水系統(tǒng)的心臟:離心泵結(jié)構(gòu)、原理演示 瞬間全懂了
離心泵應用甚廣,在給水系統(tǒng)中幾乎是不可缺少的一種設(shè)備,如若把自來水管網(wǎng)當作人身的血管系統(tǒng),那么離心泵就是輸送血液的心臟。今天小編就帶大家對離心泵進行從內(nèi)到外的了解。
1.化工生產(chǎn)必不可少的設(shè)備
離心泵在化工生產(chǎn)中應用最為廣泛,這是由于其具有性能使用范圍廣(包括流量、壓頭及對介質(zhì)性質(zhì)的失迎性)、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、流量均勻、古惑仔那個少、壽命長、購置費和操作費均較低等突出優(yōu)點。
2.基本結(jié)構(gòu)及工作原理
討論離心泵的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,要緊扣住將動能轉(zhuǎn)化為靜壓能這個主題來展開。
離心泵是利用葉輪高速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的離心力來抽取液體或其他物料的,應用量大、面廣,除了工業(yè)應用外,離心泵還廣泛的應用于農(nóng)業(yè)灌溉、市政供水、電站循環(huán)供水、城市污染處理等。
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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(通常為4~12個)后彎葉片的葉輪緊固于泵軸上,并隨泵軸由電機驅(qū)動作高速旋轉(zhuǎn)。
葉輪是直接對泵內(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。
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當離心泵啟動后,泵軸帶動葉輪一起作高速旋轉(zhuǎn)運動,迫使預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動。
液體在流經(jīng)葉輪的運動過程獲得了能量,靜壓能增高,流速增大。當液體離開葉輪進入泵殼后,由于殼內(nèi)流道逐漸擴大而減速,部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能,最后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,而且又是一個轉(zhuǎn)能裝置。當液體自葉輪中心甩向外周的同時,葉輪中心形成低壓區(qū),在貯槽液面與葉輪中心總勢能差的作用下,致使液體被吸進葉輪中心。依靠葉輪的不斷運轉(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械能量最終表現(xiàn)為靜壓能的提高。
需要強調(diào)指出的是,若在離心泵啟動前沒向泵殼內(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前灌入泵殼內(nèi)的液體從殼內(nèi)流出??諝鈴奈牍艿肋M到泵殼中都會造成氣縛。
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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轉(zhuǎn)時,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。
該力推動葉輪向吸入口側(cè)移動,引起葉輪和泵殼接觸處的摩損,嚴重時造成泵的振動,破壞泵的正常操作。在葉輪后蓋板上鉆若干個小孔,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)簡單,液體只能從一側(cè)吸入。雙吸式葉輪可同時從葉輪兩側(cè)對稱地吸入液體,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能轉(zhuǎn)換為靜壓能,故而被廣泛采用。
2.離心泵的導輪
為了減少離開葉輪的液體直接進入泵殼時因沖擊而引起的能量損失,在葉輪與泵殼之間有時裝置一個固定不動而帶有葉片的導輪。導輪中的葉片使進入泵殼的液體逐漸轉(zhuǎn)向而且流道連續(xù)擴大,使部分動能有效地轉(zhuǎn)換為靜壓能。多級離心泵通常均安裝導輪。
蝸牛形的泵殼、葉輪上的后彎葉片及導輪均能提高動能向靜壓能的轉(zhuǎn)化率,故均可視作轉(zhuǎn)能裝置。
3.軸封裝置
由于泵軸轉(zhuǎn)動而泵殼固定不動,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)。
機械密封是由一個裝在轉(zhuǎn)軸上的動環(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轉(zhuǎn)動,起到了密封的作用。機械密封適用于密封較高的場合,如輸送酸、堿、易燃、易爆及有毒的液體。
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離心泵的種類
離心泵產(chǎn)品一般按照其結(jié)構(gòu)特點劃分,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:
單級泵:即在泵軸上只有一個葉輪。
多級泵.:即在泵軸上有兩個或兩個以上的葉輪,這時泵的總揚程為n個葉輪產(chǎn)生的揚程之和。
3.按葉輪進水方式:
單側(cè)進水式泵:又叫單吸泵,即葉輪上只有一個進水口。
雙側(cè)進水式泵:又叫雙吸泵,即葉輪兩側(cè)都有一個進水口。它的流量比單吸式泵大一倍,可以近似看作是二個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:
臥式泵:泵軸位于水平位置。
立式泵:泵軸位于垂直位置。
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,直接進入具有螺旋線形狀的泵殼。
導葉泵:水從葉輪出來后,進入它外面設(shè)置的導葉,之后進入下一級或流入出口管。
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。