輔機課件-泵類

1、武漢理工大學一、船用泵一、船用泵 概述 往復泵 齒輪泵 螺桿泵 離心泵 噴射泵船用泵概述Introduction to marine pump一、泵的功用和分類一、泵的功用和分類泵泵 (Pump)：用來提高液體機械能(位能、動能、壓力能)并輸送液體的設備。(Potential energy, kinetic energy, pressure energy)1.船舶通用泵(General purpose pump)2.船舶動力裝置用泵(Pump for marine power plant)3.船舶輔助機械用泵(Pump for auxiliary machinery)4.船舶專用泵(Speci

2、al purpose pump)按用途分類：1.容積式泵容積式泵(Positive displacement pump)：通過運動部件的位移使泵工作空間容積發(fā)生變化來吸排液體，把機械能傳給液體達到輸送液體的目的。按工作原理分類：往復式(Reciprocating)回轉式(Rotary)活塞泵(Piston pump)柱塞泵(Plug pump)齒輪泵(Gear pump)葉片泵(Vane pump)螺桿泵(Screw pump)單螺桿泵(Single-screw pump)雙螺桿泵(2-screw pump)三螺桿泵(3-screw pump)單作用葉片泵(Single-effect)雙作用葉

3、片泵(2-effect)外齒輪泵(External gear pump)內(nèi)齒輪泵(Internal gear pump)2.葉片葉片( (葉輪葉輪) )式式泵泵(Impeller pump)：通過工作葉片帶動液體高速轉動，使液體的能量增加，然后再將動能轉換為壓力能，從而完成吸排液體的作用。離心泵(Centrifugal pump)軸流泵(Axial flow pump)漩渦泵(Regenerative pump)3.噴射噴射泵泵(Ejection pump)：通過噴射工作流體所產(chǎn)生的高速射流，吸引周圍流體，進行動量交換，把動能傳給輸送的液體，再將動能轉換為壓力能，從而達到輸送流體的目的。水射水

4、泵(Water ejection pump)水射真空泵(Water injector)蒸汽噴射泵(Steam inducer)空氣噴射泵(Air inducer)4.電磁電磁泵泵(Electromagnetism pump)：利用電磁力輸送液態(tài)金屬的泵，用于原子能船鍋爐的循環(huán)泵。性能參數(shù)：性能參數(shù)：為了表征泵的性能和完善程度以便選用和比較，通常把流量、壓頭、轉速、功率、效率等稱為泵的性能參數(shù)。二、泵的性能參數(shù)二、泵的性能參數(shù)1.流量流量(Flow)：單位時間內(nèi)輸送流體的量。質(zhì)量流量G、體積流量Q：G=Q kg/s2.揚程揚程(Head)：單位重量液體通過泵后所增加的機械能，m。p2/gpdps

5、pa/gz2zz1z(pc pa)/gh1h2H包括位能(Z)、動能(v2/2g)、壓力能(p/g)。hZgppHac(m)gppHsd/(m)水力阻力吸排液面高度差吸排液面壓力差3.轉速轉速(Revolution)：泵軸單位時間內(nèi)的回轉數(shù)，r/min。4.功率功率和效率和效率(Power, Efficiency)輸出功率輸出功率( (有效功率有效功率)P)Pe e(Effective Power)：液體得到的功率。輸入功率輸入功率( (軸功率軸功率)P)P(Shaft Power)：原動機傳給泵軸的功率。配套功率配套功率P Pm m：原動機的輸出功率。PM=KMP有效功率軸功率配套功率Pe=

6、gQH (W)效率：效率：輸出功率和輸入功率之比。 =Pe/P (%)The end of section 1屬容積式泵（靠泵內(nèi)容積的變化產(chǎn)生吸排）一、基本組成一、基本組成 活塞、活塞桿、泵缸、泵閥、曲柄連桿機構二、工作原理二、工作原理 1.單作用活塞式往復泵單作用活塞式往復泵 活塞往復一次，吸排液體一次；僅活塞的一端腔室工作，吸排閥各一個。Positive displacement pump往復活塞泵往復活塞泵單缸單作用單缸雙作用三缸三作用M/V TianhuaiMAM Lab.2.雙作用活塞式往復泵雙作用活塞式往復泵 活塞往復一次，吸排液體兩次；活塞的兩端腔室均工作，吸排閥各兩個。3.單作

7、用膜片式往復泵單作用膜片式往復泵 膜片往復一次，吸排液體一次；僅膜片的一端腔室工作，吸排閥各一個。一、命名一、命名國標國標 以船用電動往復泵為例以船用電動往復泵為例 1. CDW25-0.35 2. DSL40-0.4 C-船用、船用、D-電動、電動、W-往復泵、往復泵、L-立式、立式、S-輸水輸水缸數(shù)缸數(shù)特征代號特征代號流量流量m3/h額定排出壓力額定排出壓力 Mpa二、實例二、實例 2CDL系列系列二、實例二、實例 2CDL系列系列1.1.電動機轉動聯(lián)軸器電動機轉動聯(lián)軸器2.2.減速齒輪箱減速齒輪箱3.3.曲軸連桿十字頭曲軸連桿十字頭 活塞桿活塞活塞桿活塞4.4.泵體泵缸套泵體泵缸套5.5

8、.泵閥箱泵閥泵閥箱泵閥6.6.安全閥安全閥 （1.11.15）Pe7.7.潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng) 循環(huán)泵能動學院輪機工程能動學院輪機工程一、結構組成一、結構組成三片式：一殼、兩輪、兩蓋三片式：一殼、兩輪、兩蓋齒型：直齒、斜齒、人字齒（均為漸開線齒形）齒型：直齒、斜齒、人字齒（均為漸開線齒形）齒輪泵的結構組成齒輪泵的結構組成二、工作原理二、工作原理嚙合點處的齒面接觸線一直起著分隔高、低壓腔的作用，因此在齒輪泵中不嚙合點處的齒面接觸線一直起著分隔高、低壓腔的作用，因此在齒輪泵中不需要設置專門的配流機構。需要設置專門的配流機構。 A external-gear pump (called as gear p

9、ump) consists essentially of two intermeshing gears which are identical and which are surrounded by a closely fitting casing. One of the gears is driven directly by the prime mover while the other is allowed to rotate freely. The fluid enters the spaces between the teeth and the casing and moves wit

10、h the teeth along the outer periphery until it reaches the outlet where it is expelled from the pump.三、困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）三、困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）為了使齒輪泵連續(xù)運轉，且齒為了使齒輪泵連續(xù)運轉，且齒輪的重疊系數(shù)大于輪的重疊系數(shù)大于1 1，即同時有，即同時有兩對齒輪嚙合，它們和端蓋之兩對齒輪嚙合，它們和端蓋之間形成一個封閉的空間，此空間形成一個封閉的空間，此空間由大變小，最小時為嚙合點間由大變小，最小時為嚙合點對稱于節(jié)點，其后空間由小變對稱于節(jié)點，其后空間由小變大的現(xiàn)象。大的現(xiàn)象。1.困油現(xiàn)象

11、（齒封現(xiàn)象）危害困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）危害VVV VminminVV - -軸承負荷軸承負荷 、泵轉距、泵轉距 、破壞密封裝置、液體發(fā)熱變質(zhì)；破壞密封裝置、液體發(fā)熱變質(zhì)；VV - -空氣析出、液體汽化、空氣析出、液體汽化、振動、噪音、工作不平穩(wěn)、壽命振動、噪音、工作不平穩(wěn)、壽命。VV困油現(xiàn)象的危害：困油現(xiàn)象的危害： 使閉死容積中的壓力急劇升高，使軸承受到很大的附加載荷，使閉死容積中的壓力急劇升高，使軸承受到很大的附加載荷，同時產(chǎn)生功率損失及液體發(fā)熱等不良現(xiàn)象；同時產(chǎn)生功率損失及液體發(fā)熱等不良現(xiàn)象；閉死容積中的壓力急劇下降時，閉死容積中的壓力急劇下降時，溶解于液體中的空氣便析出產(chǎn)生氣溶解于液體中的

12、空氣便析出產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，引起振動和噪聲。泡，產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，引起振動和噪聲。2.困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）的消除困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）的消除1 1）卸壓（荷）槽）卸壓（荷）槽在泵蓋內(nèi)側挖長方形凹槽，使困油空間：在泵蓋內(nèi)側挖長方形凹槽，使困油空間： 在達到最小值以前與排油腔相通，在達到最小值以前與排油腔相通， 在達到最大值以前與吸油腔相通，在達到最大值以前與吸油腔相通， 在達到最小值時與吸、排油腔均不相通，在達到最小值時與吸、排油腔均不相通，V 與排油腔相通與吸油腔相通與吸、排油腔均不相通aa與排油腔相通與吸油腔相通 在齒輪泵的在齒輪泵的泵蓋泵蓋上或上或浮動軸套上開卸荷槽。浮動軸套上開卸荷槽。非

13、對稱式非對稱式：必須保證在：必須保證在任何時候都不能使吸油任何時候都不能使吸油腔與壓油腔相互串通；腔與壓油腔相互串通；這樣的齒輪泵不能反轉。這樣的齒輪泵不能反轉。 2.困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）的消除困油現(xiàn)象（齒封現(xiàn)象）的消除2 2）卸壓孔）卸壓孔齒輪泵的典型結構齒輪泵的典型結構 1.1.外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵齒輪泵的典型結構齒輪泵的典型結構 2.2.內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵 泵泵? 泵泵?一、螺桿泵的結構和工作原理一、螺桿泵的結構和工作原理1.組成：泵殼、螺桿、軸承、軸封等組成：泵殼、螺桿、軸承、軸封等2.分類：單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵分類：單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵單螺桿泵工作原理單螺桿

14、泵工作原理螺桿泵工作原理螺桿泵工作原理This pump is at least 2,000 years old. This pump is at least 2,000 years old. The Archimedes Screw (also called an Archimedes Snail) was used The Archimedes Screw (also called an Archimedes Snail) was used for irrigation and powered by horses, people, mules, etc. This pump is for

15、irrigation and powered by horses, people, mules, etc. This pump is even used today, although rarely! even used today, although rarely! The helix revolves inside a tube (only the bottom of the tube is shown) The helix revolves inside a tube (only the bottom of the tube is shown) and the water rises a

16、ccordingly. and the water rises accordingly. Whether or not it was actually invented by Archimedes is certainly Whether or not it was actually invented by Archimedes is certainly debatable, though his overall brilliance is not.debatable, though his overall brilliance is not.一、螺桿泵的結構和工作原理一、螺桿泵的結構和工作原

17、理3.3.工作原理工作原理2）雙螺桿泵（非密封式）雙螺桿泵（非密封式）一、螺桿泵的結構和工作原理一、螺桿泵的結構和工作原理3.3.工作原理工作原理3）三螺桿泵（密封式）三螺桿泵（密封式）一、螺桿泵的結構和工作原理一、螺桿泵的結構和工作原理3.3.工作原理工作原理3）三螺桿泵（密封式）三螺桿泵（密封式）三螺桿泵工作原理三螺桿泵工作原理1.1.軸向力三螺桿泵凸螺桿軸向力三螺桿泵凸螺桿凹螺桿凹螺桿三、螺桿泵的受力分析三、螺桿泵的受力分析大小：與桿直徑、排吸壓差有關；大?。号c桿直徑、排吸壓差有關；方向：從排出端指向吸入端。方向：從排出端指向吸入端。分類：離心泵分類：離心泵液體軸向進入，徑向流出；液體軸

18、向進入，徑向流出； 軸流泵軸流泵液體軸向進入，軸向流出；液體軸向進入，軸向流出； 混流泵混流泵液體沿軸線的傾斜方向進入，液體沿軸線的傾斜方向進入， 仍然是沿軸線的傾斜方向流出。仍然是沿軸線的傾斜方向流出。優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：1.1.結構簡單，易操作；結構簡單，易操作； 2.2.流量大，流量均勻；流量大，流量均勻； 3.3.重量輕，運動部件少，轉速高；重量輕，運動部件少，轉速高； 4.4.泵送的液體粘度范圍廣；泵送的液體粘度范圍廣； 5.5.無自吸能力。無自吸能力。一、工作原理一、工作原理一、工作原理一、工作原理一、工作原理一、工作原理 泵軸帶動葉輪一起旋轉，充泵軸帶動葉輪一起旋轉，充滿葉片之間的液

19、體也隨著旋轉，滿葉片之間的液體也隨著旋轉，在慣性離心力的作用下液體從葉在慣性離心力的作用下液體從葉輪中心被拋向外緣的過程中便獲輪中心被拋向外緣的過程中便獲得了能量，使葉輪外緣的液體靜得了能量，使葉輪外緣的液體靜壓強提高，同時也增大了流速，壓強提高，同時也增大了流速，一般可達一般可達151525m/s25m/s。 液體離開葉輪進入泵殼后，液體離開葉輪進入泵殼后，由于泵殼中流道逐漸加寬，液體由于泵殼中流道逐漸加寬，液體的流速逐漸降低，又將一部分動的流速逐漸降低，又將一部分動能轉變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液能轉變?yōu)殪o壓能，使泵出口處液體的壓強進一步提高。液體以較體的壓強進一步提高。液體以較高的壓強，從泵

20、的排出口進入排高的壓強，從泵的排出口進入排出管路，輸送至所需的場所出管路，輸送至所需的場所一、工作原理一、工作原理二、離心泵的壓頭方程式二、離心泵的壓頭方程式u 離心泵的流量、壓頭、軸功率、效離心泵的流量、壓頭、軸功率、效率、轉速等性能參數(shù)表示一臺泵的整體率、轉速等性能參數(shù)表示一臺泵的整體性能。性能。u 泵在高效區(qū)工作，可得到最經(jīng)濟、泵在高效區(qū)工作，可得到最經(jīng)濟、最合理的使用。最合理的使用。u 離心泵因能量的轉遞方式不同于容離心泵因能量的轉遞方式不同于容積式泵，單位液體所獲得的能量（壓頭、積式泵，單位液體所獲得的能量（壓頭、揚程）揚程）H H與葉輪的尺寸和轉速密切相關。與葉輪的尺寸和轉速密切相

21、關。Suction and discharge flangeImpeller Shaft sealShaft一、一、葉輪葉輪和壓出室和壓出室 葉輪的型式：葉輪的型式： 開式開式 半開式半開式 閉式閉式 葉輪的型式：葉輪的型式： 單側吸入式單側吸入式 雙側吸入式雙側吸入式 葉輪的型式：開式、半開式、閉式葉輪的型式：開式、半開式、閉式一、葉輪和一、葉輪和壓出室壓出室 壓出室：壓出室： 渦殼渦殼 作用：作用： （1）匯集由葉輪甩出的液體。）匯集由葉輪甩出的液體。 （2）又是一個能量轉換裝置。）又是一個能量轉換裝置。 導輪導輪 作用：作用： 減少液體自葉輪甩出的液體與蝸殼減少液體自葉輪甩出的液體與蝸殼 間撞擊而產(chǎn)生的摩擦損失。間撞擊而產(chǎn)生的摩擦損失。二、離心泵的密封裝置二、離心泵的密封裝置 密封環(huán)密封環(huán)二、離心泵的密封裝置二、離心泵的密封裝置 密封環(huán)密封環(huán)二、離心泵的密封裝置二、離心泵的密封裝置 軸封軸封填料：填料：35圈圈植物纖維、人造纖維、植物纖維、人造纖維、石棉纖維等編織物。石棉纖維等編織物。三、離心泵的軸向力三、離心泵的軸向力1.軸向力的產(chǎn)生：軸向力的產(chǎn)生： 液體壓力的分布液體