流体机械构造课件水泵

1、流体机械构造泵篇北京理工大学机械与车辆工程学院祁明旭五. 叶片泵n泵的定义 将原动机的机械能或者其它能源的能量传递给它所输送的液体，使液体的能量（位能、压能或动能）增加的流体机械。 1-吸水池2-吸入室3-叶轮4-压出室5-电机工作原理：原动机带动叶轮在泵工作原理：原动机带动叶轮在泵腔内的液体中旋转，依靠叶轮叶腔内的液体中旋转，依靠叶轮叶片对液体的动力作用，把能量连片对液体的动力作用，把能量连续的传递给液体，使液体的能量续的传递给液体，使液体的能量增加，在压出室内将部分动能转增加，在压出室内将部分动能转化为压力能。同时，叶轮入口附化为压力能。同时，叶轮入口附近的流体在吸液池液面和叶轮之近的流体

2、在吸液池液面和叶轮之间的压力差的作用下进入泵内，间的压力差的作用下进入泵内，叶轮不断旋转，液体连续不断的叶轮不断旋转，液体连续不断的流经吸入室、叶轮和压出室获得流经吸入室、叶轮和压出室获得能量。能量。n叶片泵分类 分类方式： 叶轮形式 泵轴的工作位置 压出室形式 吸入方式叶片泵叶片泵离心泵离心泵轴流泵轴流泵混流泵混流泵离心泵离心泵横轴横轴立轴立轴蜗壳式蜗壳式导叶式导叶式蜗壳式蜗壳式导叶式导叶式单单 级级多多 级级单吸单吸双吸双吸单单 级级多多 级级单单 级级多多 级级多级多级( (首级双吸）首级双吸）单级单级( (导叶加蜗室导叶加蜗室) )单吸单吸双吸双吸单吸单吸双吸双吸单吸单吸双吸多级双吸多

3、级( (首级双吸）首级双吸）单单 级级多多 级级单单 级级多多 级级单单 级级多多 级级n离心泵分类n离心泵特性混流泵混流泵横轴横轴立轴立轴蜗蜗壳壳式式单单级级导导叶叶式式单单级级蜗蜗壳壳式式单单级级导叶式导叶式单单 级级多多 级级n混流泵分类轴流泵轴流泵横轴横轴立轴立轴蜗蜗壳壳式式单单级级导叶式导叶式蜗蜗壳壳式式单单级级导叶式导叶式单单 级级多多 级级单单 级级多多 级级n轴流泵分类n泵的主要部件 过流部件 叶轮、泵壳（吸入室、压出室） 轴与轴承 密封 其它辅助机构叶 轮 结 构n叶轮形式a. 离心式离心式 b. 混流式混流式 c. 轴流式轴流式n离心式叶轮 闭式叶轮，半开式叶轮，开式叶轮，

4、双吸式(d) 双吸式双吸式离心式叶轮结构 闭式叶轮闭式叶轮：叶轮前后两侧皆有盖板。后盖板与轮毂相连，叶轮与泵轴通过轮毂的轴孔相连。后盖板起到支撑叶片与传递轴功的作用。后盖板的厚度沿径向正方向逐渐减薄。 半开式叶轮半开式叶轮：无前盖板。 开式叶轮开式叶轮：无前后盖板。 双吸式叶轮双吸式叶轮：皆为闭式，相当于两闭式叶轮背对背拼接。三种形式叶轮特点对比：1.叶轮强度： 闭式开式 2.盖板摩擦损失：闭式开式 3.轴向推力： 半开式最大4.间隙泄漏损失：闭式开式 5.易清洗度： 闭式开式 6.使用范围： 闭式叶轮最广p叶轮加工方法： 一般为整体铸造，部分采用叶片轮毂分别加工铸造，之后进行铆接或者焊接，以

5、降低加工难度。p叶轮叶片形式（按叶片截面形状区分）： 平板式，圆弧式，翼型式a. 平板式 b. 圆弧式 c.翼型式a. 后弯式 b. 径向式 c.前弯式p叶轮形式（按出口边角度区分）： 后弯式，径向式，前弯式abcn轴流式叶轮 叶轮由叶片、轮毂及导水锥组成。 叶片截面形状一般为翼型形状； 导水锥多为流线型。轴流式叶轮结构p叶轮加工方法 整体式： 叶片和轮毂整体铸造，结构简单，但加工较困难； 组合式： 叶片和轮毂分别加工，进行连接。其中叶片根部一 般有叶根法兰和枢轴。整体式整体式组合式组合式p轴流可调式叶轮 皆为组合式 叶片与轮毂体分别加工。叶片根部自带法兰，枢轴固定在法兰上（整铸、螺栓连接或焊

6、接）；轮毂上带有可以安装枢轴的孔。 按照叶片调节方式不同，可分为： 1. 半调节式 实现叶片角度不连续调节 2. 全调节式 实现叶片角度连续调节 半调节式半调节式 使用特点：叶片角度的调节在使用之前进行，不能实现使用特点：叶片角度的调节在使用之前进行，不能实现 使用时的同步调整，角度调整不连续。使用时的同步调整，角度调整不连续。 使用目的：扩大泵的使用范围，减少泵的品种，利于批使用目的：扩大泵的使用范围，减少泵的品种，利于批 量生产。量生产。1-叶片；叶片；2-轮毂体；轮毂体；3-垫圈；垫圈；4-压紧螺母；压紧螺母；5-定位销；定位销；6-横闩横闩7-导水锥；导水锥；8-螺栓；螺栓；9-螺母；

7、螺母；10-内六角螺钉；内六角螺钉；11-卡环卡环 全调节式全调节式 使用特点：叶片角度的调节不受泵运转与否限制，可实现使用特点：叶片角度的调节不受泵运转与否限制，可实现 叶片角同步调整。叶片角同步调整。 使用目的：即可扩大泵的使用范围，又可使泵工作于较好使用目的：即可扩大泵的使用范围，又可使泵工作于较好 的工作点。的工作点。1接力器活塞；接力器活塞；2轮毂体；轮毂体；3密封；密封；4叶片；叶片；5轴瓦，轴瓦，6操作架；操作架；7操作杆；操作杆；8下盖；下盖；9排油管；排油管；10卡环；卡环；11耳柄；耳柄；12拐臂；拐臂；13滑块；滑块；14导向槽；导向槽；15切向槽；切向槽；16连杆连杆n

8、混流式叶轮p 构成：叶片、轮毂体、导水锥 p 叶轮形式：闭式、半开式p 加工方法：整体式、组合式p 叶片调节方式：固定式、半调节式、全调节式 混流式叶轮皆为单吸式。混流式叶轮结构半调节式混流叶轮半调节式混流叶轮1叶片；叶片；2内六角螺钉；内六角螺钉；3卡环；卡环；4轮毂体轮毂体全调节式混流叶轮全调节式混流叶轮1叶片；叶片；2轮毂体；轮毂体；3密封；密封；4接力器油缸；接力器油缸；5拨叉；拨叉；6操作盘操作盘叶轮与轴的联接n叶轮与轴之间的联接 功能与目的：传递扭矩，固定位置 通过联接将原动机作用在轴上的输入扭矩传递至叶轮， 并可保证叶轮在轴上的固定位置。常用联接方式p 键联接p 锥形套联接p 法

9、兰联接p 螺纹联接p 键联接 扭矩传递：键 轴向定位：采用轴肩定位、轴套和轴套螺母定位、卡环定位或圆锥面定位等方法 在使用键连接的多级泵上，一个叶轮使用一个平键，且各叶轮的键沿周向错位布置； 键槽长度比叶轮轮毂长度短。 键联接p 锥形套联接 扭矩传递及轴向定位：锥形套内孔与泵轴及叶轮内孔和锥形套之间的磨擦力 便于调整叶轮在轴上的位置 多用于深井泵锥形套联接p 法兰联接 扭矩传递与定位：法兰与轮毂间销钉 联接结构庞大且复杂 多用于大型泵法兰联接p 螺纹联接 扭矩传递与定位：螺纹 结构简单，加工拆装方便 多用于小型泵或叶轮需要经常更换、叶轮材料工艺性 差的杂质泵 螺纹旋向应与叶轮转动方向相反螺纹联

10、接泵 壳 结 构n泵壳 泵内的静止部件； 泵壳内腔形成叶轮工作室、吸入室及压出室； 泵壳本身不直接产生扬程 泵壳内腔直接关系到泵的工作性能，其形状和尺寸必须满足由水力设计和叶轮结构设计所提出的要求； 为便于安装，泵壳都需要剖分： 径向式：沿与泵轴心线相垂直的径向面剖分 中开式：沿通过泵轴心线的平面剖分 常见泵壳结构 端盖式泵壳、中开式泵壳、节段式泵壳、 双壳泵泵壳、轴流泵和导叶式混流泵的泵壳a. 直锥管形直锥管形 b. 弯管形弯管形 c. 半螺旋形半螺旋形 d. 环形环形 e. 肘形肘形 f. 钟形钟形p吸入室 p压出室a. 螺旋形螺旋形 b. 导叶式导叶式 c. 环形环形 隶属于径向式剖分结

11、构，多用于单级泵。绝大部分单 级涡壳式泵泵壳都属于端盖式； 按泵盖距离动力输入端远近分为前开门端盖式(远)、双开 门端盖式（双侧）、后开门端盖式（近）； 泵壳由泵体和泵盖构成，吸入室及压出室皆在泵体上； 端盖式泵壳的悬臂泵多为轴向吸入泵。n 端盖式泵壳端盖式泵壳悬臂式后开门端盖式泵壳悬臂式后开门端盖式泵壳n 中开式泵壳 双支承涡壳式泵常采用中开式泵壳 吸入室对称布置在压出室和叶轮工作室两侧 中开面布置可根据吸入和排出角度及方向来确定 水平中开式应用较多（侧面水平吸入、水平排出；底部垂直吸入、 侧面水平排出等） 倾斜中开式（水平或轴向吸入、侧面垂直向上排出）； 垂直中开式（双支承立轴涡壳泵）中开

12、式泵壳单级双吸泵的水平中开式泵壳单级双吸泵的水平中开式泵壳底部吸入、侧面水平排出底部吸入、侧面水平排出的水平中开式泵壳的水平中开式泵壳水平吸入、侧面垂直排出排水平吸入、侧面垂直排出排出的倾斜中开式泵壳出的倾斜中开式泵壳n 节段式泵壳 泵体分成多段，由拉紧螺栓固定节段式泵壳节段式泵壳1吸入段；吸入段；2中段；中段；3导叶；导叶；4末级导叶；末级导叶；5压出段；压出段；6尾盖；尾盖；7拉紧螺栓拉紧螺栓节段式泵壳n 轴流泵及导叶式混流泵泵壳 轴流泵与导叶式混流泵结构相似，泵壳结构也基本相似 多为径向面剖分 叶轮外圆表面为球面时，叶轮工作室泵壳零件都在径向尺寸 最大处剖分 轴流泵及导叶式混流泵泵壳泵壳

13、带弯管泵壳带弯管泵壳装于泵井中泵壳装于泵井中密 封 结 构n密封 在两端存在压差的间隙处布置，以阻止或减小泄漏； 按密封部位区分：静密封、动密封 静密封密封面间无相对运动 动密封密封面间有相对运动 按阻漏机理区分：接触式密封、非接触式密封 接触式借助密封力使密封面紧靠接触，以减小或消除泄漏 非接触式密封面间预留装配间隙，无需密封力压紧 静密封皆为接触式，动密封则有接触式和非接触式 静密封容易实现，皆构也较简单，动密封则相对复杂 重点介绍：叶轮密封和轴封n叶轮密封 用于限制叶轮工作室内的高压液体通过叶轮间隙向 低压区泄漏的动密封结构 多在泵壳上安装密封环以易于磨损后的修复 多为间隙密封叶轮密封a

14、平环式；平环式；bL形；形；c.d迷宫形；迷宫形；e阶梯型；阶梯型；f轴向平面间隙轴向平面间隙污水或杂质泵特殊密封污水或杂质泵特殊密封堤堰型密封环堤堰型密封环（多用于大中型立轴杂质泵）（多用于大中型立轴杂质泵）带检查孔的叶轮密封结构带检查孔的叶轮密封结构（多用于大型泵）（多用于大型泵）n填料密封 用于密封泵轴穿过泵壳处间隙的轴封 属动密封 属接触式密封 轴密封（填料密封）1填料压盖；填料压盖；2填料；填料；3填料箱填料箱填料压盖压紧程度可调，以保证泵腔内极少量的液体渗透至摩擦表面以润滑和冷却防“空渗”密封：将高压清水引入填料环，起到润滑、冷却和防空气渗入功能。高温介质泵，还应采取密封冷却机构。

15、不同形状的冷却结构对应着不同的冷却效果。高压泵内的高压液体具有较高压力，如与填料直接接触，形同压紧力。因此应采取减压措施。a,b-节流阀c-叶轮背盘搅流板Cn机械密封 又称端面密封, 属接触式密封 结构复杂（与填料密封相比） 泄漏量极少、寿命长、磨损小、功率损失小，应用广泛 类型众多 按端面摩擦副数目：单端面，双端面 按弹簧与密封介质接触与否：内装式，外装式 按动环上液体压力的平衡程度：非平衡型，平衡型 按弹簧数目：单弹簧，多弹簧 按弹簧的运动状态：旋转式，静止式 按介质泄漏方向：内流式，外流式 按静密封形式：密封圈式，波纹管式 按端面摩擦工况：普通型，受控模型（非接触型） 按密封腔个数：单级

16、，多级机械密封1-弹簧座,2-固定螺钉,3-弹簧,4-传动销,5-动环密封圈,6-静环密封圈7-防转销,8-静环,9-动环,10-动环座,11-推环,12-传动螺钉通过密封腔中的压力及弹簧3的作用，静环8和动环9紧密贴合实现动密，胶圈5和6分别对动环与轴，静环与壳体之间的精密封。销7用于防止静环转动，弹簧座1通过2紧固在泵轴上一起转动，通过12、11、4及10带动动环转动。双端面机械密封波纹管式机械密封用 于 动 环的 密 封 件用 波 纹 管替 代 密 封圈 ， 可 用于 低 温 、高 温 介 质泵。n非接触型密封 严密性不如机械式密封，泄漏量较大， 密封环与轴无接触，使用于高速、长时间运行

17、 非接触式密封浮环型密封迷宫式密封1-支承环,2-弹簧,3-浮动环,4-液封环,5-防转销泵 总 体 结 构离心泵结构n单级泵 只装一个叶轮的泵为单级泵 悬臂泵 悬架式悬臂泵 托架式悬臂泵 连体泵 双支承泵1-泵体,2-叶轮螺母,3-止动垫圈,4-密封环,5-叶轮,6-泵盖,7-轴套8-填料环,9-填料,10-填料压盖,11-悬架,12-泵轴,13-支架悬架式悬臂泵泵轴的两个支承轴承皆位于泵轴的一侧，装叶轮的泵轴另一侧处于自由悬伸状态，因此该种结构称为悬臂结构。泵脚与泵体铸为一体，轴承置于悬臂安装在泵体上的悬架内(11)，因此称悬架式结构紧凑，检修方便，应用较多悬臂泵结构1-泵体,2-叶轮,3

18、-密封环,4-轴套,5-泵盖6-泵轴,7-托架,8-联轴器,9-叶轮螺母,10-键托架式悬臂泵泵 脚 与 托 架铸 为 一 体 ，泵 体 悬 臂 安装在托架上，故 成 为 托 架式悬臂泵。检修不便，托架较笨重，但应用历史较长，泵的压出口可以调换位置，泵壳采用贵重材料的泵可降低成本。悬臂泵结构1-泵体,2-泵盖,3-叶轮,4-轴,5-密封环,6-轴套,7-填料套,8-填料,9-填料环,10-填料压盖,11-轴套螺母,12-轴承体,13-联接螺钉,14-轴承压盖,15-轴承,16-联轴器,17-轴承端盖,18-挡圈,19-螺栓,20-键单级双吸式双支承泵（中开式）支承转子的轴承位于叶轮两侧，且一般靠近轴的两端。多用于双吸式泵。双支承泵叶轮泵体轴单级双吸双支撑中开泵单级双吸式双支承泵（端盖式）双支承泵n多级泵 装有两个或两个以上叶轮的泵 中开式多级泵 节段式多级泵 双壳泵（筒式泵） 立轴筒式泵 横轴双壳泵水平中开式的横轴蜗壳式多级泵中开式多级泵中开式立轴蜗壳式多级泵中开式多级泵中段进水段出水段平衡盘导叶叶轮横轴节段式多级泵双壳泵（筒式泵）外壳内腔通泵吸入口的立轴多级筒式泵双壳泵（筒式泵）轴流泵结构 特征：叶轮出流方向为轴向，低扬程、大流量的泵.n立