流體在流動(dòng)過程中,由于流動(dòng)阻力將損失部分機(jī)械能。因此,按生產(chǎn)所需的流量,將流體從一處送到另一處,無(wú)論是將流體由總比能低處送到總比能高處,還是僅克服流動(dòng)阻力,都必須向流體提供機(jī)械能。用于輸送液體的機(jī)械稱為泵(Pump),泵按其結(jié)構(gòu)特征和工作原理主要分為三大類:
Ⅰ葉片式泵:這類泵靠告訴旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)流體做功,使液體的機(jī)械能增大,如各種離心泵、旋渦泵、軸流泵等。青島軸流水泵
Ⅱ容積式(正位移)泵:這類泵利用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞或旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子改變工作室容積,擠壓液體,對(duì)液體做功,使液體的機(jī)械能增大。如往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵等。
Ⅲ噴射式泵:是靠工作流體產(chǎn)生的高速射流引射流體,然后再通過動(dòng)量交換而使被引射流體的能量增加。
由于離心泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造,流量平穩(wěn),適應(yīng)性強(qiáng),操作方便,在化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛,小編重點(diǎn)介紹離心泵。
離心泵的工作原理
離心泵在工作時(shí),依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪,液體在慣性離心力作用下獲得能量提高了壓力能。離心泵在工作前,泵體和進(jìn)口管線必須罐滿液體介質(zhì),防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。
當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),葉片促使介質(zhì)很快旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)著的介質(zhì)在離心力的作用下從葉輪中飛出,泵內(nèi)的水被拋出后,葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。一面不斷地吸入液體,一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量,將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。
離心泵的結(jié)構(gòu)
離心泵的品種很多,各種類型泵的結(jié)構(gòu)雖然不同,但主要零部件基本相同。
離心泵的主要部件包括:葉輪、泵軸、泵殼、泵座、填料盒(軸封裝置)、減漏環(huán)、軸承座等。
⒈葉輪
葉輪是離心泵的做功零件,依靠它高速旋轉(zhuǎn)對(duì)液體做功而實(shí)現(xiàn)液體的輸送,是離心泵重要零件一。
葉輪一般由輪毅、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板和后蓋板之分,葉輪口側(cè)的蓋板稱為前蓋板,另一側(cè)的蓋板稱為后蓋板。
當(dāng)離心泵啟動(dòng)后,泵軸帶動(dòng)葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),迫使預(yù)先充灌在葉片間液體旋轉(zhuǎn),在慣性離心力的作用下,液體自葉輪中心向外周作徑向運(yùn)動(dòng)。
液體在流經(jīng)葉輪的運(yùn)動(dòng)過程獲得了能量,靜壓能增高,流速增大。當(dāng)液體離開葉輪進(jìn)入泵殼后,由于殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而減速,部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能,最后沿切向流入排出管路。
按結(jié)構(gòu)形式,葉輪可分為以下三種。
⑴閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板,蓋板間有4—6個(gè)葉片,閉式葉輪效率較高,應(yīng)用最廣,適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。
⑵開式葉輪在葉片兩側(cè)都無(wú)蓋板,適用于輸送含有較大量懸浮物的液體,效率較低,輸送的液體壓力也不高。
⑶半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板,它適用于輸送易于沉淀或含固體懸浮物的液體,其效率介于開式和閉式葉輪之間。
⒉泵軸
離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動(dòng)力,支承葉輪保持在工作位置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連,另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。
泵軸的常用材料是碳素鋼和不銹鋼。
葉輪和軸靠鍵相連接,由于這種連接方式只能傳遞扭矩而不能固定葉輪的軸向位置,故在水泵中還要用軸套和鎖緊螺母來固定葉輪的軸向位置。
葉輪采用鎖緊螺母與軸套軸向定位后,為防止鎖緊螺母退扣,要防止水泵反轉(zhuǎn),尤其是對(duì)初裝水泵或解體檢修后的水泵要按規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)向檢查,確保與規(guī)定轉(zhuǎn)向一致。
⒊軸套
軸套的作用是保護(hù)泵軸,使填料與泵軸的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦,所以軸套是離心泵的易磨損件。
軸套表面一般也可以進(jìn)行滲碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法,表面粗糙造度要求一般要達(dá)到Ra3.2μm—Ra0.8μm??梢越档湍Σ料禂?shù),提高使用壽命。
⒋軸承
軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動(dòng)軸承,其外圈與軸承座孔采用基軸制,內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸采用基孔制,配合類別標(biāo)準(zhǔn)有推薦值,可按具體情況選用。軸承一般用潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。
⒌填料盒
泵軸穿出泵殼時(shí),在軸與殼之間存在間隙。在單吸式離心泵中,該部位如不用軸封裝置,泵殼內(nèi)高壓水就會(huì)向外大量泄漏。填料盒就是常用的一種軸封裝置。填料盒是由軸封套、填料、水封管、水封環(huán)和填料壓蓋5個(gè)部件組成。
⒍蝸殼
蝸殼是指葉輪出口到下一級(jí)葉輪入口或到泵的出口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道。其流道逐漸擴(kuò)大,出口為擴(kuò)散管狀。液體從葉輪流出后,其流速可以平緩地降低,使很大一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。
蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便,高效區(qū)寬,車削葉輪后泵的效率變化較小。
缺點(diǎn)是蝸殼形狀不對(duì)稱,在使用單蝸殼時(shí)作用在轉(zhuǎn)子徑向的壓力不均勻,易使軸彎曲,所以在多級(jí)泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導(dǎo)輪裝置。
蝸殼的材質(zhì)一般為鑄鐵。防腐泵的蝸殼為不銹鋼或其他防腐材料,例如塑料玻璃鋼等。多級(jí)泵由于壓力較大,對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度要求較高,其蝸殼一般用鑄鋼制造。
⒎導(dǎo)輪
導(dǎo)輪是一個(gè)固定不動(dòng)的圓盤,正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~,這些導(dǎo)葉構(gòu)成了一條條擴(kuò)散形流道,背面有將液體引向下一級(jí)葉輪人口的反向?qū)~。液體從葉輪甩出后,平緩地進(jìn)入導(dǎo)輪,沿著正向?qū)~繼續(xù)向外流動(dòng),速度逐漸降低,動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。
葉輪與導(dǎo)葉間的徑向單側(cè)間隙約為1mm。若間隙過大,效率會(huì)降低;間隙過小,則會(huì)引起振動(dòng)和噪聲。與蝸殼相比,采用導(dǎo)輪的分段式多級(jí)離心泵的泵殼容易制造,轉(zhuǎn)能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。
⒏密封環(huán)
為了減少內(nèi)泄漏,保護(hù)泵殼,在與葉輪入口處相對(duì)應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0.1—0.2mm之間。 密封環(huán)磨損后,使徑向間隙增大,泵的排液量減少,效率降低,當(dāng)密封間隙超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。
密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種:
平環(huán)式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,但密封效果差;
直角式的密封環(huán),液體泄漏時(shí)通過一個(gè)90°的通道,密封效果比平環(huán)式好,應(yīng)用廣泛;
迷宮式密封環(huán),密封效果好,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難,一般離心泵中很少采用。