离心泵结构部分

离心泵的一般结构3-2-1离心泵的一般结构-叶轮是将原动机机械能传递给被排送液体的工作部件，对泵的工作性能有决定性影响闭式叶轮-有前、后盖板的叶轮称为它工作时液体漏失少，效率较高，使用最普遍开式叶轮-只有叶瓣和部分后盖板半开式叶轮-只有后盖板的叶轮后两种叶轮铸造方便，但液体容易漏失3-2-1离心泵的一般结构-叶轮叶轮又可分为单侧吸人式和双侧吸人式当流量小于300m3/h,多采用结构较简单的单吸式叶轮。当流量较大、多用双吸叶轮，无须加大叶轮进口直径即可限制叶轮进口流速，以免抗汽蚀性能变差。3-2-1离心泵的一般结构-压出室液体离开叶轮时速度很高，而排出管中的流速却不允许太大，否则管路阻力损失过大。压出室的主要任务就是要以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引向泵的出口或下一级，并使液体的流速降低，将大部分动能转换为压力能。3-2-1离心泵的一般结构-压出室设计涡壳时认为液体从叶轮中均匀流出涡壳各载面面积与离开点O的圆周角成正比在设计流量时,涡壳中液流速度的大小和方向，与叶轮出口相同，所以撞击损失最小。扩压管的作用利用渐扩的截面进一步降低液流速度，将液体的大部分动能转换为压力能3-2-1离心泵的一般结构-导轮导轮安装在叶轮的外周由两个圆环形盖板及夹在其间的导叶及后盖板背面的若干反导叶构成导叶BH段是一条螺旋角为常数的对数螺线，以便平顺地收集从叶轮流出的液体3-2-1离心泵的一般结构-导轮HC以后是扩压段。液体离开导叶扩压段后，即经一环形空间进入反导叶间的流道。反导叶出口角一般取90‘，也有的反导叶做成使液体进入下一级叶轮时稍有预旋。3-2-1离心泵的一般结构-导轮涡壳泵（与导轮泵相比）在非设计工况效率变化较小，高效率工作区较宽，水力性能更完善但涡壳泵在非设计工况下会产生不平衡径向力。单级，两级泵一般多为涡壳式三级以上的泵多为导轮式导轮式多级泵由各级叶轮、导轮和径向剖分的各段泵壳沿轴向组装而成，故又称分段式多级泵加工简单，结构紧凑随级数增加，其重量相应比涡壳式可减轻20％～50％缺点是零件较多，拆修不便，图3-12分段式三级离心泵3-2-1离心泵的密封装置-密封环叶轮所排出的液体可能会从叶轮与泵壳之间的间隙漏向吸人口这种内部泄漏会降低泵的ηv，使泵的Q和H减小。为了减少内部漏泄，必须使泵壳和叶轮进口处的间隙做得很小，这样，在叶轮人口处即需装设密封环(也叫阻漏环)。3-2-1离心泵的密封装置-密封环易损件，多用铜合金装在叶轮与泵壳上的密封环分别称为动环和静环可成对使用，小叶轮也可只装设静环。根据密封环的型式，有平环和曲径环两类曲径越多，阻漏效果越好，但制造和装配的要求也越高因此，曲径环多用在单级H较高的泵中3-2-1离心泵的密封装置-密封环叶轮在工作中难免有抖动和偏移排送热的液体时还会受热膨胀若密封环的径向间隙过小，则容易产生摩擦，甚至咬死若间隙过大，漏泄又会显著增加。实验表明，当密封环间隙由0.30mm增至0.50mm时，效率约下降4％～4.5％。密封环的密封间隙应符合表3-1的规定。表3—1离心泵密封环间隙(mm)3-2-2离心泵的密封装置-轴封泵轴伸出泵壳处也有间隙排出的液体可能由此漏出，称为外漏外漏不仅会降低ηv，还可能污染环境如泵内P太，空气漏人会增加噪声和振动，甚至失吸在泵轴处设有轴封装置。填料密封结构简单、成本低廉、更换方便，普遍应用其缺点是磨损和漏泄相对较大使用寿命较短，只能用在低速，低压和液体温度不高的场合机械密封使用最广泛。其结构和特点同回转泵3-2-2离心泵的密封装置-轴封填料由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等的编织物或以有色金属为基体，辅以某些浸渍材料或充填材料制成的绳状物3-2-2离心泵的密封装置-轴封图示为带有水封的填料密封在填料之间加装了一个水封环2它由两个半圆合成水封环应对准轴封壳体上的水封管引入压力水，然后沿泵轴向两端渗出既能防止空气吸人，又能给泵轴和填料润滑和冷却。3-2-2离心泵的密封装置-轴封密封水压力应比内腔压力略高而又不将填料中的润滑剂冲走当输送洁净液体时，可直接从泵排出侧引出当输送含有杂质液体时，应过滤当泵出口压力0.05MPa时，应从其它场合引入液体在输送高温高压油液时，需引用常温中性密封油合理的漏泄量漏泄液体应保持每分钟不超过60滴漏泄量太大可对称地适当压紧填料压盖，但要避免压得过紧，以防填料箱发热填料老化变硬后应及时更换。3-2-3离心泵的轴向力叶轮左右的液体压力沿径向按抛物线规律分布。在密封环半径以外，两侧压力对称在密封环半径之内，两侧压力不对称有指向叶轮进口端的轴向推力3-2-3轴向力平衡方法1．止推轴承2.平衡孔或平衡管平衡孔法是在叶轮上开洞平衡管法是将排出端漏人叶轮后密封环之内的液体用平衡管引回叶轮吸人口平衡管法不仅同样可达到平衡轴向推力的目的，同时不致使水力效率降低。3-2-3轴向力平衡方法3．双吸叶轮或叶轮对称布置叶轮形状对称，两侧压力基本平衡，多用于大流量多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等当叶轮为偶数时，只要将其对称布置即可此法平衡多级泵的轴向推力效果较好但泵壳结构较复杂。采用上述2、3项平衡方法由于叶轮两则情况难免有差别，叶轮加工上也存在误差，故两侧压力分布难以完全对称，不可能完全平衡轴向推力仍需设置止推轴承以承受剩余的不平衡轴向推力。3-2-3轴向力平衡方法4．平衡盘多级泵的液力自动平衡装置平衡装置结构如右图平衡板2固定在壳上平衡盘1装在轴上（转动）泵工作时，空间A处Pa较高少量液体间隙b1流到空间B，压力下降为PB，3-2-3轴向力平衡方法再经b2流到平衡室CC室通泵的吸人端平衡盘两侧有压差(Pb-Pc)与轴向力方向相反泵H变化时，轴向力变化。平衡力也相应地自动增减3-2-3轴向力平衡方法H增加轴向力使组件推向左b2减小压力PB增加(PB-PC)增加在b2较小位置平衡，反之亦然轴位置随H不断调整不能使用定位轴承应采用滑动轴承。3-2-4离心泵的径向力设计涡室时，一般使叶轮出口流速在额定Q时恰好与叶轮出口C2相等，叶轮不会产生径向力。在小于额定Q下工作时叶轮的出口C2’增大，方向也变了，有撞击发生，流速下降，将一部分动能转化为压力能。涡室中的液体从泵舌至扩压管人口，压力就会逐渐增高，从而在叶轮上产生一个径向液压合力R，力R的方向在圆心角90处。3-2-4离心泵的径向力在大Q下工作时蜗室中流速变大。C2”小于涡室中流速撞击结果是涡室中液体付出能量，涡室P从泵舌处到扩压管人口不断下降，径向液压合力R作用在与前者相差180处3-2-4离心泵的径向力此外，涡室压力分布不均使叶轮各处流出量不等P大处，流出液体较少,P小处，流出液体较多在叶轮圆周上的动反力分布规律与液体P相反涡室压力小处动反力大.动反力合力T的方向从合力R的方向逆转了90。在叶轮上的径向力是上述两种力的合力。3-2-4离心泵的径向力Q偏离额定值越远，H越高或泵尺寸越大，其越大。是交变负荷使轴疲劳破坏和产生挠度使间隙较小的部件发生擦碰。泵常在非额定Q下工作在设计时，对H和尺寸大的泵，需采用特殊的平衡措施。导轮式多级泵导叶沿圆周均匀分布，理论上径向力平衡实际上转轴存在一定偏心，会有一些径向力产生不过偏心产生的径向力一般不大若偏心距达到叶轮直径的1％，径向力会增加到与蜗壳式离心泵相近的程度。