第一節離心幫浦的工作原理和基本構造

2021-03-04 04:15:48 字數 4874 閱讀 8446

我們可以作乙個這樣的實驗向乙個敞口圓筒內灌注一定高度的水,並使其做等速旋轉這時圓筒內的水面呈從中心到邊壁逐漸公升高的旋轉拋物面。圓筒半徑越大,水流旋轉得越快則水面沿筒壁上公升的高度就越大。離心幫浦就是基於這一原理,利用葉輪旋轉時對水產生的離心力來工作的。

圖1所示為離心幫浦的工作原理示意圖。蝸殼型的幫浦殼內裝有靠幫浦軸帶動旋轉的葉輪,幫浦殼的吸水口與幫浦的進水管相連,出水口與幫浦的出水管相接。在開始抽水前,將幫浦內和進水管內灌滿水(也可用真空幫浦或射流幫浦將幫浦體和進水管內抽成真空引水),以使葉輪旋轉時能夠產生足夠的離心力。

之後,驅動動力機,當動力機通過幫浦軸帶動葉輪高速旋轉時,葉輪中的水隨之旋轉,在離心力的驅動下被甩出葉輪,匯集到幫浦殼內,流經擴散錐管減速增壓後流入出水管道。在水流被甩出葉輪的同時,葉輪進口處形成真空,與進水池水面形成壓力差,進水池中的水便在大氣壓力的作用下,沿進水管流入葉輪。葉輪不停的旋轉,水流就源源不斷地被吸入和甩出,形成水幫浦的連續抽水。

離心幫浦的分類方法很多,根據常用的分類方法可將離心幫浦分為如下型別。根據幫浦軸的裝置方式可分為臥式幫浦和立式幫浦;根據水流進入葉輪的方式可分為單吸幫浦和雙吸幫浦;根據軸上安裝葉輪的個數可分為單級幫浦和多級幫浦。現就各類離心幫浦的結構特點和效能範圍分述如下:

1. 單級單吸臥式離心幫浦

其結構特點是水流從葉輪的一側吸入,幫浦軸為臥式且軸上只有乙個葉輪,葉輪固定在幫浦軸的一端,幫浦的進出水口互相垂直,其效能特點是流量小、揚程高。

老型號的b型和ba型單級單吸式離心幫浦已被國家標準規定為淘汰產品。is系列幫浦是我國水幫浦行業首批採用國際標準設計的單級單吸清水離心幫浦,其效能和規格均有較大擴充套件和改進。該系列幫浦共有29種基本型號,51個規格,6種口徑。

其效能範圍是:流量6.3~400m3/h,揚程5~125m,配套電機功率0.

55~110kw,轉速有1450r/min和2900r/min兩種。其外形及結構如圖所示。

2. 單級雙吸式離心幫浦

單級雙吸臥式離心幫浦的結構特點為:

(1) 水從葉輪的兩側吸入,即葉輪有兩個進水口,故稱雙吸。

(2) 水幫浦進出水口均垂直於幫浦軸且在幫浦軸線下方,有利於進出水管路的布置與安裝。

(3) 單級雙吸臥式離心幫浦的流量及揚程均較單級單吸臥式離心幫浦大。常用的單級雙吸臥式離心幫浦型號有sh、sa和s等幾種。其中sh型為最常用幫浦型,共有30個品種、61種規格,其流量範圍一般為144~12500m3/h,揚程為9~140m,最高揚程達225m。

s型單級雙吸離心幫浦

3. 多級臥式離心幫浦

其結構特點是:多個葉輪被安裝於同一幫浦軸上串聯工作,軸上葉輪的個數代表幫浦的級數。幫浦的總揚程為各級葉輪揚程之和,級數越多,揚程越高。

根據幫浦殼聯結方式可分為分段式和水平中開式兩種幫浦型。

常見的分段式多級離心幫浦為d型,其外形及結構如圖所示。它由進水段、中段和出水段組成,各段由長螺栓連成一體。葉輪為單吸式,吸入口朝向一邊排列,水流從前一級葉輪經導葉進入後一級葉輪,使能量逐級增加。

在進出水段端部裝有填料函和軸承,中段安裝葉輪,每個葉輪前後均裝有密封環。

d型分段式多級臥式離心幫浦的效能範圍:流量3.75~1100m3/h,揚程54~1050m。

d 系列多級離心幫浦

雖然離心幫浦的型別很多,型號各異,但其主要零部件組成基本相同。主要零部件有:葉輪、幫浦殼、密封環、幫浦軸、軸承、軸封裝置、軸向力平衡裝置及聯軸器等。現分述如下

1. 葉輪

葉輪的主要作用是將動力機的機械能傳遞給液體,使液體的能量增加。當葉輪旋轉時,葉槽內的水流質點基本上沿著徑向流出葉輪,隨著其圓周速度沿半徑方向越來越大,所產生的離心力也越來越大,故稱離心幫浦葉輪為徑流式葉輪。葉輪一般由葉片、輪轂、前蓋板和後蓋板組成。

葉輪的構造在很大程度上決定了水幫浦的型別和效能。根據水流進入葉輪的方式,可將葉輪分為單吸式葉輪和雙吸式葉輪。單吸式葉輪單邊進水,其葉輪型式又可分為封閉式、半開式和開敞式三種。

具有前、後兩個輪盤的葉輪稱為封閉式葉輪,葉輪上有6-8個葉片。只有後蓋板而無前蓋板的葉輪稱為半開式葉輪,既無前蓋板也無後蓋板的葉輪稱為開敞式葉輪,其葉片數較少,一般僅有2-5個葉片,槽道較寬,多用於抽取汙水或漿粒狀液體。雙吸式葉輪兩邊進水,其形狀好似兩個無後輪盤的單吸式葉輪背靠背組合而成。

葉輪應具有高強度、抗腐蝕、抗沖刷的能力,因此製造葉輪的材料一般為鑄鐵、鑄鋼、青銅或黃銅。目前在低揚程水幫浦中也有用高強度塑料製造的葉輪。

2. 幫浦殼

幫浦殼由進水接管、殼體和出水接管三部分組成。進水接管是一段漸縮管,其作用是把水流平順、均勻地引向葉輪。殼體為一斷面逐漸增大的螺旋形流道,外形像蝸牛殼,故又稱蝸殼。

其作用是匯集從葉輪甩出的水流並借助其過水斷面的逐漸增大保持蝸殼中水流速度基本不變。出水接管為一擴散錐管,其作用是使水流流速逐漸減小,從而將水流的部分動能轉化為壓能。

幫浦殼的進出水接管上各有一螺孔用以安裝測量水幫浦進出口壓力的真空表和壓力表。幫浦殼頂部設有灌水(或抽氣)孔,以便在水幫浦啟動前向幫浦中充水、排氣。 幫浦殼底部設有放水孔,用以停幫浦後或檢修時放空幫浦中積水。

3. 密封環

密封環又稱減漏環、承磨環、口環,幾個名稱共同表明了密封環的作用。該環為金屬圓環,鑲裝在葉輪進口外緣或該處的幫浦殼上,有時葉輪及幫浦殼上各裝乙個,用以減少高壓水流經葉輪進口與幫浦殼之間間隙的漏水量,同時又可避免因間隙過小而引起葉輪與幫浦殼的直接磨損。當該環磨損過量,間隙增大後便予以更換。

單吸式葉輪因單邊進水,只有乙個密封環;而雙吸式葉輪因兩側進水,故有兩個密封環。對口徑大、揚程高的is型幫浦,特別是對葉輪後蓋板上開有平衡孔的幫浦,在後輪盤和幫浦殼之間還裝有乙個密封環;對多級分段式離心幫浦,在每個葉輪前後也均裝有密封環,其目的是為了減少水量的漏失。

從減少洩漏量和改善葉輪入口流態來看,密封環間隙越小越好,但其間隙也不宜過小,否則將產生機械磨損,降低幫浦的機械效率,嚴重時甚至會磨熔,使密封環與葉輪咬死。密封環的徑向間隙一般取0.1~0.

4mm為宜。

4. 幫浦軸

幫浦軸用於傳遞扭矩給葉輪以使之旋轉。幫浦軸為受扭、受彎構件,故要有足夠的抗扭、抗彎強度及剛度,其撓度不得超過允許值。幫浦軸常用優質碳素鋼製造。

葉輪用平鍵聯於幫浦軸上,因這種鍵只能傳遞扭矩,而不能固定葉輪的軸向位置,所以一般用軸套和反向螺母來定位,軸套還可以起保護幫浦軸的作用。採用反向螺母目的,在於幫浦軸轉動時不會自行鬆動,而是越轉越緊。

5. 軸承

軸承用以支承轉動部分的重量並承受幫浦執行時的徑向力和軸向力。水幫浦中常用的軸承為滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承常用於中小型水幫浦,依其形狀又可分為滾珠軸承和滾柱軸承,一般荷載小的採用滾珠軸承、荷載大的採用滾柱軸承。

滑動軸承常用於大中幫浦軸(一般幫浦軸直徑大於75mm),有的用青銅和具有巴士合金襯裡的鑄鐵等金屬材料製造,也有的用橡膠、合成樹脂、石墨等非金屬材料製造。前者用油潤滑,後者用水潤滑和冷卻。依荷載特性又可分為徑向軸承(只承受徑向荷載)和止推軸承(只承受軸向荷載)以及同時承受徑向荷載和軸向荷載的徑向止推軸承。

6. 軸封裝置

在幫浦軸穿出幫浦殼處,軸與幫浦殼之間存在著間隙,當間隙處幫浦內液體壓力大於大氣壓力時(如單吸式離心幫浦,此處正對葉片背面),幫浦內的高壓水將通過此間隙向外洩漏;當間隙處幫浦內液體壓力為真空時(如雙吸離心幫浦,此處正對葉輪進口),空氣就會從此處透入幫浦內,從而降低幫浦的吸水性能。為此需在幫浦軸與幫浦殼間隙處設定密封裝置,稱為軸封。單級單吸離心幫浦的軸封裝置只有乙個,單級雙吸離心幫浦和多級離心幫浦的軸封裝置均有兩個。

目前,應用較多的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。

(1) 填料密封。填料密封裝置稱填料函(或填料盒),它由填料、壓蓋、水封環、水封管和底襯環組成。填料又名盤根,被纏繞在填料環兩側的軸上,再用填料壓蓋壓緊,其作用是填充幫浦軸穿出幫浦殼處的間隙,進行密封。

常用的填料用石棉繩編制並用黃油浸透,再壓成截面為矩形的條狀,外表塗以石墨粉,具有耐磨、耐高溫和略有彈性等特點。近年來,又出現了各種耐高溫、耐磨損及耐強腐蝕的填料,如用碳素纖維、不鏽鋼纖維及合成樹脂纖維等編織的填料。

水封環套裝於幫浦軸上,位於填料中部。環上開有若干小孔,幫浦內的高壓水通過水封管進入這些小孔並滲入填料,起著水封、冷卻和潤滑的作用。對葉輪上無平衡孔的單吸式離心幫浦不必設水封環及水封管,因葉輪背面的高壓水可自行壓入填料中。

填料壓蓋用來壓緊填料。填料的壓緊程度用壓蓋上的螺絲來調節,填料壓得過緊,雖然可減少水、氣的洩漏,但卻使填料與軸套的摩擦力增大,縮短填料和軸套的使用壽命,使填料和軸套發熱甚至燒毀;相反,填料壓得過鬆,則會增加漏水量或進氣量,降低幫浦的效率,影響幫浦的吸水性能。一般比較適宜的壓緊程度是每分鐘水從填料中滲出40-60滴為宜。

(2) 機械密封。 機械密封的基本元件由動環、靜環、壓緊彈簧和密封膠圈組成。動環固定在軸上隨軸一起旋轉並能做軸向運動。

靠彈簧和水的壓緊力,動環與靜環的端麵a貼合在一起並保持極薄的一層液體膜而達到密封的目的。而動環與軸之間的間隙b和靜環與壓蓋之間的間隙c均由橡膠密封圈來密封。

機械密封裝置結構緊湊,機械摩擦小,密封效能可靠。但製造工藝要求高,在渾水中動、靜環貼合面易被磨蝕而使密封失效,適合於清水中使用。

7. 軸向力平衡裝置

單吸式離心幫浦由於其葉輪不對稱,葉輪後蓋板承受的水壓力較前蓋板大,因此產生乙個指向進水側的軸向力。此軸向力隨著幫浦的增大和揚程的增高而增大。

該軸向力作用在葉輪上,可能導致幫浦軸的軸向竄動或葉輪緊固螺母鬆動,引起前輪盤和幫浦殼產生摩擦。為平衡此軸向力,一般揚程較高的單吸式離心幫浦在後輪盤上開有6個平衡小孔,並在後蓋板上加裝減漏環。壓力水經此減漏環時壓力下降,並經平衡孔流回葉輪,使葉輪前後輪盤上的壓力達到平衡。

此法構造簡單, 方便易行,但葉輪槽道中的水流受到平衡孔回流水的衝擊,使水力條件變差,水幫浦效率降低。所以一般小型低揚程幫浦因其產生的軸向推力不大,均不開平衡孔。

8. 聯軸器

聯軸器又稱「靠背輪」,用以將電動機的動力傳遞給水幫浦。聯軸器有剛性聯軸器與彈性聯軸器之分。剛性聯軸器對於幫浦軸與電動機軸的不同心度,在連線中無調節餘地,故對安裝精度要求較高,常用於小型水幫浦機組和立式幫浦機組的連線。

彈性聯軸器內帶有彈性橡膠圈,可減少傳動時因幫浦軸有少量偏心而引起的軸週期性彎曲應力和振動。一般大型臥式幫浦機組常採用彈性聯軸器。

軸流幫浦是依靠葉輪旋轉時葉片對水流產生的公升力而工作的,這種幫浦由於水流進葉輪和流出導葉都是沿軸向的,故稱軸流幫浦。軸流幫浦的葉片剖面與飛機的機翼剖面形狀相似,一般稱這類形狀的葉片為翼型,其工作原理與飛機飛行原理相仿, 可以用空氣動力學中機翼的公升力理論來闡述,下面簡述軸流幫浦的工作原理。

離心幫浦的工作原理,基本構造

離心的概念 離心其實是物體慣性的表現.比如雨傘上的水滴,當雨傘緩慢轉動時,水滴會跟隨雨傘轉動,這是因為雨傘與水滴的摩擦力做為給水滴的向心力使然.但是如果雨傘轉動加快,這個摩擦力不足以使水滴在做圓周運動,那麼水滴將脫離雨傘向外緣運動.就象用一根繩子拉著石塊做圓周運動,如果速度太快,繩子將會斷開,石塊將...

離心幫浦的工作原理和主要部件

一 離心幫浦的工作原理 1 離心幫浦的工作原理 葉輪安裝在幫浦殼2內,並緊固在幫浦軸3上,幫浦軸由電機直接帶動。幫浦殼 有一液體吸入4與吸入管5連線。液體經底閥6和吸入管進入幫浦內。幫浦殼上的液體排出口8與排出管9連線。在幫浦啟動前,幫浦殼內灌滿被輸送的液體 啟動後,啟動後,葉輪由軸帶動高速轉動,葉...

離心幫浦的工作原理和主要部件

一 離心幫浦的工作原理 1 離心幫浦的工作原理 葉輪安裝在幫浦殼2內,並緊固在幫浦軸3上,幫浦軸由電機直接帶動。幫浦殼 有一液體吸入4與吸入管5連線。液體經底閥6和吸入管進入幫浦內。幫浦殼上的液體排出口8與排出管9連線。在幫浦啟動前,幫浦殼內灌滿被輸送的液體 啟動後,啟動後,葉輪由軸帶動高速轉動,葉...