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離心泵的構(gòu)造與工作原理及主要零部件有哪些

發(fā)布日期:2013-11-07

第一節(jié)離心泵的構(gòu)造與工作原理

由物理學(xué)可知,作圓周運(yùn)動的物體受到離心力的作用,如果向心力不足或失去向心力,物體由于慣性就會沿圓周的切線方向飛出,形成所謂的離心運(yùn)動,離心泵就是利用這種慣性離心運(yùn)動而進(jìn)行工作的。

給水排水工程中常用的單級離心泵的基本構(gòu)造示意圖。它主要的工作部件是葉輪1、蝸形泵殼2和帶動葉輪旋轉(zhuǎn)的泵軸3。蝸形泵殼的吸水口與水泵的吸水管4相連,出水口與水泵的壓水管7相連。具有彎曲形葉片的葉輪安裝在固定不動的泵殼內(nèi),葉輪的進(jìn)口與水泵吸水管道相通。在開始抽水前,泵內(nèi)和吸水管中先充滿水。當(dāng)動力機(jī)通過泵軸帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)時,

  葉輪中的水隨著葉輪一起高速旋轉(zhuǎn),由于水的內(nèi)聚力和葉片與水之間的摩擦力不足以形成維持水流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的向心力,葉輪中水流逐漸向葉輪外緣流去,被甩出葉輪進(jìn)人泵殼,再經(jīng)擴(kuò)散錐管流人水泵的壓水管,由壓水管道輸送到管網(wǎng)中去。與此同時,葉輪中心處由于水被甩出而形成真空,吸水池水面作用著大氣壓強(qiáng),吸水管中的水在此壓差的作用下,沿吸水管源源不斷地流入葉輪,葉輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn),水被不斷地甩出和吸入,就形成了離心泵的連續(xù)輸水。

  由上所述可知,離心泵的工作過程,實際上是一個能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過程。它把動力機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為被輸送流體的動能和壓能。在這個能量的傳遞和轉(zhuǎn)換過程中,必然伴隨著諸多的能量損失,這種損失越大,工作效率越低,該泵的性能就越差。

第二節(jié)離心泵的主要零件

離心泵是由許多零件組成的,下面以單級單吸式離心泵為例,來討論各主要零件的作用、材料和組成。

一、葉輪

葉輪又稱為工作輪或轉(zhuǎn)輪,它的作用是將動力機(jī)的機(jī)械能傳遞給被抽送的液體,使流體流經(jīng)葉輪后增加能量。在選擇葉輪材料時,除考慮離心力作用下的機(jī)械強(qiáng)度外,還要考慮材料的耐磨和耐腐蝕性能。目前葉輪多用鑄鐵、鑄鋼和青銅制成。

葉輪按結(jié)構(gòu)分為單吸和雙吸兩種。它單側(cè)吸水,葉輪的前后蓋板不對稱。單吸葉輪用于單吸離心泵。雙吸葉輪,它兩側(cè)吸水,葉輪蓋板對稱。雙吸離心泵用雙吸葉輪,這種泵的流量較大,能自動平衡軸向力。

葉輪按其蓋板的情況分為封閉式、敞開式和半開式三種形式。具有兩個蓋板的葉輪,稱為封閉式葉輪。蓋板之間裝有6~12片向后彎曲的葉片,這種葉輪效率高,應(yīng)用最廣。只有后蓋板,而沒有前蓋板的葉輪,稱為半開式葉輪。只有葉片而沒有蓋板的葉輪稱為敞開式葉輪。半開式和敞開式葉輪葉片較少,一般僅有2?5片,這兩種葉輪相對于封閉式葉輪來說效率較低,適用于6

排污濁或含大量固體顆粒的液體。

二、泵軸

泵軸的作用是支承并帶動葉輪旋轉(zhuǎn),將動力機(jī)的能量傳遞給葉輪。要求臥式離心泵泵軸端直且具有足夠的強(qiáng)度、剛度,以免泵運(yùn)行中由于軸的彎曲而引起葉輪擺動導(dǎo)致葉輪與泵殼相磨而損壞。泵軸一般由碳素鋼或不銹鋼制成。泵軸的一端用平鍵和反向螺母固定葉輪,在旋轉(zhuǎn)時,使葉輪處于擰緊狀態(tài);在大、中型水泵中,葉輪的軸向位置采用軸套和并緊軸套的螺母來定位。泵軸的另一端裝聯(lián)軸器。

三、泵殼

離心泵的泵殼是包容和輸送液體的蝸殼形。它由泵蓋和蝸形體組成。泵蓋為泵的吸入室,其作用是將吸水管中的水以最小的損失均勻地引向葉輪。按結(jié)構(gòu)吸入室可分為直錐形吸人室、環(huán)形吸人室和半螺旋形吸人室。蝸形體由蝸室和擴(kuò)散錐管組成。蝸室的主要作用是匯集葉輪甩出的水流并借助其過水?dāng)嗝娴牟粩嘣龃髞肀3治伿抑兴魉俣葹橐怀?shù),以減少水頭損失。水由蝸室排出后,經(jīng)擴(kuò)散錐管流人壓力管。擴(kuò)散錐管的作用是降低水流的速度,把水流的部分動能轉(zhuǎn)換為壓能。

泵殼的進(jìn)、出水接管法蘭處各有一鉆孔,用以安裝量測泵進(jìn)口和出口壓力的真空表和壓力表。泵殼頂部設(shè)有灌水(或抽氣)孔,以便在水泵啟動前用來充水或抽走泵殼內(nèi)空氣。泵殼底部設(shè)有放水孔,用以停泵后放空泵內(nèi)積水,防止冬季結(jié)凍。泵殼底部設(shè)有與基礎(chǔ)固定用的螺栓孔。除固定水泵的螺栓孔外,其他螺孔在水泵運(yùn)行中暫時不用時,需用帶螺紋的絲堵堵住。

在上述零件中,葉輪和泵軸是立式離心泵的轉(zhuǎn)動部件,泵殼是固定部件。這兩者之間有三個交接處:泵軸與泵殼之間的軸封裝置、葉輪與泵殼內(nèi)壁接縫處的減漏環(huán)、泵軸與泵座之間轉(zhuǎn)動連接處的軸承。

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