具有自吸能力的可調(diào)速的微型水泵

1、具有自吸能力的可調(diào)速的微型水泵 水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。水泵的技術(shù)參數(shù)主要有流量、吸程、揚程、軸功率、水功率、效率等。水泵類型較多，根據(jù)不同的工作原理可分為容積式水泵、動力式水泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量，有隔膜泵、往復(fù)泵等。動力式泵又稱葉輪式泵或葉片式泵，靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對液體的作用力，將機械能傳遞給液體，使其動能和壓力能增加，然后再通過泵缸，將大部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能而實現(xiàn)輸送。離心泵是最常見的動力式泵。應(yīng)根據(jù)裝置的工藝參數(shù)、輸送介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)、操作周期、泵的結(jié)構(gòu)特性、購置和使用成本等因素合理選

2、擇泵的類型。 在很多場合，比如需要自動啟停泵、要頻繁啟動水泵、水泵入口可能吸入氣體、要移動工作的水泵、灌泵不方便等，人們很需要具有自吸能力的泵。沒有自吸能力的泵，每次吸水前都要加"引水(引導(dǎo)用的水)'，將抽水管灌滿水，就很麻煩。自吸式水泵能在抽水管內(nèi)是空氣的情況下，利用泵工作時形成的負壓，在大氣壓的作用下將低于抽水口的水吸上來，再從水泵的排水端排出。這個過程是不需要加"引水'的。自吸的高度就叫吸程，單位一般是米,也叫最大自吸高度。即泵在不加"引水'的情況下，能自動將水吸上來的最大高度(泵抽水口中心距離待抽液面的垂直距離)。吸程的高低，跟泵的

3、功率、流量、結(jié)構(gòu)等有關(guān)系。吸程的理論極限值是當?shù)卮髿鈮?。但由于密封性等原因，吸程一般只有?shù)米。在水泵入口斷面安裝一只真空表，讀出真空表的讀數(shù)，其單位為MPa,與標準大氣壓相比換算成水柱就是水泵的吸程，單位為m。在實際操作中，人們常常也把水泵的允許安裝高度叫做吸程，吸程=標準大氣壓（10.33m）-汽蝕余量-安全量（0.5m）。自吸式水泵實際的安裝高度要考慮到吸水管道的阻力、當?shù)睾０魏退疁?。一般在海拔超過300m或水溫大于20時要對廠家的實驗值進行修正。除了合理選擇自吸泵的型號外，選擇合適的阻力較小的管道、減少進水管彎頭閥門等阻力件、減小水平距離、在條件允許的情況下盡量將泵安裝在離液面較近的位置

4、也是提高自吸能力，縮短自吸時間的有效方法。 具備自吸能力的泵有：容積式泵如齒輪泵、螺桿泵、活塞泵、隔膜泵等，動力式泵中的自吸旋渦泵、射流泵。一些本身不能自吸的泵經(jīng)特殊設(shè)計，增添必要的機構(gòu)，亦可具備自吸能力，如自吸式離心泵。螺桿泵運送液體的種類和粘度范圍寬廣，適合輸送含有顆?；蚶w維的介質(zhì)，壓力和流量范圍寬闊，壓力高而均勻，流量均勻連續(xù)，噪音低，吸入性能好，但尺寸較大。這里主要介紹生產(chǎn)、環(huán)保、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域常用的具有自吸能力的微型小型水泵。微型小型水泵的型號較多，每分鐘流量從小于1升到一百多升，重量從小于1公斤到幾十公斤不等。 動力式泵中的射流泵是一種原理獨特，利用工作流體的射流來輸送流體的設(shè)備

5、，需要與其他泵或高壓流體來源配合使用。根據(jù)工作介質(zhì)和被輸送流體介質(zhì)的性質(zhì)是液體還是氣體，而分別稱為噴射器、引射器、射流泵等不同名稱，但結(jié)構(gòu)型式和工作原理基本相同。通常把工作液體和被抽送液體是同一種液體的設(shè)備稱為射流泵。射流泵的工作原理是工作流體從噴嘴高速噴出時，在喉管入口處因周圍的空氣被射流卷走而形成真空，被輸送的流體即被吸入。兩股流體在喉管中混合并進行動量交換，使被輸送流體的動能增加，最后通過擴散管將大部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。射流泵具有內(nèi)部無運動部件，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，無泄漏，有自吸能力，加工容易等優(yōu)點。射流泵可輸送液體、氣體和固體。射流泵獨特的工作原理決定了它的應(yīng)用。在很多領(lǐng)域，采用射流泵

6、技術(shù)可以使整個工藝流程和設(shè)備大為簡化，并提高工作可靠性。特別是在高溫、高壓、真空、強輻射及水下等特殊工作條件下，更顯示出其獨特的優(yōu)越性。它還能利用帶壓的廢水、廢汽（氣）作為工作流體，從而節(jié)約能源。由于射流泵是依靠液體質(zhì)點間的相互撞擊來傳遞能量的，因此在很合過程中產(chǎn)生大量旋渦、在喉管內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦損失以及在擴散管中產(chǎn)生擴散損失都會引起大量的水力損失，因此射流泵的效率較低，一般不超過30%。 旋渦泵出現(xiàn)于1920年。旋渦泵的種類很多，按其結(jié)構(gòu)主要可分為一般旋渦泵、多級旋渦泵和自吸旋渦泵等。一般旋渦泵通常采用閉式葉輪和開式流道，它的吸入口和排出口是直接連通的，因此這種泵不能自吸，往往在排出口加一自吸附

7、加裝置后才能自吸。自吸旋渦泵的開式葉輪和泵的入口及出口不直接相通，組成閉式流道，或者流道末端做成向心式的向心流道，便能自吸。自吸旋渦泵根據(jù)葉輪數(shù)目不同，通常還有單級的和多級的結(jié)構(gòu)形式。自吸旋渦泵既可以自吸，又可以汽液混合輸送，所以使用范圍較廣。微型、小型自吸旋渦泵是常見的一種自吸水泵，它的葉輪高速旋轉(zhuǎn)時排出部分泵中的存水，形成真空，吸入進水管中的空氣，空氣與存水混合。氣液混合體進入氣液分離室，氣體從泵出口逸出，液體比重大，從回流孔回到流道，周而復(fù)始直到將進水管中的空氣排除干凈，實現(xiàn)自吸。旋渦泵內(nèi)部的流動過程十分復(fù)雜，目前存在幾種假說，設(shè)計還主要依靠模型換算和經(jīng)驗系數(shù)方法。 旋渦泵結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)部

8、部件間歇多小于1mm，對加工和裝配精度要求很高。旋渦泵的密封間隙越小，自吸高度越大，在間隙增大時，除自吸高度下降外，泵的揚程、效率均降低。旋渦泵很適用于小流量、高揚程、易揮發(fā)、易汽化的液體的輸送，成為離心泵在小流量范圍的延續(xù)，但抗氣蝕能力不如離心泵。旋渦泵具有較陡的揚程-流量和功率-流量曲線，因此對系統(tǒng)的壓力波動不敏感。旋渦泵只能輸送非粘性液體，隨著液體粘性上升，揚程和效率會急劇下降。如果液體中含有雜質(zhì)，會磨損部件增大間隙，降低旋渦泵的性能。部分旋渦泵可以實現(xiàn)氣液混輸。旋渦泵的缺點是效率較低，一般為2040%，最高不超過50%。自吸旋渦泵的進口一般要安裝止回閥，還多了一個氣液分離室和回流孔，造

9、成能量損失，效率比一般旋渦泵還要低。微型、小型自吸旋渦泵的流量可小于10L/min，但效率只有1020%。 普通離心泵沒有自吸能力，需要對離心泵結(jié)構(gòu)進行特殊設(shè)計。有的在吸水管路上設(shè)置真空泵，水泵啟動前，真空泵先啟動，使水泵吸水管內(nèi)先充滿水，保證水泵自動、迅速啟動。這種吸水方式需要有完善的自動控制系統(tǒng)以保證正常工作。有的在進水管安裝止回閥。止回閥使水流只能由水池進入吸水管而不能倒流，可使吸水管內(nèi)一直都充滿水，保證離心泵能迅速啟動，快速上水。這種吸水方式的可靠性受吸水底閥質(zhì)量的影響，比如關(guān)閉不嚴、漏水，吸水管內(nèi)的水就會慢慢流失，時間長了，吸水管內(nèi)就沒有水，導(dǎo)致水泵啟動時仍需人工灌水。從節(jié)能的觀點看

10、，底閥的阻力很大，對節(jié)能非常不利。有的設(shè)置泵前吸水罐，水泵在第一次運行前，罐內(nèi)應(yīng)人工灌滿水，第一次運行停止后，因為吸水罐的進水管高度高于罐內(nèi)水面高度，罐內(nèi)的水不會倒流，吸水罐內(nèi)能儲存一定的水，保證水泵的吸水管內(nèi)充滿水，以后水泵再運行時，罐內(nèi)出現(xiàn)負壓，水池中的水在大氣壓力的作用下補充到吸水罐內(nèi)。小型的自吸式離心泵的流量約為50L/min，揚程可達20m以上，功率較大，多采用交流電機。離心泵一般流量較大，小功率的離心泵效率較低。小型離心泵的效率為50%70%，大型泵可高達90%。小流量的離心泵制造困難成本較高。 活塞泵依靠活塞往復(fù)運動，使得泵腔工作容積周期變化，實現(xiàn)吸入和排出液體?；钊梅譃閱?、雙

11、作用式；單、雙、多缸式?；钊玫牧髁恳话銥?.76000m3/h，排出壓力≤40MPa，大多數(shù)情況下≤25MPa?；钊玫牧髁坑杀酶字睆健⒒钊谐碳盎钊糠昼姷耐鶑?fù)次數(shù)確定的。揚程取決于裝置管路特性，同一臺活塞泵流量不變，而揚程可隨著裝置管路特性變化?；钊眠m用于高壓、小流量的場合，特別是流量小于100m3/h，排出壓力大于9.8MPa時，顯示出較高的效率和良好的運行性能。它吸入性能好，能抽吸各種不同介質(zhì)、不同粘度的液體。其缺點是有脈動、價格較高、維護困難、活塞與輸送介質(zhì)接觸、在一些介質(zhì)中活塞磨損非?？臁Ｔ陔妱訖C、內(nèi)燃機這些高速原動機問世之前，往復(fù)活塞泵是水泵的主導(dǎo)

12、產(chǎn)品，往復(fù)活塞結(jié)構(gòu)作為變?nèi)莘e泵的基本結(jié)構(gòu)，原理簡單，高效高壓。但隨著電動機的出現(xiàn)，離心泵因其結(jié)構(gòu)簡單，與電機配接使用方便，可以在廣泛的流量和揚程范圍內(nèi)工作，離心泵技術(shù)迅速地得到發(fā)展。往復(fù)式活塞泵工作方式與旋轉(zhuǎn)動力連接不方便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜體、積大，高速運行受限制，且流量較小，因而離心泵取代活塞泵成為水泵的主導(dǎo)產(chǎn)品。離心泵進入全盛時期已持續(xù)了一個世紀?；钊靡云涓咝Ц邏旱奶攸c一直應(yīng)用在追求高性能的特殊水泵以及內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)中。近年來還出現(xiàn)了一些應(yīng)用范圍較廣的新型結(jié)構(gòu)的微型、小型活塞泵。 齒輪泵的原理是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似8字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外

13、徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。當齒輪轉(zhuǎn)動時，齒輪脫開側(cè)的空間的體積從小變大，形成真空，將液體吸入，齒輪嚙合側(cè)的空間的體積從大變小，而將液體擠入管路中去。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單,工藝性較好,成本低；與同樣流量的其他泵相比,結(jié)構(gòu)緊湊,體積?。挥凶晕芰?；對工作介質(zhì)清潔度要求低，能輸送腐蝕性、高溫的液體。缺點是工作壓力較低；存在泄漏問題，容積效率較低；流量脈動大。由于腐蝕原因，齒輪泵多用于輸油，針對水介質(zhì)需要專門設(shè)計。 微型薄膜水泵是通過薄膜的往復(fù)振動來泵送流體。膜片向后運動時，泵腔體積增大，腔內(nèi)壓力降低，在壓差作用下，進口閥打開，吸入流體；當膜片向前運動時，泵腔體積減小，腔內(nèi)壓力升高，在壓差作用下，出口閥打開，

14、排出流體；如此循環(huán)往復(fù)。它的驅(qū)動原理多種多樣，有靜電、壓電、電磁、熱、氣動、電液、行波傳遞、凝膠致動和光熱致動等。薄膜泵的特點是效率高；運動機構(gòu)與輸送介質(zhì)完全隔離、對介質(zhì)無污染；非動密封，無泄漏；可靠性好；體積小、重量輕；具有自吸能力；不怕空轉(zhuǎn)；無需潤滑保養(yǎng)；自身噪音低。微型薄膜泵作為真空水泵使用時，無需灌泵，啟動后立即吸水排水。它既能抽氣又能抽水，無水時不怕干轉(zhuǎn)。微型薄膜泵的優(yōu)點尤其是小巧、無污染性、自吸性使它在儀器儀表行業(yè)得到了廣泛運用。薄膜泵的主要缺點是輸送介質(zhì)溫度受薄膜性能限制，一些薄膜泵不適于高粘度流體，出口壓力波動幅度大，有時需安裝緩沖設(shè)備。不同規(guī)格的薄膜泵流量差別大，從小于1升/分鐘到數(shù)百升/分鐘。由于薄膜泵具有自吸能力，儀器儀表行業(yè)常用的微型薄膜泵也稱為微型真空泵、微型采樣泵。 近年來技術(shù)領(lǐng)先的微型真空泵生產(chǎn)商在電機、隔膜材質(zhì)上取得了突破性的進展，薄膜泵的使用在發(fā)達國家得到了很大發(fā)展，正逐步占領(lǐng)其它泵的一些領(lǐng)域。相信隨著技術(shù)的進步，薄膜泵在我國的運用必將日益廣泛。目前國內(nèi)低端的微型真空泵多為國貨，進口品牌不占優(yōu)勢。高端微型真空泵主要有進口的KNF、THOMAS等品牌和成都"氣海'