离心泵的结构与工作原理

1—前盖板 2—后盖板 3—叶片 4—叶槽 5—吸水口 6—轮毂 7—泵轴
1—吸入口 2—轮盖 3—叶片 4—轮毂 5—轴孔
图2-3 单吸式叶轮示意图
图2-4 双吸式叶轮示意图
做功
叶轮的 作用是 什么？
图2-5 开式、半开式、封闭式叶轮示意图
a）为封闭式叶轮 b）为敞开式叶轮 c）为半开式叶轮
开式、半开式、封闭式叶轮原型
2.1.1 离心泵的基本构造
应用中，该间隙处容易发生叶轮与泵壳间的磨损现象， 影响叶轮和泵壳的使用寿命。 减漏环的外形与安装示意图如图2-7所示。 图2-8为3种不同形式的减漏环，其中，（c）为双环 迷宫形的减漏环，其水流回流时的阻力很大，减漏效果好， 但构造复杂。 减漏环的另一作用是承磨，水泵中有了减漏环，当摩 擦是间隙变大后，只须更换减漏环而避免使叶轮和泵壳报 废。 因此，减漏环又称承磨环，是一个易损件。
2.1.1 离心泵的基本构造
• 3．泵壳（见图2-2中４） 泵壳通常铸成蜗壳形，是主要固定部件。它 收集来自叶轮的液体，并使液体的部分动能转换 为压力能，最后将液体均匀地导向排出口。 泵壳顶上设有充水和放气的螺孔，以便在水 泵起动前用来充水及排走泵壳内的空气。 在泵壳的底部设有放水螺孔，以便在水泵停 车检修时放空积水。
几种典型离心泵
IS、ISR、ISY型离心泵
单级单吸全不锈钢耐腐蚀离心泵
IS 单 级 离 心 泵
几种典型离心泵
ISG型系列管道泵
IS单级离心泵
Байду номын сангаас
几种典型离心泵
S型单级双吸中开泵
TSWA型卧式多级离心泵
2.1 离心泵的基本构造与工作原理
• • 图２-１是离心泵工作状态示意图 。 离心泵主要包括泵体（蜗壳，泵轴，叶轮 等）、吸水管路、压水管路及其附件等。 • 使用时，泵的吸水口与吸水管相连接，出水 口与压水管相连接，共同组成吸水——增压——排 水通道。
1—叶轮 2—泵轴 3 —键 4—泵壳 5—泵座 6—灌水孔 7—放水孔 8—真空表接孔 9—压力表接孔 10—泄水孔 11—填料盒 12—减漏环 13—轴承座 14—填料压盖调节螺栓 15—传动轮
图2-2
单级单吸卧式离心泵结构示意图
离心泵结构剖切图
2.1.1 离心泵的基本构造
• 1．叶轮 叶轮是离心泵的主要零部件，是对液体做功 的主要元件。 叶轮一般由两个圆形盖板以及盖板之间若干 片弯曲的叶片和轮毂所组成，如图2-3所示。 叶轮按吸入口数量可分为单吸式与双吸式两 种，双吸式叶轮如图2-4所示 。 叶轮按其盖板情况可分为封闭式、开式和半 开式叶轮三种形式，如图2-5所示。
Ne N
2.2.2 离心泵的特性曲线
离心泵的理论特性曲线
图2-16 离心泵的理论特性曲线
离心泵的实测特性曲线
图2-17 14SA型离心泵的特性曲线
2.3 叶轮叶型对离心泵性能的影响
前向叶型的泵所需要的 轴功率随流量的增加而增加 得很快。因此这类泵在运行 中增加流量时，原动机超载 的可能性比径向叶型的泵大 得多，而后向叶型的叶轮一 般不会发生原动机的超载现 象。这也是后向式叶型被离 心泵广泛采用的原因之一。
填料式轴封
压盖填料盒示意图
填料盒 1—轴封套 2—填料 3—水封管
水封环 其中1为环圈空间，2为水孔
4—水封环 5—压盖
图2-6 压盖填料盒示意图
2.1.1 离心泵的基本构造
填料又称“盘根”，在轴封装置中起阻水隔气的密封 作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉绳填料。 填料压盖的作用是压紧填料，它对填料的压紧程度可 通过拧松或拧紧压盖上的螺栓来进行调节。使用时，压盖 的松紧要适宜，压得太松，则达不到密封效果；压得太紧， 则泵轴与填料的机械磨损大，消耗功率大，如果压得过紧， 则有可能造成抱轴现象，产生严重的发热和磨损。 一般地，压盖的松紧以水能通过填料缝隙呈滴状渗出 为宜（约每分钟泄漏６０滴）。 水封管与水封环的作用是将泵内的压力水引入填料与 泵轴间的缝隙，起到引水冷却与润滑的作用(有的水泵利 用在泵壳上制做的沟槽来取代水封管，结构更为紧凑)。
• 5．填料盒（见图2-2中11） 泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在间隙。 在单吸式离心泵中，该部位如不用轴封装置， 泵壳内高压水就会向外大量泄漏。 填料盒就是常用的一种轴封装置。图２-６ 是较常见的压盖填料盒，是由轴封套、填料、水 封管、水封环和填料压盖５个部件组成。
轴承密封——填料盒
减漏环
图2-7 减漏环
减漏环类型示意图
图2-8 减漏环类型示意图 ａ）单环型ｂ）双环型ｃ）双环迷宫型 １—泵壳 ２—镶在泵壳上的减漏环３—叶轮４－镶在叶轮上的减漏环
2.1.1 离心泵的基本构造
• 7．轴承座 轴承座是用来支承轴的。 轴承装于轴承座内作为转动体的支持部分。轴承座的 构造如图2-9所示。图中6为冷却水套，一般在轴承发热量 较大、单用空气冷却不足以将热量散发时，可采用这种水 冷套的形式来冷却，水套上要另接冷却水管。 轴承与轴是紧配合，装配前应先将轴承在机油中加热 到120℃左右，使轴承受热膨胀后再套在轴上，轴承的拆 卸一般要用专用工具。无论是安装还是拆卸轴承，都要注 意按规定操作，切忌野蛮作业，以防损坏轴和轴承。
离心式泵工作示意图
离心泵的工作过程
• 离心泵的工作过程，实际上是一个能量的传 递和转换的过程。它把电动机高速旋转的机械能 转化为被抽升水的动能和势能。 • 在这个转化过程中，必然伴随着许多能量损 失，从而影响离心泵的效率。这种能量损失越大， 离心泵的性能就越差，工作效率就越低。 • 在泵起动时，如果泵内存在空气，则叶轮旋 转后空气产生的离心力也小，使叶轮吸入口中心 处只能造成很小的真空，液体不能进到叶轮中心， 泵就不能出水。
2.3 叶轮叶型对离心泵性能的影响
图2-20 叶轮叶型与出口安装角 ａ）后向叶型 ｂ）径向叶型 ｃ）前向叶型
具有前向叶型的叶轮所获得的理论扬程最大，其次为径向 叶型，而后向叶型的叶轮的理论扬程最小。 前向叶型的泵虽然能提供较大的理论扬程，但由于流体在 前向叶型的叶轮中流动时流速较大，在扩压器中进行动、静压 转换时的损失也较大，因而总效率比较低。所以，离心式泵全 部采用后向叶型的叶轮，还可以避免发生电动机的超载现象 。
离心泵各部件的作用
1．泵轴的作用是什么？
2．泵壳的作用是什么？ 3．泵座的作用是什么？ 4．填料盒的种类和组成有哪些？ 5．填料盒的作用是什么？装哪？ 6．减漏环的作用是什么？装哪？
2.1.1 离心泵的基本构造
• 2．泵轴（见图2-2中2）
泵轴的作用是用来传递扭矩，使叶轮旋转。 泵轴的常用材料是碳素钢和不锈钢。 叶轮和轴靠键相连接，由于这种连接方式只能传递扭 矩而不能固定叶轮的轴向位置，故在水泵中还要用轴套和 锁紧螺母来固定叶轮的轴向位置。 叶轮采用锁紧螺母与轴套轴向定位后，为防止锁紧螺 母退扣，要防止水泵反转，尤其是对初装水泵或解体检修 后的水泵要按规定进行转向检查，确保与规定转向一致。
本章要点
•
实训！
1）离心泵的基本构造与工作原理。 离心泵的基本构造中主要掌握各主要组成部件及其相 互位置、作用，离心泵的工作原理主要是要掌握液体获得 能量的过程及能量转换的过程。 • 2）离心泵的主要性能参数及其含义。 • 3）离心泵扬程的计算。 • 4）离心泵理论特性曲线与实际特性曲线的特点。 • 5）不同形式的叶轮叶型对泵的性能的影响。
轴向力平衡措施
图2-10 轴向推力
1—排出压力 2—加装的减漏环 3—平衡孔 4—泵壳上的减漏环
2.1.2 离心泵的工作原理
• 离心泵在起动之前，应先用水灌满泵壳和吸水 管道。
•
3个问题：
1）水是怎样在叶轮里获得速度能（动能）的？ 2）水的部分速度能是如何转化为出水口的压力能的？ 3）水为什么会源源不断地流进叶轮，进而使水泵能 连续出水？
2.1.1 离心泵的基本构造
• 4．泵座（见图2-2中５） 其作用是固定水泵。 泵座上有与底板或基础固定用的法兰孔，在 泵座的横向槽底开有泄水螺孔，以随时排走由填 料盒内流出的渗漏水。泵壳和泵座上的这些螺孔， 如果在水泵运行中暂时无用，可以用带螺纹的丝 堵（闷头）拴紧。
2.1.1 离心泵的基本构造
2.2 离心泵的性能
• 2.2.1离心泵的性能参数 流量Q ：单位时间内由泵所输送的流体体积，即指的是体积流量， 单位为m3/s或m3/h 。 扬程H ：即压头，指单位重量的流体通过泵之后所获得的有效能 量，也就是泵所输送的单位重量流体从泵进口到出口的能量增值。单 位为mH2O。 功率N ：通常指输入功率，即由原动机传到泵轴上的功率，也称 为轴功率，单位为W或kW 效率η ：有效功率Ne与轴功率N之比。 转速n ：泵的叶轮每分钟的转数，单位是r/min。
2.1.1 离心泵的基本构造
1—底阀 2— 压 水 室 3—叶轮 4—蜗壳 5—闸阀 6—接头 7—压水管 8—止回阀 9—压力表
图2-1离心泵工作状态示意图
2.1.1 离心泵的基本构造
• 图2-2是常用的单级单吸卧式离心泵的结构示 意图。 • 主要部件包括： ①叶轮 ②泵轴 ③泵壳 ④泵座 ⑤填料盒（轴封装置） ⑥减漏环 ⑦轴承座等
离心泵的有效功率
输入功率是由原动机（如电机等）传到泵轴上的功率， 也称为轴功率，用符号N表示。
泵的输出功率又称为有效功率，表示单位时 间内流体从泵中所得到的实际能量，它等于重量 流量与扬程的乘积。 有效功率用Ne表示
N e QH Qp
效率
离心泵的效率用来表示输入的轴功率N被流体 利用的程度，即用有效功率Ne与轴功率N之比来 表示效率。效率用符号η 表示。
2.1.1 离心泵的基本构造
• 6．减漏环 位置：叶轮吸入口的外圆与泵壳内壁的接缝 处。 它是高低压交界面且具有相对运动的部位， 很容易发生泄漏，如图2-2中12所示。 为了减少泵壳内高压水向吸水口的回流量， 一般在水泵的构造上采用两种减漏方式： 1）减小接缝间隙（不超过0.1~0.5mm）。 2）增加泄漏通道中的阻力。
第2章
离心泵的结构与工作原理
离心泵的结构与工作原理
• 离心式水泵是制冷空调工程中用得最多的一 种，其特点是依靠叶轮的高速旋转来使流体获得 较大的动能，并依靠流道出口的蜗壳断面变化使 流体的动能转化为压力能，水流在叶轮中的流动 主要是受到离心力的作用。
几种典型离心泵
DL型立式多级离心泵
GDL型立式多级管道泵
轴承座构造
1—双列滚珠轴承 2—泵轴
3—阻漏油橡皮圈
4—油杯孔
5—封板
图2-9 轴承座的构造
6—冷却水套
滚动轴承
滚动轴承图
滚动轴承动画
滑动轴承
滑动轴承
2.1.1 离心泵的基本构造
• 8．轴向力平衡措施 单吸式离心泵的叶轮缺乏对称性，导致工作时叶轮两侧 的作用压力不相等，如图2-10所示。因此，在水泵叶轮上作 用有一个推向吸入口的轴向力ΔP，必须采用专门的轴向力 平衡装置来解决。 单级单吸式离心泵一般在叶轮的后盖板上钻平衡孔， 并在后盖板上加装减漏环，如图2-11所示。此环的直径可与 前盖板上的减漏环的直径相等。压力水经此减漏环时压力下 降，并经平衡孔流回叶轮中去，使叶轮后盖板上的压力与前 盖板相接近，因而就消除了轴向推力。此方法的优点是结构 简单，容易实行；缺点是叶轮流道中的水流受到平衡孔回流 水的冲击，使水力条件变差，从而使水泵的效率有所降低。
离心泵的扬程
H = Hd + Hv 只要把正在运行中的水泵装置的真 空表和压力表读数（按mH2O计）相加， 就可得出该水泵的工作扬程 。 水泵扬程也可以用管道中水头损失 及扬升液体高度来计算 ：
H H ST h H ST H ss H sd
s
h h h
d
图2-12 离心泵装置