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离心泵的基本构造及工作原理

发布时间:2020-07-07 11:50

  离心泵的基本构造及工作原理_物理_自然科学_专业资料。离心泵的基本构造及工作原理

  高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材 流体力学 泵与风机 LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI 主 编 副主编 主 审 白 桦 赵云鹏 刘家春 鲍东杰 王 京 1 高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材 流体力学 泵与风机 LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI 第二部分 泵与风机 2 第二部分 泵与风机 泵与风机是利用原动机的机械能输送流体,并提高流 体动能和势能的能量转换装置,因而又统称为流体机 械。输送液体的流体机械称为泵;输送气体的流体机 械称为风机。 根据泵与风机的工作原理,通常可将其分为:叶片式、 容积式和其它类型等。 叶片式泵与风机主要是通过高速旋转的叶轮对流体做 功,使流体获得能量。根据流体的流动情况,可分为 离心式、轴流式、混流式及贯流式几种。叶片式泵与 风机具有效率高、启动方便、工作稳定、性能可靠及 容易调节等优点,用途最为广泛。 3 第二部分 泵与风机 容积式泵与风机主要是通过运转时机械内部工作容积 的改变对流体做功,使流体获得能量。根据工作容积 结构的不同,又可分为往复式和回转式两种。属于往 复式的如活塞式往复泵、蒸汽活塞泵等;属于回转式 的如齿轮泵、转子泵、罗茨鼓风机等。 除上述两种类型水泵以外还有利用高速流体工作的射 流泵和气升泵,利用螺旋推进原理工作的螺旋泵及利 用有压管道水击原理工作的水锤泵等其它类型泵。 4 第二部分 泵与风机 1 离心式泵与风机的分类 (1)离心式泵的种类 离心式泵的构造形式甚多,按泵轴的位置不同可分为 卧式泵和立式泵两大类;按照叶轮的数量不同,又可 分为单级泵和多级分段式泵两大类;按照叶轮的进水 情况不同,还可分为单吸泵(单面进水)和双吸泵(双面 进水)两类。 常用离心式泵的种类归纳见表1。 5 第二部分 泵与风机 表1 离心式泵的种类 6 第二部分 泵与风机 (2)离心式风机的种类 离心式风机按其产生的压力不同,可分为三类: ①低压离心式风机 低压离心式风机如图1所示,风压小于 981Pa(100mmH20)。一般用于送风系统或空气调节 系统。 ②中压离心式风机 中压离心式风机如图2所示,风压在981~2943Pa(即 100~300mmH20)范围内。一般用于除尘系统或管网 较长,阻力较大的通风系统。 7 第二部分 泵与风机 ③高压离心式风机 高压离心式风机如图3所示,风压大于2943Pa(即 300mmH20)。一般用于锻冶设备的强制通风及某些 气力输送系统。 图1低压离心式风机 图2中压离心式风机 图3 高压离心式风机 8 第二部分 泵与风机 离心式风机输送气体时,其增压范围一般在 9.807kPa(即1000mmH2O)以下。 离心式风机按其输送气体的性质不同,还可以分为: 一般通风机、排尘通风机、锅炉引风机、耐腐蚀通风 机、防爆通风机及各种专用风机。按风机材质不同又 可分为:普通钢、不锈钢、塑料以及玻璃钢离心式通 风机。 在实际应用中,为方便起见,往往使用汉语拼音字头 缩写来表示通风机的用途,如表2所示。 9 第二部份 泵与风机 表2 通风机用途汉语拼音代号 10 第二部分 泵与风机 当前泵与风机的发展趋势和特点有以下几个方面: (1)大型化、大容量化。 (2)高速化、高扬程化。 (3)系列化、标准化、通用化。 (4)自动与节能。 11 高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材 流体力学 泵与风机 LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI 第二部分 泵与风机 9 泵与风机的构造 及工作原理 12 9 泵与风机的构造及工作原理 【知识点】 离心泵与风机的基本构造和原理;轴流泵与风机的基 本构造和原理。 【能力目标】 重点掌握:离心泵与风机的工作原理。 熟悉:离心泵与风机的基本构造,会分析不同叶型叶 轮对泵或风机工作的影响。 理解:轴流泵与风机的工作原理。 了解:轴流泵与风机的基本构造。 13 9 泵与风机的构造及工作原理 1 9.1 9.2 9.3 离心泵的基本构造及工作原理 离心风机的基本构造及工作原理 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 2 3 14 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 ※9.1 离心泵的基本构造及工作原理※ 9.1.1 离心泵的主要零件 图9.1所示为单级单吸卧式离心泵的构造剖面图,图 9.2所示为单级双吸卧式离心泵的构造剖面图。可见离 心泵的主要零件由转动、固定及交接三大部件组成, 其中转动部件有:叶轮和泵轴;固定部件有:泵壳和 泵座;交接部件有:轴承、轴封、联轴器、减漏环及 轴向力平衡装置等。 15 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 图9.1 单级单吸卧式离心泵剖面图 1—泵体; 2—泵盖; 3—叶轮; 4—轴; 5—减漏环; 6—轴套; 7—填料压盖; 8—填料环;9—填料; 10—悬架轴承部件 16 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 图9.2 单级双吸卧式离心泵剖面图 1—泵体; 2—泵盖; 3—泵轴; 4—叶轮; 5—叶轮上减漏环; 6—泵壳上减漏环; 7—水封管;8—充水孔; 9—油孔; 10—双列滚珠轴承; 11—键; 12—填料套; 13—填料环; 14—填料; 15—压盖; 16—联轴器; 17—油杯指示管; 18—压水管法兰; 17 19—泵座; 20—吸水管;21—泄水孔; 22—放油孔 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.1 叶轮 叶轮是离心泵的最主要零件之一,它由盖板、叶片和 轮毂等部件组成。选择叶轮材料时不仅要考虑它的机 械强度,还要考虑它的耐磨性和耐腐蚀性能,多数叶 轮采用铸铁、铸钢或青铜制成,也有采用不锈钢、塑 料和陶瓷的。 叶轮一般可分为单吸式叶轮和双吸式叶轮两种。单吸 式叶轮是单侧吸水,叶轮的前盖板与后盖板呈不对称 状,如图9.3所示,泵内产生的轴向力方向指向进水侧, 单级单吸离心泵才采用这种叶轮型式。双吸式叶轮是 两侧进水,叶轮盖板呈对称状,如图9.4所示,相当于 两个背靠背的单吸式叶轮装在同一根转轴上并联工作。 由于双侧进水,轴向推力基本上可以相互抵消,双吸 离心泵采用双吸式叶轮。 18 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 图9.3 单吸式叶轮结构简图 1—前盖板;2—后盖板; 3—叶片; 4—流道5—吸水口;6—轮毂; 7—泵轴 图9.4 双吸式叶轮简图 1—吸入口;2—轮盖;3—叶片; 19 4—轮毂;5—轴孔 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 叶轮按盖板情况可分为封闭式叶轮、敞开式叶轮和半开式叶轮 三种形式。两侧都有盖板的叶轮,称为封闭式叶轮,如图9.5(a) 所示,这种叶轮应用最广,抽送清水的离心泵,多采用装有6~ 12个叶片的封闭式叶轮,它具有较高的扬程和效率。只有叶片没 有盖板的叶轮称为敞开式叶轮,如图9.5(b)所示。只有后盖板 没有前盖板的叶轮,称为半开式叶轮,如图9.5(c)所示。在抽 送含有悬浮物的污水时,为了避免堵塞,离心泵常采用敞开式或 半开式叶轮,这种叶轮叶片少,一般仅为2~5片,但水泵效率较 低。 9.5 ( a) (b) ( c) 图 半 开 闭 开 式式式叶 叶叶叶轮 轮轮轮形 ;;式 20 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.2 泵壳 泵壳的主要作用是以最小的 图 损失汇集由叶轮流出的液体, 蜗 使其部分动能转变为压能, 壳 形 并均匀地将液体导向水泵 泵 壳 出口。如图9.6所示,有些 泵壳内还设有固定导叶, 泵壳过水部分要求有良好的水力条件。其材质多采用铸铁 材料,除了考虑腐蚀和磨损以外,还应考虑泵壳作为耐压 容器应有足够的机械强度。泵壳顶部通常设有灌水漏斗和 排气栓,以便启动前灌水和排气。底部有放水方头螺栓, 以便停用或检修时泄水。 21 9.6 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.3泵轴、轴承及轴套 泵轴是用来带动叶轮旋转的,它将电动机的能量传递 给叶轮。泵轴应有足够的抗扭强度和刚度,常用碳素 钢或不锈钢材料制成。为了防止轴的磨损和腐蚀,在 轴上装有轴套,轴套磨损锈蚀后可以更换。泵轴与叶 轮用键连接。轴承用来支承泵轴,以便于泵轴旋转, 常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两类,轴承装在轴 承座内作为转动体的支撑件。依荷载大小滚动轴承可 分为滚珠轴承和滚柱轴承,其结构基本相同,一般荷 载大的采用后者。依荷载特性滚动轴承又分为只承受 径向荷载的径向式轴承,只承受轴向荷载的止推轴承, 以及同时支承径向和轴向荷载的径向止推轴承,如图 9.7所示。 22 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 大、中型水泵(一般泵轴直径大于75mm)常采用青铜或 铸铁制造分成两半的金属滑动轴瓦,巴氏合金衬里, 用油进行润滑和冷却的滑动轴承。也有石墨等材料制 成的滑动轴承,可用水润滑和冷却。轴承座构造如图 9.8所示。轴承座的润滑和冷却需设置润滑油系统和润 滑油冷却系统。也有采用冷却水套,但一般在轴承发 热量较大,单用空气冷却不足以将热量散发时才用。 这时冷却水套上另外接冷却水管。油杯孔是用于加润 滑油的,油杯内设油位标尺,可测定油量并判断油量 的适宜程度。轴承的安装要注意到轴承与轴是否紧密 配合。装配前应先将轴承放在机油中加热到120℃左 右,轴承受热膨胀后,再套在轴上。轴承的拆卸一般 要用专用工具。 23 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 图9.7 止推轴承 (a)单排滚珠止推轴承; (b)双排滚珠止推轴承 图9.8 轴承座构造图 1—双列滚珠轴承; 2—泵轴; 3—阻漏油橡皮; 4—油杯孔; 5—封板; 6—冷却水套 24 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.4 轴封装置 泵轴伸出泵体外,在旋转的泵轴和固定的泵体之间存 在间隙。为保证水泵的正常工作或提高水泵的效率, 必须在此处设置轴封装置。轴封的作用是密闭泵轴与 泵壳之间的空隙,以防止泵内高压水流出泵外和防止 空气进入泵内。轴封装置的型式有多种,如机械式迷 宫型、填料压盖型,水泵行业常采用填料压盖型的填 料盒。填料盒由五个零件组成,即由轴封套,填料、 水封环、水封管、压盖(包括调整螺母)组成,装配示 意如图9.9所示。填料俗称盘根,它是阻水或阻气的主 要零件。常用材料为浸油或浸石墨的矩形断面石棉绳。 25 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 为了提高密封效果,填料一般做成矩形断面。水封环为一 金属圆环,外形如图9.9所示。水封水通过水封管进入水封 环,经小孔沿轴表面均匀布水。这是一股压力水,其作用 为: (1)填料的辅助密封介质; (2)对填料盒和轴进行冷却; (3)对填料盒与泵轴组成的运动部件进行润滑。 填料的压紧程度是通过作用于压盖上的调节螺母实现的。 压盖压得太松,达不到密封效果;压得太紧,泵轴与填料 的机械磨损、机械损失也增大。压得过紧,可能造成“抱 轴”现象,产生严重的发热与磨损。松紧程度以每分钟 30~60滴水流出为宜。泵运行时,要注意检查轴封装置的 滴水情况并进行调整,当填料失效后应进行更换。 26 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 图9.9 填料盒组装示意图 1—压盖; 2—填料; 3—水封环; 4—水封管; 5—轴封套; 6—衬套; 7—泵壳 27 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.5 泵座 泵座上有收集轴封滴水的水槽,轴向的水槽槽底设有泄 水螺孔,以便随时排出由填料盒内渗出的水。 9.10 1— 2— 3— 柱 销电泵 ;机侧 挠 挡 侧 联 性 圈弹联 轴 轴器联 性器 轴 圈;;器 ; 28 图 4— 5— 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.6 联轴器 联轴器是用来联接水泵轴和电机轴的部件,又称靠背 轮,有刚性和挠性两种。刚性联轴器实际上就是两个 圆法兰盘用螺栓连接,它对泵轴与电机轴的不同心无 调节余地,当泵轴与电机轴偏心时,可能会加剧机组 的振动;挠性联轴器是用带有橡胶圈的钢柱销联接, 如图9.10所示。它能在一定范围内调节水泵轴与电机 轴的不同心度,从而减小转动时因机轴少量偏心而引 起的轴周期性弯曲应力和振动。运行中要检查挠性联 轴器橡胶圈的完好情况,以免发生由于弹性橡胶圈磨 损后未能及时换上,致使钢柱销与圆盘孔直接发生摩 擦,把孔磨成椭圆或失圆现象。挠性联轴器常用于中、 小型水泵中。 29 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.7 减漏装置 叶轮进口外缘与泵壳内壁的接缝处存在一个转动接缝, 如图9.11,这个缝隙是高低压流体的交界面,而且是 具有相对运动的部位,很容易发生泄漏,降低水泵的 工作效率,为了减小回流量,一般要求环形进口与泵 壳之间的缝隙控制在1.5~2.0mm为宜。由于加工安装 以及轴向力等因素的影响,在接缝间隙处很容易发生 叶轮和泵壳之间的磨擦现象,从而引起叶轮和泵盖的 损坏,因此,通常在间隙处的泵壳内安装一道金属环, 或在叶轮和泵壳内各安装一道金属环,这种环具有减 少漏损和防止磨损的作用,称为减漏环或承磨环。这 种环磨损到漏损量太大时,必须更换,减漏环一般用 铸铁或青铜制成。 30 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 图9.11 减漏装置 图9.12 叶轮轴向受力图 31 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.1.8 轴向力平衡措施 单吸离心泵或某些多级泵的叶轮有轴向推力存在,产 生轴向推力的原因是作用在叶轮两侧的流体压力不平 衡造成的。图9.12表明了作用于单级单吸泵叶轮两侧 的压强分布情况。当叶轮旋转时,叶轮进水侧上部压 强高,下部压强低,而叶轮背面全部受到高压的作用, 叶轮前后两侧形成压强差△P而产生轴向推力。如果 不消除轴向推力,将导致泵轴及叶轮的窜动和受力引 起的相互研磨而损伤部件。 32 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 如图9.13所示,单级单吸离 心泵一般在叶轮的后盖板上 钻开“平衡孔”,并在后盖板 上加装减漏环,减漏环与前 盖板上的减漏环直径相等, 高压水流经在此增设的减漏 环后压强降低,再经过平衡 图9.13 轴向力平衡措施 孔流回叶轮中去,使叶轮后 盖板上的压力与前盖板接近,1—排出压力;2—加装的减漏环; 3—平衡孔;4—泵壳上的减漏环 这样就消除了轴向推力。这 种方法简单易行,但叶轮流道中的水流受到平衡孔回流 水的冲击,水力条件变差,效率降低。 33 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.2 离心式泵的管路及附件 采用离心式泵 提升输送液体 时,常配有管 路及其他必要 的附件。典型 的离心泵管路 附件装置如图 9.14。 1— 4— 2— 5— 3— 6— 9— 12— 10— 13— 11— 14— 离 闸 图 支阀 底心 座; 阀式 ; 压;泵 力 ;离 心 排表真 水 排水;空电 水管 表动泵 沟; ;机管 ; 止 ;路 回 附 阀防 件 吸; 装 压水 振拦置 水管 件污 管; ;栅 ; 9.14 7— 8— 34 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 从吸液池液面下方的底阀开始到泵的吸入口法兰为止,这段管段 叫做吸水管段。底阀的作用是阻止水泵启动前灌水时漏水。泵的 吸入口处装有真空计,以便观察吸入口处的真空值。吸水管水平 段的阻力应尽可能降低,其上一般不设阀门。水平管段要向泵方 向抬升(i=0.02),以便于排除空气。过长的吸水管段还要装设 防振件。泵出口以外的管段是压水管段。压水管段装有压力表, 以测量泵出口压强。止回阀用来防止压水管段中的液体倒流。闸 阀用来调节流量的大小。此外,还应装设排水管,以便将填料盖 处漏出的水引向排水沟。有时,出于防振的需要,在泵的出、入 口处一般选用K—ST型可曲挠橡胶接头。另外,安装在供热、空 调系统上的水泵还需在其出、入口装设温度计。 当两台或两台以上水泵的吸水管路彼此相连时,或当水泵处于自 灌式灌水,即水泵的安装高程低于水池水面时,吸水管上应安装 闸阀。 35 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.3 离心泵的工作原理 离心泵是依靠装于泵轴上叶轮的高速旋转,使液体在叶轮中 流动时受到离心力的作用而获得能量的。离心泵启动之前必 须使泵内和进水管中充满水,然后启动电动机,带动叶轮在 泵壳内高速旋转,水在离心力的作用下甩向叶轮边缘,经蜗 壳形泵壳中的流道被甩入水泵的压水管中,沿压水管输送出 去。水被甩出后,水泵叶轮中心就会形成真空,水池中的水 在大气压的作用下,沿吸水管流入水泵吸入口,受叶轮高速 旋转的作用,水又被甩出叶轮进入压水管道,如此作用下就 形成了离心泵泵连续不断的吸水和压水过程。 离心泵输送液体的过程,实际上完成了能量的传递和转化, 电动机高速旋转的机械能转化为被抽升液体的动能和势能。 在这个能量的传递与转化过程中,伴随着能量损失,损失越 大,该泵的性能越差,效率越低。 36 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 9.1.4 常用离心泵 最常用的离心泵是卧式单级单吸泵,根据其构造特点的不 同,又可分为悬臂式和直联式两种,如图9.15所示。悬臂 式离心泵的叶轮悬臂地固定在泵轴上,所以称为悬臂式离 心泵。直联式离心泵的叶轮直接装在电动机加长轴上,泵 体与电动机壳固接在一起,故称为直联式。这类水泵所能 提供的流量范围约4.5~300 m3/h,扬程约8~150m。 图9.15 单级单吸离心泵 1—离心泵; 2—电机 37 9.1 离心泵的基本构造及工作原理 多级分段离心泵是将 几个叶轮同时安装在 一根轴上串联工作, 如图9.16所示。液体 在泵中顺序地流过各 级叶轮,它的总扬程 等于各级叶轮产生的 图9.16 多级分段式离心泵 扬程之和,它的级数 等于叶轮个数。这类泵所能提供的流量范围约为2.5~ 550m3/h,扬程约为50~800m,在暖通工程中,常 用这类水泵做为锅炉给水泵。 38 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.1 离心风机的主要零件 图9.17是离心风机的主要结构分解示意图。它的主要 工作零件 有叶轮、 机壳、机 轴和吸入 口等。对 大型离心 式风机, 一般还有 进气箱、 前导器和 扩压器等。 图9.17 离心式风机主要结构分解示意图 1—吸入口; 2—叶轮前盘; 3—叶片; 4—后盘; 5—机壳; 6—出口; 7—截流板,即风舌; 8—支架 39 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.1.1 叶轮 叶轮是离心通风机的主要零件, 叶轮的结构参数和几何形状对 通风机的性能有着重要影响。 叶轮一般由前盘、后盘、叶片 和轮毂所组成,如图9.18(A) 所示,其结构有焊接和铆接两种 形式。如图9.18(B)所示,叶轮 前盘的形式有平前盘、锥形前 盘和弧形前盘等几种。 图9.18(A) 叶轮结构简图 40 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 图9.18(B) 叶轮的结构形式 (a)平前盘叶轮;(b)锥形前盘叶轮;(c)弧形前盘叶轮;(d)双吸叶轮 图9.19为离心风机叶轮主要结构参数示意图,图中D0为 叶轮进口直径,D1为叶片进口直径,D2为叶片出口直 径,即叶轮外径,b1为叶片进口宽度,b2为叶片出口宽 度,β1为叶片进口安装角,β2为叶片出口安装角。 41 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 图9.19 叶轮主要结构参数 叶片是叶轮最主要的部分,离心风机的叶片,一般为 6~64个。叶片的形状、数量及其出口安装角度对通 风机的性能有很大影响。根据叶片出口安装角度的不 同,可将叶轮的形式分为以下三种。 42 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 (1)前向叶片的叶轮 叶片出口安装角度β290°,如图9.20所示(a)、(b), 其中(a)为薄板前向叶轮,(b)为多叶前向叶轮。这种类 型的叶轮流道短而出口宽度较宽。叶轮能量损失大, 整机效率低,运转时噪声大,但产生的风压较高,此 类叶型的叶轮多用于中小型离心风机。 (2)径向叶片的叶轮 叶片出口安装角度β2=90°,如图9.20 (d)、(e)所示, 其中(d)为曲线形径向叶轮,(e)为直线形径向叶轮。前 者制作复杂,但损失小,后者则相反。其特点介于前 向型叶片与后向型叶片之间。 43 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 图9.20 离心式风机叶轮型式 (a)前向叶型叶轮;(b)多叶前向叶型叶轮; (c)后向叶型叶轮; (d)径向弧形叶轮;(e)径向直叶式叶轮;(f)机翼型叶轮 44 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 (3)后向叶片的叶轮 叶片出口安装角β290°,如图9.20 (c)、(f)所示。其 中(c)为薄板后向叶轮,(f)为机翼形后向叶轮。这类叶 型的叶轮能量损失少,整机效率高,运转时噪声小, 但产生的风压较低,一般大型离心风机多采用此类叶 型的叶轮。 图9.21 叶片的基本形状 (a)平板叶片;(b)圆弧窄叶片;(c)圆弧叶片;(d)机翼型叶片 45 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 如图9.21所示,离心风机叶片的形状有:平板形、圆弧 形和中空机翼形等几种。平板形叶片制造简单。中空 机翼形叶片具有优良的空气动力特性,叶片强度高, 风机的气动效率一般较高。如果将中空机翼形叶片的 内部加上补强筋,可以提高叶片的强度和刚度,但工 艺较复杂。中空机翼形叶片磨漏后,杂质易进入叶片 内部,使叶轮失去平衡而产生振动。目前,前向叶片 一般多采用圆弧形叶片。在后向叶片中,对于大型离 心风机多采用机翼形叶片,而对于中、小型离心风机, 则以采用圆弧形和平板形叶片为宜。我国生产的4-72 型离心风机均采用中空机翼形叶片。 46 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.1.2 机壳 风机的机壳与泵壳相似,呈蜗 壳形。如图9.22所示。它的作 用是汇集叶轮中甩出来的气体, 并将部分动压转换为静压,最 后将气体导向出口。机壳可以 用钢板、塑料板、玻璃钢等材 料制成,其断面有方形和圆形 两种,一般中、低压风机多呈 方形,高压风机则呈圆形。目 前研制生产的新型风机的机壳 能在一定的范围内转动,以适 应用户对出风口方向的不同需 要。 图9.22 机壳 47 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.1.3 吸入口 风机的吸入口又称集流器,是连接风机与风管的部件。 吸入口的作用是保证气流能均匀地充满叶轮进口截面, 降低流动损失。如图9.23所示,目前常用的吸入口形 式有圆筒形、圆锥形、圆弧形、锥筒形、弧筒形、锥 弧形等多种。吸入口形状应尽可能符合叶轮进口附近 气流的流动状况,以避免漏流及引起的损失。从流动 方面比较,则圆锥形比圆筒形好,圆弧形比圆锥形好, 锥弧形比圆弧形好。但是锥弧形吸入口加工复杂,一 般用于高效通风机上。 48 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 图9.23 吸入口形式示意图 (a)圆筒形;(b)圆锥形;(c) 圆弧形;(d)锥筒形;(e)弧筒形;(f)锥弧形 9.2.1.4 进气箱 进气箱一般只使用在大型的或双吸的离心风机上。其 主要作用可使轴承装于风机的机壳外边,便于安装与 检修,对改善锅炉引风机的轴承工作条件更为有利。 对进风口直接装有弯管的风机,在进风口前装上进气 箱,能减少因气流不均匀进入叶轮产生的流动损失。 断面逐渐收敛的进气箱的效果较好。 49 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.1.5 前导器 一般在大型离心式风机或要求性能调节的风机的进风 口或进风口的流道内装置前导器。改变前导器叶片的 角度,能扩大风机性能、使用范围和提高调节的经济 性。前导器有轴向式和径向式两种。 9.2.1.6 扩散器 扩散器装于风机机壳出口处,其作用是降低出口流体 速度,使部分动压转变为静压。根据出口管路的需要, 扩散器有圆形截面和方形截面两种。 50 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.2 离心风机的工作原理 离心式风机的工作原理与上述离心泵的工作原理基本 相同,当叶轮随轴旋转时,叶片间的气体随叶轮旋转 而获得离心力,气体被甩出叶轮。被甩出的气体进入 机壳,机壳内的气体压强增高被导向出口排出。气体 被甩出后,叶轮中心处压强降低,外界气体从风机的 吸入口,即叶轮前盘中央的孔口吸入,叶轮不停的旋 转,气体就不断的被吸入和被甩出,就能源源不断地 输送气体。 51 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.1 离心风机的主要零件 9.2.3.1 离心风机的旋转方式 离心式风机可以做成右旋转或左旋转两种形式。从原 动机一端正视叶轮,叶轮旋转为顺时针方向的称为右 旋转,用“右”表示;叶轮旋转为逆时针方向的称为 左旋转,用“左”表示。但必须注意叶轮只能顺着蜗 壳螺旋线 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.3.2 离心风机的出风口 其出风口的位置一般表示为如图9.24所示,其基本出 风口位置为8个,特殊情况可增加风口位置,见表9.1。 在购买风机时一般应注明出风口位置。 图9.24 离心式风机出风口位置 53 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 表9.1 离心式风机出风口位置 基本位置 补充位置 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90° 105° 120° 135° 150° 165° 180° 195° 210° 225° 240° 255° 270° 285° 300° 315° 330° 345° 9.2.3.3 离心风机的支承与传动方式 风机的支承包括机轴、轴承和机座。我国离心式风机 的支承与传动方式已经定型,共分A、B、C、D、E、 F六种型式,如图9.25所示。A型风机的叶轮直接安装 在风机轴上;B、C与E型均为皮带传动,这种传动方 式便于改变风机的转速,有利于调节;D、F型为联轴 器传动;E型和F型的轴承分设于叶轮两侧,运转比较 平稳,多用于大型风机。 54 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.3.3 离心风机的支承与传动方式 风机的支承包括机轴、轴承和机座。我国离心式风机 的支承与传动方式已经定型,共分A、B、C、D、E、 F六种型式,如图9.25所示。A型风机的叶轮直接安装 在风机轴上;B、C与E型均为皮带传动,这种传动方 式便于改变风机的转速,有利于调节;D、F型为联轴 器传动;E型和F型的轴承分设于叶轮两侧,运转比较 平稳,多用于大型风机。 离心式风机的传动方式如表9.2所示。 55 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 图9.25 电动机与风机的传动方式 表 9.2 离心式风机的六种传动方式 代 号 传动方式 A B C D E F 悬臂支承, 悬臂支承, 无轴承,电 悬臂支承, 双支承,皮 双支承,联 皮带轮在轴 皮带轮在轴 机直接传动 联轴器传动 带轮在外侧 轴器传动 承中间 承外侧 56 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 9.2.3.4 离心式风机的表示方法 离心式风机的表示方法包括型号、机号、传动方式、 旋转方式和风口位置五个部分。 (1)离心风机的型号 离心风机的型号组成及书写顺序如下: N O. 表示机号,叶轮直径的dm数 表示设计序号,用阿拉伯数字12等表示 表示比转数,采用两位整数,当用两叶轮并联或单叶轮 双吸入时,用2 比转数表示 表示压力系数,用一位整数,个别前向叶轮压力系数大于1.0时, 也可用两位整数表示,两叶轮串联时,用2 压力系数表示 表示用途,常用代号表示见表2 57 9.2 离心风机的基本构造及工作原理 (2)离心风机的机号 离心风机的机号用风机叶轮直径的dm值,尾数四舍五 入,在前面冠以“№”表示。 (3)离心风机的具体表示方法举例如下: 58 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 9.3.1 轴流泵与风机的基本构造 轴流泵与风机是一种比转数较 高的叶片式流体机械,它们的 突出特点是流量大而扬程较低。 9.3.1.1 轴流泵的主要零件 轴流泵的外形很像一根弯管。 根据安装方式不同,轴流泵通 常分为立式、卧式和斜式三种。 图9.26为立式轴流泵的工作示 意图。 图9.26 轴流泵的工作示意图 1—吸入管;2—叶片; 3—叶轮;4—导叶; 5—轴;6—机壳;7—压水管59 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 轴流泵主要由吸入管、叶轮、导叶、轴和轴承、机壳、出水 弯管及轴封装置等零部件组成。 (1)吸水管。形状如流线型的喇叭管,以便汇集水流,并 使其得到良好的水力条件。 (2)叶轮。是轴流泵的主要工作部件。按其调节的可能性 分为固定式、半调式和全调式三种,固定式轴流泵的叶片与 轮毂铸成一体,叶片的安装角度不能调节;半调式轴流泵的 叶片是用螺栓装配在轮毂体上的,叶片的根部刻有基准线, 轮毂体上刻有相应的安装角度位置线所示。根据 不同的工况要求,可将螺母松开,转动叶片,改变叶片的安 装角度,从而改变水泵的性能曲线。全调式轴流泵可以根据 不同的扬程与流量要求,在停机或不停机的情况下,通过一 套油压调节机构来改变叶片的安装角度,从而改变其性能, 以满足用户使用要求。 60 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 (3)导叶:在轴流泵中, 液体运动类似螺旋运动,即 液体除了轴向运动外,还有 旋转运动。导叶固定在泵壳 上,一般为3~6片。水流经 过导叶时旋转运动受限制而 作直线运动,旋转运动的动 能转变为压力能。因此,导 叶的作用是把叶轮中向上流 出的水流旋转运动变为轴向 运动,并减少水头损失。 图9.27 半调式叶片 1—叶片;2—轮毂体; 3—角度位置;4—调节螺母 61 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 (4)轴和轴承:泵轴是用来传递扭矩的,全调节轴 流泵泵轴做成空心,里面安置调节操作油管。轴承有 两种,一种称为导轴承,主要用来承受径向力,起径 向定位作用;另一种称为推力轴承,在立式轴流泵中 用来承受水流作用在叶片上方的压力及水泵转动部件 重量,维持转子的轴向位置,并将这些推力传递到机 组的基础上去。 (5)轴封装置:轴流泵出水弯管的轴孔处需要设置 轴封装置,目前常用的轴封装置和离心泵相似。 62 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 9.3.1.2 轴流式风机的主要零件 轴流式风机基本构造如图9.28所示。它主要由圆形风 筒、钟罩形吸入口、装有扭曲叶片的轮毂、流线形轮 毂罩、电动机、电动机罩、扩压管等零部件组成。 轴流式风机的叶轮由轮毂和铆在其上的叶片组成,叶 片从根部到梢部常呈扭曲状态或 与轮毂呈轴向倾斜 状态,安装角一般不能调节。大型轴流式风机的叶片 安装角是可以调节 的。与轴流泵一样,调整叶片安 装角,就可以改变风机的流量和风压。大型风机进气 口上常常装置导流叶片,出气口上装置整流叶片,以 消除气流增压后产生的旋转运动,提高风机效率。 63 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 图9.28 轴流式风机基本构造图 1—圆形风筒;2—叶片及轮毂;3—钟罩形吸入口; 4—扩压管;5—电机及轮毂罩 64 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 轴流式风机的种类很多:只有一个叶轮的轴流式风机 叫做单级轴流式风机;为了提高 风机压力,把两个 叶轮串在同一根轴上的风机称为双级轴流式风机;图 9.28所示的轴流式风机,电动机与叶轮装在一起,这 种风机结构简单、噪声小, 但由于这种风机的电动机 直接处于被输送的气流之中, 若输送温度较高的气体,就 会降低电动机效率。为了克 服上述缺点,工程中采用一 种长轴式轴流风机,如 图9.29 长轴式轴流风机 图9.29所示。 65 9.3 轴流泵与风机的基本构造及工作原理 9.3.2 轴流式泵与风机的工作原理 轴流式泵与风机的叶轮形状与离心式泵与风机不同, 不是扁平的圆盘,而是一个圆柱体。其叶片呈迥转状, 有螺旋浆形、机翼形等。轴流泵的叶轮和泵轴一起安 装在圆筒形的机壳中,机壳浸没在液体中。泵轴的伸 出端通过联轴器与电动机联接。当电动机带动叶轮高 速旋转运动时,由于叶片对流体的推力作用,迫使自 吸入管吸入机壳的流体产生迥转上升运动,从而使流 体的压强及流速增高。增速增压后的流体经固定在机 壳上的导叶作用,使流体的旋转运动变为轴向运动, 把旋转的动能变为压力能而自压出管流出。 66 小 结 【本章小结】 本章首先介绍了离心泵与风机的基本构造及工作原理, 包括离心泵的管路及附件和常用离心泵,同时对离心 风机的结构形式做了简单分析;然后对轴流泵与风机 的基本构造及工作原理进行了介绍。 要求重点掌握离 心泵与风机的工作原理,熟悉离心泵与风机的基本构 造,不同叶型的叶轮对泵或风机工作的影响,理解轴 流泵与风机的工作原理,了解轴流泵与风机的基本构 造。 67 高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材 流体力学 泵与风机 LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI 武汉理工大学出版社发行部 地 址:武汉市武昌珞狮路122号 邮 编:430070 电 线 传 线

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