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按泵壳结构分
蜗壳泵,它具有螺旋线形状的壳体,液体从叶轮甩出后,直接进入泵壳的螺旋形流道,再进入排出管线。
透平泵,在叶轮外边具有固定的导轮,液体自叶轮中流出后,先经过导轮的导流和转能,再流入蜗壳中二次升压。
但对于垂直接缝的分段式泵只有导轮没有蜗壳,只是一次升压。
按叶轮进水方式分
单吸式泵,叶轮只有一个进液口,液体在叶轮中流动情况较好,但叶轮两侧所受的压力不同。
双吸式泵,叶轮两侧都有进液口,其流量约为单吸式泵的两倍,两面液流汇合时稍有冲击,但两面压力平衡。
水平中开式泵,它是通过轴中心线的水平面上开有泵壳接合缝的泵。
垂直分段式泵,这类泵的泵壳是按叶轮级数联成一串,接缝与泵轴垂直,用螺栓紧固在一起。
2离心泵的特点
离心泵之所以在输油生产中得到广泛的应用,主要是由于与其它类型泵相比具有以下特点:
⑴流量均匀,运行平稳、噪声小。
⑵在大流量下,泵的尺寸并不大,结构简单、紧凑、重量轻。
⑶调节方便,流量和压力可在很宽的范围内变化,只要改变出口阀开度就可调节流量和压力。
⑷转速高,可以与电机、汽(燃气)轮机、柴油机直接联接。
⑸操作方便可靠,易于实现自动控制,检修维护方便。
⑹压力取决于叶轮的直径和转数,而且不会超过由这些参数所确定的一定值。
⑺由于离心泵没有自吸能力,在一般情况下启泵前需灌泵。
⑻当输送的液体粘度增加时,对泵的性能影响较大,这时泵的流量、压力、吸入能力和效率都会下降。
3离心泵的工作原理
在启动前,先将液体灌入泵内,将叶轮全部浸没,排出泵内气体。
叶轮高速旋转,液体受叶轮的作用,高速回转而产生离心力,使液体由叶轮内向外甩出。
经泵室排送管而输送出去。
由于液体不断地由叶轮内向外甩出,于是在叶轮中心就出现了低压。
这样吸入管的液体压力与叶轮中心的压力存在着压力差,在压力差的作用下,液体不断地被吸入叶轮,再经叶轮甩出而输送出去。
4离心泵的结构
离心泵由吸入机构、导流机构、过流、密封、平衡、支承及辅助机构等部件组成。
其中吸入机构和导流机构组成泵壳部分;
过流部件的轴、叶轮、轴套以及其它大部分套装在轴上的零件组成了泵的转子部分,另外平衡轴向力的机构和机械密封组件等也套装在轴上。
⑴泵壳部分
主要由泵壳、泵体口环、泵壳垫片、以联接部件、底座、出入口管。
其壳体中铸有吸入室、吐出室的流道,并与出入口管线连接,泵壳的作用:
①将液体均匀地导入叶轮,并收集从叶轮高速流出的液体,送入下一级叶轮或导向出口。
(吸入导出)
②实现能量的转换,变动能为压力能。
(能量转换)
③连接其他部件,并起支撑作用。
(连接支撑)
⑵转子部分
转子是一组合部件,它由泵轴、叶轮、轴套、键、等组成,是产生离心力和能量的旋转主体。
密封部件、平衡装置等也都套装在轴上,是离心泵的关键部分。
①叶轮
图4-1单吸式叶轮图4-2双吸式叶轮
1-前盖板2-后盖板3-叶片1-吸入口2-轮盖
4-液槽5-吸入口6-轮毂7-泵轴3-叶片4-轮毂5-轴孔
叶轮是离心泵的主要部件,叶轮主要由轮盖、叶片、轮毂等组成。
前后轮盖与叶片叶片之间形成流道,叶轮在轴的带动下旋转,产生离心力,液体由叶轮中心轴进入由外缘排出,完成液体的吸入与排出。
叶轮的形式按进水方式可分为单吸和双吸两种。
②转轴
转轴的作用是传递原动机的动力及带动叶轮旋转,并支承轴上各零部件的重量。
③轴套
轴套套装在轴上,一般是圆柱形。
轴套有两种:
一种是装在叶轮与叶轮之间,主要起固定叶轮的作用;
另一种是装在轴两头密封处,防止轴磨损,起保护轴的作用。
轴与叶轮的装配方法有两种:
一是悬臂式,把叶轮固定在轴的一端,并通过键或叶轮与轴的螺纹连接来传递扭矩。
这种方式主要用于小型泵。
为使键在传递扭矩时不发生叶轮的轴向窜动,可在叶轮的一端用细牙反向螺母固定住。
二是单梁式,其叶轮固定在轴的中间,主要用平键来传递扭矩。
这种方式主要用于大型泵和多级泵。
⑶密封部分
为保证泵正常运转,效率高,防止液体外流或外界空气进入泵体内,在叶轮与泵壳之间、轴与泵壳之间都设有密封装置。
常用的密封装置有以下几种:
图4-3密封环形式图
a平接式b、c角接式
d单曲迷宫式e、f双曲迷宫式
①密封环(口环)
用来防止液体从叶轮排出口通过叶轮和泵壳之间的间隙漏回吸入口,以提高容积效率;
同时承受叶轮与泵壳接缝处可能产生的机械摩擦,摩损后只换密封环而不必更换叶轮和泵壳。
密封环有的只装在叶轮上,有的只装在泵壳上。
也有的两边都有。
密封环的形式很多,但基本上可分为四种:
平接式、角接式、单曲迷宫式、双曲迷宫式。
平接式密封环结构简单,也是最普通的一种形式。
实际应用中多采用角接式。
②填料密封
图4-4离心泵的填料密封结构图
1一填料套2一填料环3一填料
4一填料压盖5一长扣双头螺栓6一螺母
填料密封是由填料套、填料环、填料、填料压盖、长扣双头螺栓和螺母等组成。
它是由填料和轴的外表面紧密接触来实现密封的。
在正常运行时,必须用压盖将填料压紧,才不至于使液体从泵轴处泄漏。
但也不能压得太紧否则轴和填料的摩擦增加,严重时会发热,降低了泵的效率。
见图4-4所示。
③机械密封
机械密封是由两个和轴垂直的相对运动的密封端面进行密封的,所以也叫端面密封。
端面密封是由动环、静环组成。
静环固定在泵体上,静环密封圈阻止静环和压盖泄漏。
动环和轴一起转动,动环密封圈阻止动环和轴之间的泄漏,它也和轴一起转动。
动环和静环是由弹簧推力使二环紧密接触。
动静环之间有一层很薄的油膜,这层油膜起到平衡压力和冷却端面的作用。
见图4-2-5。
图4-5机械密封示意图
1一静环2一动环3一传动销4一弹簧5一弹簧座6一紧固螺钉7一传动螺钉8一推环
9一动环密封圈10一静环密封圈11一止转销12一密封压盖A一动环与静环接触端面
B一静环与密封压盖之间C一动环与旋转环之间;
D一压盖与壳体E一动环与静环
机械密封有五个密封点,有四处静密封,一处动密封。
这四处的静密封是靠加密封胶圈来进行密封的。
四处静密封:
a.压盖与泵体之间;
b.静环与压盖之间;
c.动环与轴套之间;
d.轴套与泵轴之间。
一处动密封,是动、静环之间的密封。
动密封是靠弹簧的推力使动、静环的端面紧密地贴合来完成达到密封的目的。
机械密封在工作时的状态:
机械密封动环和静环这两个密封端面在泵运行时,一个是静止不动的,这个是固定在机械密封压盖上的静环,另一个是随泵轴一起转动的动环,两个密封环的密封面是若离若合地贴合在一起,达到了密封的目的。
如果它们之间端面压力过高,两密封面贴合过紧,密封面发热甚至于烧毁。
如压力过低密封面间隙加大,就会造成泄漏,所以要设计一个比较合理的端面比压,主要取决于盘簧的弹性压力。
两密封面之间要有一定的油膜,其作用是带走端面产生的热量,对两磨擦面起润滑作用。
机械密封的冷却油冲洗管线就起到了这个作用。
机械密封的特点:
a.机械密封的密封性能好,在输送有爆炸危险和有毒物质时能保证安全。
b.容积损失和机械损失小,相应地提高了效率。
c.安装面确定后,端面密封装置能自动调整,对操作与维护的要求不高。
d.外廓尺寸小,特别在高压下更为显著。
e.制造精度高,在轴振动时,会使工作情况恶化。
⑷平衡部分
①离心泵的轴向力
泵在运转时,在其转子上产生一个方向与泵的轴心线相平行的轴向力。
泵在工作之前,叶轮四周的液体压力都一样.因而不产生轴向推力。
当泵开始工作时,因压出室内产生了压力,并且由于叶轮两侧在进出口存在压差,便产生了轴向力。
轴向力是由于叶轮两侧压力不等所形成的,这个力称为轴向力。
不平衡的轴向力可使转子产生串动,造成泵体口环和机械密封动静环磨损。
a轴向力的平衡
平衡轴向力的方法很多,安装轴向力平衡装置,可消除轴向力。
常用的有以下几种:
单级泵可在叶轮上开平衡孔。
多级泵的叶轮可对称安装。
装平衡盘。
采用双吸叶轮。
采用平衡管进行平衡。
b轴向力对泵的正常运行的影响
由于轴向力的作用,可以使叶轮产生位移,改变了叶轮和流道的同心度,使流量减少,扬程降低.严重时叶轮和泵体发生摩擦,甚至发生设备事故。
②离心泵的径向力
由于蜗壳泵排出室流道不对称,当泵流量加大或减小时,引起叶轮周围压水室内的液体流速和压力分布不均匀,便形成了作用在转子上的径向力。
不平衡的径向力可使转子产生振动,甚至使口环或轴套处产生研磨。
径向力的平衡方法是采用双涡室,即为双涡壳泵,使之压力分布均匀,平衡径向力。
⑸轴承部分
离心泵的轴承是支承转子的部件,同时承受径向和轴向载荷。
可分为滑动轴承、滚动轴承。
滚动轴承的结构是由外圈、内圈、滚动体和保持架组成。
内、外圈上有滚道,当内、外圈相对运动时,滚动体(滚珠或滚柱)则沿着滚道滚动,而保持架把滚动体均匀隔开。
滚动轴承,结构简单、摩擦系数小,可减少起动时的摩擦损失,并能保证泵轴晃动量最小,因而密封的径向间隙可小,从而减小漏失,提高容积效率。
但滚动轴承的应用范围受一定限制,当直径大于65~75mm及转数大于3000r/min时不宜采用,因此时滚动轴承的滚珠和隔圈的圆周速度过大,使工作能力降低。
图4-6滚动轴承示意图
l一外圈2一内圈3一滚动体4一保持架
剖分式滑动轴承,又称轴瓦。
剖分式滑动轴承分为上、下两个部分,由螺栓,轴承盖,轴承座,上、下轴瓦组成。
见图4-7所示。
剖分式滑动轴承在轴瓦的表面应镶有轴衬,它可以起到承受压力和耐磨的作用。
轴承座、轴承盖因为只起支撑轴瓦作用,可用灰铸铁制造。
大载荷的滑动轴承用铸钢制造。
为了便于润滑,在轴瓦表面开油孔或油沟。
所用润滑油除保证润滑外,还可起到冷却、防锈、吸振等作用,离心泵为了承受径向负荷,通常采用带油环的滑动轴承。
图4-7剖分式滑动轴承示意图
1一螺栓2一轴承盖3一轴承座4一上轴瓦5一下轴瓦
⑹传动部分
原动机与从动机的中间联接机构称为联轴器。
它起着传递原动机的能量,缓冲轴向、径向的振动.以及自动调整原动机与从动机的中心的作用。
常用的联轴器有三种:
刚性联轴器、弹性联轴器、液力联轴器(偶合器)。
有的刚性联轴器是由两个半联轴器、隔离段、弹簧,螺栓等组成。
当将隔离段拿掉,可以拆卸轴承箱及泵的机械密封,无需移动电机。
第二节离心泵的技术特性
1离心泵的工作参数
⑴流量
泵的流量也称排量,是指泵在单位时间内排出液体的数量。
可用容积流量和质量流量两种单位表示。
容积流量计算公式:
Q=
(m3/h)
式中Q——液体的体积流量m3/h
V——流体的体积m3
t——时间s
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