離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

1、第2章離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理離心式水泵是制冷空調(diào)工程中用得最多的一 種，其特點(diǎn)是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)來使流體獲得 較大的動能，并依靠流道岀口的蝸殼斷面變化使 流體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能，水流在葉輪中的流動 主要是受到離心力的作用。幾種典型離心泵幾種典型離心泵幾種典型離心泵DL型立式多級離心泵GDL型立式多級管道泵幾種典型離心泵幾種典型離心泵IS單IS、ISR、ISY型離心泵單級單吸全不銹鋼耐腐蝕離心泵級離心泵幾種典型離心泵ISG型系列管道泵IS單級離心泵幾種典型離心泵S型單級雙吸中開泵TSWA型臥式多級離心泵2.1離心泵的基本構(gòu)造與工作原理圖2-1是離心泵工作狀態(tài)示意圖。離心泵

2、主要包括泵體（蝸殼，泵軸，葉輪 等）、吸水管路、壓水管路及其附件等。使用時，泵的吸水口與吸水管相連接，岀水 口與壓水管相連接，共同組成吸水一一增壓一一排 水通道。2.1.1離心泵的基本構(gòu)造圖2離心泵工作狀態(tài)示意圖1 底閥2 壓水室3 葉輪4 蝸殼5 閘閥6 接頭7 壓水管8 止回閥9 壓力表2.1.1離心泵的基本構(gòu)造意圖圖2-2是常用的單級單吸臥式離心泵的結(jié)構(gòu)示主要部件包括： 葉輪 泵軸 泵殼 泵座 填料盒（軸封裝置） 減漏環(huán)軸承座等1葉輪 2泵軸3鍵 4泵殼5泵座 6灌水孔7放水孔8真空表接孔9壓力表接孔10泄水孔11填料盒12減漏壞13軸承座14填料壓蓋調(diào)節(jié)螺栓15傳動輪圖22單級單吸臥式

3、離心泵結(jié)構(gòu)示意圖心泵結(jié)構(gòu)別切圖2.1.1離心泵的基本構(gòu)造 1.葉輪 葉輪是離心泵的主要零部件，是對液體做功 的主要元件。 葉輪一般由兩個圓形蓋板以及蓋板之間若干 片彎曲的葉片和輪轂所組成，如圖2-3所示。 葉輪按吸入口數(shù)量可分為單吸式與雙吸式兩 種，雙吸金葉輪如圖2-4厲示。葉輪按其蓋板情況可分為封閉式、開式和半 開式葉輪三種形式，如圖25所示。1前蓋板2后蓋板3葉片4葉槽5吸水口 6輪轂7泵軸圖23單吸式葉輪示意圖1吸入口 2輪蓋3葉片4輪轂5軸孔圖24雙吸式葉輪示意圖2)(6)(C圖25開式.半開式、封閉式葉輪示意圖a)為封閉式葉輪b)為敞開式葉輪c)為半開式葉輪開式、半開式、封廚式葉輪原

4、型Figure L Common impeller types for centrifugal pumps.離心泵各部件的作用1. 泵軸的作用是什么？2. 泵殼的作用是什么？3. 泵座的作用是什么？4. 填料盒的種類和組成有哪些?5. 填料盒的作用是什么？裝哪?減漏環(huán)的作用是什么？裝哪?2.1.1離心泵的基本構(gòu)造 2.泵軸（見圖22中2） 泵軸的作用是用來傳遞扭矩，使葉輪旋轉(zhuǎn)。 泵軸的常用材料是碳素鋼和不銹鋼。 葉輪和軸靠鍵相連接，由于這種連接方式只能傳遞扭 矩而不能固定葉輪的軸向位置，故在水泵中還要用軸套和 鎖緊螺母來固定葉輪的軸向位置。葉輪釆用鎖緊螺母與軸套軸向定位后，為防止鎖緊螺母退扣，

5、要防止水泵反轉(zhuǎn)，尤其是對初裝水泵或解體檢修后的水泵要按規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)向檢查,確保與規(guī)定轉(zhuǎn)向一致。 3-泵殼（見圖2-2中4 ） 泵殼通常鑄成蝸殼形，是主要固定部件。它 收集來自葉輪的液體，并使液體的部分動能轉(zhuǎn)換 為壓力能，最后將液體均勻地導(dǎo)向排出口。 泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水 泵起動前用來充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。 在泵殼的底部設(shè)有放水螺孔，以便在水泵停 車檢修時放空積水。 4-泵座（見圖2-2中5 ） 其作用是固定水泵。 泵座上有與底板或基礎(chǔ)固定用的法蘭孔，在 泵座的橫向槽底開有泄水螺孔，以隨時排走由填 料盒內(nèi)流岀的滲漏水。泵殼和泵座上的這些螺孔, 如果在水泵運(yùn)行中暫時無用，可以用帶

6、螺紋的絲 堵（悶頭）拴緊。 5-填料盒（見圖2-2中11） 泵軸穿出泵殼時，在軸與殼之間存在間隙。 在單吸式離心泵中，該部位如不用軸封裝置, 泵殼內(nèi)高壓水就會向外大量泄漏。填料盒就是常用的一種軸封裝置。圖2-6 是較常見的壓蓋填料盒，是由軸圭寸套、填料、水 封管、水封環(huán)和填料壓蓋5個部件組成。軸承密封一一填料盒2填料式軸封x-iSwuq DOH.Pump s 勵:W3花耗Psckng g.R!>dj：上 +,- j-WWSphereLiquid sid& 誡網(wǎng)_Shutting box maPiling nngs壓蓋填料盒示意Ill填料盒1軸封套2填料八3水封管4水封環(huán)5壓蓋水封

7、壞其中1為環(huán)圈空間，2為水孔圖26壓蓋填料盒示意圖2.1.1離心泵的基本構(gòu)造填料又稱“盤根”,在軸封裝置中起阻水隔氣的密封nn作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉繩填料。填料壓蓋的作用是壓緊填料，它對填料的壓緊程度可通過擰松或擰緊壓蓋上的螺栓來進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用時，壓蓋 的松緊要適宜，壓得太松，則達(dá)不到密封效果；壓得太緊, 則泵軸與填料的機(jī)械磨損大，消耗功率大，如果壓得過緊, 則有可能造成抱軸現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴(yán)重的發(fā)熱和磨損。一般地，壓蓋的松緊以水能通過填料縫隙呈滴狀滲出為宜（約每分鐘泄漏6 0滴）。水封管與水封環(huán)的作用是將泵內(nèi)的壓力水引入填料與泵軸間的縫隙，起到引水冷卻與潤滑的作用（有的水泵利 用在泵

8、殼上制做的溝槽來取代水封管，結(jié)構(gòu)更為緊湊）。2.1.1離心泵的基本構(gòu)造 6.減漏環(huán) 位置：葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫 處。 它是高低壓交界面且具有相對運(yùn)動的部位， 很容易發(fā)生泄漏，如圖中12所示。 為了減少泵殼內(nèi)高壓水向吸水口的回流量， 一般在水泵的構(gòu)造上采用兩種減漏方式：1）減小接縫間隙（不超過o.io5mm）。2）增加泄漏通道中的阻力。2.1.1離心泵的基本構(gòu)造 應(yīng)用中，該間隙處容易發(fā)生葉輪與泵殼間的磨損現(xiàn)象, 影響葉輪和泵殼的使用壽命。 減漏環(huán)的外形與安裝示意圖如圖27所示。 圖2-8為3種不同形式的減漏環(huán)，其中，（C）為雙環(huán) 迷宮形的減漏環(huán)，其水流回流時的阻力很大，減漏效果好,

9、但構(gòu)造復(fù)雜。 減漏環(huán)的另一作用是承磨，水泵中有了減漏環(huán)，當(dāng)摩 擦是間隙變大后，只須更換減漏環(huán)而避免使葉輪和泵殼報(bào) 廢。因此，減漏環(huán)又稱承磨環(huán)，是一個易損件。(a )減漏環(huán)外形葉祀葉輪(b )安裝示意圖圖27減漏環(huán)減漏壞類型示意圖(b>心圖28減漏環(huán)類型示意圖a）單環(huán)型b）雙環(huán)型c）雙環(huán)迷宮型r1泵殼2 鑲在泵殼上的減漏環(huán)3 葉輪4 鑲在葉輪上的減漏環(huán)2.1.1離心泵的基本構(gòu)造 7-軸承座 軸承座是用來支承軸的。 軸承裝于軸承座內(nèi)作為轉(zhuǎn)動體的支持部分。軸承座的 構(gòu)造如圖29所示。圖中6為冷卻水套，一般在軸承發(fā)熱量 較大、單用空氣冷卻不足以將熱量散發(fā)時，可采用這種水 冷套的形式來冷卻，水套上

10、要另接冷卻水管。軸承與軸是緊配合，裝配前應(yīng)先將軸承在機(jī)油中加熱 到120°C左右，使軸承受熱膨脹后再套在軸上，軸承的拆 卸一般要用專用工具。無論是安裝還是拆卸軸承，都要注 意按規(guī)定操作，切忌野蠻作業(yè)，以防損壞軸和軸承。承座構(gòu)造4圖29軸承座的構(gòu)造1 雙列滾珠軸承2 泵軸3 阻漏油橡皮圈4 油杯孔5 封板6冷卻水套滾動軸承圖滾動軸承動畫滑動軸承SHAFTSAVER滑動軸承2-1.1離心泵的基本構(gòu)造 8.軸向力平衡措施 單吸式離心泵的葉輪缺乏對稱性，導(dǎo)致工作時葉輪兩側(cè) 的作用壓力不相等，如圖210所示。因此，在水泵葉輪上作 用有一個推向吸入口的軸向力必須采用專門的軸向力 平衡裝置來解決。

11、 單級單吸式離心泵一般在葉輪的后蓋板上鉆平衡孔， 并在后蓋板上加裝減漏環(huán)，如圖271所示。此環(huán)的直徑可與 前蓋板上的減漏環(huán)的直徑相等。壓力水經(jīng)此減漏環(huán)時壓力下 降，并經(jīng)平衡孔流回葉輪中去，使葉輪后蓋板上的壓力與前 蓋板相接近，因而就消除了軸向推力。此方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu) 簡單，容易實(shí)行；缺點(diǎn)是葉輪流道中的水流受到平衡孔回流 水的沖擊，使水力條件變差，從而使水泵的效率有所降低。軸向力平衡措施圖210軸向推力1排出壓力2加裝的減漏環(huán)3平衡孔 4泵殼上的減漏環(huán)2.1.2離心泵的工作原理 離心泵在起動之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水 管道。3金問龜:1）水是怎樣在葉輪里獲得速度能（動能）的？2）水的部分速度能

12、是如何轉(zhuǎn)化為出水口的壓力能的?3）水為什么會源源不斷地流進(jìn)葉輪，進(jìn)而使水泵能 連續(xù)出水？心式泵:作示意圖離心泵的工作過程 離心泵的工作過程，實(shí)際上是一個能量的傳 遞和轉(zhuǎn)換的過程。它把電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能 轉(zhuǎn)化另被抽升水的動能和禺能。 在這個轉(zhuǎn)化過程中，必然伴隨著許多能量損 失，從而影響離心泵的效率。這種能量損失越大， 離心泵的性能就越差，工作效率就越低。 在泵起動時，如果泵內(nèi)存在空氣，則葉輪旋 轉(zhuǎn)后空氣產(chǎn)生的離心力也小，使葉輪吸入口中心 處只能造成很小的真空，液體木能進(jìn)至U葉輪中心， 泵就不能岀水。II2.2離心泵的性能 J HS«91 221離心泵的性能參數(shù) 流量Q：單位時間內(nèi)由

13、泵所輸送的流體體積，即指的是體積流量, 單位為m3/s或m3/h o 揚(yáng)W：即壓頭，指單位重量的流體通過泵之后所獲得的有效能 量，也就是泵所輸送的單位重量流體從泵進(jìn)口到出口的能量增值。單 位為m H2O。 功W：通常指輸入功率，即由原動機(jī)傳到泵軸上的功率，也稱 為軸功率，單位為W或kAV 效率" 有效功率Ne與軸功率N之比。 轉(zhuǎn)速71 ：泵的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位是r/mino離心泵的揚(yáng)程大氣壓3 丨 X7 3只要把正在運(yùn)行中的水泵裝置的真 空表和壓力表讀數(shù)（按mo計(jì)）相加， 就可得出該水泵的工作揚(yáng)程。水泵揚(yáng)程也可以用管道中水頭損失 及揚(yáng)升液體高度來計(jì)算:H = HST+Xh圖212

14、離心泵裝置Hst = Hss + Hsd離心泵的有效功率輸入功率是由原動機(jī)（如電機(jī)等）傳到泵軸上的功率, 也稱為軸功率，用符號示。泵的輸出功率又稱為有效功率，表示單位時 間內(nèi)流體從泵中所得到的實(shí)際能量，它等于重量 流量與揚(yáng)程的乘積。|有效功率用/Vie表示|億=0 =如|效率離心泵的效率用來表示輸入的軸功率械流體 利用的程度，即用有效功率/Ve與軸功率雌比來 表示效率。效率用符號表示。NeN2.2.2離心泵的特性曲線IIIIII離心泵的理論特性曲線離心泵的實(shí)測特性曲纜圖2仃14SA型離心泵的特性曲線2.3葉輪葉型對離心泵性能舸影響前向葉型的泵所需要的 軸功率隨流量的增加而增加 得很快。因此這類泵在運(yùn)行 中增加流量時，原動機(jī)超載 的可能性比徑向葉型的泵大 得多，而后向葉型的葉輪一 般不會發(fā)生原動機(jī)的超載現(xiàn) 象。這也是后向式葉型被離 心泵廣泛采用的原因之一。2.3葉輪葉型對離心泵性能的影響(a)(b)(c)圖220葉輪葉型與出口安裝角a ）后向葉型 b ）徑向葉型 c ）前向葉型具有前向葉型的葉輪所獲得的理論揚(yáng)程最大，其次為徑向 葉型，而后向葉型的葉輪的理論揚(yáng)程最小。前向葉型的泵雖然能提供較