1.5.1 離心泵的工作原理與結(jié)構(gòu)課件講解

探究“船之翼”——輔機(jī)之力主講：郭衛(wèi)勇8435759武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院探究輔機(jī)一：船用泵1.5.1離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理主講：郭衛(wèi)勇8435759武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院8435759CONTENTS01離心泵的結(jié)構(gòu)02離心泵的工作原理03離心泵的揚(yáng)程843575901離心泵的工作原理01離心泵的工作原理1．分類離心泵………液體軸向進(jìn)入，徑向流出軸流泵………液體軸向進(jìn)入，軸向流出混流泵………液體沿軸線的傾斜方向進(jìn)入，仍然是沿軸線的傾斜方向流出01離心泵的工作原理2．優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，易操作；流量大，流量均勻；重量輕，運(yùn)動(dòng)部件少，轉(zhuǎn)速高；泵送的液體粘度范圍廣；無自吸能力。01離心泵的工作原理3．工作原理

離心泵工作時(shí)，葉輪高速旋轉(zhuǎn)。葉輪中的液體受葉片的推壓，隨葉輪一起回轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，液體從葉輪中心向四周甩出，然后由具有漸擴(kuò)截面的泵殼流道匯集，經(jīng)擴(kuò)壓管降速，將其中的大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓力能，從排出管排出。

與此同時(shí)，在葉輪中心處形成--定的真空。液體在壓差作用下經(jīng)吸入管4被吸入離心泵葉輪。因此只要葉輪能保持均勻的回轉(zhuǎn)，離心泵就可連續(xù)不斷地吸入和排出液體，維持水泵的正常工作。028435759離心泵的結(jié)構(gòu)02離心泵的結(jié)構(gòu)02離心泵的結(jié)構(gòu)1．葉輪閉式開式半開式單側(cè)吸入式雙側(cè)吸入式02離心泵的結(jié)構(gòu)1．葉輪

葉輪是離心泵的主要運(yùn)動(dòng)部件，其功能是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳遞給排送液體。葉輪可分為閉式、半開式和開式三種。兼有前、后蓋板的葉輪稱為閉式葉輪，它工作時(shí)液體漏失少，效率較高，使用最普遍;只有后蓋板的葉輪稱為半開式葉輪;而開式葉輪則只有葉瓣和部分后蓋板，如圖所示。后兩種葉輪鑄造比較方便，但工作中液體容易漏失，多用于輸送含固體顆?；蛘承暂^高的液體。02離心泵的結(jié)構(gòu)1．葉輪

葉輪可分為單側(cè)吸入式和雙側(cè)吸入式。當(dāng)流量小于300m3/h，吸入管徑小于200mm時(shí)一般多采用單吸葉輪。而當(dāng)泵的流量和吸入管徑較大時(shí)多采用雙吸葉輪。以限制葉輪進(jìn)口流速，提高抗汽蝕性能。雙吸式葉輪安裝時(shí)要防止裝反，裝反時(shí)，后彎葉輪成為前彎葉輪造成運(yùn)行時(shí)過載。單側(cè)吸入式雙側(cè)吸入式02離心泵的結(jié)構(gòu)1．葉輪出現(xiàn)裂紋而無法補(bǔ)焊；因腐蝕或汽蝕而損壞嚴(yán)重，形成較多的孔眼；蓋板及葉片顯著變薄，不能保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度；進(jìn)口靠密封環(huán)處嚴(yán)重偏磨而無法修復(fù)；因吸入固體雜物將葉片打壞。葉輪遇有下列情況之一時(shí)應(yīng)予換新:02離心泵的結(jié)構(gòu)2．泵殼

泵殼的主要作用是將葉輪封閉在一定空間內(nèi)，以最小的水力損失匯聚從葉輪中流出的高速液體，將其引向泵的出口或下一-級，并使液體的流速降低,將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。

離心泵的泵殼主要有蝸殼式和導(dǎo)輪式兩種。02離心泵的結(jié)構(gòu)2．泵殼

蝸殼式泵包括螺線形蝸室和擴(kuò)壓管兩部分。這兩部分的分隔處稱為泵舌。泵舌與葉輪的徑向間隙，對泵的效率和性能影響較大。

蝸室的作用是匯集從葉輪中流出的高速液體，并將少部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。

擴(kuò)壓管的作用是進(jìn)一步降低液流速度，將其中的大部分動(dòng)能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為壓力能。擴(kuò)壓管的擴(kuò)散角一般為6°--8°，過大會(huì)引起液體脫流，而過小則達(dá)不到擴(kuò)壓效果。蝸殼式02離心泵的結(jié)構(gòu)2．泵殼蝸殼式

蝸殼泵的水力性能完善，高效率工作區(qū)較寬，檢修方便。但蝸殼制造加工困難，,-般只能鑄造。其內(nèi)表面的精度和光潔度較差，而影響實(shí)際工作效率。而且蝸殼泵在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生不平衡的徑向力，因此單級泵多為蝸殼式。02離心泵的結(jié)構(gòu)2．泵殼導(dǎo)輪

導(dǎo)輪式泵殼中的導(dǎo)輪安裝在葉輪的外周，導(dǎo)輪中有4~8片導(dǎo)葉，導(dǎo)葉數(shù)目與葉輪中的葉片數(shù)應(yīng)互為質(zhì)數(shù)，否則運(yùn)行時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生共振。導(dǎo)輪外徑--般約為葉輪外徑的1.3~1.5倍。導(dǎo)輪兼有匯集液體和擴(kuò)壓的作用。導(dǎo)輪背面的反導(dǎo)葉是用以引導(dǎo)排出液進(jìn)入下一-級葉輪。

導(dǎo)輪泵制造加工方便，結(jié)構(gòu)緊湊，而且隨著級數(shù)增加，重量可比蝸殼泵減輕較多。缺點(diǎn)是零件較多，拆修不便，一般三級以上多用導(dǎo)輪式。02離心泵的結(jié)構(gòu)2．泵殼

泵殼應(yīng)經(jīng)過水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為泵的最高工作壓力的1.5倍，試驗(yàn)時(shí)間不少于10min，鑄件表面不得有滲漏現(xiàn)象。焊補(bǔ)后的受壓零件應(yīng)重新做水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)為最高工作壓力的1.7倍。

泵殼在工作過程中由于振動(dòng)、碰敲等原因而出現(xiàn)裂紋。一般可用手錘輕敲聽是否有破啞聲來判斷，通常在進(jìn)行初步檢查后，可在可疑處澆.上煤油，然后擦干再涂以白粉，再輕擊殼體讓煤油滲出，以顯示裂紋。如裂紋較短并發(fā)生在不承受壓力或不起密封作用的地方，可采用打止裂孔的方法，即在裂紋兩端各鉆一個(gè)直徑約3mm的不穿透的小孔，以防裂紋繼續(xù)擴(kuò)大;如裂紋較長并出現(xiàn)在承壓的地方，應(yīng)進(jìn)行焊補(bǔ)。02離心泵的結(jié)構(gòu)4．密封裝置

離心泵葉輪與泵殼吸入口之間不可避免地存在著間隙。離心泵葉輪所排出的液體可能會(huì)從葉輪與泵殼之間的間隙漏向吸入口。這種內(nèi)部泄漏會(huì)降低泵的容積效率，使泵的流量減小，揚(yáng)程降低。為了減少內(nèi)部漏泄，必須使泵殼和葉輪進(jìn)口處的間隙做得很小，而磨損后，又容易修復(fù)。這樣，在葉輪入口處即需裝設(shè)密封環(huán)(也叫阻漏環(huán))。

密封環(huán)是離心泵的易損件，通常多用銅合金制成，也有用不銹鋼或酚醛樹脂制做的。安裝在葉輪與泵殼上的密封環(huán)分別稱為動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，它們可成對使用，也可只裝設(shè)靜環(huán)。密封環(huán)02離心泵的結(jié)構(gòu)4．密封裝置

根據(jù)密封環(huán)的型式，有平環(huán)和曲徑環(huán)兩大類，如圖所示。曲徑越多，阻漏效果越好，但制造和裝配的要求也越高。因此，曲徑環(huán)多用在單級揚(yáng)程較高的離心泵中。離心泵轉(zhuǎn)子在工作中難免有抖動(dòng)和偏移，排送熱的液體時(shí)還會(huì)受熱膨脹，若密封環(huán)的徑向間隙過小，則容易產(chǎn)生磨擦，甚至咬死；但若間隙過大，漏泄又會(huì)顯著增加。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)密封環(huán)間隙由0.30mm增至0.50mm時(shí)，效率約下降4%~4.5%。密封環(huán)的密封間隙應(yīng)符合規(guī)定。密封環(huán)02離心泵的結(jié)構(gòu)4．密封裝置

填料密封是船用泵中最常用的密封裝置，如圖所示，由填料、填料環(huán)(水封環(huán))、填料壓蓋等所組成?？刻盍虾捅幂S或軸套的上圓表面接觸來實(shí)現(xiàn)密封。軸封的嚴(yán)密性可用松緊填料壓蓋的方法來調(diào)節(jié)。填料密封的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低兼、更換方便。缺點(diǎn)是磨損和漏泄相對較大，使用壽命較短，一般只能用在低速、低壓和液體溫度不高的場合。軸封填料密封02離心泵的結(jié)構(gòu)4．密封裝置

當(dāng)填料密封內(nèi)側(cè)的壓力低于大氣壓或略高于大氣壓時(shí)，則應(yīng)采用帶水封環(huán)的密封結(jié)構(gòu)。水封環(huán)是由斷面呈H形的兩個(gè)半圓合成的圓環(huán)，水封環(huán)與泵軸(或軸套)之間留有0.4~0.5mm的徑向間隙。水封環(huán)的安放位置應(yīng)對準(zhǔn)軸封殼體上的水封管，以便引入壓力水，密封水即能防止空氣吸入泵內(nèi)，又能給泵軸和填料一適當(dāng)?shù)臐櫥屠鋮s。密封水的壓力應(yīng)比密封內(nèi)腔的壓力略高而又不致將填料中的潤滑劑沖走，-般以高0.05~0.lMPa為宜。當(dāng)離心泵輸送潔凈液體時(shí)，可直接從泵的排出側(cè)引出液體來進(jìn)行密封；但當(dāng)離心泵輸送含有雜質(zhì)的液體時(shí)，則密封水在引至水封管前應(yīng)予以過濾；當(dāng)泵出口壓<0.05MPa時(shí)，則需引用常溫的中性密封油。軸封填料密封

填料密封合理的漏泄量是漏泄液體應(yīng)保持每分鐘不超過60滴。漏泄量太大可對稱地適當(dāng)壓緊填料壓蓋，但要避免壓得過緊，以防填料箱發(fā)熱。填料老化變硬應(yīng)及時(shí)更換。02離心泵的結(jié)構(gòu)4．密封裝置軸封機(jī)械密封038435759離心泵的揚(yáng)程03離心泵的揚(yáng)程1．離心泵的揚(yáng)程03離心泵的揚(yáng)程1．離心泵的揚(yáng)程03離心泵的揚(yáng)程1．離心泵的揚(yáng)程

離心泵的理論揚(yáng)程與葉片的出口角有關(guān)并隨流量變化?？梢钥闯?，尺寸和轉(zhuǎn)速相同的離心泵，在流量相同時(shí)，葉片的口角β2越大，能達(dá)到的揚(yáng)程越高。

但必須指出的是，液體從前彎葉片得到的揚(yáng)程中的速度頭所占比例較大(從圖中可以看出，前彎葉片出口處的絕對速度c2最大)，在轉(zhuǎn)換過程中的水力損失也就較大。而且由于前彎葉處片流