，可用載荷系數(shù)久表示，如圖123所示。載荷系數(shù)K為介質(zhì)壓力的作用面積與密封端面面積之比單端面與雙端面機(jī)械密封l單端面與雙端面機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)組成摩擦副，有一對(duì)摩擦副的稱為單端面機(jī)械密封，如圖120所l示，有兩個(gè)摩擦副的稱為雙端面機(jī)械密封，如圖l21所示。與單端面密封相比，雙端面密封有更好的可靠性，適用范圍更廣，可以完全防止被密封介質(zhì)的外泄漏，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高。 (3)機(jī)械密封機(jī)械密封零件材料v正確合理地選擇機(jī)械密封裝置中的各零件材料，是保證密封效果，延長使用壽命的重要條

30、件。材料必須滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的工作條件，具有較高的強(qiáng)度、剛度、耐蝕性、耐磨性和良好的加工性。v 在一對(duì)摩擦副中，不用同一材料制造動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，以免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生咬合現(xiàn)象。通常是動(dòng)環(huán)材質(zhì)硬，靜環(huán)材質(zhì)軟，即硬軟配對(duì)。常用的金屬材料有鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、青銅、碳化鎢等，非金屬材料有石墨浸漬巴氏合金、石墨浸漬樹脂、填充聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。v 輔助密封圈一般用各種橡膠、聚四氟乙烯、軟聚氯乙烯塑料等。v 彈簧常用材料有磷青銅、彈簧鋼及不銹鋼。(4)冷卻沖洗v由于機(jī)械密封本身的工作特點(diǎn)，動(dòng)靜環(huán)的端面在工作中相互摩擦，不斷v產(chǎn)生摩擦熱，使端面溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使摩擦副間的液膜汽化，造成干摩擦，使摩擦副

31、嚴(yán)重磨損，溫度升高還使輔助密封圈老化，失去彈性，動(dòng)靜環(huán)產(chǎn)生變形。為了消除這些不良影響，保證機(jī)械密封的正常工作，延長使用壽命，故要求對(duì)不同工作條件采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，以將摩擦熱及時(shí)帶走。常用的冷卻措施有沖洗法和冷卻法。a、沖洗法利用密封液體或其他低溫液體沖洗密封端面，帶走摩擦熱并防止雜質(zhì)顆粒積聚。在被輸送液體溫度不高，雜質(zhì)含量較少的情況下，由泵的出口將液體引入密封腔沖洗密封端面，然后再流回泵體內(nèi)，使密封腔內(nèi)液體不斷更新，帶走摩擦熱。當(dāng)被輸送液體溫度較高或含有較多雜質(zhì)時(shí)，可在沖洗回路中裝冷卻器或過濾器，也可以從外部引入壓力相當(dāng)?shù)某孛芊庖?。常用的沖洗冷卻機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)如圖l24所示。(4)冷卻

32、沖洗vb、冷卻法分為直接冷卻和間接冷卻。直接冷卻是用低溫冷卻水直接與摩擦副內(nèi)徑接觸，冷卻效果好。缺點(diǎn)是冷卻水硬度高時(shí)，水垢堆積在軸上會(huì)使密封失效。并且要有防止冷卻水向大氣一側(cè)泄漏的措施，因此，使用受到限制。v間接冷卻常采用靜環(huán)背部引入冷卻水結(jié)構(gòu)，如圖125所示。也可采用密封腔外加冷卻顯著，話用于輸送高溫液體。圖1-24沖洗冷卻機(jī)械密封裝置 圖125靜環(huán)背部引入冷卻水 圖126密封腔外加冷卻水套（五）、軸向力平衡裝置l離心泵工作時(shí)，由于葉輪兩側(cè)液體壓力分布不均勻，如圖1227所示，而產(chǎn)生一個(gè)與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。此外，當(dāng)液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉(zhuǎn)為徑向進(jìn)入葉片間的流道時(shí)，

33、由于軸向動(dòng)量的突然變化，產(chǎn)生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個(gè)力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。由于軸向力的存在，使泵的整個(gè)轉(zhuǎn)子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動(dòng)，引起泵的振動(dòng)，軸承發(fā)熱，并使葉輪入口外緣與密封環(huán)產(chǎn)生摩擦，嚴(yán)重時(shí)使泵不能正常工作，甚至損壞機(jī)件。尤其是多級(jí)泵，軸向力的影響更為嚴(yán)重。因此必須平衡軸向力以限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)。1軸向力及危害性軸向力及危害性 圖l27離心泵軸向力示意圖 2平衡裝置v葉輪上開平衡孔如圖128 (a)所示，可使葉輪兩側(cè)的壓力基本上得到平衡。但由于液體通過平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分軸向力不能完全平衡，并且會(huì)使泵的效率有所降低，這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡

34、單，多用于小型離心泵。v泵體上裝平衡管如圖128 (b)所示，將葉輪背面的液體通過平衡管與泵入口處液體相連通來平衡軸向力。這種方法比開平衡孔優(yōu)越，它不干擾泵入口液體流動(dòng)，效率相對(duì)較高。(1)單級(jí)泵的平衡裝置單級(jí)泵的平衡裝置(a)開平衡孔 (b)接平衡管 (c)葉輪背面帶平衡葉片1)單級(jí)泵的平衡裝置單級(jí)泵的平衡裝置v采用雙吸葉輪雙吸葉輪的外形和液體流動(dòng)方向均為左右對(duì)稱，所以理論上不會(huì)產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側(cè)液體流動(dòng)的差異，仍可能有較小的軸向力產(chǎn)生，由軸承承受。v 采用平衡葉片如圖l28 (c)所示，在葉輪輪盤的背面裝有若干徑向葉片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它可以推動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面靠葉輪中

35、心部分的液體壓力下降，下降的程度與葉片的尺寸及葉片與泵殼的間隙大小有關(guān)。此法的優(yōu)點(diǎn)是除了可以減小軸向力以外，還可以減少軸封的負(fù)荷；對(duì)輸送含固體顆粒的液體，則可以防止懸浮的固體顆粒進(jìn)入軸封。但對(duì)易與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。(2)多級(jí)泵的平衡裝置v分段式多級(jí)離心泵的軸向力是各級(jí)葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來承受，必須采取有效的平衡措施。v 葉輪對(duì)稱布置將離心泵的每兩個(gè)葉輪以相反方向?qū)ΨQ地安裝在同一泵軸上，使每兩個(gè)葉輪所產(chǎn)生的軸向力互相抵消，如圖129所示。這種方案流道復(fù)雜，造價(jià)較高。當(dāng)級(jí)數(shù)較多時(shí)，由于各級(jí)泄漏情況不同和各級(jí)葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，

36、往往還需采用輔助平衡裝置。 圖129葉輪對(duì)稱布置圖 (2)多級(jí)泵的平衡裝置v平衡盤裝置因分段式多級(jí)離心泵葉輪沿一個(gè)方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級(jí)葉輪后面裝平衡盤來平衡軸向力。平衡盤裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵殼上的平衡環(huán)組成，如圖1-30所示。 在平衡盤5與平衡環(huán)4之間有一軸向間隙b，在平衡盤5與平衡套3之間有一徑向間隙b0，平衡盤5后面的平衡室與泵的吸人口用管子連通，這樣徑向間隙前的壓力是末級(jí)葉輪背面的壓力P2，平衡盤后的壓力是接近吸入口的壓力Pl。泵啟動(dòng)后由多級(jí)泵末級(jí)葉輪流出來的高壓液體流過徑向間隙b0，壓力下降到P ，由于壓力P Pl，就有壓力P 一Pl作用在平衡盤5上，這

37、個(gè)力就是平衡力，方向與作用在葉輪上的軸向力相反。v 離心泵工作時(shí)，當(dāng)葉輪上的軸向力大于平衡盤5上的平衡力時(shí)，泵的轉(zhuǎn)子就會(huì)向吸入方向竄動(dòng)，使平衡盤5的軸向間隙b0減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過徑向間隙b0的壓力降減小，從而提高了平衡盤5前面的壓力p ，即增加了平衡盤5上的平衡力。隨著平衡盤5向左移動(dòng)，平衡力逐漸增加，當(dāng)平衡盤5移動(dòng)到某一個(gè)位置時(shí)，平衡力與軸向力相等，達(dá)到平衡。(2)多級(jí)泵的平衡裝置l同樣，當(dāng)軸向力小于平衡力時(shí)，轉(zhuǎn)子將向右移動(dòng)，移動(dòng)一定距離后軸向力與平衡力將達(dá)到新的平衡。由于慣性，運(yùn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子不會(huì)立刻停止在新的平衡位置上，而是繼續(xù)移動(dòng)促使平衡破壞

38、，造成轉(zhuǎn)子向相反方向移動(dòng)的條件。l 泵在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子永遠(yuǎn)也不會(huì)停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右軸向竄動(dòng)。當(dāng)泵的工作點(diǎn)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)自動(dòng)地移到另一平衡位置進(jìn)行軸向竄動(dòng)。由于平衡盤有自動(dòng)平衡軸向力的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。圖1230多級(jí)泵的平衡盤裝置 l末級(jí)葉輪；2尾段；3平衡套；4一平衡環(huán)； 5一平衡盤；6接吸入口的管孔(六)、轉(zhuǎn)子的不平衡v動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡如果在一個(gè)轉(zhuǎn)子上，能夠綜合出兩個(gè)大小相等、方向相反，但不在同一直徑的不平衡重量，則轉(zhuǎn)子在靜止時(shí)雖然能獲得平衡，但在旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)不平衡的力偶，這力偶不能在靜力狀態(tài)下確定，而只能在轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)下確定，故稱為動(dòng)不平衡狀態(tài)，如圖1-31 b所

39、示。 v 動(dòng)不平衡狀態(tài)一般常出現(xiàn)在長度與直徑之比(LD)較大的(即柱狀的)轉(zhuǎn)子上，如多級(jí)離心泵、高速泵、離心機(jī)、水環(huán)泵、電動(dòng)機(jī)和離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子等。1動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡2混合不平衡混合不平衡v混合不平衡混合不平衡如果在一個(gè)轉(zhuǎn)子上，既有靜不平衡：又有動(dòng)不平衡，這就稱為混合不平衡狀態(tài)，如圖1-31c所示。這種混合不平衡狀態(tài)是最普遍的一種不平衡的狀態(tài)，它多半產(chǎn)生在長度和直徑較大的轉(zhuǎn)子上。 為了消除轉(zhuǎn)子上的不平衡力或不平衡力偶所引起的有害的影響，必須精確地測定出不平衡重量所在的方位和大小，然后設(shè)法用平衡重來平衡之。這種操作過程就稱為轉(zhuǎn)子找平衡，一般可以分為靜平衡和動(dòng)平衡兩種方法。v 通常凡是需要找動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)于，最好都預(yù)先找好靜平衡，然后再找動(dòng)平衡。反之，凡是已經(jīng)找好動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子，就不需要再找靜平衡，因?yàn)閯?dòng)平衡的精度比靜平衡