1、流體機械構造泵篇北京理工大學機械與車輛工程學院祁明旭五. 葉片泵n泵的定義 將原動機的機械能或者其它能源的能量傳遞給它所輸送的液體，使液體的能量（位能、壓能或動能）增加的流體機械。 1-吸水池2-吸入室3-葉輪4-壓出室5-電機工作原理：原動機帶動葉輪在泵工作原理：原動機帶動葉輪在泵腔內的液體中旋轉，依靠葉輪葉腔內的液體中旋轉，依靠葉輪葉片對液體的動力作用，把能量連片對液體的動力作用，把能量連續的傳遞給液體，使液體的能量續的傳遞給液體，使液體的能量增加，在壓出室內將部分動能轉增加，在壓出室內將部分動能轉化為壓力能。同時，葉輪入口附化為壓力能。同時，葉輪入口附近的流體在吸液池液面和葉輪之近的流體

2、在吸液池液面和葉輪之間的壓力差的作用下進入泵內，間的壓力差的作用下進入泵內，葉輪不斷旋轉，液體連續不斷的葉輪不斷旋轉，液體連續不斷的流經吸入室、葉輪和壓出室獲得流經吸入室、葉輪和壓出室獲得能量。能量。n葉片泵分類 分類方式： 葉輪形式 泵軸的工作位置 壓出室形式 吸入方式葉片泵葉片泵離心泵離心泵軸流泵軸流泵混流泵混流泵離心泵離心泵橫軸橫軸立軸立軸蝸殼式蝸殼式導葉式導葉式蝸殼式蝸殼式導葉式導葉式單單 級級多多 級級單吸單吸雙吸雙吸單單 級級多多 級級單單 級級多多 級級多級多級( (首級雙吸）首級雙吸）單級單級( (導葉加蝸室導葉加蝸室) )單吸單吸雙吸雙吸單吸單吸雙吸雙吸單吸單吸雙吸多級雙吸多

3、級( (首級雙吸）首級雙吸）單單 級級多多 級級單單 級級多多 級級單單 級級多多 級級n離心泵分類n離心泵特性混流泵混流泵橫軸橫軸立軸立軸蝸蝸殼殼式式單單級級導導葉葉式式單單級級蝸蝸殼殼式式單單級級導葉式導葉式單單 級級多多 級級n混流泵分類軸流泵軸流泵橫軸橫軸立軸立軸蝸蝸殼殼式式單單級級導葉式導葉式蝸蝸殼殼式式單單級級導葉式導葉式單單 級級多多 級級單單 級級多多 級級n軸流泵分類n泵的主要部件 過流部件 葉輪、泵殼（吸入室、壓出室） 軸與軸承 密封 其它輔助機構葉 輪 結 構n葉輪形式a. 離心式離心式 b. 混流式混流式 c. 軸流式軸流式n離心式葉輪 閉式葉輪，半開式葉輪，開式葉輪，

4、雙吸式(d) 雙吸式雙吸式離心式葉輪結構 閉式葉輪閉式葉輪：葉輪前后兩側皆有蓋板。后蓋板與輪轂相連，葉輪與泵軸通過輪轂的軸孔相連。后蓋板起到支撐葉片與傳遞軸功的作用。后蓋板的厚度沿徑向正方向逐漸減薄。 半開式葉輪半開式葉輪：無前蓋板。 開式葉輪開式葉輪：無前后蓋板。 雙吸式葉輪雙吸式葉輪：皆為閉式，相當于兩閉式葉輪背對背拼接。三種形式葉輪特點對比：1.葉輪強度： 閉式開式 2.蓋板摩擦損失：閉式開式 3.軸向推力： 半開式最大4.間隙泄漏損失：閉式開式 5.易清洗度： 閉式開式 6.使用范圍： 閉式葉輪最廣p葉輪加工方法： 一般為整體鑄造，部分采用葉片輪轂分別加工鑄造，之后進行鉚接或者焊接，以

5、降低加工難度。p葉輪葉片形式（按葉片截面形狀區分）： 平板式，圓弧式，翼型式a. 平板式 b. 圓弧式 c.翼型式a. 后彎式 b. 徑向式 c.前彎式p葉輪形式（按出口邊角度區分）： 后彎式，徑向式，前彎式abcn軸流式葉輪 葉輪由葉片、輪轂及導水錐組成。 葉片截面形狀一般為翼型形狀； 導水錐多為流線型。軸流式葉輪結構p葉輪加工方法 整體式： 葉片和輪轂整體鑄造，結構簡單，但加工較困難； 組合式： 葉片和輪轂分別加工，進行連接。其中葉片根部一 般有葉根法蘭和樞軸。整體式整體式組合式組合式p軸流可調式葉輪 皆為組合式 葉片與輪轂體分別加工。葉片根部自帶法蘭，樞軸固定在法蘭上（整鑄、螺栓連接或焊

6、接）；輪轂上帶有可以安裝樞軸的孔。 按照葉片調節方式不同，可分為： 1. 半調節式 實現葉片角度不連續調節 2. 全調節式 實現葉片角度連續調節 半調節式半調節式 使用特點：葉片角度的調節在使用之前進行，不能實現使用特點：葉片角度的調節在使用之前進行，不能實現 使用時的同步調整，角度調整不連續。使用時的同步調整，角度調整不連續。 使用目的：擴大泵的使用范圍，減少泵的品種，利于批使用目的：擴大泵的使用范圍，減少泵的品種，利于批 量生產。量生產。1-葉片；葉片；2-輪轂體；輪轂體；3-墊圈；墊圈；4-壓緊螺母；壓緊螺母；5-定位銷；定位銷；6-橫閂橫閂7-導水錐；導水錐；8-螺栓；螺栓；9-螺母；

7、螺母；10-內六角螺釘；內六角螺釘；11-卡環卡環 全調節式全調節式 使用特點：葉片角度的調節不受泵運轉與否限制，可實現使用特點：葉片角度的調節不受泵運轉與否限制，可實現 葉片角同步調整。葉片角同步調整。 使用目的：即可擴大泵的使用范圍，又可使泵工作于較好使用目的：即可擴大泵的使用范圍，又可使泵工作于較好 的工作點。的工作點。1接力器活塞；接力器活塞；2輪轂體；輪轂體；3密封；密封；4葉片；葉片；5軸瓦，軸瓦，6操作架；操作架；7操作桿；操作桿；8下蓋；下蓋；9排油管；排油管；10卡環；卡環；11耳柄；耳柄；12拐臂；拐臂；13滑塊；滑塊；14導向槽；導向槽；15切向槽；切向槽；16連桿連桿n

8、混流式葉輪p 構成：葉片、輪轂體、導水錐 p 葉輪形式：閉式、半開式p 加工方法：整體式、組合式p 葉片調節方式：固定式、半調節式、全調節式 混流式葉輪皆為單吸式?；炝魇饺~輪結構半調節式混流葉輪半調節式混流葉輪1葉片；葉片；2內六角螺釘；內六角螺釘；3卡環；卡環；4輪轂體輪轂體全調節式混流葉輪全調節式混流葉輪1葉片；葉片；2輪轂體；輪轂體；3密封；密封；4接力器油缸；接力器油缸；5撥叉；撥叉；6操作盤操作盤葉輪與軸的聯接n葉輪與軸之間的聯接 功能與目的：傳遞扭矩，固定位置 通過聯接將原動機作用在軸上的輸入扭矩傳遞至葉輪， 并可保證葉輪在軸上的固定位置。常用聯接方式p 鍵聯接p 錐形套聯接p 法

9、蘭聯接p 螺紋聯接p 鍵聯接 扭矩傳遞：鍵 軸向定位：采用軸肩定位、軸套和軸套螺母定位、卡環定位或圓錐面定位等方法 在使用鍵連接的多級泵上，一個葉輪使用一個平鍵，且各葉輪的鍵沿周向錯位布置； 鍵槽長度比葉輪輪轂長度短。 鍵聯接p 錐形套聯接 扭矩傳遞及軸向定位：錐形套內孔與泵軸及葉輪內孔和錐形套之間的磨擦力 便于調整葉輪在軸上的位置 多用于深井泵錐形套聯接p 法蘭聯接 扭矩傳遞與定位：法蘭與輪轂間銷釘 聯接結構龐大且復雜 多用于大型泵法蘭聯接p 螺紋聯接 扭矩傳遞與定位：螺紋 結構簡單，加工拆裝方便 多用于小型泵或葉輪需要經常更換、葉輪材料工藝性 差的雜質泵 螺紋旋向應與葉輪轉動方向相反螺紋聯

10、接泵 殼 結 構n泵殼 泵內的靜止部件； 泵殼內腔形成葉輪工作室、吸入室及壓出室； 泵殼本身不直接產生揚程 泵殼內腔直接關系到泵的工作性能，其形狀和尺寸必須滿足由水力設計和葉輪結構設計所提出的要求； 為便于安裝，泵殼都需要剖分： 徑向式：沿與泵軸心線相垂直的徑向面剖分 中開式：沿通過泵軸心線的平面剖分 常見泵殼結構 端蓋式泵殼、中開式泵殼、節段式泵殼、 雙殼泵泵殼、軸流泵和導葉式混流泵的泵殼a. 直錐管形直錐管形 b. 彎管形彎管形 c. 半螺旋形半螺旋形 d. 環形環形 e. 肘形肘形 f. 鐘形鐘形p吸入室 p壓出室a. 螺旋形螺旋形 b. 導葉式導葉式 c. 環形環形 隸屬于徑向式剖分結

11、構，多用于單級泵。絕大部分單 級渦殼式泵泵殼都屬于端蓋式； 按泵蓋距離動力輸入端遠近分為前開門端蓋式(遠)、雙開 門端蓋式（雙側）、后開門端蓋式（近）； 泵殼由泵體和泵蓋構成，吸入室及壓出室皆在泵體上； 端蓋式泵殼的懸臂泵多為軸向吸入泵。n 端蓋式泵殼端蓋式泵殼懸臂式后開門端蓋式泵殼懸臂式后開門端蓋式泵殼n 中開式泵殼 雙支承渦殼式泵常采用中開式泵殼 吸入室對稱布置在壓出室和葉輪工作室兩側 中開面布置可根據吸入和排出角度及方向來確定 水平中開式應用較多（側面水平吸入、水平排出；底部垂直吸入、 側面水平排出等） 傾斜中開式（水平或軸向吸入、側面垂直向上排出）； 垂直中開式（雙支承立軸渦殼泵）中開

12、式泵殼單級雙吸泵的水平中開式泵殼單級雙吸泵的水平中開式泵殼底部吸入、側面水平排出底部吸入、側面水平排出的水平中開式泵殼的水平中開式泵殼水平吸入、側面垂直排出排水平吸入、側面垂直排出排出的傾斜中開式泵殼出的傾斜中開式泵殼n 節段式泵殼 泵體分成多段，由拉緊螺栓固定節段式泵殼節段式泵殼1吸入段；吸入段；2中段；中段；3導葉；導葉；4末級導葉；末級導葉；5壓出段；壓出段；6尾蓋；尾蓋；7拉緊螺栓拉緊螺栓節段式泵殼n 軸流泵及導葉式混流泵泵殼 軸流泵與導葉式混流泵結構相似，泵殼結構也基本相似 多為徑向面剖分 葉輪外圓表面為球面時，葉輪工作室泵殼零件都在徑向尺寸 最大處剖分 軸流泵及導葉式混流泵泵殼泵殼

13、帶彎管泵殼帶彎管泵殼裝于泵井中泵殼裝于泵井中密 封 結 構n密封 在兩端存在壓差的間隙處布置，以阻止或減小泄漏； 按密封部位區分：靜密封、動密封 靜密封密封面間無相對運動 動密封密封面間有相對運動 按阻漏機理區分：接觸式密封、非接觸式密封 接觸式借助密封力使密封面緊靠接觸，以減小或消除泄漏 非接觸式密封面間預留裝配間隙，無需密封力壓緊 靜密封皆為接觸式，動密封則有接觸式和非接觸式 靜密封容易實現，皆構也較簡單，動密封則相對復雜 重點介紹：葉輪密封和軸封n葉輪密封 用于限制葉輪工作室內的高壓液體通過葉輪間隙向 低壓區泄漏的動密封結構 多在泵殼上安裝密封環以易于磨損后的修復 多為間隙密封葉輪密封a

14、平環式；平環式；bL形；形；c.d迷宮形；迷宮形；e階梯型；階梯型；f軸向平面間隙軸向平面間隙污水或雜質泵特殊密封污水或雜質泵特殊密封堤堰型密封環堤堰型密封環（多用于大中型立軸雜質泵）（多用于大中型立軸雜質泵）帶檢查孔的葉輪密封結構帶檢查孔的葉輪密封結構（多用于大型泵）（多用于大型泵）n填料密封 用于密封泵軸穿過泵殼處間隙的軸封 屬動密封 屬接觸式密封 軸密封（填料密封）1填料壓蓋；填料壓蓋；2填料；填料；3填料箱填料箱填料壓蓋壓緊程度可調，以保證泵腔內極少量的液體滲透至摩擦表面以潤滑和冷卻防“空滲”密封：將高壓清水引入填料環，起到潤滑、冷卻和防空氣滲入功能。高溫介質泵，還應采取密封冷卻機構。

15、不同形狀的冷卻結構對應著不同的冷卻效果。高壓泵內的高壓液體具有較高壓力，如與填料直接接觸，形同壓緊力。因此應采取減壓措施。a,b-節流閥c-葉輪背盤攪流板Cn機械密封 又稱端面密封, 屬接觸式密封 結構復雜（與填料密封相比） 泄漏量極少、壽命長、磨損小、功率損失小，應用廣泛 類型眾多 按端面摩擦副數目：單端面，雙端面 按彈簧與密封介質接觸與否：內裝式，外裝式 按動環上液體壓力的平衡程度：非平衡型，平衡型 按彈簧數目：單彈簧，多彈簧 按彈簧的運動狀態：旋轉式，靜止式 按介質泄漏方向：內流式，外流式 按靜密封形式：密封圈式，波紋管式 按端面摩擦工況：普通型，受控模型（非接觸型） 按密封腔個數：單級

16、，多級機械密封1-彈簧座,2-固定螺釘,3-彈簧,4-傳動銷,5-動環密封圈,6-靜環密封圈7-防轉銷,8-靜環,9-動環,10-動環座,11-推環,12-傳動螺釘通過密封腔中的壓力及彈簧3的作用，靜環8和動環9緊密貼合實現動密，膠圈5和6分別對動環與軸，靜環與殼體之間的精密封。銷7用于防止靜環轉動，彈簧座1通過2緊固在泵軸上一起轉動，通過12、11、4及10帶動動環轉動。雙端面機械密封波紋管式機械密封用 于 動 環的 密 封 件用 波 紋 管替 代 密 封圈 ， 可 用于 低 溫 、高 溫 介 質泵。n非接觸型密封 嚴密性不如機械式密封，泄漏量較大， 密封環與軸無接觸，使用于高速、長時間運行

17、 非接觸式密封浮環型密封迷宮式密封1-支承環,2-彈簧,3-浮動環,4-液封環,5-防轉銷泵 總 體 結 構離心泵結構n單級泵 只裝一個葉輪的泵為單級泵 懸臂泵 懸架式懸臂泵 托架式懸臂泵 連體泵 雙支承泵1-泵體,2-葉輪螺母,3-止動墊圈,4-密封環,5-葉輪,6-泵蓋,7-軸套8-填料環,9-填料,10-填料壓蓋,11-懸架,12-泵軸,13-支架懸架式懸臂泵泵軸的兩個支承軸承皆位于泵軸的一側，裝葉輪的泵軸另一側處于自由懸伸狀態，因此該種結構稱為懸臂結構。泵腳與泵體鑄為一體，軸承置于懸臂安裝在泵體上的懸架內(11)，因此稱懸架式結構緊湊，檢修方便，應用較多懸臂泵結構1-泵體,2-葉輪,3

18、-密封環,4-軸套,5-泵蓋6-泵軸,7-托架,8-聯軸器,9-葉輪螺母,10-鍵托架式懸臂泵泵 腳 與 托 架鑄 為 一 體 ，泵 體 懸 臂 安裝在托架上，故 成 為 托 架式懸臂泵。檢修不便，托架較笨重，但應用歷史較長，泵的壓出口可以調換位置，泵殼采用貴重材料的泵可降低成本。懸臂泵結構1-泵體,2-泵蓋,3-葉輪,4-軸,5-密封環,6-軸套,7-填料套,8-填料,9-填料環,10-填料壓蓋,11-軸套螺母,12-軸承體,13-聯接螺釘,14-軸承壓蓋,15-軸承,16-聯軸器,17-軸承端蓋,18-擋圈,19-螺栓,20-鍵單級雙吸式雙支承泵（中開式）支承轉子的軸承位于葉輪兩側，且一般靠近軸的兩端。多用于雙吸式泵。雙支承泵葉輪泵體軸單級雙吸雙支撐中開泵單級雙吸式雙支承泵（端蓋式）雙支承泵n多級泵 裝有兩個或兩個以上葉輪的泵 中開式多級泵 節段式多級泵 雙殼泵（筒式泵） 立軸筒式泵 橫軸雙殼泵水平中開式的橫軸蝸殼式多級泵中開式多級泵中開式立軸蝸殼式多級泵中開式多級泵中段進水段出水段平衡盤導葉葉輪橫軸節段式多級泵雙殼泵（筒式泵）外殼內腔通泵吸入口的立軸多級筒式泵雙殼泵（筒式泵）軸流泵結構 特征：葉輪出流方向為軸向，低揚程、大流量的泵.n立