離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理
作者：泵 來源：離心泵 發(fā)布時(shí)間：2021-06-26
一、離心泵簡(jiǎn)介
1.化工生產(chǎn)必不可少的設(shè)備
離心泵在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，這是由于其具有性能使用范圍廣（包括流量、壓頭及對(duì)介質(zhì)性質(zhì)的失迎性）、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、流量均勻、壽命長(zhǎng)、購(gòu)置費(fèi)和操作費(fèi)均較低等突出優(yōu)點(diǎn)。
2.基本結(jié)構(gòu)及工作原理
葉輪工作原理
討論離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，要緊扣住將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能這個(gè)主題來展開。
離心泵是利用葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力來抽取液體或其他物料的，應(yīng)用量大、面廣，除了工業(yè)應(yīng)用外，離心泵還廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、市政供水、電站循環(huán)供水、城市污染處理等。
二、離心泵的種類
離心泵產(chǎn)品一般按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分，有多種劃分方式，包括按工作壓力、按工作葉輪數(shù)目、按葉輪進(jìn)水方式等六種分類方式。
1.按工作壓力：
低壓泵：壓力低于100米水柱；
中壓泵：壓力在100-650米水柱之間；
高壓泵：壓力高于650米水柱。
2.按工作葉輪數(shù)目：
單級(jí)泵：即在泵軸上只有一個(gè)葉輪。
多級(jí)泵.：即在泵軸上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的葉輪，這時(shí)泵的總揚(yáng)程為n個(gè)葉輪產(chǎn)生的揚(yáng)程之和。
3.按葉輪進(jìn)水方式：
單側(cè)進(jìn)水式泵：又叫單吸泵，即葉輪上只有一個(gè)進(jìn)水口。
雙側(cè)進(jìn)水式泵：又叫雙吸泵，即葉輪兩側(cè)都有一個(gè)進(jìn)水口。它的流量比單吸式泵大一倍，可以近似看作是二個(gè)單吸泵葉輪背靠背地放在了一起。
4.按泵軸位置：
臥式泵：泵軸位于水平位置。
立式泵：泵軸位于垂直位置。
5.按泵殼結(jié)合縫形式：
水平中開式泵：即在通過軸心線的水平面上開有結(jié)合縫。
垂直結(jié)合面泵：即結(jié)合面與軸心線相垂直。
6.按葉輪出來的水引向壓出室的方式：
蝸殼泵：水從葉輪出來后，直接進(jìn)入具有螺旋線形狀的泵殼。
導(dǎo)葉泵：水從葉輪出來后，進(jìn)入它外面設(shè)置的導(dǎo)葉，之后進(jìn)入下一級(jí)或流入出口管。
7.按輸送介質(zhì)按離心泵所輸送介質(zhì)的不同而分為：
清水泵、油泵、耐腐蝕泵等。
三、離心泵的基本結(jié)構(gòu)
離心泵的基本部件是高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和固定的蝸牛形泵殼。具有若干個(gè)（通常為4～12個(gè)）后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上，并隨泵軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)作高速旋轉(zhuǎn)。
葉輪是直接對(duì)泵內(nèi)液體做功的部件，為離心泵的供能裝置。泵殼中央的吸入口與吸入管路相連接，吸入管路的底部裝有單向底閥。泵殼側(cè)旁的排出口與裝有調(diào)節(jié)閥門的排出管路相連接。
四、離心泵的工作原理
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，沿切向流入排出管路。
所以蝸形泵殼不僅是匯集由葉輪流出液體的部件，而且又是一個(gè)轉(zhuǎn)能裝置。當(dāng)液體自葉輪中心甩向外周的同時(shí)，葉輪中心形成低壓區(qū)，在貯槽液面與葉輪中心總勢(shì)能差的作用下，致使液體被吸進(jìn)葉輪中心。依靠葉輪的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，液體便連續(xù)地被吸入和排出。液體在離心泵中獲得的機(jī)械能量表現(xiàn)為靜壓能的提高。
需要強(qiáng)調(diào)指出的是，若在離心泵啟動(dòng)前沒向泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體，由于空氣密度低，葉輪旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的離心力小，葉輪中心區(qū)不足以形成吸入貯槽內(nèi)液體的低壓，因而雖啟動(dòng)離心泵也不能輸送液體。這表明離心泵無自吸能力，此現(xiàn)象稱為氣縛。吸入管路安裝單向底閥是為了防止啟動(dòng)前灌入泵殼內(nèi)的液體從殼內(nèi)流出。空氣從吸入管道進(jìn)到泵殼中都會(huì)造成氣縛。
五、葉輪和其它部件
1．離心泵的葉輪
葉輪是離心泵的關(guān)鍵部件。
(1)按其機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為閉式、半閉式和開式三種
閉式葉輪適用于輸送清潔液體；半閉式和開式葉輪適用于輸送含有固體顆粒的懸浮液，這類泵的效率低。
閉式和半閉式葉輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，離開葉輪的一部分高壓液體可漏入葉輪與泵殼之間的空腔中，因葉輪前側(cè)液體吸入口處壓強(qiáng)低，故液體作用于葉輪前、后側(cè)的壓力不等，便產(chǎn)生了指向葉輪吸入口側(cè)的軸向推力。
該力推動(dòng)葉輪向吸入口側(cè)移動(dòng)，引起葉輪和泵殼接觸處的摩損，嚴(yán)重時(shí)造成泵的振動(dòng)，破壞泵的正常操作。在葉輪后蓋板上鉆若干個(gè)小孔，可減少葉輪兩側(cè)的壓力差，從而減輕了軸向推力的不利影響，但同時(shí)也降低了泵的效率。這些小孔稱為平衡孔。
(2)按吸液方式不同可將葉輪分為單吸式與雙吸式兩種
單吸式葉輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液體只能從一側(cè)吸入。雙吸式葉輪可同時(shí)從葉輪兩側(cè)對(duì)稱地吸入液體，它不僅具有較大的吸液能力，而且基本上消除了軸向推力。
(3)根據(jù)葉輪上葉片上的幾何形狀，可將葉片分為后彎、徑向和前彎三種，由于后彎葉片有利于液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能，故而被廣泛采用。
2．離心泵的導(dǎo)輪
為了減少離開葉輪的液體直接進(jìn)入泵殼時(shí)因沖擊而引起的能量損失，在葉輪與泵殼之間有時(shí)裝置一個(gè)固定不動(dòng)而帶有葉片的導(dǎo)輪。導(dǎo)輪中的葉片使進(jìn)入泵殼的液體逐漸轉(zhuǎn)向而且流道連續(xù)擴(kuò)大，使部分動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。多級(jí)離心泵通常均安裝導(dǎo)輪。蝸牛形的泵殼、葉輪上的后彎葉片及導(dǎo)輪均能提高動(dòng)能向靜壓能的轉(zhuǎn)化率，故均可視作轉(zhuǎn)能裝置。
3．軸封裝置
由于泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)而泵殼固定不動(dòng)，在軸和泵殼的接觸處必然有一定間隙。為避免泵內(nèi)高壓液體沿間隙漏出，或防止外界空氣從相反方向進(jìn)入泵內(nèi)，必須設(shè)置軸封裝置。
離心泵的軸封裝置有填料函和機(jī)械（端面）密封。填料函是將泵軸穿過泵殼的環(huán)隙作成密封圈，于其中裝入軟填料（如浸油或涂石墨的石棉繩等）。
機(jī)械密封是由一個(gè)裝在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)環(huán)和另一固定在泵殼上的靜環(huán)所構(gòu)成。兩環(huán)的端面借彈簧力互相貼緊而作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，起到了密封的作用。機(jī)械密封適用于密封較高的場(chǎng)合，如輸送酸、堿、易燃、易爆及有毒的液體。
