1、第2章,離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理,離心泵的結(jié)構(gòu)與工作原理,離心式水泵是制冷空調(diào)工程中用得最多的一種，其特點是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)來使流體獲得較大的動能，并依靠流道出口的蝸殼斷面變化使流體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能，水流在葉輪中的流動主要是受到離心力的作用。,DL型立式多級離心泵,GDL型立式多級管道泵,幾種典型離心泵,幾種典型離心泵,單級單吸全不銹鋼耐腐蝕離心泵,IS、ISR、ISY型離心泵,IS 單 級 離 心 泵,ISG型系列管道泵,IS單級離心泵,幾種典型離心泵,S 型 單 級 雙 吸 中 開 泵,TSWA型臥式多級離心泵,幾種典型離心泵,2.1 離心泵的基本構(gòu)造與工作原理,圖-是離心泵工作狀態(tài)示意

2、圖 。 離心泵主要包括泵體（蝸殼，泵軸，葉輪等）、吸水管路、壓水管路及其附件等。 使用時，泵的吸水口與吸水管相連接，出水口與壓水管相連接，共同組成吸水增壓排水通道。,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,1底閥 2壓水室3葉輪 4蝸殼 5閘閥 6接頭 7壓水管 8止回閥 9壓力表,圖2-1離心泵工作狀態(tài)示意圖,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,圖2-2是常用的單級單吸臥式離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖。 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,1葉輪2泵軸3 鍵4泵殼5泵座6灌水孔7放水孔 8真空表接孔9壓力表接孔10泄水孔11填料盒12減漏環(huán) 13軸承座14填料壓蓋調(diào)節(jié)螺栓15

3、傳動輪,圖2-2 單級單吸臥式離心泵結(jié)構(gòu)示意圖,離心泵結(jié)構(gòu)剖切圖,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,1葉輪 葉輪是離心泵的主要零部件，是對液體做功的主要元件。 葉輪一般由兩個圓形蓋板以及蓋板之間若干片彎曲的葉片和輪轂所組成，如圖2-3所示。 葉輪按吸入口數(shù)量可分為單吸式與雙吸式兩種，雙吸式葉輪如圖2-4所示 。 葉輪按其蓋板情況可分為封閉式、開式和半開式葉輪三種形式，如圖2-5所示。,1前蓋板2后蓋板3葉片4葉槽 1吸入口2輪蓋3葉片 5吸水口6輪轂7泵軸 4輪轂5軸孔,圖2-3 單吸式葉輪示意圖 圖2-4 雙吸式葉輪示意圖,a）為封閉式葉輪b）為敞開式葉輪c）為半開式葉輪,葉輪的 作用是 什么？

4、,圖2-5 開式、半開式、封閉式葉輪示意圖,做功,開式、半開式、封閉式葉輪原型,離心泵各部件的作用,1泵軸的作用是什么？ 2泵殼的作用是什么？ 3泵座的作用是什么？ 4填料盒的種類和組成有哪些？ 5填料盒的作用是什么？裝哪？ 6減漏環(huán)的作用是什么？裝哪？,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,2泵軸（見圖2-2中2） 泵軸的作用是用來傳遞扭矩，使葉輪旋轉(zhuǎn)。 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)，尤其是對初裝水泵

5、或解體檢修后的水泵要按規(guī)定進行轉(zhuǎn)向檢查，確保與規(guī)定轉(zhuǎn)向一致。,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,3泵殼（見圖2-2中） 泵殼通常鑄成蝸殼形，是主要固定部件。它收集來自葉輪的液體，并使液體的部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能，最后將液體均勻地導(dǎo)向排出口。 泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動前用來充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。 在泵殼的底部設(shè)有放水螺孔，以便在水泵停車檢修時放空積水。,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,4泵座（見圖2-2中） 其作用是固定水泵。 泵座上有與底板或基礎(chǔ)固定用的法蘭孔，在泵座的橫向槽底開有泄水螺孔，以隨時排走由填料盒內(nèi)流出的滲漏水。泵殼和泵座上的這些螺孔，如果在水泵運行中暫時無用，可以用

6、帶螺紋的絲堵（悶頭）拴緊。,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,5填料盒（見圖2-2中11） 泵軸穿出泵殼時，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)高壓水就會向外大量泄漏。 填料盒就是常用的一種軸封裝置。圖-是較常見的壓蓋填料盒，是由軸封套、填料、水封管、水封環(huán)和填料壓蓋個部件組成。,軸承密封填料盒,填料式軸封,壓蓋填料盒示意圖,圖2-6 壓蓋填料盒示意圖,填料盒 1軸封套2填料3水封管4水封環(huán)5壓蓋,水封環(huán) 其中1為環(huán)圈空間，2為水孔,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,填料又稱“盤根”，在軸封裝置中起阻水隔氣的密封作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉繩填料。 填料壓蓋的

7、作用是壓緊填料，它對填料的壓緊程度可通過擰松或擰緊壓蓋上的螺栓來進行調(diào)節(jié)。使用時，壓蓋的松緊要適宜，壓得太松，則達不到密封效果；壓得太緊，則泵軸與填料的機械磨損大，消耗功率大，如果壓得過緊，則有可能造成抱軸現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴重的發(fā)熱和磨損。 一般地，壓蓋的松緊以水能通過填料縫隙呈滴狀滲出為宜（約每分鐘泄漏滴）。 水封管與水封環(huán)的作用是將泵內(nèi)的壓力水引入填料與泵軸間的縫隙，起到引水冷卻與潤滑的作用(有的水泵利用在泵殼上制做的溝槽來取代水封管，結(jié)構(gòu)更為緊湊)。,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,6減漏環(huán) 位置：葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處。 它是高低壓交界面且具有相對運動的部位，很容易發(fā)生泄漏，如圖2

8、-2中12所示。 為了減少泵殼內(nèi)高壓水向吸水口的回流量，一般在水泵的構(gòu)造上采用兩種減漏方式： 1）減小接縫間隙（不超過0.10.5mm）。 2）增加泄漏通道中的阻力。,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,應(yīng)用中，該間隙處容易發(fā)生葉輪與泵殼間的磨損現(xiàn)象，影響葉輪和泵殼的使用壽命。 減漏環(huán)的外形與安裝示意圖如圖2-7所示。 圖2-8為3種不同形式的減漏環(huán)，其中，（c）為雙環(huán)迷宮形的減漏環(huán)，其水流回流時的阻力很大，減漏效果好，但構(gòu)造復(fù)雜。 減漏環(huán)的另一作用是承磨，水泵中有了減漏環(huán)，當摩擦是間隙變大后，只須更換減漏環(huán)而避免使葉輪和泵殼報廢。 因此，減漏環(huán)又稱承磨環(huán)，是一個易損件。,減漏環(huán),圖2-7 減漏環(huán),

9、減漏環(huán)類型示意圖,圖2-8 減漏環(huán)類型示意圖 ）單環(huán)型）雙環(huán)型）雙環(huán)迷宮型 泵殼鑲在泵殼上的減漏環(huán)葉輪鑲在葉輪上的減漏環(huán),2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,7軸承座 軸承座是用來支承軸的。 軸承裝于軸承座內(nèi)作為轉(zhuǎn)動體的支持部分。軸承座的構(gòu)造如圖2-9所示。圖中6為冷卻水套，一般在軸承發(fā)熱量較大、單用空氣冷卻不足以將熱量散發(fā)時，可采用這種水冷套的形式來冷卻，水套上要另接冷卻水管。 軸承與軸是緊配合，裝配前應(yīng)先將軸承在機油中加熱到120左右，使軸承受熱膨脹后再套在軸上，軸承的拆卸一般要用專用工具。無論是安裝還是拆卸軸承，都要注意按規(guī)定操作，切忌野蠻作業(yè)，以防損壞軸和軸承。,軸承座構(gòu)造,1雙列滾珠軸承

10、2泵軸 3阻漏油橡皮圈 4油杯孔 5封板 6冷卻水套,圖2-9 軸承座的構(gòu)造,滾動軸承圖,滾動軸承動畫,滾動軸承,滑動軸承,滑動軸承,2.1.1 離心泵的基本構(gòu)造,8軸向力平衡措施 單吸式離心泵的葉輪缺乏對稱性，導(dǎo)致工作時葉輪兩側(cè)的作用壓力不相等，如圖2-10所示。因此，在水泵葉輪上作用有一個推向吸入口的軸向力P，必須采用專門的軸向力平衡裝置來解決。 單級單吸式離心泵一般在葉輪的后蓋板上鉆平衡孔，并在后蓋板上加裝減漏環(huán)，如圖2-11所示。此環(huán)的直徑可與前蓋板上的減漏環(huán)的直徑相等。壓力水經(jīng)此減漏環(huán)時壓力下降，并經(jīng)平衡孔流回葉輪中去，使葉輪后蓋板上的壓力與前蓋板相接近，因而就消除了軸向推力。此方法

11、的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，容易實行；缺點是葉輪流道中的水流受到平衡孔回流水的沖擊，使水力條件變差，從而使水泵的效率有所降低。,軸向力平衡措施,1排出壓力2加裝的減漏環(huán) 3平衡孔 4泵殼上的減漏環(huán),圖2-10 軸向推力,2.1.2 離心泵的工作原理,離心泵在起動之前，應(yīng)先用水灌滿泵殼和吸水管道。 3個問題： 1）水是怎樣在葉輪里獲得速度能（動能）的？ 2）水的部分速度能是如何轉(zhuǎn)化為出水口的壓力能的？ 3）水為什么會源源不斷地流進葉輪，進而使水泵能 連續(xù)出水？,離心式泵工作示意圖,離心泵的工作過程,離心泵的工作過程，實際上是一個能量的傳遞和轉(zhuǎn)換的過程。它把電動機高速旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)化為被抽升水的動能和勢能。

12、 在這個轉(zhuǎn)化過程中，必然伴隨著許多能量損失，從而影響離心泵的效率。這種能量損失越大，離心泵的性能就越差，工作效率就越低。 在泵起動時，如果泵內(nèi)存在空氣，則葉輪旋轉(zhuǎn)后空氣產(chǎn)生的離心力也小，使葉輪吸入口中心處只能造成很小的真空，液體不能進到葉輪中心，泵就不能出水。,2.2 離心泵的性能,2.2.1離心泵的性能參數(shù) 流量Q ：單位時間內(nèi)由泵所輸送的流體體積，即指的是體積流量，單位為m3/s或m3/h 。 揚程H ：即壓頭，指單位重量的流體通過泵之后所獲得的有效能量，也就是泵所輸送的單位重量流體從泵進口到出口的能量增值。單位為mH2O。 功率N ：通常指輸入功率，即由原動機傳到泵軸上的功率，也稱為軸功

13、率，單位為W或kW 效率 ：有效功率Ne與軸功率N之比。 轉(zhuǎn)速n ：泵的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位是r/min。,離心泵的揚程,H = Hd + Hv,只要把正在運行中的水泵裝置的真空表和壓力表讀數(shù)（按mH2O計）相加，就可得出該水泵的工作揚程 。,水泵揚程也可以用管道中水頭損失及揚升液體高度來計算 ：,圖2-12 離心泵裝置,離心泵的有效功率,有效功率用Ne表示,輸入功率是由原動機（如電機等）傳到泵軸上的功率，也稱為軸功率，用符號N表示。,泵的輸出功率又稱為有效功率，表示單位時間內(nèi)流體從泵中所得到的實際能量，它等于重量流量與揚程的乘積。,效率,離心泵的效率用來表示輸入的軸功率N被流體利用的程度，

14、即用有效功率Ne與軸功率N之比來表示效率。效率用符號表示。,2.2.2 離心泵的特性曲線,離心泵的理論特性曲線,圖2-16 離心泵的理論特性曲線,離心泵的實測特性曲線,圖2-17 14SA型離心泵的特性曲線,2.3 葉輪葉型對離心泵性能的影響,前向葉型的泵所需要的軸功率隨流量的增加而增加得很快。因此這類泵在運行中增加流量時，原動機超載的可能性比徑向葉型的泵大得多，而后向葉型的葉輪一般不會發(fā)生原動機的超載現(xiàn)象。這也是后向式葉型被離心泵廣泛采用的原因之一。,2.3 葉輪葉型對離心泵性能的影響,具有前向葉型的葉輪所獲得的理論揚程最大，其次為徑向葉型，而后向葉型的葉輪的理論揚程最小。 前向葉型的泵雖然能提供較大的理論揚程，但由于流體在前向葉型的葉輪中流動時流速較大，在擴壓器中進行動、靜壓轉(zhuǎn)換時的損失也較大，因而總效率比較低。所以，離心式泵全部