水泵葉輪結(jié)構(gòu)型式:葉輪的結(jié)構(gòu)分為四大類(lèi):葉片式(開(kāi)式、閉式)、旋流式、流道式、(包括單流道和雙流道)螺旋離心式四種! ¢_(kāi)式半開(kāi)式葉輪制造方便,當(dāng)葉輪內(nèi)造成堵塞時(shí),可以很容易的清理及維修,但在長(zhǎng)期運(yùn)行中,在顆粒的磨蝕下會(huì)使葉片與壓水室內(nèi)側(cè)壁的間隙加大,從而使效率降低。并且間隙的加大會(huì)破壞葉片上的壓差分布。
不僅產(chǎn)生大量的旋渦損失,而且會(huì)使泵的軸向力加大,同時(shí),由于間隙加大,流道中液體的流態(tài)的穩(wěn)定性受到破壞,使泵產(chǎn)生振動(dòng),該種型式葉輪不易于輸送含大顆粒和長(zhǎng)纖維的介質(zhì),從性能上講,該型式葉輪效率低,最高效率約相當(dāng)于普通閉式葉輪的92%左右,揚(yáng)程曲線比較平坦! ⌒魇饺~輪: 采用該型式葉輪的泵,由于葉輪部分或全部縮離壓水室流道。所以無(wú)堵塞性能好,過(guò)顆粒能力和長(zhǎng)纖維的通過(guò)能力較強(qiáng)。
顆粒在壓水室內(nèi)流動(dòng)靠葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng),懸浮性顆粒本身不產(chǎn)生能量,只是在流道內(nèi)和液體交換能量。在流動(dòng)過(guò)程中,懸浮性顆粒或長(zhǎng)纖維不與葉片接觸,葉片多磨損的情況較輕,不存在間隙因磨蝕而加大的情況,在長(zhǎng)期運(yùn)行中不會(huì)造成效率嚴(yán)重下降的問(wèn)題,采用該型式葉輪的泵適合于抽送含有大顆粒和長(zhǎng)纖維的介質(zhì)! 男阅苌现v,該葉輪效率較低,僅相當(dāng)于普通閉式葉輪的70%左右,揚(yáng)程曲線比較平坦。
閉式葉輪: 該型式的葉輪正常效率較高。
且在長(zhǎng)期運(yùn)行中情況比較穩(wěn)定,采用該型式葉輪的泵軸向力較小,且可以在前后蓋板上設(shè)置副葉片。
前蓋板上的副葉片可以減少葉輪進(jìn)口的旋渦損失和顆粒對(duì)密封環(huán)的磨損。
后蓋板上的副葉片不僅起平衡軸向力的作用,而且可以防止懸浮性顆粒進(jìn)入機(jī)械密封腔對(duì)機(jī)械密封起保護(hù)作用。但該型式葉輪的無(wú)堵性差,易于纏繞,不宜于抽送含大顆粒(長(zhǎng)纖維)等末經(jīng)處理的污水介質(zhì)。
流道式葉輪: 該種葉輪屬于無(wú)葉片的葉輪,葉輪流道是一個(gè)從進(jìn)口到出口的一個(gè)彎曲的流道。
所以適宜于抽送含有大顆粒和長(zhǎng)纖維的介質(zhì)。
抗堵性好。 從性能上講,該型式葉輪效率高和普通閉式葉輪相差不大,但用該型式葉輪泵揚(yáng)程曲線較為陡降。功率曲線比較平穩(wěn),不易產(chǎn)生超功率的問(wèn)題,但該型葉輪的汽蝕性能不如普通閉式葉輪,尤其適宜用在有壓進(jìn)口的泵上。
螺旋離心式葉輪: 該型葉輪的葉片為扭曲的螺旋葉片,在錐形輪轂體上從吸入口沿軸向延伸。該型葉輪的泵兼具有容積泵和離心泵的作用,懸浮性顆粒在葉片中流過(guò)時(shí),不撞擊泵內(nèi)任何部位,故無(wú)損性好。
對(duì)輸送物的破壞性小。由于螺旋的推進(jìn)作用,懸浮顆粒的通過(guò)性強(qiáng),所以采用該型式葉輪的泵適宜于抽送含有大顆粒和長(zhǎng)纖維的介質(zhì),以及高濃度的介質(zhì)。在對(duì)輸送介質(zhì)的破壞有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合下具有明顯的特點(diǎn)。
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齒輪泵和單螺桿泵相比較,兩者都屬于容積式泵,因此基本性能是相差不多的。可以輸送粘度非常高的物質(zhì),都有很高的輸送壓力。單螺桿泵有一個(gè)缺點(diǎn)就是單螺桿泵的非流線型曲面和腔內(nèi)的缺陷會(huì)使使用壽命減短,也是由于這個(gè)問(wèn)題適用性不強(qiáng)。
不過(guò)單螺桿泵也有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)就是可以輸送濃度非常高的液體,齒輪泵卻做不到。 齒輪泵的特點(diǎn)是:使用壽命長(zhǎng),兩個(gè)齒輪之間都會(huì)有一定的間隙,這樣兩個(gè)齒輪之間就不會(huì)產(chǎn)生磨損,更不會(huì)被磨損。轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有接觸,長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)發(fā)生磨損,運(yùn)行的時(shí)候穩(wěn)定,噪音低,效益高,適用的范圍廣。
齒輪泵可以輸送高粘度、濃度和含顆粒的介質(zhì)。單螺桿泵屬于容積式泵,輸送流量可以進(jìn)行準(zhǔn)確的控制,也可以方便的制作成變量泵。離心泵的輸出流量是不能進(jìn)行控制的,齒輪泵具有很強(qiáng)的自吸能力,這個(gè)是單螺桿泵所沒(méi)有的,如果強(qiáng)迫單螺桿泵自吸,就會(huì)造成單螺桿泵定子受到損壞。
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泵主要用來(lái)輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等,也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
水的提升對(duì)于人類(lèi)生活和生產(chǎn)都十分重要。
古代就已有各種提水器具,例如埃及的鏈泵(公元前17世紀(jì)),中國(guó)的桔槔(公元前17世紀(jì))、轆轤(公元前11世紀(jì))和水車(chē)(公元1世紀(jì))。
比較著名的還有公元前三世紀(jì),阿基米德發(fā)明的螺旋桿,可以平穩(wěn)連續(xù)地將水提至幾米高處,其原理仍為現(xiàn)代螺桿泵所利用。
公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發(fā)明的滅火泵是一種最原始的活塞泵,已具備典型活塞泵的主要元件,但活塞泵只是在出現(xiàn)了蒸汽機(jī)之后才得到迅速發(fā)展。
1840~1850年,美國(guó)沃辛頓發(fā)明泵缸和蒸汽缸對(duì)置的,蒸汽直接作用的活塞泵,標(biāo)志著現(xiàn)代活塞泵的形成。19世紀(jì)是活塞泵發(fā)展的高潮時(shí)期,當(dāng)時(shí)已用于水壓機(jī)等多種機(jī)械中。然而隨著需水量的劇增,從20世紀(jì)20年代起,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉(zhuǎn)泵所代替。
但是在高壓小流量領(lǐng)域往復(fù)泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵獨(dú)具優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用日益增多;剞D(zhuǎn)泵的出現(xiàn)與工業(yè)上對(duì)液體輸送的要求日益多樣化有關(guān)。早在1588年就有了關(guān)于四葉片滑片泵的記載,以后陸續(xù)出現(xiàn)了其他各種回轉(zhuǎn)泵,但直到19世紀(jì)回轉(zhuǎn)泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點(diǎn)。
20世紀(jì)初,人們解決了轉(zhuǎn)子潤(rùn)滑和密封等問(wèn)題,并采用高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉(zhuǎn)泵才得到迅速發(fā)展;剞D(zhuǎn)泵的類(lèi)型和適宜輸送的液體種類(lèi)之多為其他各類(lèi)泵所不及。利用離心力輸水的想法最早出現(xiàn)在列奧納多·達(dá)芬奇所作的草圖中。
1689年,法國(guó)物理學(xué)家帕潘發(fā)明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。
但更接近于現(xiàn)代離心泵的,則是1818年在美國(guó)出現(xiàn)的具有徑向直葉片、半開(kāi)式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851~1875年,帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被發(fā)明,使得發(fā)展高揚(yáng)程離心泵成為可能。
盡管早在1754年,瑞士數(shù)學(xué)家歐拉就提出了葉輪式水力機(jī)械的基本方程式,奠定了離心泵設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ),但直到19世紀(jì)末,高速電動(dòng)機(jī)的發(fā)明使離心泵獲得理想動(dòng)力源之后,它的優(yōu)越性才得以充分發(fā)揮。在英國(guó)的雷諾和德國(guó)的普夫萊德雷爾等許多學(xué)者的理論研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,離心泵的效率大大提高,它的性能范圍和使用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大,已成為現(xiàn)代應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的泵。
泵通常按工作原理分容積式泵、動(dòng)力式泵和其他類(lèi)型泵,如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。
泵除按工作原理分類(lèi)外,還可按其他方法分類(lèi)和命名。
例如,按驅(qū)動(dòng)方法可分為電動(dòng)泵和水輪泵等;按結(jié)構(gòu)可分為單級(jí)泵和多級(jí)離心泵;按用途可分為鍋爐給水泵和計(jì)量泵等;按輸送液體的性質(zhì)可分為水泵、油泵和泥漿泵等。容積式泵是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使工作容積交替地增大和縮小,以實(shí)現(xiàn)液體的吸入和排出。
工作元件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的容積式泵稱(chēng)為往復(fù)泵,作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱(chēng)為回轉(zhuǎn)泵。
前者的吸入和排出過(guò)程在同一泵缸內(nèi)交替進(jìn)行,并由吸入閥和排出閥加以控制;后者則是通過(guò)齒輪、螺桿、葉形轉(zhuǎn)子或滑片等工作元件的旋轉(zhuǎn)作用,迫使液體從吸入側(cè)轉(zhuǎn)移到排出側(cè)。
容積式泵在一定轉(zhuǎn)速或往復(fù)次數(shù)下的流量是一定的,幾乎不隨壓力而改變;往復(fù)泵的流量和壓力有較大脈動(dòng),需要采取相應(yīng)的消減脈動(dòng)措施;回轉(zhuǎn)泵一般無(wú)脈動(dòng)或只有小的脈動(dòng);具有自吸能力,泵啟動(dòng)后即能抽除管路中的空氣吸入液體;啟動(dòng)泵時(shí)必須將排出管路閥門(mén)完全打開(kāi);往復(fù)泵適用于高壓力和小流量;回轉(zhuǎn)泵適用于中小流量和較高壓力;往復(fù)泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物。總的來(lái)說(shuō),容積泵的效率高于動(dòng)力式泵。
動(dòng)力式泵靠快速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)液體的作用力,將機(jī)械能傳遞給液體,使其動(dòng)能和壓力能增加,然后再通過(guò)泵缸,將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能而實(shí)現(xiàn)輸送。動(dòng)力式泵又稱(chēng)葉輪式泵或葉片式泵。離心泵是最常見(jiàn)的動(dòng)力式泵。
動(dòng)力式泵在一定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的揚(yáng)程有一限定值,揚(yáng)程隨流量而改變;工作穩(wěn)定,輸送連續(xù),流量和壓力無(wú)脈動(dòng);一般無(wú)自吸能力,需要將泵先灌滿液體或?qū)⒐苈烦槌烧婵蘸蟛拍荛_(kāi)始工作;適用性能范圍廣;適宜輸送粘度很小的清潔液體,特殊設(shè)計(jì)的泵可輸送泥漿、污水等或水輸固體物。動(dòng)力式泵主要用于給水、排水、灌溉、流程液體輸送、電站蓄能、液壓傳動(dòng)和船舶噴射推進(jìn)等。
其他類(lèi)型的泵是指以另外的方式傳遞能量的一類(lèi)泵。
例如噴射泵是依靠高速噴射出的工作流體,將需要輸送的流體吸入泵內(nèi),并通過(guò)兩種流體混合進(jìn)行動(dòng)量交換來(lái)傳遞能量;水錘泵是利用流動(dòng)中的水被突然制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量,使其中的一部分水壓升到一定高度;電磁泵是使通電的液態(tài)金屬在電磁力作用下,產(chǎn)生流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)輸送;氣體升液泵通過(guò)導(dǎo)管將壓縮空氣或其他壓縮氣體送至液體的最底層處,使之形成較液體輕的氣液混合流體,再借管外液體的壓力將混合流體壓升上來(lái)。泵的性能參數(shù)主要有流量和揚(yáng)程,此外還有軸功率、轉(zhuǎn)速和必需汽蝕裕量。流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)泵出口輸出的液體量,一般采用體積流量;揚(yáng)程是單位重量輸送液體從泵入口至出口的能量增量,對(duì)于容積式泵,能量增量主要體現(xiàn)在壓力能增加上,所以通常以壓力增量代替揚(yáng)程來(lái)表示。
泵的效率不是一個(gè)獨(dú)立性能參數(shù),它可以由別的性能參數(shù)例如流量、揚(yáng)程和軸功率按公式計(jì)算求得。反之,已知流量、揚(yáng)程和效率,也可求出軸功率。泵的各個(gè)性能參數(shù)之間存在著一定的相互依賴變化關(guān)系,可以通過(guò)對(duì)泵進(jìn)行試驗(yàn),分別測(cè)得和算出參數(shù)值,并畫(huà)成曲線來(lái)表示,這些曲線稱(chēng)為泵的特性曲線。
每一臺(tái)泵都有特定的特性曲線,由泵制造廠提供。通常在工廠給出的特性曲線上還標(biāo)明推薦使用的性能區(qū)段,稱(chēng)為該泵的工作范圍。泵的實(shí)際工作點(diǎn)由泵的曲線與泵的裝置特性曲線的交點(diǎn)來(lái)確定。
選擇和使用泵,應(yīng)使泵的工作點(diǎn)落在工作范圍內(nèi),以保證運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和安全。此外,同一臺(tái)泵輸送粘度不同的液體時(shí),其特性曲線也會(huì)改變。
通常,泵制造廠所給的特性曲線大多是指輸送清潔冷水時(shí)的特性曲線。對(duì)于動(dòng)力式泵,隨著液體粘度增大,揚(yáng)程和效率降低,軸功率增大,所以工業(yè)上有時(shí)將粘度大的液體加熱使粘性變小,以提高輸送效率。