泵的基本原理
1、 泵的定義和分類
(1)、概念:泵是把原動機(常見的原動機有柴油機、汽油機等內燃機,電動機等,消防車上的消防泵的原動機是車的柴油或汽油發動機)的機械能轉換成抽送液體能量的機器。原動機通過泵軸帶動葉輪旋轉,對液體作功,使其能量增加,從而使需要數量的液體,由吸水池經泵輸送到要求的高處或要求的壓力的地方。
泵吸水原理:下圖所示是簡單的泵裝置。原動機帶動葉輪旋轉,將水從A處吸入泵內,排送到B處。泵中起主導作用的是葉輪,葉輪中的葉片強迫液體旋轉,液體在離心力作用下向四周甩出。這種情況象轉動的雨傘,雨傘上的水滴向四周甩出去的道理一樣。泵內的液體甩出去后,新的液體在大氣壓力下進到泵內。如此連續不斷地從A處向B處供水。泵在開動前,應先灌滿水。如不灌滿水,葉輪只能帶動空氣旋轉,因空氣的單位體積的質量很小,產生的離心力甚小,無力把泵內和排水管中的空氣排出,在泵內造成真空,水也就吸不上來。泵的底閥是為灌水用的,泵出口側的調節閥是用調節流量的。車用消防泵在開動前,可灌滿水,遇到必須從自然水源吸水時,需要啟動引水器,把泵室及吸水管內的空氣排出,液體在大氣壓力下進到泵內,這樣泵也可連續不斷地吸水了。
(2)、泵的類型
泵可以分為葉片式泵、容積式泵和其它類型泵三大類。
⑴、葉片式泵:也叫動力式泵,這種泵是連續地給液體施加能量,如離心泵、混流泵、軸流泵等。
⑵、容積式泵:在這種泵中,通過封閉而充滿液體容積的周期性變化,不連續地給液體施加能量,如活塞泵、齒輪泵、螺桿泵等。
⑶、其它類型泵:這些泵的作用原理各異,如射流泵、水錘泵、電磁泵等。
泵的詳細分類見表1-1所示。
2、 葉片泵的主要過流部件和結構形式:
(1)、葉片泵的主要過流部件有吸水室、葉輪、壓水室(包括導葉)。
泵吸水室位于葉輪前面,其作用是把液體引向葉輪,有直錐形、彎管形和螺旋形三種形式。
壓水室位于葉輪外圍,其作用是收集從葉輪流出的液體,送入排出管。壓水室主要有螺旋形壓水室(渦殼)、導葉和空間導葉三種形式。
葉輪是泵最重要的工作元件,是過流部件的心臟。葉輪由蓋板和中間的葉片組成。根據液體從葉輪流出的方向不同,葉輪分為離心式(徑流式)、混流式(斜流式)和軸流式三種型式。離心式葉輪—液體流出葉輪的方向垂直于軸線;
混流式葉輪—液體流出葉輪的方向傾斜于軸線;
泵的分類
葉片式泵
離心泵 單級(單吸、雙吸、自吸、非自吸)多級(節段式、渦殼式)混流泵渦殼泵
導葉式(固定葉片、可調葉片)軸流泵 固定葉片、可調葉片
旋渦泵 單級、多級、自吸、非自吸容積式泵 往復泵 (活塞式、柱塞式)蒸汽雙作用(單缸、多缸)
電動往復式—單作用、雙作用(單缸、多缸)轉子泵 螺桿式(單、雙、三螺桿);
齒輪式(內嚙合、外嚙合);
環流活塞式(內環流、外環流);
滑片式;
凸輪式;
軸向柱塞式;
徑向柱塞式
其它類型泵 射流泵、氣體揚水泵、水錘泵、電磁泵、水輪泵等
軸流式葉輪—液體流出葉輪的方向平行于軸線。
(2)、葉片式泵的結構形式
葉片式泵的結構形式,分類如下:
a、按主軸方向
臥式:主軸水平放置;
立式:主軸垂直放置;
斜式:主軸傾斜放置。
b、按葉輪種類
離心式:裝離心式葉輪;
混流式:裝混流式葉輪;
軸流式:裝軸流式葉輪。
c、按吸入方式
單吸:裝單吸葉輪;
雙吸:裝雙吸葉輪。
d、按級數
單級:裝一個葉輪;
多級:同一根軸上裝兩個或兩個以上的葉輪。
e、按葉片安裝方法
可調葉片:葉輪葉片安放角可以調節的結構;
固定葉片:葉輪葉片安放角是固定的結構。
f、按殼體剖分方式
分段式:殼體按與主軸垂直的平面剖分;
節段式:在分段式結構形式中,每一級殼體都是分開式的;
中開式:殼體在通過軸中心線的平面上分開;
水平中開式:在中開式結構中,剖分面是水平的;
垂直中開式:在中開式結構中,剖分面是與水平在面垂直的;
斜中開式:在中開式中,剖分面是傾斜的。
g、按泵體形式
渦殼式:葉輪排出側具有帶渦室的殼體;
雙渦殼式:葉輪排出側具有雙渦室的殼體;
透平式:帶導葉的離心式泵;
筒袋式:內殼體外裝有圓筒狀的耐壓殼體;
雙層殼體式:指筒袋式之外的雙層殼體泵。
h、按泵體的支承方式
懸架式:泵體下有泵腳,固定在底座上,軸承體懸在一端;
托架式:軸承體下部固定在底座上,泵體被軸承體托起在一端;
中心支承式:泵體兩側在通過軸心的水平面上固定在底座上。
i、特殊結構的葉片式泵
潛水電泵:驅動泵的電機與泵一起放在水中使用的泵;
貫流式泵:泵體內裝有電動機等驅動裝置;
屏蔽泵:泵與電動機直連(共用一根軸),電動機定子內側裝有屏蔽套,以防液體進入定子。
磁力泵:電動機帶動外磁旋轉,通過磁感應使和泵葉輪連在一起的內磁鋼旋轉,內外磁鋼間有隔離套,完全杜絕液體外漏;
自吸式泵:泵再次起動時無需灌水的泵;
管道泵:泵作為管道的一部分,無需特別改變管路即可安裝;
無堵塞泵:泵抽送液體中所含固體物質不會在泵內造成堵塞。
3、 泵的用途
泵是一種通用機械,種類甚多,應用極廣,可以說,在國民經濟各部門中,凡是有液體流動的地方,說有泵在工作。其主要應用范圍是:農田排灌、石油化工、動力工業、城市給排水、采礦和船舶工業等。另外,泵在火箭燃料供給、船舶推進方面也得到應用。