離心泵的結(jié)構(gòu)知識(shí)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1離心泵的結(jié)構(gòu)知識(shí)離心泵的結(jié)構(gòu)知識(shí)第1頁/共63頁n （4）、耐高溫或耐低溫并能有效連續(xù)工作。第2頁/共63頁第3頁/共63頁入液體，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。第4頁/共63頁出水量減少，對(duì)水泵造成損壞（簡稱“氣蝕”）造成設(shè)備事故！第5頁/共63頁第6頁/共63頁第7頁/共63頁第8頁/共63頁葉輪一般為單吸式。第9頁/共63頁第10頁/共63頁第11頁/共63頁（1）、低壓泵：揚(yáng)程20m；（2）、中壓泵 ：揚(yáng)程 20-100m；（3）、高壓泵：揚(yáng)程100m ； 第12頁/共63頁泵可分為：泵可分為：（1）清水泵；（2）泥漿泵；（3）酸

2、泵； （4）堿泵；（5）油泵； （6）砂泵； （7）低溫泵； （8）高溫泵；（9）屏蔽泵等。第13頁/共63頁第14頁/共63頁表1-1離心泵基本類型代號(hào)第15頁/共63頁第16頁/共63頁圖1-5 B型泵1-葉輪背帽2-葉輪背帽止回墊3-葉輪外口環(huán)4-葉輪內(nèi)口環(huán)5-密封填料6-密封填料壓蓋7-支撐軸承壓蓋8-支撐軸承9-托架10-止推軸承11-油封12-泵軸13-葉輪鍵14-擋油環(huán)第17頁/共63頁第18頁/共63頁第19頁/共63頁第20頁/共63頁第21頁/共63頁第22頁/共63頁第23頁/共63頁第24頁/共63頁第25頁/共63頁第26頁/共63頁轉(zhuǎn)子是指離心泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它包括葉

3、輪、泵軸、軸套、軸承等零；如圖19所示。 圖19第27頁/共63頁l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。 l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。l按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。l(1)閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有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

4、率低，適用輸送含較多固體懸浮物或帶纖維體。l(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。l 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。l葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學(xué)性質(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。第28頁

5、/共63頁第29頁/共63頁圖112 第30頁/共63頁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?？梢越档湍Σ料禂?shù)，提高使用壽命。 圖113 第31頁/共63頁 軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作用。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 第32頁/共63頁第33頁/共63頁l 蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，高效區(qū)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，

6、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。第34頁/共63頁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)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lm

7、m。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。第35頁/共63頁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

8、；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； 圖118 (c)為迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0102mm之間。 l 密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當(dāng)密封間隙超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。l 密封環(huán)應(yīng)采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等。第36頁/共63頁第37頁/共63頁保證泵的正常運(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。第38頁/共63頁第39頁

9、/共63頁第40頁/共63頁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

10、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。第41頁/共63頁l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。內(nèi)裝式與外裝式 l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

11、封圈；9防轉(zhuǎn)銷 9一防轉(zhuǎn)銷第42頁/共63頁l 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l 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。l 內(nèi)裝式的端面比壓隨介質(zhì)壓力的升高而升高，密封可靠，應(yīng)用較廣。 第43頁/共63頁l 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

12、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，第44頁/共63頁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。 第45頁/共63頁l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。l 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

13、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。l 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。l 彈簧常用材料有磷青銅、彈簧鋼及不銹鋼。第46頁/共63頁l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l(xiāng)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

14、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孛芊庖骸３Ｓ玫臎_洗冷卻機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)如圖l24所示。第47頁/共63頁lb、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)

15、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。l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第48頁/共63頁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)，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。l由于軸向力的存在，使泵的

16、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)。 圖l27離心泵軸向力示意圖 第49頁/共63頁(1)單級(jí)泵的平衡裝置單級(jí)泵的平衡裝置l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)簡單，多用于小型離心泵。l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

17、。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。(a)開平衡孔 (b)接平衡管 (c)葉輪背面帶平衡葉片第50頁/共63頁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。第51頁/共63頁l 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。l 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

18、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，往往還需采用輔助平衡裝置。 圖129葉輪對(duì)稱布置圖 第52頁/共63頁加，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。第53頁/共63頁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，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

19、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接吸入口的管孔第54頁/共63頁1動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡第55頁/共63頁第56頁/共63頁l 靜平衡原理靜平衡原理凡是可以在靜止?fàn)顟B(tài)下測定轉(zhuǎn)子不平衡重量所在的方位，同時(shí)又能確定平衡重應(yīng)加的位置和大小，這種找平衡的方法稱為靜平衡。l 靜平衡是根據(jù)靜力平衡的原理來找平衡的。找靜平衡時(shí)，一般是先測定不平衡重量G或G的方位，然后在其相反方向上，選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢眉由弦欢ㄖ亓康钠胶庵豎o來平衡之，如圖1232所示。此時(shí)，不平衡重和平衡重應(yīng)滿足以下力矩平衡方程(即兩者的重徑積或離心力應(yīng)相等)： GQoR 或或 Gx