離心泵的基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件

1、離心泵的基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件離心泵的基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件 編寫：馮強(qiáng) 主講：馮強(qiáng) 二0一五年三月 檢修部檢修部目錄：目錄： 一、離心泵的工作原理一、離心泵的工作原理二、離心泵的分類二、離心泵的分類三、離心泵的結(jié)構(gòu)三、離心泵的結(jié)構(gòu) 四、離心泵的主要零部件四、離心泵的主要零部件 五、轉(zhuǎn)子的不平衡五、轉(zhuǎn)子的不平衡 一一 、離心泵的工作原理離心泵的工作原理離心泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)而使水產(chǎn)生的離心力來(lái)工作的。離心泵在啟動(dòng)前，必須使泵殼和吸水管內(nèi)充滿水，然后啟動(dòng)電機(jī)，使泵軸帶動(dòng)葉輪和水做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，水在離心力的作用下，被甩向葉輪外緣，經(jīng)蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。水泵葉輪中心處，由于水在離心力的作用下被甩出后

2、形成真空，吸水池中的水便在大氣壓力的作用下被壓進(jìn)泵殼內(nèi)，葉輪通過(guò)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，使得水在葉輪的作用下不斷流入與流出，達(dá)到了輸送水的目的。 二、二、離心泵的分類離心泵的分類 離心泵的種類很多，分類方法常見(jiàn)的有以下幾種方式離心泵的種類很多，分類方法常見(jiàn)的有以下幾種方式 1、按葉輪吸入方式分：、按葉輪吸入方式分：2、按葉輪數(shù)目分、按葉輪數(shù)目分3、按離心泵揚(yáng)程分、按離心泵揚(yáng)程分4、按泵的用途和輸送液體性質(zhì)分、按泵的用途和輸送液體性質(zhì)分二、二、離心泵的分類離心泵的分類1、按葉輪吸入方式分按葉輪吸入方式分：?jiǎn)挝诫x心泵；雙吸式離心泵（1）、單吸式離心泵如圖1所示圖1 單吸式離心泵二、二、離心泵的分類離心泵的分

3、類（2）雙吸式離心泵；如圖2所示，1、泵體, 2、葉輪, 3、泵蓋, 4、密封環(huán), 5、管堵, 6、密封圈, 7、密封室, 8、填料壓蓋, 9、擋水圈, 10、軸承壓蓋，11、軸承體, 12、泵軸, 13、氈圈, 14、擋圈, 15、軸承壓環(huán), 16、軸套, 17、填料密封, 18、軸承, 19、軸承擋圈， 20、鎖緊螺母 圖2 雙吸式離心泵二、二、離心泵的分類離心泵的分類2、按葉輪數(shù)目分： （1）單級(jí)離心泵 泵中只有一個(gè)葉輪，單級(jí)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1所示為單級(jí)單吸離心泵。（2）多級(jí)離心泵 具有兩個(gè)或兩個(gè)以上葉輪的離心泵稱為多級(jí)離心泵。級(jí)數(shù)

4、越多壓力越高。這種泵的葉輪一般為單吸式。如圖3所示多級(jí)離心泵，圖3多級(jí)離心泵二、二、離心泵的分類離心泵的分類3、 按離心泵揚(yáng)程分：（1）、低壓泵：揚(yáng)程20m；（2）、中壓泵 ：揚(yáng)程 20-100m；（3）、高壓泵：揚(yáng)程100m ；問(wèn)題： 10m揚(yáng)程對(duì)應(yīng)壓力約為：0.1MPa二、二、離心泵的分類離心泵的分類4、按泵的用途和輸送液體性質(zhì)分類： （1）清水泵；（2）泥漿泵；（3）酸泵； （4）堿泵；（5）油泵； （6）砂泵； （7）低溫泵； （8）高溫泵；（9）真空泵；三、離心泵的特點(diǎn)三、離心泵的特點(diǎn)1、單級(jí)單吸離心泵的特點(diǎn)（1）單級(jí)單吸離心泵常用于輸送溫度不超過(guò)80的清水及與水相近的清潔液體，揚(yáng)程

5、范圍為5125m，流量范圍為4.5400m3h。轉(zhuǎn)速為2900rmin或1450rmin。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，易于加工制和維護(hù)保養(yǎng)，是應(yīng)用最廣泛的一種離心泵。（2）單級(jí)單吸離心泵主要由泵殼、泵蓋、葉輪、軸、密封環(huán)、軸套及泵體等組成。自進(jìn)口方向看葉輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（3）單級(jí)單吸離心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。（4）前開門式結(jié)構(gòu)水泵的進(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(lái)平衡部分軸向力，未平衡的軸向力由軸承承

6、受。軸承用潤(rùn)滑脂潤(rùn)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。三、離心泵的特點(diǎn)三、離心泵的特點(diǎn)2、單級(jí)雙吸式離心泵 圖2為臥式S型單級(jí)雙吸離心泵結(jié)構(gòu)。這種泵實(shí)際上相當(dāng)于兩個(gè)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(gè)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(gè)泵殼的兩側(cè)，檢查泵時(shí)，不必拆動(dòng)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(shí)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

7、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(rùn)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。 三、離心泵的特點(diǎn)三、離心泵的特點(diǎn)3、多級(jí)離心泵 如圖3所示；人們把若干個(gè)葉輪安裝在同一個(gè)泵軸上，每個(gè)葉輪與其外周的液體導(dǎo)流裝置形成一個(gè)獨(dú)立的工作室，這個(gè)工作室與葉輪組成的系統(tǒng)可以認(rèn)為是一個(gè)單級(jí)離心泵，每個(gè)工作室前后串聯(lián)，就構(gòu)成了多級(jí)泵。與多個(gè)單級(jí)離心泵串聯(lián)相比，多級(jí)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。 多級(jí)離心泵除了具有單級(jí)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(jí)離心泵

8、的用途十分廣泛，例如：給水泵、凝結(jié)水泵、低加疏水泵、消防穩(wěn)壓泵等；三、離心泵的特點(diǎn)三、離心泵的特點(diǎn)4、離心泵的氣蝕 （1）、所謂的氣蝕是指：離心泵啟動(dòng)時(shí)，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。（2）、離心泵啟動(dòng)前一定要向泵殼內(nèi)充滿水以后，方可啟動(dòng)，否則將造成泵體發(fā)熱，震動(dòng)，出水量減少，對(duì)水泵造成損壞（簡(jiǎn)稱“氣蝕”）造成設(shè)備事故！四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 （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(dòng)部分，它包括葉輪、泵軸、軸套、軸承等零；如圖4所示。 圖4 離

9、心泵轉(zhuǎn)子四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 1葉輪葉輪是離心泵的做功零件，依靠它高速旋轉(zhuǎn)對(duì)液體做功而實(shí)現(xiàn)液體的輸送，是離心泵重要零件一。 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。按結(jié)構(gòu)形式，葉輪可分為以下三種。(1)閉式葉輪葉輪的兩側(cè)均有蓋板，蓋板間有46個(gè)葉片，如圖5 (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6所示，適用于大流量泵，其抗汽蝕性能較好。如圖5 (b)。這種葉輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但效率低，適用輸送含較多固體懸

10、浮物或帶纖維體。(3)半開式葉輪這種葉輪只有后蓋板，如圖5 (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。 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(gè)葉片沿寬度方向均與葉輪軸線平行，圖5所示的葉輪葉片均為圓柱形葉片。葉輪的材料，主要是根據(jù)所輸送液體的化學(xué)性質(zhì)、雜質(zhì)及在離心力作用下的強(qiáng)度來(lái)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(shí)，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(duì)泵的性能影響很大。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 葉輪

11、 結(jié)構(gòu)圖（a)閉式 （b）半閉式 (c) 開式 圖5 離心泵的葉輪圖6 雙吸葉輪四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 2泵軸離心泵的泵軸的主要作用是傳遞動(dòng)力，支承葉輪保持在工作位置正常運(yùn)轉(zhuǎn)。它一端通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連，另一端支承著葉輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸上裝有軸承、軸向密封等零部件。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(shí)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插連接或過(guò)盈配合連接。由于泵軸用于傳遞動(dòng)力，且高速旋轉(zhuǎn)，在輸送清水等無(wú)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

12、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7 泵軸四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 3軸套軸套的作用是保護(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?？梢越档湍Σ料禂?shù)，提高使用壽命。 圖8 軸套四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 4軸承 軸承起支承轉(zhuǎn)子重量和承受力的作用。離心泵上多使用滾動(dòng)軸承，其外圈與

13、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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有推薦值，可按具體情況選用。軸承一般用潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。圖9 軸承四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (二)、蝸殼和導(dǎo)輪 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(jí)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(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。一般單級(jí)和中開式多級(jí)泵常設(shè)置蝸殼，分段式多級(jí)泵則采用導(dǎo)輪。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 1蝸殼 蝸殼是指葉輪出口到下一級(jí)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10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

14、部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 蝸殼的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，高效區(qū)寬，車削葉輪后泵的效率變化較小。缺點(diǎn)是蝸殼形狀不對(duì)稱，在使用單蝸殼時(shí)作用在轉(zhuǎn)子徑向的壓力不均勻，易使軸彎曲，所以在多級(jí)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(jí)泵由于壓力較大，對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度要求較高，其蝸殼一般用鑄鋼制造。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 2導(dǎo)輪 導(dǎo)輪是一個(gè)固定不動(dòng)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(jí)葉輪人口的反向?qū)~，其結(jié)構(gòu)如圖11所示。液體從葉輪甩出后，平緩地進(jìn)入導(dǎo)輪，沿著

15、正向?qū)~繼續(xù)向外流動(dòng)，速度逐漸降低，動(dòng)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(jí)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1mm。若間隙過(guò)大，效率會(huì)降低；間隙過(guò)小，則會(huì)引起振動(dòng)和噪聲。與蝸殼相比，采用導(dǎo)輪的分段式多級(jí)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(shí)，液體流出葉輪時(shí)的運(yùn)動(dòng)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。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (三)、密封環(huán)從葉輪流出的高壓液體通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉輪與固定的泵殼之間的

16、間隙又回到葉輪的吸入口，稱為內(nèi)泄漏，如圖12所示。為了減少內(nèi)泄漏，保護(hù)泵殼，在與葉輪入口處相對(duì)應(yīng)的殼體上裝有可拆換的密封環(huán)。密封環(huán)的結(jié)構(gòu)形式有三種，如圖13所示。圖13 (a)為平環(huán)式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。但密封效果差；圖13 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時(shí)通過(guò)一個(gè)90的通道，密封效果比平環(huán)式好，應(yīng)用廣泛；圖13 (c)為迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內(nèi)孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在0.1-02mm之間。 密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當(dāng)密封間隙超過(guò)規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。密封環(huán)應(yīng)采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青銅等

17、。圖12泵內(nèi)液體的泄漏四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 圖13密封環(huán)的形式四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (四)、軸向密封裝置 從葉輪流出的高壓液體，經(jīng)過(guò)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(shí)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(shí)，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。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 1填料密封 填料密封指依靠填料和軸(軸套)的外圓表面接觸來(lái)實(shí)

18、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15所示。液封環(huán)安裝時(shí)必須對(duì)準(zhǔn)填料函上的入液口，通過(guò)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(rùn)滑填料。填料密封是通過(guò)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(guò)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(shí)造成發(fā)熱、冒煙，甚至將填料燒毀。填料壓蓋過(guò)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(duì)

19、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(guò)另一臺(tái)泵將清水或其他無(wú)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。低壓離心泵輸送溫度小于40時(shí)，常用石墨填料或黃油滲透的棉織填料；輸送溫度小于250、壓力小于1.8MPa的液體時(shí)，用石墨浸透的石棉填料；輸送溫度小于400、允許工作壓力為2.5MPa的石油產(chǎn)品時(shí)，用金屬箔包石棉芯子填料。1 軸；2 壓蓋；3填料；4填料箱；5液封環(huán)；6引流管圖15 填料密封裝置四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 2機(jī)械密封 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

20、置具有密封性能好，尺寸緊湊，使用壽命長(zhǎng)，功率消耗小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的使用。 (1)結(jié)構(gòu)及工作原理依靠靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的端面相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)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16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(dòng)環(huán)6和動(dòng)環(huán)密封圈5均隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)7、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(dòng)。動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、動(dòng)環(huán)密封圈和彈簧是機(jī)械密封的主要元件。而動(dòng)環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)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。1緊定螺釘；2彈簧座；3彈簧；4推環(huán)； 5動(dòng)環(huán)密封圈；6動(dòng)環(huán)；7靜環(huán)； 8靜環(huán)密封圈；9防轉(zhuǎn)銷圖16單端面機(jī)械

21、密封四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 機(jī)械密封中一般有四個(gè)可能泄漏點(diǎn)A、B、C、D和E。密封點(diǎn)A在動(dòng)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(dòng)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(huì)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(rùn)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在動(dòng)環(huán)與軸之間，此處也屬靜密封，考慮到動(dòng)環(huán)可以沿軸向竄動(dòng)，可采用具有彈性和自緊性的V形密封圈來(lái)密封。密封點(diǎn)D在靜環(huán)座與殼體之間，

22、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。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (2)結(jié)構(gòu)形式l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(duì)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(lái)劃分。內(nèi)裝式與外裝式 l內(nèi)裝式是彈簧置于被密封介質(zhì)之內(nèi)(見(jiàn)圖16、圖17)，外裝式則是彈簧置于被密封介質(zhì)的外部，如圖18所示。1靜密封圈；2靜環(huán)；3動(dòng)環(huán)；4動(dòng)環(huán)密封圈；5推環(huán)；6彈簧；7緊定螺釘；8彈簧座；9防轉(zhuǎn)銷圖17雙端面機(jī)械密封四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 內(nèi)裝式可使泵軸長(zhǎng)度減小，但彈簧直接與

23、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(dòng)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(dòng)或升高時(shí)，若彈簧力余量不大，就會(huì)出現(xiàn)密封不穩(wěn)定；而當(dāng)介質(zhì)壓力降低時(shí)，又因彈簧力不變,使端面上受力過(guò)大，特別是在低壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力過(guò)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(chǎng)合。內(nèi)裝式的端面比壓隨介質(zhì)壓力的升高而升高，密封可靠，應(yīng)用較廣。 圖18 外裝式機(jī)械密封四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 非平衡型與平衡型 l 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)來(lái)表示，如圖19所

24、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， 圖19 非平衡與平衡型機(jī)械密封四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 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(dòng)環(huán)與靜環(huán)組成摩擦副，有一對(duì)摩擦副的稱為單端面機(jī)械密封，如圖20所示，有兩個(gè)摩擦副的稱為雙端面機(jī)械密封，如圖21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。 圖20 單端面圖21雙端面四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (3)機(jī)械密封零件材料機(jī)械密封零件材料正確合理地選擇機(jī)械密封裝置中的各零件材料，是保證密封效果，延長(zhǎng)使用壽命的重要

25、條件。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。在一對(duì)摩擦副中，不用同一材料制造動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，以免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生咬合現(xiàn)象。通常是動(dòng)環(huán)材質(zhì)硬，靜環(huán)材質(zhì)軟，即硬軟配對(duì)。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。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。彈簧常用材料有磷青銅、彈簧鋼及不銹鋼。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (4)冷卻沖洗由于機(jī)械密封本身的工作特點(diǎn)，動(dòng)靜環(huán)的端面在工作中相互摩擦，不斷產(chǎn)生摩擦熱，使端面溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使摩擦副間

26、的液膜汽化，造成干摩擦，使摩擦副嚴(yán)重磨損，溫度升高還使輔助密封圈老化，失去彈性，動(dòng)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(zhǎng)使用壽命，故要求對(duì)不同工作條件采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，以將摩擦熱及時(shí)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(shí)，可在沖洗回路中裝冷卻器或過(guò)濾器，也可以從外部引入壓力相當(dāng)?shù)某孛芊庖?。常用的沖洗冷卻機(jī)械密封裝置

27、的結(jié)構(gòu)如圖22所示。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 b、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(shí)，水垢堆積在軸上會(huì)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。間接冷卻常采用靜環(huán)背部引入冷卻水結(jié)構(gòu)，如圖23所示。也可采用密封腔外加冷卻套，適用于輸送高溫液體，如圖24所示。圖22沖洗冷卻機(jī)械密封裝置 圖23靜環(huán)背部引入冷卻水 圖24密封腔外加冷卻水套四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 （五）、軸向力平衡裝置 離心泵工作時(shí)，由于葉輪兩側(cè)液體壓力分布不均勻，如圖25所示，而產(chǎn)生一個(gè)與軸

28、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(shí)，由于軸向動(dòng)量的突然變化，產(chǎn)生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個(gè)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(gè)轉(zhuǎn)子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動(dòng)，引起泵的振動(dòng)，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(shí)使泵不能正常工作，甚至損壞機(jī)件。尤其是多級(jí)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(dòng)。 圖25離心泵軸向力示意圖 1軸向力及危害性軸向力及危害性四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 2平衡裝置(1)單級(jí)泵的平衡裝置單級(jí)泵的平衡裝置葉輪上

29、開平衡孔如圖26 (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(guò)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(huì)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(jiǎn)單，多用于小型離心泵。泵體上裝平衡管如圖26 (b)所示，將葉輪背面的液體通過(guò)平衡管與泵入口處液體相連通來(lái)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(dòng)，效率相對(duì)較高。(a)開平衡孔 (b)接平衡管 (c)葉輪背面帶平衡葉片圖26四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 采用雙吸葉輪雙吸葉輪的外形和液體流動(dòng)方向均為左右對(duì)稱，所以理論上不會(huì)產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側(cè)液體流動(dòng)的差異，仍可能有較小

30、的軸向力產(chǎn)生，由軸承承受。 采用平衡葉片如圖26 (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(shí)，它可以推動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面靠葉輪中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(duì)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(duì)易與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 (2)多級(jí)泵的平衡裝置 分段式多級(jí)離心泵的軸向力是各級(jí)葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來(lái)承受，必須采取有效的平衡措施。 葉輪對(duì)稱布置將離心泵的每?jī)蓚€(gè)葉輪以相

31、反方向?qū)ΨQ地安裝在同一泵軸上，使每?jī)蓚€(gè)葉輪所產(chǎn)生的軸向力互相抵消，如圖27所示。這種方案流道復(fù)雜，造價(jià)較高。當(dāng)級(jí)數(shù)較多時(shí)，由于各級(jí)泄漏情況不同和各級(jí)葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，往往還需采用輔助平衡裝置。 圖27葉輪對(duì)稱布置圖 四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 平衡盤裝置因分段式多級(jí)離心泵葉輪沿一個(gè)方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級(jí)葉輪后面裝平衡盤來(lái)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28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入口用管子連通，這樣徑向

32、間隙前的壓力是末級(jí)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(dòng)后由多級(jí)泵末級(jí)葉輪流出來(lái)的高壓液體流過(guò)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，這個(gè)力就是平衡力，方向與作用在葉輪上的軸向力相反。離心泵工作時(shí)，當(dāng)葉輪上的軸向力大于平衡盤5上的平衡力時(shí)，泵的轉(zhuǎn)子就會(huì)向吸入方向竄動(dòng)，使平衡盤5的軸向間隙b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(guò)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(dòng)，平衡力逐漸增加，當(dāng)平衡盤5移動(dòng)到某一個(gè)位置時(shí)，平衡力與軸向力相等

33、，達(dá)到平衡。 圖28多級(jí)泵的平衡盤裝置 1末級(jí)葉輪；2尾段；3平衡套4平衡環(huán)； 5平衡盤；6接吸入口的管孔四、四、離心泵的主要零部件離心泵的主要零部件 同樣，當(dāng)軸向力小于平衡力時(shí)，轉(zhuǎn)子將向右移動(dòng)，移動(dòng)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(dòng)著的轉(zhuǎn)子不會(huì)立刻停止在新的平衡位置上，而是繼續(xù)移動(dòng)促使平衡破壞，造成轉(zhuǎn)子向相反方向移動(dòng)的條件。泵在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子永遠(yuǎn)也不會(huì)停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右軸向竄動(dòng)。當(dāng)泵的工作點(diǎn)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)自動(dòng)地移到另一平衡位置進(jìn)行軸向竄動(dòng)。由于平衡盤有自動(dòng)平衡軸向力的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。五五、轉(zhuǎn)子的不平衡轉(zhuǎn)子的不平衡 動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡如果在一個(gè)轉(zhuǎn)子上

34、，能夠綜合出兩個(gè)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(shí)雖然能獲得平衡，但在旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(dòng)態(tài)下確定，故稱為動(dòng)不平衡狀態(tài)，如圖29 b所示。 動(dòng)不平衡狀態(tài)一般常出現(xiàn)在長(zhǎng)度與直徑之比(LD)較大的(即柱狀的)轉(zhuǎn)子上，如多級(jí)離心泵、高速泵、離心機(jī)、水環(huán)泵、電動(dòng)機(jī)和離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子等。1動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡圖29 轉(zhuǎn)子不平衡的種類五五、轉(zhuǎn)子的不平衡轉(zhuǎn)子的不平衡 2混合不平衡混合不平衡 混合不平衡混合不平衡如果在一個(gè)轉(zhuǎn)子上，既有靜不平衡：又有動(dòng)不平衡，這就稱為混合不平衡狀態(tài)，如圖29c所示。這種混合不平衡狀態(tài)是最普遍的一種不

35、平衡的狀態(tài)，它多半產(chǎn)生在長(zhǎng)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(cè)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(lái)平衡之。這種操作過(guò)程就稱為轉(zhuǎn)子找平衡，一般可以分為靜平衡和動(dòng)平衡兩種方法。 通常凡是需要找動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子，最好都預(yù)先找好靜平衡，然后再找動(dòng)平衡。反之，凡是已經(jīng)找好動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子，就不需要再找靜平衡，因?yàn)閯?dòng)平衡的精度比靜平衡來(lái)得高。五五、轉(zhuǎn)子的不平衡轉(zhuǎn)子的不平衡 3、靜平衡、靜平衡靜平衡原理靜平衡原理凡是可以在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)定轉(zhuǎn)子不平衡重量所在的方位，同時(shí)又能確定平衡重應(yīng)加的位置和大小，這種找平衡的方法稱為靜平衡。 靜平衡是根據(jù)靜力平衡的

36、原理來(lái)找平衡的。找靜平衡時(shí)，一般是先測(cè)定不平衡重量G或G的方位，然后在其相反方向上，選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢眉由弦欢ㄖ亓康钠胶庵豎o來(lái)平衡之，如圖30所示。此時(shí)，不平衡重和平衡重應(yīng)滿足以下力矩平衡方程(即兩者的重徑積或離心力應(yīng)相等)： GQoR 或或 GxQoR式中式中 轉(zhuǎn)子重心偏離旋轉(zhuǎn)中心線的距離； x x不平衡重量 G距旋轉(zhuǎn)中心線的距離； R R平衡重Qo距旋轉(zhuǎn)中心線的距離。靜平衡只能消除靜不平衡的離心力，而不能消除動(dòng)不平衡的力偶，所以，它只適用于找各種盤狀轉(zhuǎn)子的平衡。圖圖30 靜平衡原理靜平衡原理五五、轉(zhuǎn)子的不平衡轉(zhuǎn)子的不平衡 在實(shí)際工作中，通常認(rèn)為當(dāng)長(zhǎng)頸比LD02時(shí)，則力偶的影響可以忽略不計(jì)，所以，這種轉(zhuǎn)于通常只需作靜平衡，但當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)3000轉(zhuǎn)分時(shí)則需作動(dòng)平衡。五五、轉(zhuǎn)子的不平衡轉(zhuǎn)子的不平衡 4、靜平衡的設(shè)備和操作方法靜平衡的設(shè)備和操作方法靜平衡的設(shè)備和操作方法通常找靜平衡是在平行導(dǎo)軌式的平衡架上進(jìn)行的，如圖31所示。平行導(dǎo)軌的斷面有平刀形、棱柱形、梯形和圓形等四種，如圖32所示。平刀形