1.5.1 离心泵的工作原理与结构课件讲解

探究“船之翼”——辅机之力主讲：郭卫勇8435759武汉船舶职业技术学院探究辅机一：船用泵1.5.1离心泵的结构与工作原理主讲：郭卫勇8435759武汉船舶职业技术学院8435759CONTENTS01离心泵的结构02离心泵的工作原理03离心泵的扬程843575901离心泵的工作原理01离心泵的工作原理1．分类离心泵………液体轴向进入，径向流出轴流泵………液体轴向进入，轴向流出混流泵………液体沿轴线的倾斜方向进入，仍然是沿轴线的倾斜方向流出01离心泵的工作原理2．优缺点结构简单，易操作；流量大，流量均匀；重量轻，运动部件少，转速高；泵送的液体粘度范围广；无自吸能力。01离心泵的工作原理3．工作原理

离心泵工作时，叶轮高速旋转。叶轮中的液体受叶片的推压，随叶轮一起回转，在离心力的作用下，液体从叶轮中心向四周甩出，然后由具有渐扩截面的泵壳流道汇集，经扩压管降速，将其中的大部分动能转化成压力能，从排出管排出。

与此同时，在叶轮中心处形成--定的真空。液体在压差作用下经吸入管4被吸入离心泵叶轮。因此只要叶轮能保持均匀的回转，离心泵就可连续不断地吸入和排出液体，维持水泵的正常工作。028435759离心泵的结构02离心泵的结构02离心泵的结构1．叶轮闭式开式半开式单侧吸入式双侧吸入式02离心泵的结构1．叶轮

叶轮是离心泵的主要运动部件，其功能是将原动机的机械能传递给排送液体。叶轮可分为闭式、半开式和开式三种。兼有前、后盖板的叶轮称为闭式叶轮，它工作时液体漏失少，效率较高，使用最普遍;只有后盖板的叶轮称为半开式叶轮;而开式叶轮则只有叶瓣和部分后盖板，如图所示。后两种叶轮铸造比较方便，但工作中液体容易漏失，多用于输送含固体颗粒或粘性较高的液体。02离心泵的结构1．叶轮

叶轮可分为单侧吸入式和双侧吸入式。当流量小于300m3/h，吸入管径小于200mm时一般多采用单吸叶轮。而当泵的流量和吸入管径较大时多采用双吸叶轮。以限制叶轮进口流速，提高抗汽蚀性能。双吸式叶轮安装时要防止装反，装反时，后弯叶轮成为前弯叶轮造成运行时过载。单侧吸入式双侧吸入式02离心泵的结构1．叶轮出现裂纹而无法补焊；因腐蚀或汽蚀而损坏严重，形成较多的孔眼；盖板及叶片显著变薄，不能保证足够的机械强度；进口靠密封环处严重偏磨而无法修复；因吸入固体杂物将叶片打坏。叶轮遇有下列情况之一时应予换新:02离心泵的结构2．泵壳

泵壳的主要作用是将叶轮封闭在一定空间内，以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引向泵的出口或下一-级，并使液体的流速降低,将大部分动能转换成压力能。

离心泵的泵壳主要有蜗壳式和导轮式两种。02离心泵的结构2．泵壳

蜗壳式泵包括螺线形蜗室和扩压管两部分。这两部分的分隔处称为泵舌。泵舌与叶轮的径向间隙，对泵的效率和性能影响较大。

蜗室的作用是汇集从叶轮中流出的高速液体，并将少部分动能转换成压力能。

扩压管的作用是进一步降低液流速度，将其中的大部分动能进一步转换为压力能。扩压管的扩散角一般为6°--8°，过大会引起液体脱流，而过小则达不到扩压效果。蜗壳式02离心泵的结构2．泵壳蜗壳式

蜗壳泵的水力性能完善，高效率工作区较宽，检修方便。但蜗壳制造加工困难，,-般只能铸造。其内表面的精度和光洁度较差，而影响实际工作效率。而且蜗壳泵在非设计工况下运行时会产生不平衡的径向力，因此单级泵多为蜗壳式。02离心泵的结构2．泵壳导轮

导轮式泵壳中的导轮安装在叶轮的外周，导轮中有4~8片导叶，导叶数目与叶轮中的叶片数应互为质数，否则运行时可能会产生共振。导轮外径--般约为叶轮外径的1.3~1.5倍。导轮兼有汇集液体和扩压的作用。导轮背面的反导叶是用以引导排出液进入下一-级叶轮。

导轮泵制造加工方便，结构紧凑，而且随着级数增加，重量可比蜗壳泵减轻较多。缺点是零件较多，拆修不便，一般三级以上多用导轮式。02离心泵的结构2．泵壳

泵壳应经过水压试验，试验压力应为泵的最高工作压力的1.5倍，试验时间不少于10min，铸件表面不得有渗漏现象。焊补后的受压零件应重新做水压试验，试验压力应为最高工作压力的1.7倍。

泵壳在工作过程中由于振动、碰敲等原因而出现裂纹。一般可用手锤轻敲听是否有破哑声来判断，通常在进行初步检查后，可在可疑处浇.上煤油，然后擦干再涂以白粉，再轻击壳体让煤油渗出，以显示裂纹。如裂纹较短并发生在不承受压力或不起密封作用的地方，可采用打止裂孔的方法，即在裂纹两端各钻一个直径约3mm的不穿透的小孔，以防裂纹继续扩大;如裂纹较长并出现在承压的地方，应进行焊补。02离心泵的结构4．密封装置

离心泵叶轮与泵壳吸入口之间不可避免地存在着间隙。离心泵叶轮所排出的液体可能会从叶轮与泵壳之间的间隙漏向吸入口。这种内部泄漏会降低泵的容积效率，使泵的流量减小，扬程降低。为了减少内部漏泄，必须使泵壳和叶轮进口处的间隙做得很小，而磨损后，又容易修复。这样，在叶轮入口处即需装设密封环(也叫阻漏环)。

密封环是离心泵的易损件，通常多用铜合金制成，也有用不锈钢或酚醛树脂制做的。安装在叶轮与泵壳上的密封环分别称为动环和静环，它们可成对使用，也可只装设静环。密封环02离心泵的结构4．密封装置

根据密封环的型式，有平环和曲径环两大类，如图所示。曲径越多，阻漏效果越好，但制造和装配的要求也越高。因此，曲径环多用在单级扬程较高的离心泵中。离心泵转子在工作中难免有抖动和偏移，排送热的液体时还会受热膨胀，若密封环的径向间隙过小，则容易产生磨擦，甚至咬死；但若间隙过大，漏泄又会显著增加。实验表明，当密封环间隙由0.30mm增至0.50mm时，效率约下降4%~4.5%。密封环的密封间隙应符合规定。密封环02离心泵的结构4．密封装置

填料密封是船用泵中最常用的密封装置，如图所示，由填料、填料环(水封环)、填料压盖等所组成。靠填料和泵轴或轴套的上圆表面接触来实现密封。轴封的严密性可用松紧填料压盖的方法来调节。填料密封的优点是结构简单、成本低兼、更换方便。缺点是磨损和漏泄相对较大，使用寿命较短，一般只能用在低速、低压和液体温度不高的场合。轴封填料密封02离心泵的结构4．密封装置

当填料密封内侧的压力低于大气压或略高于大气压时，则应采用带水封环的密封结构。水封环是由断面呈H形的两个半圆合成的圆环，水封环与泵轴(或轴套)之间留有0.4~0.5mm的径向间隙。水封环的安放位置应对准轴封壳体上的水封管，以便引入压力水，密封水即能防止空气吸入泵内，又能给泵轴和填料一适当的润滑和冷却。密封水的压力应比密封内腔的压力略高而又不致将填料中的润滑剂冲走，-般以高0.05~0.lMPa为宜。当离心泵输送洁净液体时，可直接从泵的排出侧引出液体来进行密封；但当离心泵输送含有杂质的液体时，则密封水在引至水封管前应予以过滤；当泵出口压<0.05MPa时，则需引用常温的中性密封油。轴封填料密封

填料密封合理的漏泄量是漏泄液体应保持每分钟不超过60滴。漏泄量太大可对称地适当压紧填料压盖，但要避免压得过紧，以防填料箱发热。填料老化变硬应及时更换。02离心泵的结构4．密封装置轴封机械密封038435759离心泵的扬程03离心泵的扬程1．离心泵的扬程03离心泵的扬程1．离心泵的扬程03离心泵的扬程1．离心泵的扬程

离心泵的理论扬程与叶片的出口角有关并随流量变化。可以看出，尺寸和转速相同的离心泵，在流量相同时，叶片的口角β2越大，能达到的扬程越高。

但必须指出的是，液体从前弯叶片得到的扬程中的速度头所占比例较大(从图中可以看出，前弯叶片出口处的绝对速度c2最大)，在转换过程中的水力损失也就较大。而且由于前弯叶处片流