叶片泵结构形式及主要用途

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1、第二章 叶片泵结构型式及主要用途 流体机械的分类已在第一章中详细介绍，本章着重从各种不同的流体机械的典型结构型式进行阐述，进而了解流体机械的性能及其主要用途。 第一节 离心泵 一、离心泵的工作原理 离心泵是叶片式泵的一种。由于这种泵主要是靠叶轮旋转时，叶片拨动液体旋转，使液体产生惯性离心力而工作的，所以叫做离心泵。 离心泵在工作前，吸入管路和泵内首先要充满所输送的液体，当叶轮旋转时，叶片拨动叶轮内的液体旋转，液体就获得能量，从叶轮内甩出。叶轮内甩出来的液体经过泵壳流道、扩散管再从排出管排出。与此同时，叶轮内产生真空，而吸入液面的液体通常大气压力作用下，经过吸入管路压入叶轮中。因为叶轮是连续而均

2、匀地旋转的，所以液体连续而均匀地被甩出和吸入。 从上述工作原理可知，离心泵工作时，最怕泵内有气。因为气体的重度小，旋转时产生的离心力就很小，叶轮中不能造成必要的真空度，也就无法将重度较大的液体吸入泵中。因此在开泵前必须使泵和吸入系统充满液体，工作中吸入系统也不能漏气，这是离心泵正常工作必须具备的条件。 离心泵结构型式简单，使用维护都很方便，且效率较高，因此使用范围极为广泛。 离心泵、轴流泵和混流泵的叶轮入流方向皆为轴向，它们之间的差别在于其叶轮出流方向的不同。离心泵中的液流在与泵轴线垂直的径向平面内流出叶轮。 二、结构简介 、单级泵 只装一个叶轮的泵为单级泵。按其转子支承方式，将这种泵分为悬臂

3、式和两端支承式两类。 悬臂泵 悬臂泵结构有以下几种类型： 悬架式悬臂泵 托架式悬臂泵 连体泵 1. 悬架式悬臂泵 IS型泵 (图1-1)的泵脚与泵体1铸为一体，轴承置于悬臂安装在泵体上的悬架11内。因此，整台泵的质量主要由泵体承受（支架13仅起辅助支承作用）。这种带悬架的悬臂式泵称为悬架式悬臂泵。 IS型单级单吸式型泵 我国设计生产的IS型泵（图1-1）即为一台单级单吸横轴离心泵。它的叶轮5由叶轮螺母2、止动垫圈3和平键固定在泵轴12的左端。泵轴的另一端用以装联轴器，以便实现动力拖动。为防止泵内液体沿泵轴穿出泵壳处的间隙泄漏，在该间隙处皆设有轴封。IS型泵采用的是填料式轴封，它由轴套7、填料9

4、、填料环8和填料压盖10等组成。泵工作时，泵轴用两个单列向心球轴承支承着转动，从而带动叶轮在由泵体1和泵盖6组成的泵腔内旋转。因为该泵泵轴的两个支承轴承部位于泵轴约有半段，装叶轮的泵轴左半段处于自由悬伸状态，故把这种具有悬臂式结构的泵称为悬臂泵。 IS型泵的泵壳属端盖式泵壳，即它的泵壳由泵体和位于泵体一端的泵盖组成，且泵体与泵盖间沿与泵轴线垂直的剖分面剖分。由于IS泵的泵盖位于泵体后端（自泵吸入口看），泵又为悬架式悬臂泵，只要卸开连接泵体和泵盖的螺栓，叶轮即可与泵盖和悬架部件一起从泵体内拆出。再加上泵吸入口和压出口皆在泵体上，泵又采用了加长联轴器与电动机直联。因此，检修时不用拆卸吸入管路和压出

5、管路，也不必移动泵体和电动机，只需拆下加长联轴器的中间连接件，即可拆出泵转子部件。 为了平衡泵的轴向力，在叶轮前、后盖板处设有密封环，叶轮后盖板上开设有平衡孔。滚动轴承承受泵的径向力以及残余轴向力。泵的轴封为填料密封，由填料后盖，填料环和填料等组成，防止进气或漏水，在轴通过填料环的部位装有轴套7以保护轴不被磨损。轴套与轴之间装有o型密封圈，目的同样是防止进气和漏水。 泵的传动形式为通过加长弹性联轴器与电动机相联。 从原动机方向看，泵一般为顺时针方向旋转。 由于悬架式悬臂泵有结构紧凑、检修方便等优点，不仅IS型泵的结构属于此类，IB型清水泵、IH型化工泵、Y型单级液压泵，从瑞士引进的ZE、CZ、

6、ZA、ZF和ZU型流程泵以及从美国引进的SJA型流程泵 (图1-3)等单级单吸式离心泵也都采用了悬架悬臂式结构。 IS型泵广泛适用于工矿企业、城市给水、排水系统、农田排灌，输送清水或物理、化学性质类似于清水的其他液体介质，其性能范围为：流量vq =6.3400m3/h，扬程H=5125m，工作介质温度不大于80C。 2、托架式悬臂泵 图1-4所示的悬臂式是B型单级单吸式离心泵。它的泵脚与托架3铸为一体，泵体10悬臂安装在托架上，故将这种泵称为托架式悬臂泵。 B型单级单吸式型泵 图4-10为B型泵的部件图，B型泵又称托架式悬臂泵，是BA型的改进型，两者结构大同小异，主要由泵体、泵盖、叶轮、轴、托

7、架、轴承等组成。结构型式己经系列化，且结构简单，重量轻，通用化、标准化程度高。 B型泵的出口方向与泵轴成垂直，泵体相对于托架可以有不同的安装位置，并可根据安装使用要求或管路布置情况使之与泵体共同旋转90、180或270角，也就是泵出口可朝上、朝下、朝前或朝后。传动方式可通过弹性联轴器与电机直联也可通过皮带轮间接传动。泵轴由两个滑动轴承支承，从而降低振动和噪声，在靠近轮毂周围钻有几个小孔，用来平衡泵的轴向力。 检修这种泵时，需要将吸入管路和压出管路与泵体分离。同悬架式悬臂泵相比，显然是不方便的。再加上这种泵的全部质量主要靠托架承受，托架较笨重，故我国近年来开始生产的单级单吸式离心泵使用托架式悬臂

8、结构的不多。但这种结构的应用历史较长，泵的压出口又可以调换位置，对泵壳采用贵重材料制造的泵，用托架式悬臂结构还能大大降低成本。因此，除B型泵外，BA型清水泵和F型耐腐蚀泵等我国较早生产的泵，以及不久前从澳大利亚引进的AH、HH和L等型号的渣浆泵也都采用了这种结构。 B型泵适用于工厂、矿山、城市给排水及农田排灌。特别适用于对噪音值有一定要求的场所。输送清水或物理化学性质类似于清水的其他中性液体介质。其性能范围：流量vq =4.5360m3/h，扬程H=898m。 3、连体泵 图1-2给出的悬臂式泵即为连体泵。它的叶轮5直接装在电动机轴2的一端。由泵体4和泵盖3组成的泵壳与电动机1的机壳直接相联。

9、可以看出，这种泵的电动机轴虽然要加长。但它的整机结构紧凑，质量轻，故WB型微型离心泵以及多种型号的潜水泵和屏蔽泵皆采用连体泵的结构形式。 泵行业通常所称的悬臂泵多指横轴泵而言。按照相同的定义方法，也可将叶轮悬臂安装的立轴泵纳入悬臂泵之列。如图1-5所示的YG型单级单吸立轴管道液压泵和图1-6所示从德国引进的RSV型单级双吸立轴船用泵就都是立轴悬臂泵的实例。它们的叶轮2都是远离泵轴6的支承部位，悬臂安装在泵轴的下端。因YG型泵的专用驱动电动机8能承受泵的轴向力，故泵轴本身无轴承支承，它靠能传递轴向力的夹壳联轴器7与电动机轴刚性连接，使整个泵机组转子皆由电动机轴承支承。该泵泵体1上的泵吸入口和压出

10、口位于同一水平线上，这使泵能像阀门似地直接安装在直管道之中。RSV型泵的泵轴6靠位于轴承体10内的两个滚动轴承支承，联轴器8为弹性联轴器。该泵通过底脚1安装在底座上，泵体3和电动机座9皆分别与底脚直接相联。 (二) 双支承泵 大多数单级双吸式离心泵采用双支承结构，即支承转子的轴承位于叶轮两侧，且一般都靠近轴的两端。 2. 单级双吸式 （S、SH型泵） 图1-7所示的S型泵即为单级双吸卧式双支承泵。它的转子是一单独的装配部件。双吸式叶轮3靠键20、轴套6和轴套螺母11固定在轴4上。泵装配时，可用轴套螺母调整叶轮在轴上的轴向位置。泵转子用位于泵体两端的轴承体12内的两个轴承15实现双支承。因在联轴

11、器16处有径向力作用在泵轴上时，远离联轴器的左端轴承所受的径向载荷较小，故应将它的轴承外圈进行轴向紧固，以便让它承受转子的轴向力。 S型泵是侧向吸入和压出的，并采用水平中开式泵壳，即泵壳沿通过轴线的水平中开面剖分。它的两个半螺旋形吸水室和螺旋形压水室都是由泵体1和泵盖2在中开面处对合而成的。泵的吸入口和压出口均与泵体铸为一体。用这种结构，泵检修时无需拆卸吸入管和压出管，也不要移动电动机，只要揭开泵盖即可检修泵内各零件。 S型泵在叶轮吸入口的两侧都要设置轴封。该轴封也为填料密封。它由填料套7、填料8、填料环9和填料压盖10等组成。轴封所用的水封压力水是通过在泵盖中开面上开出的凹槽，从压水室引到填

12、料环的。但有的中开式双吸泵要通过专设的水封管将水封水送入填料环。 双支承泵与悬臂泵相比，虽因叶轮进口有轴穿过而使其水力性能稍受影响，且泵零件数要多些，泵体形状也比悬臂泵复杂，故工艺性差些，但双支承泵轴的刚性比悬臂泵要好得多。在轴长、轴径和叶轮质量都相等的情况下，若悬臂泵的悬臂部分轴长和两轴承同轴长之比为11.5，则悬臂轴在叶轮处的静挠度比双支承轴的要大46倍左右，第一临界转速也低得多，为双支承泵的1/21/2.5左右。如两种结构的轴长、叶轮质量及叶轮处的静挠度都相等，悬臂泵的轴径为双支承泵轴径的1.41.6倍。因此，为提高运转可靠性，尺寸较大的双吸泵都设计成双支承结构。在双吸泵上用双支承结构还

13、可以使叶轮两侧吸入口处形状对称，有利于轴向力的平衡。 双吸泵进水是由叶轮的两边进入，它的叶轮好像用两个单吸泵的叶轮背靠背地组合在一起，两个叶轮对称布置，因此可以认为它在工作时不会产生轴向力。但由于安装、制造等方面的原因，不可能做到两个叶轮的绝对对称，加之水流流动也不可能是绝对对称的，总会产生一走的轴向力，因此通常由径向滚动轴承来承受这较小的残余轴向力。 泵进水端在叶轮进水前分为两股，形成进水端左右两个蜗壳，在泵出水端，水流又汇合成一股，形成出水端的一个蜗壳，所以从泵壳外表看似有三个蜗壳。叶轮装在泵轴中间，SH型泵的泵壳是水平中开式的，上半部称为泵盖，下半部称为泵座。这种结构型式，便于揭开泵盖来

14、检修泵内各零件，无需再拆卸进、出口管路和移动电机或其他原动机。泵的轴承可以采用滚动轴承，用油脂润滑，也可以采用滑动轴承，用稀油润滑，泵的轴封通常采用软填料密封，少量的高压水通过水封管及填料环流人填料室中，起水封的作用。 SH型泵与单吸泵比较，出水量较大，有较好的吸上性能；与混流泵相比，又具有较高的扬程，因此它多用于农田灌溉，也广泛用于工厂、矿山、城市给排水系统。但该泵体积大，且泵越大这一缺陷越突出，因此适宜于固定使用。 二、多级泵 多级泵是指装有两个或两个以上叶轮的泵。因这种泵的叶轮数多，为提高抗空化性能，它的首级叶轮还常与后面的各次级叶轮不同，故其结构比单级泵复杂。通常按采用的泵壳形式将常见

15、的多级泵分为中开式多级泵、节段式多级泵和双壳泵三种类型。 中开式多级泵 蜗壳式多级泵，无论是横轴泵（如图1-10所示的DKS型输油泵），还是立轴泵（如图1-11所示的NL型冷凝泵），一般都采用中开式泵壳，即泵壳沿通过泵轴线的中开面剖分。这是因为蜗壳式多级泵采用了中开式结构后，有转子装配部件能整体装入泵体，并且不拆吸入及压出管道即可检修泵的优点。同时它还能用对称布置叶轮的方法平衡轴向力，从而不必再设专门的轴向力平衡装置了。为了提高泵的抗空化性能，首级叶轮常为双吸式的(图1-10)，此时泵的总级数为奇数。当首级叶轮也是单吸式时，则总级数应为偶数。这种泵还常用交错布置各级蜗壳的方法，平衡作用在泵转子

16、上的径向力。 节段式多级泵 采用节段式泵壳，即用径向剖介面将泵壳垂直于轴线一段一段地分割开的多级泵即为节段式多级泵。图1-12和图1-13分别给出的D型横轴泵和DL型立轴泵均为节段式多级泵。它们都是在所需个数的叶轮、中段及导叶的两端分别装吸入段和压出段，然后用拉紧螺栓将这些零件紧固在一起。这种泵的单吸式叶轮只能按一个方向依次布置，其轴向力多用平衡盘（图1-12）或平衡鼓（图1-13）平衡。 3. 多级离心泵 (DA型泵) 多级离心泵是由两个以上的叶轮分段组成的泵。多用于工业部门，是一种结构紧凑，有利于提高标准化、通用化程度的结构型式。 由于这种泵的扬程取决于泵的级数，所以这种泵的扬程范围较广，在离心泵当中它能达到的扬程最高，几乎所有的各种用途的高扬程离心泵均采用这种结构型式。仅目前列为标准系列的分段式多级离心泵产品就有供输送常温清水的D型泵系列，供发电厂用的DG型锅炉给水泵系列，供石油化工部门用的Y型油泵系列等。 分段式多级泵结构