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关于离心水泵的结构原理

时间 : 2019-02-26 10:30:01 浏览量 : 84

离心泵因其性能范围广(包括流量、压头和对中等性能的迷失方向)、体积小、结构简单、操作方便、流量均匀、使用寿命长、购置和运行成本低等突出优点,在水处理行业得到了最广泛的应用。


离心泵的基本结构



离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗壳。带有多个(通常为4-12)后弯叶片的叶轮固定在泵轴上,并随着驱动泵轴的电机高速旋转。


叶轮是直接作用于泵内液体的部件,是离心泵的供能装置。泵壳中心的吸入口与吸入管路连接,吸入管路底部设有单向底阀。泵壳侧面的排出口与装有调节阀的排出管路相连。


离心泵的工作原理



当离心泵启动时,泵轴带动叶轮高速旋转,迫使预先充好的液体在叶片之间旋转。在惯性离心力的作用下,液体从叶轮中心向外径向运动。


能量是液体通过叶轮运动时获得的。静压能增大,流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳时,由于泵壳内的流动通道逐渐增大,速度减慢。一些动能转化为静压能,最后沿切向流入排放管道。


因此,蜗壳泵不仅是收集流出叶轮的液体的部件,而且是一个传感器。当液体从叶轮中心喷出时,在叶轮中心形成一个低压区。在水箱液位与叶轮中心总势能差的作用下,液体被吸入叶轮中心。随着叶轮的连续运行,液体不断地被吸入和排出。离心泵内液体所获得的机械能最终表现为静压能的提高。


应强调的是,如果在离心泵启动前输送的液体没有注入泵壳,由于空气密度低,叶轮旋转产生的离心力很小,且叶轮中心区域不足以形成吸入罐中液体的低压,即使离心泵启动,液体无法输送。这说明离心泵没有自吸能力,这种现象称为空气粘结。


吸入管路中安装有单向底阀,以防止启动前液体流出泵壳。吸入管中的空气进入泵壳会导致空气受限。


叶轮和其它部件


1.离心泵的叶轮


叶轮是离心泵的关键部件。



(1)按其机械结构可分为闭式、半闭式和开放式三种。


封闭式叶轮适用于输送洁净液体,半封闭式叶轮和开放式叶轮适用于输送含有固体颗粒的悬浮液,效率低。



在闭式和半闭式叶轮的运行过程中,离开叶轮的部分高压液体会泄漏到叶轮和泵壳之间的空腔中。由于叶轮前部液体吸入口的压力低,作用在叶轮前后侧的压力变化,产生了指向叶轮吸入口侧的轴向推力。


力推动叶轮向吸入口侧移动,造成叶轮与泵壳间的摩擦损失,严重时引起泵的振动,破坏泵的正常运行。在叶轮的后盖上钻一些小孔可以减小叶轮两侧的压差,从而减少轴向推力的不利影响,同时也降低了泵的效率。这些小孔叫做平衡孔。


(2)根据吸入方式的不同,叶轮可分为单吸叶轮和双吸叶轮。


单吸叶轮结构简单,只能从一侧吸入液体。双吸叶轮可以同时从叶轮两侧对称吸入液体。它不仅具有较大的吸力,而且基本上消除了轴向推力。


(3)根据叶轮上叶片的几何形状,叶片可分为后弯、径向弯和前弯三种。由于后弯叶片有利于液体动能转化为静压能,因而得到了广泛的应用。


2.离心泵的导轮


为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时冲击造成的能量损失,有时在叶轮和泵壳之间安装带叶片的固定导轮。导轮内的叶片使进入泵壳的液体逐渐转动,流道不断膨胀,使部分动力能有效地转化为静压能。导向轮通常安装在多级离心泵中。




蜗壳式泵壳、叶轮上的后弯叶片和导轮都能提高动能转化为静能的转化率,可以作为能量转化装置。


3.轴封装置



由于泵轴转动,泵壳固定,因此泵轴与泵壳之间必须有一定的间隙。为了防止高压液体沿泵内间隙泄漏,或防止外界空气反方向进入泵内,必须设置轴密封装置。


离心泵的轴包上装有填料箱和机械(端)密封。填料函是一个密封圈,其中泵轴穿过泵壳的环形间隙,并填充软填料(如浸有油或石墨的石棉绳)。


机械密封是由一个装在转轴上的动环和另一固定在泵壳上的静环所构成。两环的端面借弹簧力互相贴紧而作相对转动,起到了密封的作用。机械密封适用于密封较高的场合,如输送酸、碱、易燃、易爆及有毒的液体。


离心泵的种类


离心泵产品一般按照其结构特点划分,有多种划分方式,包括按工作压力、按工作叶轮数目、按叶轮进水方式等六种分类方式。


1.按工作压力:




  • 低压泵:压力低于100米水柱;

  • 中压泵:压力在100-650米水柱之间;

  • 高压泵:压力高于650米水柱。


2.按工作叶轮数目:



  • 单级泵:即在泵轴上只有一个叶轮。

  • 多级泵.:即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮,这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。


3.按叶轮进水方式:





  • 单侧进水式泵:又叫单吸泵,即叶轮上只有一个进水口。

  • 双侧进水式泵:又叫双吸泵,即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍,可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。


4.按泵轴位置:



  • 卧式泵:泵轴位于水平位置。

  • 立式泵:泵轴位于垂直位置。


5.按泵壳结合缝形式:



  • 水平中开式泵:即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。

  • 垂直结合面泵:即结合面与轴心线相垂直。


6.按叶轮出来的水引向压出室的方式:


  • 蜗壳泵:水从叶轮出来后,直接进入具有螺旋线形状的泵壳。

  • 导叶泵:水从叶轮出来后,进入它外面设置的导叶,之后进入下一级或流入出口管。



7.按输送介质按离心泵所输送介质的不同而分为:


清水泵、油泵、耐腐蚀泵等。



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