試論水泵的構(gòu)造

第六章水泵的構(gòu)造第一節(jié)Ｄ型水泵第二節(jié)單級(jí)泵第三節(jié)軸向推力及平衡本章小結(jié)第一頁，共十八頁。第一節(jié)Ｄ型水泵一、D型泵的構(gòu)造Ｄ型泵是單吸、多級(jí)、分段式離心泵。它可輸送水溫低于８0℃的清水或物理性能類似于水的液體。其流量范圍和揚(yáng)程范圍大。目前礦井主排水泵多采用D型泵。D型水泵經(jīng)多年的發(fā)展已形成系列，其結(jié)構(gòu)形式基本相同，只是尺寸大小不同。第二頁，共十八頁。如圖6-1所示為D280—43×3(舊系列200D43×3)型水泵的結(jié)構(gòu)圖，主要有轉(zhuǎn)動(dòng)部分、固定部分、軸承部分和密封部分等組成。第三頁，共十八頁。(2)泵軸泵軸常用45號(hào)鋼鍛造加工而成。其主要作用是傳遞扭矩和支承套裝在它上面的其它轉(zhuǎn)動(dòng)部件。為了防止泵軸銹蝕，泵軸與水接觸的部分裝有軸套，軸套銹蝕和磨損后能夠更換，這樣可以延長(zhǎng)泵軸的壽命。(3)平衡盤平衡盤的作用是平衡水泵的軸向推力。(1)葉輪葉輪是離心式水泵的主要部件。其作用是將電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能傳遞給水，使水的壓力能和動(dòng)能得到提高。它的尺寸、形狀和制造精度對(duì)水泵的性能影響很大。葉輪的形狀取決于比轉(zhuǎn)數(shù)。1.轉(zhuǎn)動(dòng)部分是水泵的工作部件。主要由泵軸及裝在泵軸上的數(shù)個(gè)葉輪和一個(gè)用以平衡軸向推力的平衡盤組成。

第四頁，共十八頁。2.固定部分固定部分主要包括進(jìn)水段(前段)、出水段(后段)和中間段等部件，并用拉緊螺栓(穿杠)將它們連接在一起。吸水口位于進(jìn)水段，為水平方向，出水口位于出水段，為垂直向上。導(dǎo)水圈葉片數(shù)應(yīng)比葉輪葉片數(shù)多一片或少一片，使其互為質(zhì)數(shù)，否則會(huì)出現(xiàn)葉輪葉片與導(dǎo)水圈葉片重疊的現(xiàn)象，造成流速脈動(dòng)，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。導(dǎo)水圈中流道的形狀是按泵處于額定工況設(shè)計(jì)的。當(dāng)水泵在額定工況工作時(shí)，葉輪出口處水的絕對(duì)速度方向與導(dǎo)葉流道的形狀相吻合，使水從葉輪中無撞擊地進(jìn)入導(dǎo)水圈。當(dāng)不在額定工況工作時(shí)，葉輪出口處水的絕對(duì)速度方向發(fā)生了變化，但是導(dǎo)水圈中流道的形狀卻不變，因而產(chǎn)生沖擊，加大水力損失，使水泵的效率下降。第五頁，共十八頁。3.軸承部分水泵轉(zhuǎn)子部分支承在泵軸兩端的軸承上。D型水泵采用單列向心滾柱軸承，用黃油潤(rùn)滑。為了防止水進(jìn)入軸承，泵軸兩側(cè)采用“Ｏ”型耐油橡膠密封圈和擋水圈。這種軸承允許少量的位移，有利于平衡裝置改變間隙，以平衡軸向推力；同時(shí)，由于采用了滾動(dòng)軸承，減少了靜阻力矩和機(jī)械摩擦損失。第六頁，共十八頁。4.水泵的密封水泵各段之間的靜止結(jié)合面采用紙墊密封。轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分之間的間隙是靠密封環(huán)及填料來密封的。1）密封環(huán)密封環(huán)又稱口環(huán)。葉輪的吸水口和水泵固定部分之間，葉輪尾端輪轂和中段導(dǎo)葉內(nèi)孔之間有環(huán)形縫隙。高壓區(qū)的水經(jīng)過這些縫隙進(jìn)入低壓區(qū)并形成循環(huán)流，從而使葉輪實(shí)際排入次級(jí)的流量減少，并多消耗部分能量。為了減少縫隙的泄漏量，應(yīng)在保證轉(zhuǎn)子正常轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下，應(yīng)盡可能減小縫隙。為此，在每個(gè)葉輪前后的環(huán)形縫隙處，安裝了磨損后便于更換的密封環(huán)，D型水泵的密封環(huán)為圓柱形，用螺栓固定在泵殼上，它承受著同轉(zhuǎn)子的摩擦，故密封環(huán)是水泵的易損零件之一。當(dāng)密封環(huán)被磨損到一定程度后，水在泵腔內(nèi)將發(fā)生大量的竄流，使水泵的排水量和效率顯著下降，故應(yīng)及時(shí)更換。第七頁，共十八頁。2）填料裝置在水泵軸穿過泵殼的地方設(shè)有填料裝置(又稱填料箱或填料函)，以實(shí)現(xiàn)泵軸的密封。在泵軸穿過進(jìn)水段處，外側(cè)是大氣壓，內(nèi)側(cè)是首級(jí)葉輪入口的低壓，如不進(jìn)行密封，則外部大氣將竄入泵內(nèi)從而影響水泵的正常吸水；在泵軸穿過出水段處，如不進(jìn)行密封，高壓水將沿泵軸間隙向外泄漏，使水泵的流量減少?？梢?，吸水側(cè)填料裝置的作用是防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)，排水側(cè)填料裝置的作用是防止高壓水向外泄漏。D型水泵吸水側(cè)填料裝置由填料箱、填料(盤綆)、水封環(huán)(填料環(huán))及壓蓋等組成。第八頁，共十八頁。二、水泵的型號(hào)意義字母意義字母意義D分段式多級(jí)泵KD中開式多級(jí)泵DG分段式多級(jí)鍋爐給水泵QJ井用潛水泵DL立軸多級(jí)泵S單級(jí)雙吸式離心泵DS首級(jí)用雙吸葉輪的分段式多級(jí)泵M耐磨泵F耐腐蝕泵WB微型離心泵JC長(zhǎng)軸深井泵WG高揚(yáng)程橫軸污水泵表6-1部分離心泵型號(hào)中某些漢語拼音字母通常所代表的意義

第九頁，共十八頁。三、D型水泵的特點(diǎn)及性能(1)D型水泵的流量和揚(yáng)程范圍較大，適合于礦山排水，并有清水泵、耐磨泵和耐酸泵；(2)效率高，是我國(guó)設(shè)計(jì)制造的多級(jí)離心式水泵中，效率最高的一種水泵；(3)采用單列向心滾柱軸承，減少了水泵的靜阻力矩，提高了機(jī)械效率；同時(shí)，此軸承還可以滿足運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泵軸的軸向竄動(dòng)；(4)通向吸水側(cè)填料箱的水封管在進(jìn)水段內(nèi)部，不裸露在外邊；(5)揚(yáng)程特性曲線較平緩，沒有上凸部分，且初始揚(yáng)程較高，有利于水泵的穩(wěn)定運(yùn)行；零流量時(shí)功率低，有利于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)；效率曲線平坦，因而擴(kuò)大了它的工業(yè)利用區(qū)。第十頁，共十八頁。第二節(jié)單級(jí)泵只有一個(gè)葉輪的泵為單級(jí)泵。按其轉(zhuǎn)子支承方式，將這種泵分為懸臂式和兩端支承式兩類。一、懸臂式水泵1、懸架式懸臂泵IS80—65—160泵型號(hào)意義：托架式懸臂泵4BJ35A和(B)BJ100-15型號(hào)意義：3.連體泵第十一頁，共十八頁。大多數(shù)單級(jí)雙吸式離心泵采用雙支承結(jié)構(gòu)，即支承轉(zhuǎn)子的軸承位于葉輪兩側(cè)，且一般都靠近軸的兩端。二、支承泵S型泵是側(cè)向吸入和壓出，采用水平中開式泵殼，即泵殼沿通過軸線的水平中開線剖分。它的兩個(gè)半螺旋形吸水室和螺旋形壓水室都是由泵體1和泵蓋2在中開面處對(duì)合而成的。泵的吸水口和排水口均與泵體鑄為一體。采用這種結(jié)構(gòu)，泵檢修時(shí)無需拆卸吸水管和排水管，也不要移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，只要揭開泵蓋即可檢修泵內(nèi)各零件。S型泵在葉輪吸水口的兩側(cè)都要設(shè)置軸封。該軸封也為填料密封。它由填料套7、填料8、填料環(huán)9和填料壓蓋10等組成。軸封所用的水封壓力是通過在泵蓋中開面上開出的凹槽，從壓水室引到填料環(huán)的。但有的中開式雙吸泵要通過專設(shè)的水封管將水送入填料環(huán)。第十二頁，共十八頁。第三節(jié)軸向推力及平衡1、產(chǎn)生軸向推力的原因單吸式離心泵，在工作時(shí)產(chǎn)生軸向推力的原因有以下三點(diǎn)：1)由于作用在葉輪前、后輪盤上的壓力不平衡而產(chǎn)生軸向推力。2)由于葉輪內(nèi)水流動(dòng)量發(fā)生變化而產(chǎn)生的軸向推力。3)由于大小口環(huán)磨損嚴(yán)重，泄漏量增加，使前后輪盤上的壓力分布規(guī)律發(fā)生變化，從而引起軸向推力的增加。一、軸向推力的產(chǎn)生以及危害第十三頁，共十八頁。2、軸向推力的危害多級(jí)離心式水泵的軸向推力有時(shí)可達(dá)幾十千牛頓，這個(gè)力將使整個(gè)轉(zhuǎn)子向吸水側(cè)竄動(dòng)。如不加以平衡，將使高速旋轉(zhuǎn)的葉輪與固定的泵殼接觸，造成破壞性的磨損；另外，過量的軸向竄動(dòng)，會(huì)使軸承的軸向負(fù)荷加大而發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)負(fù)載也相應(yīng)加大；同時(shí)使互相對(duì)正的葉輪出水口與導(dǎo)水圈的導(dǎo)葉進(jìn)口發(fā)生偏移，引起沖擊和渦流，降低水泵的效率，嚴(yán)重時(shí)將使水泵無法工作。第十四頁，共十八頁。7.推力軸承法二、軸向推力的平衡方法1.平衡孔法2.對(duì)稱布置葉輪法3.雙吸葉輪法4.平衡葉片法5.平衡鼓法6.平衡盤法第十五頁，共十八頁。1.離心式水泵一般都是由轉(zhuǎn)動(dòng)部分、固定部分、軸承和密封部分組成。2.D型水泵葉輪葉片入口邊緣呈扭曲狀，且第一級(jí)葉輪進(jìn)口大于其余葉輪進(jìn)口；由導(dǎo)水圈和返水圈構(gòu)成的中段流道是逐漸變化的；出水段流道呈螺殼形；采用了靜阻力矩小的滾動(dòng)軸承。因此，D型泵的效率一般較高。3.只裝一個(gè)葉輪的泵叫單級(jí)泵。按轉(zhuǎn)子支承方式，單級(jí)泵分懸臂式和兩端支承式兩類。IS型泵的泵體和泵蓋為后開門的結(jié)構(gòu)型式，檢修方便。B型泵的泵體相對(duì)于托架可以有不同的安裝位置，但檢修不便。大多數(shù)單級(jí)雙吸式離心泵采用雙支承結(jié)構(gòu)，即支承轉(zhuǎn)子的軸承位于葉輪兩側(cè)，且一般都靠近軸的兩端。本章小結(jié)第十六頁，共十八頁。4.單吸式葉輪的水泵在工作時(shí)，不可避免地存在著軸向推力。產(chǎn)生軸向推力的原因有三點(diǎn)，但主要原因是葉輪前后輪盤所受壓力不平衡。軸向推力的方向是由水泵的排水側(cè)指向吸水側(cè)。5.軸向推力的平衡方法有：平衡孔法、對(duì)稱布置葉輪法、雙吸法、平衡葉片法、平衡鼓法、推力軸承法以及平衡盤法。平衡孔法和推力軸承法一般用于單級(jí)單吸離心泵上。平衡盤法廣泛地應(yīng)用在多級(jí)離心式水泵上。它是利用平衡盤所產(chǎn)生的方向與軸向推力相反的平衡力，來平衡軸向推力的。這種平衡方法具有自動(dòng)平衡軸向推力的優(yōu)點(diǎn)，其工作特性為動(dòng)態(tài)。使用平衡盤時(shí)，不能同時(shí)使用推力軸承，并應(yīng)保證回水管暢通。第十七頁，共十八頁。內(nèi)容總結(jié)第六章水泵的構(gòu)造。它可輸送水溫低于８0℃的清水或物理性能類似于水的液體。其流量范圍和揚(yáng)程范圍大。其作用是將電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能傳遞給水，使水的壓力能和動(dòng)能得到提高。它的尺寸、形狀和制造精度對(duì)水泵的性能影響很大。導(dǎo)水圈中流道的形狀是按泵處于