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1、1,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,一、叶轮和压出室,二、密封装置,第二节 离心泵的结构,三、轴向力,2,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,一、叶轮和压出室,1. 叶轮Impeller,闭式,半开式,开式,3,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,大流量泵常采用双吸式叶轮，主要是为了限制进口流速，提高抗汽蚀能力。,4,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 压出室,作用：以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将液体引向泵的出口或下一级，并使液体流速降低，将大部分动能转换为压力能。涡壳和导轮,5,
2、船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 压出室,作用：以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将液体引向泵的出口或下一级，并使液体流速降低，将大部分动能转换为压力能。涡壳和导轮,(1) 涡壳,液体离开叶轮后动量矩不变，cuR=常数，所以蜗室截面上cu与R成反比，压力随R增大而增加，所以在涡壳中以将部分动能转换成压力能。,6,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 压出室,作用：以最小的水力损失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将液体引向泵的出口或下一级，并使液体流速降低，将大部分动增转换为压力能。涡壳和导轮,(1) 涡壳,扩压管是渐扩截面，将大部分
3、动能转换成压力能。扩散角68。排出管径为0.71.0倍吸入管径，低压泵取1，高压泵取1。,7,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,(2) 导轮,多级离心泵采用导轮做能量转换装置，因为导轮制造相对方便。导轮由圆环形盖板及48片导叶和后盖板的反导叶构成。导叶数与叶轮叶片数互为质数，以防共振，导叶外径为叶轮外径1.31.5倍。,8,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,(2) 导轮,BH是螺旋角为常数的对数螺线，平顺地收集液体；HC以后是扩压段，液体再经环形空间进入反导叶间流道。,9,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,涡壳泵在非设计工
4、况及车削叶轮后效率变化小，高效率工作区宽，水力性能完善，但内表面不能加工，铸造精度和光洁度不宜保证。涡壳泵在非设计工况会产生不平衡径向力。单级泵多为涡壳泵，多级泵涡壳式和导轮式都有(3级以上的泵各级能量转换装置多为导轮式)。,10,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,二、密封装置,1. 密封环(阻漏环),1-泵壳 2-叶轮,作用：叶轮进口处的径向间隙对容积效率影响最大。使用密封环可使泵壳和叶轮进口处的径向间隙很小，磨损后容易修复。,密封环多为铜合金，也有不锈钢或酚醛树脂等。叶轮动环、泵壳静环，可成对使用，或只设静环。,11,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal
5、Pump,二、密封装置,1. 密封环(阻漏环),1-泵壳 2-叶轮,密封环有平环、曲径环两种。平环使用较多，可用铜套自己加工(车床)。曲径环多用于压头较高的离心泵，密封效果好。,密封环间隙应符合要求，安装时用涂红铅油方法检查是否摩擦。,12,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 轴封Shaft Sealing,作用：防止泵内液体通过泵轴和泵壳间隙外漏；防止空气漏入引起噪声和振动。,(1) 机械密封,13,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,(2) 填料密封,填料是由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等的编制物或以有色金属为基体，辅以浸渍材料或充填材料制
6、成的绳状物，常见的是方形截面的石棉盘根。一般0.5MPa时34圈，0.51MPa时45圈。,填料密封应该适当泄漏，不超过60滴/分钟，可通过轴封压盖调整压紧度。,14,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,(3) 带水封环的填料密封,填料密封内腔的压力低于大气压或略高于大气压时，采用带水封环的填料密封。,水封环由断面呈H形的两个半圆构成，安装在轴封壳上水封管位置，压力水沿泵轴向两端渗出。作用：可以防止空气漏入，对泵轴和填料润滑、冷却。,15,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,密封水压力比密封腔压力略高(高0.050.1MPa)，又不致将填料的润滑剂冲
7、走。,16,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,三、轴向力及平衡方法,在密封环半径以外叶轮两侧压力对称。在密封环半径以内，产生指向吸入口的轴向力。,Hi单级扬程,可见，轴向力与密封环半径、工作扬程、液体密度有关，与泵的流量无关。此外，液体在叶轮进口从轴向变为径向流动时，会产生与FA方向相反的轴向力。单侧吸入悬臂式泵还有进口压力作用的与FA方向相反的轴向力，立式泵还有重力引起的轴向力。,17,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,轴向力平衡方法,18,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,1. 止推轴承法,使用止推轴承，但只能承受部分
8、轴向推力。小型泵单独使用，大型泵用作补充手段，承受部分推力，并轴向定位。,19,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,2. 平衡孔或平衡管法,使用这两种方法的泵具有前后密封环。平衡孔法的叶轮后盖板开平衡孔。在后密封环以内，前后压力基本相等。缺点：容积效率和水力效率降低。,平衡管法的叶轮后盖板不开平衡孔，将后密封环之内的液体用泵体外的平衡管引回叶轮吸入口。特点：容积效率降低，但水力效率不降低。,20,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,3. 双吸叶轮或叶轮对称布置法,双吸叶轮两侧压力平衡，多用于大流量泵。,多级离心泵各级扬程一般相等，叶轮为偶数时，叶轮对
9、称布置，即可平衡轴向力。,该两种方法实际上不能完全平衡轴向力，仍需要止推轴承法承受剩余的不平衡轴向力。,21,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,4. 平衡盘法,平衡板2固定于泵壳，平衡盘1用键固定于泵轴并与泵轴一起转动。pApB，pC吸入压力，平衡盘受力(平衡力)为： (pB-pC)S，方向向右，与叶轮轴向力方向相反。,扬程变化导致叶轮轴向力变化时，平衡力与之适应：扬程增加，轴向力平衡力，转动组件左移，b2减小， pB增加，逐渐使(pB-pC)S等于轴向力而达到新平衡位置。转动组件会轴向移动，不能使用止推轴承，而使用滑动轴承。,22,船舶辅机第3章 离心泵 Centri
10、fugal Pump,问题：1. 设平衡盘的离心泵工作压力减小后平衡盘的(轴向、径向)间隙(增大、减小)。,2. 离心泵关小排出阀时，其轴向力(增大、减小)。,3. 离心泵开大旁通阀时，其轴向力(增大、减小)。,23,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,涡壳泵设计工况液流不会撞击涡室，叶轮周围压力均匀，叶轮不产生液压径向力。但涡壳泵在非设计工况将产生液压径向力。,四、径向力,2,c2r,2,u2,c2,c2,c2r,24,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,涡壳泵设计工况液流不会撞击涡室，叶轮周围压力均匀，叶轮不产生径向力。,四、径向力,大于额定流量
11、,大于额定流量时，涡室内流速(c2r)增大，叶轮出口速度(c2 )小于涡室中流速，液体撞击，涡室的液体付出能量，叶轮上产生径向力R，与泵舌方向270。,c2,c2r,c2r,25,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,此外，涡室中压力分布不均，叶轮各处流量不同(压力大，流量小)，导致作用在叶轮上的动反力T不同，涡室压力小处动反力大。动反力是叶轮出口速度反方向的作用力，所以动反力的合力方向为R方向逆转90。,流量偏离额定流量越大、扬程越高、叶轮尺寸D2和B2越大，径向力越大。,26,船舶辅机第3章 离心泵 Centrifugal Pump,导轮泵理论上不产生径向力，但因误差会带来较小的径向力。,危害：径向力是交变负荷，使泵轴疲劳破坏、产生挠度、磨损，使轴承负荷增加等。,
