管道泵是市場上使用最廣泛的一種水泵，雖然使用廣泛不過大部分人對管道泵內部結構卻不是很了解，在這里上海浙甌泵閥制造有限公司的工程師對管道泵的結構進行詳細介紹。

管道泵泵的主體部件是旋轉的葉輪和固定的泵殼。其工作原理是:離心泵在啟動前向殼內灌滿了被輸逖的液體,啟動后泵軸帶動葉輪一起旋轉迫使葉片間的液體旋轉。液體在慣性高心力作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量,使流向葉輪外周的靜壓強増高,流速増大。液體進入泵殼后,因殼內流道逐漸擴大而使液體減速,部分動能轉換成靜壓能。于是,具有較高壓強的滾體從泵的排岀口選入排出管路,被輸送到所需場所。葉輪不停旋轉,液體便不斷吸入和排出。

概述

●1、管道泵是輸送液體并提高液體壓力的機器

●2、管道泵分為化工用泵、水泵。

3、主要差異:特殊材料和設計,防止腐蝕和適應化工工藝,包括結構、軸封、材料及

檢修難度。

4、化工用泵的要求

●(1)適應化工工藝要求運行可靠。

●(2)耐腐蝕,耐黁損

●(3)滿足無泄漏要求

●(4)耐高溫或耐低溫并能有效連續(xù)工作。

、管道泵的工作原理分類、型號及結構

管道泵的裝置及工作原理：

●1、為了使管道泵能正常工作,管道泵必須配備一定的管路和管件,這種配備有一定管路系統(tǒng)的離心泵稱為離心泵裝置。圖所示為離心泵的一般裝置示意圖,主要有底閥、吸入管路、出口閥、出口管線等。

2、管道泵的工作原理

管道泵在工作時,依靠高速旋轉的葉輪,液體在慣性離心力作用下獲得了能量以提高了壓強。離心泵在工作前,泵體和進口管線必須罐滿液體介質,防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生當葉輪快速轉動時,葉片促使介質很快旋轉,旋轉著的介質在離心力的作用下從葉輪中飛出,泵內的水被拋出后,葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。一面不斷地吸入液體,一面又不斷地給予吸入的液體一定的能量,將液體排出。離心泵便如此連續(xù)不斷地工作。

(二)管道泵的氣蝕

1、所謂的氣蝕是指:管道泵啟動時,若泵內存在空氣,由于空氣的密度很低,旋轉后產生的離心力很小,因而葉輪中心區(qū)所形成的低壓不足以將液位低于泵進口的液體吸入泵內,不能輸送流體的現(xiàn)象

2、管道泵啟動前一定要向泵殼內充滿液體以后,方可啟動,否則將造成泵體發(fā)熱,震動,出液量減少,對水泵造成損壞(簡稱“氣蝕”)造成設備事故!

(三)管道泵的分類

管道泵的種類很多,分類方法常見的有以下幾種方式

1、按葉輪吸入方式分:(1)單吸式離心泵;如圖所示我站穩(wěn)前泵、穩(wěn)后泵、循環(huán)水泵等都是此類泵

(2)雙吸式管道管道泵;如圖所示,我站消防泵是此類泵

(3)單級雙吸管道管道泵

揚程范圍為10-140m,流量范圍是90—28600m3/h。按軸的安裝位置不同,分臥式和立式兩種結構。圖12-3為臥式S型單級雙吸離心泵結構。這種泵實際上相當于兩個B型泵葉輪組合而成,液體從葉輪左、右兩側進入葉輪,流量大。轉子為兩端

支承,泵殼為水平副分的蝸殼形。兩個呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結構,共用一根吸液管,吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側,檢査泵時,不必拆動與泵相連接的管路。由于泵殼和吸液室均為蝸殼形,為了在灌泵時能將泵內氣體排

出,在泵殼和吸液室的最高點處分別開有螺孔,灌泵完畢用螺栓封住。泵的軸封裝置多采用填料密封,填料函中設置水封圈,用細管將壓液室內的液體引入其中以冷卻并潤滑填料。軸向力自身平衡,不必設置軸向力平衡裝置。在相同流量下雙吸泵比單吸泵的抗汽蝕性能要好

2按葉輪數(shù)目分

●(1)單級管道泵中只有一個葉輪,單級離心泵是一種應用廣泛的泵。由于液體在泵內只有一次增能,所以揚程較低。

●(2)多級離心泵具有兩個或兩個以上葉輪的離心泵稱為多級離心泵。級數(shù)越多壓力越高。一臺分段式離心水泵,這種泵的葉輪一般為單吸式

多級管道泵結構圖

 

3、按管道泵揚程分:

(1)、低壓泵:揚程≤20m

(2)、中壓泵:揚程220-100m;

(3)、高壓泵:揚程2100m

4、按泵的用途和輸送液體性質分類

泵可分為

(1)清水泵;

(2)泥漿泵;

(3)酸泵

(4)堿泵

(5)油泵

(6)砂泵

(7)低溫泵;

(8)高溫泵;

(9)屏蔽泵;

2、管道離心泵的結構

●管道離心泵的品種很多,各種類型泵的結構雖然不同,但主要零部件基本相同

●主要零部件有泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環(huán)、泵軸、機封或填料函、聯(lián)軸器、軸承等

單級單吸管道離心泵的特點

●B型泵此泵用于輸送溫度不超過80°℃的清水及與水相近的清潔液體,揚程范圍為8-125m,流量范圍為4.5—362m3/h。B型泵結構簡單,工作可靠,易于加工制和維護保養(yǎng),是在|S型泵之前應用最廣泛的一種離心泵

●B型泵有前開門式和后開門式兩種。前開門式為葉輪前面為泵蓋,后面為泵殼;而后開門式與前開門式相反,葉輪前面為泵殼,后面為泵蓋

●B型泵的前開門式結構,泵的進口在泵蓋上,出口在泵殼上,泵殼是螺旋形蝸殼,泵軸的一端支承在泵體內的軸承上,另一端伸出稱為懸臂端,葉輪裝在懸臂端。葉輪上開有平衡孔,用來平衡部分軸向力,未平衡的軸向力由軸承承受。軸承用潤滑脂潤滑,多為球軸承。軸封裝置采用填料密封,泵內的壓力水可直接由開在泵殼上的孔送到水封環(huán),起水封作用

管道離心泵的主要零部件

(一)、離心泵轉子

轉子是指離心泵的轉動部分,它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零;如圖所示

葉輪

●葉輪是離心泵的做功零件,依靠它高速旋轉對液體做功而實現(xiàn)液體的輸送,是離心泵重要零件一

●葉輪一般由輪毅、葉片和蓋板三部分組成。葉輪的蓋板有前蓋板和后蓋板之分,葉輪口側的蓋板稱為前蓋板,另一側的蓋板稱為后蓋板。

●按結構形式,葉輪可分為以下三種

(1)閉式葉輪葉輪的兩側均有蓋板,蓋板間有46個葉片。閉式葉輪效率較高,應用最廣,適用于輸送不含固體顆粒及纖維的清潔液體。閉式葉輪有

單吸和雙吸兩種類型。雙吸葉輪適用于大流量泵,其抗汽蝕性能較好。這種葉輪結構簡單,制造容易,但效率低,適用輸送含較多固體懸浮物或帶纖維體

●(3)半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板。它適用于輸送易于沉淀或含固體懸浮物的液體,其效率介于開式和閉式葉輪之間離心泵葉輪的葉片有圓柱形葉片和組曲葉片兩種。圓柱形葉片是指整個葉片沿寬度方向均與葉輪軸線平行,圖1-10所示的葉輪葉片均為圓柱形葉片

●葉輪的材料,主要是根據所輸送液體的化學性質、雜質及在離心力作用下的強度來確定。清水離心泵葉輪用鑄鐵或鑄鋼制造,輸送具有較強腐蝕性的液體時,可用青銅、不銹鋼、陶瓷、耐酸硅鐵及塑料等制造。葉輪的制造方法有翻砂鑄造、精密鑄造、焊接、模壓等,其尺寸、形狀和制造精度對泵的性能影響很大

葉輪結構圖

2.泵軸

●離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動力,支承葉輪保持在工作位置正常運轉。它一端通過聯(lián)軸器與電動機軸相連,另一端支承著葉輪作旋轉運動,軸上裝有軸承、軸向密封等零部件

●泵軸屬階梯軸類零件,一般情況下為-整體。但在防腐泵中,由于不銹鋼的價格較高,有時采用組合件。接蝕介質的部分用不銹鋼,安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質碳素結構鋼,不銹鋼與碳鋼之間可以采用承插連接或過盈配合連接。由于泵軸用于

傳遞動力,且高速旋轉,在輸送清水等無腐蝕性介質的泵中,一般用45#鋼制造,并且進行調質處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質的泵中,泵軸材料用40Cr,且調質處理。在防腐蝕泵中,即輸送酸、堿等強腐蝕性介質的泵中,泵軸材質一般為1Cr8N或1Cr8NT等不銹鋼

3.軸套

●軸套的作用是保護泵軸,使填料與泵軸的摩擦轉變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦,所以軸套是離心泵的易黁損件。軸套表面一般也可以進行滲碳、滲氮、鍍鉻、噴涂等處理方法,表面粗糙造度要求一般要達到Ra3.2μm_Rao.8μm?？梢越档湍Σ料禂?shù),提高使用壽命。

4.軸承

軸承起支承轉子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動軸承,其外圈與軸承座孔采用基軸制,內圈與轉軸采用基孔制,配合類別國家標準有推薦值,可按具體情況選用軸承一般用潤滑脂和潤滑油潤滑

(一)、蝸殼和導輪

蝸殼與導輪的作用,一是匯集葉輪出口處的液體,引入到下一級葉輪入口或泵的出口

二是將葉輪出口的高速液體的部分動能轉變?yōu)殪o壓能。一般單級和中開式多級泵常設置

蝸殼,分段式多級泵則采用導輪

1.蝸殼

蝸殼是指葉輪出口到下一級葉輪入口或到泵的岀口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道。其流道逐漸擴大,出口為擴散管狀。液體從葉輪流出后,其流速可以平緩地降低,使很大一部分動能轉變?yōu)殪o壓能

蝸殼的優(yōu)點是制造方便,高效區(qū)寬,車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點是蝸殼形狀不對稱,在使用單蝸殼時作用在轉子徑向的壓力不均勻,易使軸彎曲,所以在多級泵中只是首段和尾段采用蝸殼而在中段采用導輪裝置。蝸殼的材質一般為鑄鐵。防

腐泵的蝸殼為不銹鋼或其他防腐材料,例如塑料玻璃鋼等。多級泵由于壓力較大對材質強度要求較高,其蝸殼一般用鑄鋼制造。

2.導輪

導輪是一個固定不動的圓盤,正面有包在葉輪外緣的正向導葉,這些導葉構成了一條條擴散形流道,背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向導葉,其結構如。液體從葉輪甩出后,平緩地進入導輪,沿著正向導葉繼續(xù)向外流動,速度逐漸降低,動能大部分轉變?yōu)殪o壓能。液體經導輪背面的反向導葉被引入下一級葉輪導輪上的導葉數(shù)一般為4—8片,導葉的入口角一般為8°16°,葉輪與導葉間的徑向單側間隙約為Imm。若間隙過大,效率會降低;間隙過小,則會引起振動和噪聲。與蝸殼相比,采用導輪的分段式多級離心泵的泵殼容易制造,轉能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。另外,當工況偏離設計工況時,液體流出葉輪時的運動軌跡與導葉形狀不一致,使其產生較大的沖擊損失。由于導輪的幾何形狀較為復雜,所以一般用鑄鐵鑄造而成。

(三)、密封環(huán)

●從葉輪流出的高壓液體通過旋轉的葉輪與固定的泵殼之間的間隙又回到葉輪的吸入口,稱為內泄漏。為了減少內泄漏,保護泵殼,在與葉輪入口處相對應的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)

●密封環(huán)的結構形式有三種。平環(huán)式,結構簡單,制造方便。但密封效果差;為直角式的密封環(huán),液體泄漏時通過一個90°的通道,密封效果比平壞式好,應用廣泛;為迷宮式密封環(huán),密封效果好,但結構復雜,制造困難,一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0.1—0.2mm之間。

●密封環(huán)磨損后,使徑向間隙增大,泵的排液量減少,效率降低,當密封間隙超過規(guī)定值時應及時更換

●密封環(huán)應采用耐磨材料制造,常用的材料有鑄鐵、青銅等。

(四)、軸向密封裝置

●從葉輪流出的高壓液體,經過葉輪背面,沿著泵軸和泵殼的間隙流向泵外,稱為外泄漏。在旋轉的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏,提高泵的效率,同時還可以防止空氣吸入泵內,保證泵的正常運行。特別在輸送易燃、易爆和有毒液體時,軸封裝置的密封可靠性是保證離心泵安全運行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種

1.填料密封

●填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來實現(xiàn)密封的裝置。它由填料箱(又稱填料函)、填料、液封環(huán)、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成,如圖1-19所示。液封環(huán)安裝時必須對準填料函上的入液口,通過液封管與泵的出液管相通,引入壓力液體形

成液封,并冷卻潤滑填料。填料密封是通過填料壓蓋壓緊填料,使填料發(fā)生變形,并和軸(或軸套)的外圓表面接觸,防止液體外流和空氣吸入泵內。填料密封的密封性可用調節(jié)填料壓蓋的松緊程度加以控制。填料壓蓋過緊,密封性好,但使軸和填

料間的摩擦増大,加快了軸的磨損,增加了功率消耗,嚴重時造成發(fā)熱、冒煙,甚至將填料燒毀。填料壓蓋過松,密封性差,泄漏量増加,這是不允許的。合理的松緊度應該使液體從填料函中滴狀漏岀,每分鐘控制在15-20滴左右。對有毒、易

燃、腐蝕及貴中葉體,由于要求泄漏量較小或不準泄漏,可以通過另一臺泵將清水或其他無害液體打到液封環(huán)中進行密封,以保證有害液體不漏出泵外。也可采用機

械密封裝置。

●低壓離心泵輸送溫度小于40℃時,常用石墨填料或黃油滲透的棉織填料;輸送溫度小于250°℃、壓力小于1.8MPa的液體時,用石墨浸透的石棉填料;輸送溫度小于400°C、允許工作壓力為2.5MPa的石油產品時,用金屬箔包石棉芯子填料。

2.機械密封

●填料密封的密封性能差,不適用于高溫、高壓、高轉速、強腐蝕等惡劣的工作條件機械密封裝置具有密封性能好,尺寸緊湊,使用壽命長,功率消耗小等優(yōu)點,近年來在化工生產中得到了廣泛的使用。

●(1)結構及工作原理依靠靜壞與動環(huán)的端面相互貼合,并作相對轉動而構成的密封裝置,稱為機械密封,又稱端面密封。緊定螺釘1,將彈簧座2固定在軸上,彈簧座2、彈簧3、推環(huán)4、動壞6和動環(huán)密封圈5均隨軸轉動,6靜環(huán)靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上,并由防轉銷9固定,靜止不動。動環(huán)、靜環(huán)、動環(huán)密封圈和彈簧是機械密封的主要元件。而動環(huán)隨軸轉動并與靜環(huán)緊密貼合是保證機械密封達到良好效果的關鍵。●機械密封中一般有四個可能泄漏點A、B、C、D和E密封點A在動環(huán)與靜環(huán)的接觸面上,它主要靠泵內液體壓力及彈簧力將動壞壓貼在靜環(huán)上,防止A點泄漏;但兩環(huán)的接觸面A上總會有少量液體泄漏,它可以形成液

膜,一方面可以阻止泄漏,另一方面又可起潤滑作用;為保證兩環(huán)的端面貼合良好,兩端面必須平直光潔。密封點B在靜環(huán)與靜環(huán)座之間,屬于靜密封點;用有彈性的o形(或形)密封圈壓于靜環(huán)和靜環(huán)座之間,靠彈簧力使彈性密封圈變形而密封。密封點C在動環(huán)與軸之間,此處也屬靜密封,考慮到動環(huán)可以沿軸向竄動,可

采用具有彈性和自緊性的∨形密封圈來密封。密封點D在靜環(huán)座與殼體之間,也是靜密封,可用密封圈或墊片作為密封元件。密封E點有軸套,在軸套與軸之間,也是靜密封,可用密封圈或墊片作為密封元件。

(2)結構形式

●機械密封的結枃形式很多,主要是根據摩擦副的對數(shù)、彈簧、介質和端面上作用的比壓情況以及介質的泄漏方向等因素來劃分。

①內裝式與外裝式

內裝式是彈簧置于被密封介質之內，外裝式則是彈簧置于被密封介質的外部。

內裝式可使泵軸長度減小,但彈簧直接與介質接觸,外裝式正好相反。在常用的外裝式結構中,動壞與靜環(huán)接觸端面上所受介質作用·力和彈簧力的方向相反,當介質壓力有波動或升高時,若彈簧力余量不大,就會出現(xiàn)密封不穩(wěn)定;而當介質壓力降低時,又因彈簧力不變,使端面上受力過大,特別是在低壓啟動時,由

于摩擦副尚未形成液膜,端面上受力過大容易磨傷密封面。所以外裝式適用于介質易結晶、有腐蝕性、較黏稠和壓力較低的場合內裝式的端面比壓隨介質壓力的升高而升高,密封可靠,應用較廣。

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