離心泵的結(jié)構(gòu)和原理

1、離心泵離心泵v水泵分類：v按其產(chǎn)生的壓力分大小分為，高壓泵、中壓泵和低壓泵。v按其工作原理分為，容積式泵和葉片式泵。其中容積式泵又包括往復(fù)式泵和回轉(zhuǎn)式泵兩種，葉片式泵又包括離心泵、軸流泵和混流泵三種v在電廠設(shè)備中離心泵占很大比重。下面我針對各類離心泵的結(jié)構(gòu)和原理加以講解。一、概述v1、泵是輸送液體并提高液體壓力的機(jī)器（一種“增能”機(jī) 器）。v2、泵分為化工用泵、水泵。v3、主要差異：特殊材料和設(shè)計(jì)，防止腐蝕和適應(yīng)化工工藝， 包括結(jié)構(gòu)、軸封、材料及檢修難度。v4、化工用泵的要求 v（1）、適應(yīng)化工工藝要求運(yùn)行可靠。v（2）、耐腐蝕，耐磨損。v（3）、滿足無泄漏要求。v（4）、耐高溫或耐低溫并能有

2、效連續(xù)工作。二、離心泵的工作原理、 分類、型號及結(jié)構(gòu)v（一）、離心泵的裝置及工離心泵的裝置及工作原理作原理 v1、為了使離心泵能正常工作，離心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11所示為離心泵的一般裝置示意圖，主要有底閥、吸入管路、排出閥、排出管線等。復(fù)查聯(lián)軸器找正對中2、離心泵的工作原理離心泵的工作原理v 離心泵在啟動之前，依靠高速旋轉(zhuǎn)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(qiáng)。水泵在工作前，泵體和進(jìn)水管必須罐滿水，防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使水很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內(nèi)的水被拋出后，葉輪的中心部

3、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）、離心泵的氣蝕v1、所謂的氣蝕是指：離心泵啟動時，若泵內(nèi)存在空氣，由于空氣的密度很低，旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)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(jìn)口的液體吸入泵內(nèi)，不能輸送流體的現(xiàn)象。v2、 離心泵啟動前一定要向泵殼內(nèi)充滿水以后，方可啟動，否則將造成泵體發(fā)熱，震動，出水量減少，對水泵造成損壞（簡稱“氣蝕”）造成設(shè)備事故?。ㄈ㈦x心泵的分類v離心泵的種類很多，分類方法常見的有以下幾種方式 v1、按葉輪吸入方式分按葉輪吸入方式分：（1）單吸式離心泵；如圖1-2所示（2

4、）雙吸式離心泵；如圖1-3所示，（3）單級雙吸離心泵v揚(yáng)程范圍為10140m，流量范圍是9028600m3h。按軸的安裝位置不同，分臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)。圖123為臥式S型單級雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)際上相當(dāng)于兩個B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側(cè)進(jìn)入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，共用一根吸液管， 吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側(cè)，檢查泵時，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(nèi)氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點(diǎn)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(shè)置

5、水封圈，用細(xì)管將壓液室內(nèi)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(shè)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：v（1）單級離心泵 泵中只有一個葉輪，單級離心泵是一種應(yīng)用廣泛的泵。由于液體在泵內(nèi)只有一次增能，所以揚(yáng)程較低。如圖12所示為單級單吸離心泵。v（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。圖14所示為一臺分段式離心水泵，這種泵的葉輪一般為單吸式。多級離心泵 結(jié)構(gòu)圖多級離心泵3、 按離心泵揚(yáng)程分：v（1）、低壓泵：揚(yáng)程20m；v（2）、中壓泵 ：揚(yáng)程 20-100m；v（3）、高壓泵：揚(yáng)程100m ；4、按

6、泵的用途和輸送液體性質(zhì)分類：v泵可分為：泵可分為：v（1）清水泵；v（2）泥漿泵；v（3）酸泵； v（4）堿泵；v（5）油泵； v（6）砂泵； v（7）低溫泵； v（8）高溫泵；v（9）屏蔽泵等。（四）、離心泵型號及結(jié)構(gòu)v1、離心泵的型號、離心泵的型號型 號泵 的 名 稱型 號泵 的 名 稱ISB或BAD或DADLYYGFPISO3國際標(biāo)準(zhǔn)型單級單吸離心水泵單級單吸懸臂式離心清水泵多級分段式離心泵多級立式管形離心泵離心式油泵離心式管道油泵耐腐蝕泵屏蔽式離心泵S或shDSKDKDSZFYWWX單級雙吸式離心水泵多級分段式首級為雙吸葉輪多級中開式離心泵多級中開式首級為雙吸葉輪自吸式離心泵耐腐蝕液下

7、式離心泵一般旋渦泵旋渦離心泵2、離心泵的結(jié)構(gòu)v離心泵的品種很多，各種類型泵的結(jié)構(gòu)雖然不同，但主要零部件基本相同。v主要零部件有泵殼、泵蓋、泵體、葉輪、密封環(huán)、泵軸、機(jī)封或填料函、聯(lián)軸器、軸承等。（1）、單級單吸離心泵如圖1-5所示v1-葉輪背帽v2-葉輪背帽止回墊v3-葉輪外口環(huán)v4-葉輪內(nèi)口環(huán)v5-密封填料v6-密封填料壓蓋v7-支撐軸承壓蓋v8-支撐軸承v9-托架v10-止推軸承v11-油封v12-泵軸v13-葉輪鍵v14-擋油環(huán)單級單吸離心泵的特點(diǎn)vB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(yáng)程范圍為8125m，流量范圍為4.5362m3h。B型泵結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，易

8、于加工制和維護(hù)保養(yǎng)，是在IS型泵之前應(yīng)用最廣泛的一種離心泵。v 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。v 圖15所示為B型泵的前開門式結(jié)構(gòu)，泵的進(jìn)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(nèi)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(nèi)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。(2) IS型泵仍是單級單吸 懸臂式離心泵IS型泵仍是單級單吸懸臂式離心泵 特點(diǎn)

9、v但它是按國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能和尺寸設(shè)計(jì)的，是一種節(jié)能新產(chǎn)品，目前已替代B型泵。IS型泵用于輸送清水和性質(zhì)與水相似的液體，溫度不超過80，流量范圍為63400m3h，揚(yáng)程范圍為5125m，轉(zhuǎn)速為2900rmin或1450rmin。v圖l6所示為IS型泵的結(jié)構(gòu)。它為后開門結(jié)構(gòu)，主要由泵殼、泵蓋、葉輪、軸、密封環(huán)、軸套及泵體等組成。泵通過加長彈性聯(lián)軸器與電動機(jī)相連接，自進(jìn)口方向看葉輪逆時針旋轉(zhuǎn)。與B型泵比較，IS型泵的效率和吸程有較大提高，噪聲低、振動小。拆下加長聯(lián)軸器的中間連接件，即可取下泵的轉(zhuǎn)子，故檢修方便。 （3）、單級雙吸式離心泵 如圖1-3所示v圖13為臥式S型單級雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)

10、際上相當(dāng)于兩個B型泵葉輪組合而成，液體從葉輪左、右兩側(cè)進(jìn)入葉輪，流量大。轉(zhuǎn)子為兩端支承，泵殼為水平剖分的蝸殼形。兩個呈半螺旋形的吸液室與泵殼一起為中開式結(jié)構(gòu)，共用一根吸液管，吸、排液管均布在下半個泵殼的兩側(cè)，檢查泵時，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(nèi)氣體排出，在泵殼和吸液室的最高點(diǎn)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(shè)置水封圈，用細(xì)管將壓液室內(nèi)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(shè)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。 （4）、多級離心泵 如圖1-4所示；v人們把若干個葉輪安裝

11、在同一個泵軸上，每個葉輪與其外周的液體導(dǎo)流裝置形成一個獨(dú)立的工作室，這個工作室與葉輪組成的系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個單級離心泵，每個工作室前后串聯(lián)，就構(gòu)成了多級泵。與多個單級離心泵串聯(lián)相比，多級泵具有效率高、占地面積小、操作費(fèi)用低、便于維修等優(yōu)點(diǎn)。該泵流量范圍為5720m3h，揚(yáng)程最高達(dá)2800m。v 多級離心泵除了具有單級離心泵的優(yōu)點(diǎn)之外，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是揚(yáng)程高。多級離心泵的用途十分廣泛，例如，化肥生產(chǎn)中，用多級泵將氨水打入碳化塔，由氨水吸收加壓氮?dú)浠旌蠚庵械亩趸?，生產(chǎn)出碳酸氫銨；鍋爐的給水；山區(qū)的深井提灌等。（5）、屏蔽式離心泵 如圖1-7所示屏蔽式離心泵的特點(diǎn)v化工廠常用的屏蔽泵，屬于單級懸

12、臂式離心泵，其結(jié)構(gòu)圖如圖1-7所示；v屏蔽泵又稱無填料泵，這種泵用于輸送易燃、易爆、有毒、有放射性及貴重液體，也可選作高壓設(shè)備的循環(huán)用泵。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使泵的葉輪與電機(jī)的轉(zhuǎn)子在同一根軸上，裝在同一格密封的殼體內(nèi)，沒有聯(lián)軸器和封裝置，從根本上消除了液體外漏。為了防止輸送液體昱電氣部分接觸，電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子分別用金屬薄壁圓筒（屏蔽套）于液體隔離。屏蔽套的材料應(yīng)能耐腐蝕，并具有非磁性和高電阻率，以減少電動機(jī)因屏蔽套存在而產(chǎn)生額外功率消耗。為了不干擾電機(jī)的磁場，這種金屬薄臂圓筒采用奧氏體系非磁性材料（1Gr18Ni9Ti）制成。由于有屏蔽套，增加了電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的間隙，使電機(jī)效率下降，因此，要求屏蔽套的壁

13、要很薄，一般為0.30.8mm.v 屏蔽泵具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，零件少，占地少，操作可靠，長期不要檢修等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是效率低，比一般離心泵低2650。(6).高速離心泵 如圖18所示高速離心泵的特點(diǎn)v如圖18所示，高速離心泵由電機(jī)，增速器和泵三部分組成。泵和增速器一般為封閉結(jié)構(gòu)?？梢月短彀惭b使用。立式結(jié)構(gòu)使用廣泛，驅(qū)動功率一般為7.5-132kW。當(dāng)驅(qū)動功率超過160kW時，采用臥式結(jié)構(gòu)。 高速離心泵葉輪和泵體之間沒有密封環(huán)，泵內(nèi)部的間隙較大。葉輪葉片與泵體后蓋板和擴(kuò)散錐管之間的間隙一般為23mm，如果達(dá)34mm還可應(yīng)用，而不影響效率。泵的軸封裝置通常采用機(jī)械密封。泵內(nèi)設(shè)有旋風(fēng)分離器，使泵抽送的液體

14、得以凈化，引向機(jī)械密封以延長機(jī)械密封的壽命。v 高速離心泵的高速是通過增速器實(shí)現(xiàn)的，所以增速器是高速離心泵的關(guān)鍵部件之一。增速器主要由齒輪構(gòu)成，有一級增速和兩級增速兩種基本類型。增速器齒輪一般采用模數(shù)較小的漸開線直齒輪，這樣可避免產(chǎn)生軸向力，而且制造方便。增速器殼體分成兩半，一般靠定位銷定位。增速器外殼用散熱性能好的鋁合金制造。v 高速軸上的軸承對小功率泵采用巴氏合金軸承，功率在150kW以上用分塊式滑動軸承與端面止推軸承組合。增速器的潤滑是由自帶油泵把油經(jīng)濾油器和油冷器送人殼體各個噴嘴，通過噴嘴將油噴成霧狀，用油霧來潤滑齒輪和軸承。這種泵適用在高揚(yáng)程，小流量的場合。由于葉輪與殼體的間隙較大，

15、所以可用來輸送含固體微粒及高教度的液體。帶誘導(dǎo)輪的葉輪具有良好的抗汽蝕性能。v 高速泵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、占地面積少。缺點(diǎn)是加工精度要求高，制造上比較困難。三、離心泵的主要零部件v（一）、離心泵轉(zhuǎn)子（一）、離心泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是指離心泵的轉(zhuǎn)動部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零；如圖19所示。 圖191葉輪v葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對液體做功而實(shí)現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。 v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(cè)的蓋板稱為前蓋板，另一側(cè)的蓋板稱為后蓋板。v按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。v(1)閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有

16、46個葉片，如圖110 (a)所示。閉式葉輪效率較高，應(yīng)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。雙吸葉輪如圖111所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖110 (b)。這種葉輪結(jié)構(gòu)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。v(3)半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖110 (c)所示。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。v 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。v葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學(xué)性

17、質(zhì)、雜質(zhì)及在離心力作用下的強(qiáng)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(qiáng)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(jié)構(gòu)圖2泵軸v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(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過聯(lián)軸器與電動機(jī)軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。v 泵軸屬階梯軸類零件，一般情況下為一整體。但在防腐泵中，由于不銹鋼的價(jià)格較高，有時采用組合件。接觸介質(zhì)的部分用不銹鋼，安裝軸承及聯(lián)軸器的部分用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼與碳鋼之間可以采用承

18、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(zhuǎn)，在輸送清水等無腐蝕性介質(zhì)的泵中，一般用45#鋼制造，并且進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。在輸送鹽溶液等弱腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材料用40Cr，且調(diào)質(zhì)處理。在防腐蝕泵中，即輸送酸、堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的泵中，泵軸材質(zhì)一般為1Crl8Ni9或1Crl8Ni9Ti等不銹鋼。圖1123軸套v軸套的作用是保護(hù)泵軸，使填料與泵軸的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樘盍吓c軸套的摩擦，所以軸套是離心泵的易磨損件。軸套表面一般也可以進(jìn)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(dá)到Ra3.2mRa0.8m。可以降低摩擦系數(shù)，提高使用壽命。 圖113 4軸承 軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作

19、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(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸采用基孔制，配合類別國家標(biāo)準(zhǔn)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。圖114 (二)、蝸殼和導(dǎo)輪v蝸殼與導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。一般單級和中開式多級泵常設(shè)置蝸殼，分段式多級泵則采用導(dǎo)輪。蝸殼是指葉輪出口到下一級葉輪入口或到泵的出口管之間截面積逐漸增大的螺旋形流道，如圖115所示。其流道逐漸擴(kuò)大，出口為擴(kuò)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(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。1.窩殼l 蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，高效區(qū)

20、寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點(diǎn)是蝸殼形狀不對稱，在使用單蝸殼時作用在轉(zhuǎn)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(dǎo)輪裝置。 蝸殼的材質(zhì)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(zhì)強(qiáng)度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。2導(dǎo)輪l導(dǎo)輪是一個固定不動的圓盤，正面有包在葉輪外緣的正向?qū)~，這些導(dǎo)葉構(gòu)成了一條條擴(kuò)散形流道，背面有將液體引向下一級葉輪人口的反向?qū)~，其結(jié)構(gòu)如圖116所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進(jìn)入導(dǎo)輪，沿著正向?qū)~繼續(xù)向外流動，速度逐漸降低，動能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。液體經(jīng)導(dǎo)輪背面的反向?qū)~被引入下一級

21、葉輪導(dǎo)輪上的導(dǎo)葉數(shù)一般為48片，導(dǎo)葉的入口角一般為8一16，葉輪與導(dǎo)葉間的徑向單側(cè)間隙約為lmm。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(dǎo)輪的分段式多級離心泵的泵殼容易制造，轉(zhuǎn)能的效率也較高。但安裝檢修較蝸殼困難。另外，當(dāng)工況偏離設(shè)計(jì)工況時，液體流出葉輪時的運(yùn)動軌跡與導(dǎo)葉形狀不一致，使其產(chǎn)生較大的沖擊損失。由于導(dǎo)輪的幾何形狀較為復(fù)雜，所以一般用鑄鐵鑄造而成。(三)、密封環(huán)v 從葉輪流出的高壓液體通過旋轉(zhuǎn)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(nèi)泄漏，如圖117所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。v 密封環(huán)的

22、結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖118所示。圖118 (a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但密封效果差；圖l18 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時通過一個90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；l 從葉輪流出的高壓液體通過旋轉(zhuǎn)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(nèi)泄漏，如圖117所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。l 密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖118所示。圖118 (a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。但密封效果差；圖l18 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時通過一個90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；(四)、軸向密封裝置v從葉輪流出的

23、高壓液體，經(jīng)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(zhuǎn)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(nèi)，保證泵的正常運(yùn)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(yùn)行的重要條件。常用的軸封裝置有填料密封和機(jī)械密封兩種。1填料密封v填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來實(shí)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119所示。液封環(huán)安裝時必須對準(zhǔn)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

24、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(nèi)。填料密封的密封性可用調(diào)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增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴(yán)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，泄漏量增加，這是不允許的。合理的松緊度應(yīng)該使液體從填料函中滴狀漏出，每分鐘控制在1520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(zhǔn)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(jìn)行密封，以保證有害液體不漏出泵外。也可采用機(jī)械密封裝置。v 低壓離心泵輸送溫度小于40時，常用石墨填料

25、或黃油滲透的棉織填料；輸送溫度小于250、壓力小于18MPa的液體時，用石墨浸透的石棉填料；輸送溫度小于400、允許工作壓力為25MPa的石油產(chǎn)品時，用金屬箔包石棉芯子填料。2機(jī)械密封v填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、強(qiáng)腐蝕等惡劣的工作條件。機(jī)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(diǎn)，近年來在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的使用。v (1)結(jié)構(gòu)及工作原理依靠靜環(huán)與動環(huán)的端面相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構(gòu)成的密封裝置，稱為機(jī)械密封，又稱端面密封。其結(jié)構(gòu)如圖120所示。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、動環(huán)6和動環(huán)密封圈5均隨軸轉(zhuǎn)動，6靜環(huán)7、

26、靜環(huán)密封圈8裝在壓蓋上，并由防轉(zhuǎn)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(jī)械密封的主要元件。而動環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動并與靜環(huán)緊密貼合是保證機(jī)械密封達(dá)到良好效果的關(guān)鍵。機(jī)械密封l機(jī)械密封中一般有四個可能泄漏點(diǎn)A、B、C、D和E。密封點(diǎn)A在動環(huán)與靜環(huán)的接觸面上，它主要靠泵內(nèi)液體壓力及彈簧力將動環(huán)壓貼在靜環(huán)上，防止A點(diǎn)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(diǎn)B在靜環(huán)與靜環(huán)座之間，屬于靜密封點(diǎn)；用有彈性的O形(或V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(diǎn)C在

27、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V形密封圈來密封。密封點(diǎn)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(diǎn)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(jié)構(gòu)形式v機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)形式很多，主要是根據(jù)摩擦副的對數(shù)、彈簧、介質(zhì)和端面上作用的比壓情況以及介質(zhì)的泄漏方向等因素來劃分。v內(nèi)裝式與外裝式 v內(nèi)裝式是彈簧置于被密封介質(zhì)之內(nèi)(見圖120、圖121)，外裝式則是彈簧置于被密封介質(zhì)的外部，如圖1-22所示。圖120非平衡型單端面機(jī)械密封 圖121非平衡型雙端面機(jī)械密封 l一緊定螺釘；2一彈簧座；3彈簧；4

28、推環(huán)； 1一靜密封圈；2靜環(huán)；3動環(huán)；4一動環(huán)密封圈； 5一動環(huán)密封圈；6一動環(huán)；7靜環(huán)； 5一推環(huán)；6一彈簧；7緊定螺釘；8彈簧座； 8靜環(huán)密封圈；9防轉(zhuǎn)銷 9一防轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)形式v內(nèi)裝式可使泵軸長度減小，但彈簧直接與介質(zhì)接觸，外裝式正好相反。在常用的外裝式結(jié)構(gòu)中，動環(huán)與靜環(huán)接觸端面上所受介質(zhì)作用力和彈簧力的方向相反，當(dāng)介質(zhì)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v 當(dāng)介質(zhì)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(zhì)易結(jié)晶、有腐蝕性、較黏稠和壓力較低的場合。v 內(nèi)裝式的端面比壓隨介

29、質(zhì)壓力的升高而升高，密封可靠，應(yīng)用較廣。 非平衡型與平衡型v非平衡型與平衡型在端面密封中，介質(zhì)施加于密封端面上的載荷情況，可用載荷系數(shù)久表示，如圖123所示。載荷系數(shù)K為介質(zhì)壓力的作用面積與密封端面面積之比單端面與雙端面機(jī)械密封l單端面與雙端面機(jī)械密封動環(huán)與靜環(huán)組成摩擦副，有一對摩擦副的稱為單端面機(jī)械密封，如圖120所l示，有兩個摩擦副的稱為雙端面機(jī)械密封，如圖l21所示。與單端面密封相比，雙端面密封有更好的可靠性，適用范圍更廣，可以完全防止被密封介質(zhì)的外泄漏，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高。 (3)機(jī)械密封機(jī)械密封零件材料v正確合理地選擇機(jī)械密封裝置中的各零件材料，是保證密封效果，延長使用壽命的重要條

30、件。材料必須滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的工作條件，具有較高的強(qiáng)度、剛度、耐蝕性、耐磨性和良好的加工性。v 在一對摩擦副中，不用同一材料制造動環(huán)和靜環(huán)，以免運(yùn)轉(zhuǎn)時發(fā)生咬合現(xiàn)象。通常是動環(huán)材質(zhì)硬，靜環(huán)材質(zhì)軟，即硬軟配對。常用的金屬材料有鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、青銅、碳化鎢等，非金屬材料有石墨浸漬巴氏合金、石墨浸漬樹脂、填充聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。v 輔助密封圈一般用各種橡膠、聚四氟乙烯、軟聚氯乙烯塑料等。v 彈簧常用材料有磷青銅、彈簧鋼及不銹鋼。(4)冷卻沖洗v由于機(jī)械密封本身的工作特點(diǎn)，動靜環(huán)的端面在工作中相互摩擦，不斷v產(chǎn)生摩擦熱，使端面溫度升高，嚴(yán)重時會使摩擦副間的液膜汽化，造成干摩擦，使摩擦副

31、嚴(yán)重磨損，溫度升高還使輔助密封圈老化，失去彈性，動靜環(huán)產(chǎn)生變形。為了消除這些不良影響，保證機(jī)械密封的正常工作，延長使用壽命，故要求對不同工作條件采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，以將摩擦熱及時帶走。常用的冷卻措施有沖洗法和冷卻法。a、沖洗法利用密封液體或其他低溫液體沖洗密封端面，帶走摩擦熱并防止雜質(zhì)顆粒積聚。在被輸送液體溫度不高，雜質(zhì)含量較少的情況下，由泵的出口將液體引入密封腔沖洗密封端面，然后再流回泵體內(nèi)，使密封腔內(nèi)液體不斷更新，帶走摩擦熱。當(dāng)被輸送液體溫度較高或含有較多雜質(zhì)時，可在沖洗回路中裝冷卻器或過濾器，也可以從外部引入壓力相當(dāng)?shù)某孛芊庖骸３Ｓ玫臎_洗冷卻機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)如圖l24所示。(4)冷卻

32、沖洗vb、冷卻法分為直接冷卻和間接冷卻。直接冷卻是用低溫冷卻水直接與摩擦副內(nèi)徑接觸，冷卻效果好。缺點(diǎn)是冷卻水硬度高時，水垢堆積在軸上會使密封失效。并且要有防止冷卻水向大氣一側(cè)泄漏的措施，因此，使用受到限制。v間接冷卻常采用靜環(huán)背部引入冷卻水結(jié)構(gòu)，如圖125所示。也可采用密封腔外加冷卻顯著，話用于輸送高溫液體。圖1-24沖洗冷卻機(jī)械密封裝置 圖125靜環(huán)背部引入冷卻水 圖126密封腔外加冷卻水套（五）、軸向力平衡裝置l離心泵工作時，由于葉輪兩側(cè)液體壓力分布不均勻，如圖1227所示，而產(chǎn)生一個與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。此外，當(dāng)液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉(zhuǎn)為徑向進(jìn)入葉片間的流道時，

33、由于軸向動量的突然變化，產(chǎn)生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。由于軸向力的存在，使泵的整個轉(zhuǎn)子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動，引起泵的振動，軸承發(fā)熱，并使葉輪入口外緣與密封環(huán)產(chǎn)生摩擦，嚴(yán)重時使泵不能正常工作，甚至損壞機(jī)件。尤其是多級泵，軸向力的影響更為嚴(yán)重。因此必須平衡軸向力以限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動。1軸向力及危害性軸向力及危害性 圖l27離心泵軸向力示意圖 2平衡裝置v葉輪上開平衡孔如圖128 (a)所示，可使葉輪兩側(cè)的壓力基本上得到平衡。但由于液體通過平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分軸向力不能完全平衡，并且會使泵的效率有所降低，這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡

34、單，多用于小型離心泵。v泵體上裝平衡管如圖128 (b)所示，將葉輪背面的液體通過平衡管與泵入口處液體相連通來平衡軸向力。這種方法比開平衡孔優(yōu)越，它不干擾泵入口液體流動，效率相對較高。(1)單級泵的平衡裝置單級泵的平衡裝置(a)開平衡孔 (b)接平衡管 (c)葉輪背面帶平衡葉片1)單級泵的平衡裝置單級泵的平衡裝置v采用雙吸葉輪雙吸葉輪的外形和液體流動方向均為左右對稱，所以理論上不會產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側(cè)液體流動的差異，仍可能有較小的軸向力產(chǎn)生，由軸承承受。v 采用平衡葉片如圖l28 (c)所示，在葉輪輪盤的背面裝有若干徑向葉片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，它可以推動液體旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面靠葉輪中

35、心部分的液體壓力下降，下降的程度與葉片的尺寸及葉片與泵殼的間隙大小有關(guān)。此法的優(yōu)點(diǎn)是除了可以減小軸向力以外，還可以減少軸封的負(fù)荷；對輸送含固體顆粒的液體，則可以防止懸浮的固體顆粒進(jìn)入軸封。但對易與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。(2)多級泵的平衡裝置v分段式多級離心泵的軸向力是各級葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來承受，必須采取有效的平衡措施。v 葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向?qū)ΨQ地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產(chǎn)生的軸向力互相抵消，如圖129所示。這種方案流道復(fù)雜，造價(jià)較高。當(dāng)級數(shù)較多時，由于各級泄漏情況不同和各級葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，

36、往往還需采用輔助平衡裝置。 圖129葉輪對稱布置圖 (2)多級泵的平衡裝置v平衡盤裝置因分段式多級離心泵葉輪沿一個方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級葉輪后面裝平衡盤來平衡軸向力。平衡盤裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵殼上的平衡環(huán)組成，如圖1-30所示。 在平衡盤5與平衡環(huán)4之間有一軸向間隙b，在平衡盤5與平衡套3之間有一徑向間隙b0，平衡盤5后面的平衡室與泵的吸人口用管子連通，這樣徑向間隙前的壓力是末級葉輪背面的壓力P2，平衡盤后的壓力是接近吸入口的壓力Pl。泵啟動后由多級泵末級葉輪流出來的高壓液體流過徑向間隙b0，壓力下降到P ，由于壓力P Pl，就有壓力P 一Pl作用在平衡盤5上，這

37、個力就是平衡力，方向與作用在葉輪上的軸向力相反。v 離心泵工作時，當(dāng)葉輪上的軸向力大于平衡盤5上的平衡力時，泵的轉(zhuǎn)子就會向吸入方向竄動，使平衡盤5的軸向間隙b0減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過徑向間隙b0的壓力降減小，從而提高了平衡盤5前面的壓力p ，即增加了平衡盤5上的平衡力。隨著平衡盤5向左移動，平衡力逐漸增加，當(dāng)平衡盤5移動到某一個位置時，平衡力與軸向力相等，達(dá)到平衡。(2)多級泵的平衡裝置l同樣，當(dāng)軸向力小于平衡力時，轉(zhuǎn)子將向右移動，移動一定距離后軸向力與平衡力將達(dá)到新的平衡。由于慣性，運(yùn)動著的轉(zhuǎn)子不會立刻停止在新的平衡位置上，而是繼續(xù)移動促使平衡破壞

38、，造成轉(zhuǎn)子向相反方向移動的條件。l 泵在工作時，轉(zhuǎn)子永遠(yuǎn)也不會停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右軸向竄動。當(dāng)泵的工作點(diǎn)改變時，轉(zhuǎn)子會自動地移到另一平衡位置進(jìn)行軸向竄動。由于平衡盤有自動平衡軸向力的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。圖1230多級泵的平衡盤裝置 l末級葉輪；2尾段；3平衡套；4一平衡環(huán)； 5一平衡盤；6接吸入口的管孔(六)、轉(zhuǎn)子的不平衡v動不平衡動不平衡如果在一個轉(zhuǎn)子上，能夠綜合出兩個大小相等、方向相反，但不在同一直徑的不平衡重量，則轉(zhuǎn)子在靜止時雖然能獲得平衡，但在旋轉(zhuǎn)時就會出現(xiàn)一個不平衡的力偶，這力偶不能在靜力狀態(tài)下確定，而只能在轉(zhuǎn)子動態(tài)下確定，故稱為動不平衡狀態(tài)，如圖1-31 b所

39、示。 v 動不平衡狀態(tài)一般常出現(xiàn)在長度與直徑之比(LD)較大的(即柱狀的)轉(zhuǎn)子上，如多級離心泵、高速泵、離心機(jī)、水環(huán)泵、電動機(jī)和離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子等。1動不平衡動不平衡2混合不平衡混合不平衡v混合不平衡混合不平衡如果在一個轉(zhuǎn)子上，既有靜不平衡：又有動不平衡，這就稱為混合不平衡狀態(tài)，如圖1-31c所示。這種混合不平衡狀態(tài)是最普遍的一種不平衡的狀態(tài)，它多半產(chǎn)生在長度和直徑較大的轉(zhuǎn)子上。 為了消除轉(zhuǎn)子上的不平衡力或不平衡力偶所引起的有害的影響，必須精確地測定出不平衡重量所在的方位和大小，然后設(shè)法用平衡重來平衡之。這種操作過程就稱為轉(zhuǎn)子找平衡，一般可以分為靜平衡和動平衡兩種方法。v 通常凡是需要找動平衡的轉(zhuǎn)于，最好都預(yù)先找好靜平衡，然后再找動平衡。反之，凡是已經(jīng)找好動平衡的轉(zhuǎn)子，就不需要再找靜平衡，因?yàn)閯悠胶獾木缺褥o平衡