离心泵的总体构造
本文通过两种具体代表性的离心泵结构来介绍离心泵的总体构造。
1、单级单吸悬臂泵
这种泵的结构特点从其名称上即可知道,单级指这种泵只有一个叶轮,单吸指水流只能从叶轮的一面进入,即只有一个吸入口。所谓悬臂指的是泵轴的支承轴承装在泵轴的一端,泵轴的一端,泵轴的另一端装叶轮,状似悬臂。单级单吸悬臂泵一般为卧式。我国设计生产的单级单吸悬臂泵类型主要有BA型、B型、IS型等。B型泵是BA型泵的改进型,B型泵目前在我国的使用量较大,而IS型泵是20世纪80年代初根据国际标准设计制造的,将用来取代B型和BA型泵,下面分别介绍B型泵和IS型泵的基本结构。
图1 托架式悬臂泵(B型)
1-泵体;2-叶轮;3-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
图1为B型单级单吸横轴悬臂泵结构。这种泵在国内生产较早,它的叶轮由叶轮螺母、止动垫圈和键固定在泵轴的右端,泵轴的左端通过联轴器与动力机轴相连,在泵轴穿出泵壳处设有轴封,以防止泵内液体泄漏,这类泵的轴封一般采用填料式密封。泵轴用两个单列向心球轴承支承。从图中可以看出,该泵的泵脚与托架铸为一体,泵体悬臂安装在托架上,故该泵属于托架式悬臂泵。这种泵的优点是:泵体相对与托架可以有不同的安装位置,以便根据实际需要,使泵出口朝上、朝下、朝前和朝后。但检修这种泵时,必须将吸入管路和压出管路与泵体分离,比较麻烦。此外,这种泵的全部重量主要靠托架承受,托架较笨重,故国内近年来生产的单级单吸离心泵已不太使用托架式悬臂结构。
B型泵共有17种型号,39种规格,6种口径(大进口直径200mm),适用范围为:扬程10~100mm,流量45~360m3/h。
图2 悬架式悬臂泵(IS型)
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
图2为IS型单级单吸横轴悬臂泵结构。该泵的大致结构与B型泵差不多,所不同的是将托架式改为悬架式,即泵体铸为一体,轴承置于悬架内。同时将各部件的厚度均相应减薄,减小了泵的重量,整台泵的重量主要由泵体承受,支架仅起辅助支承作用。此外,增设了加长联轴器(即在泵轴和电机轴端法兰间加一段两端带联轴器的短轴)。
由于IS泵的泵盖位于泵体右端(见图2中6),且结构上采用悬架式,加上增设了加长联轴器,故只要卸下连接泵体和泵盖的螺栓,叶轮、泵盖和悬架等零部件就可以一起从泵体内拆出。这样,检修时就不需拆卸吸入管路和压出管路,也不需移动泵体和动力机,只需拆下加长联轴器的中间连接件,即可拆出泵转子部件。其不足之处是机组长度增加,强度有所降低。
与B型泵相比,IS型泵的效率约高2%~4%;IS泵的零部件标准化、通用化程度较高;IS泵的适用范围较大,共有29个品种,51种规格;进水口径为50~200mm,扬程为5~125m,流量可达6.3~400m3/h。
单级单吸离心泵由于流量小,扬程高多用于地势较高而水源不足的丘陵山区。
图3 直联式泵
1-泵体;2-口环;3-叶轮;4-填料;5-联轴节;6-电动机轴;7-后盖架
在单级单吸离心泵中,还有一种直联式系,其结构特点是泵与动力机同轴或加一连接轴(见图3)。由于这种泵采用直联式,使得泵结构简单紧凑,外形尺寸小,重量小,拆装方便,适用于工作场地经常更换的情况。
2、单吸双吸泵
单级双吸泵具有一个叶轮,两个吸入口。这种泵一般采用双支承结构,即支承转子的轴承位于叶轮两侧,且靠近轴的两端。图4所示的厂型泵全称为单级双吸横轴双支承泵。双吸式叶轮靠键、轴套和轴套螺母固定在轴上形成转子,是一个单独装配的部件。装配时,可用轴套螺母调整叶轮在轴上的轴向位置。泵转子用位于泵体两端的轴承体内的两个轴承实现双支承。因在联轴器处有径向力作用在泵轴上时,远离联轴器的左端轴承所受的径向载荷较小,故应将它的轴承外围进行轴向紧固,以便让它承受转子的轴向力。
图4 单级双吸横轴双支承泵(S型)
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-连接螺钉;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
S型泵是侧向吸入和压出的,泵的吸入口和压出口与泵体铸为一体,并采用水平中开式泵壳,即泵壳沿通过轴心线的水平面剖成上部分的泵盖和下部分的泵体,螺旋形压水室和两个半螺旋形吸水室由泵体和泵盖对合构成。这种结构,检修时只要揭开泵盖即可,无需拆卸进、出水管路和动力机,非常方便。泵盖的顶部设有安装抽气管用的螺孔,泵壳下部设有放水用的螺孔。在叶轮吸入口的两侧都设置轴封。该轴封也为填料式密封,由填料套、填料、填料环和填料压盖等组成,轴封所用的水封压力水是通过泵盖中开面上开出的凹槽,从压水室引到填料环的。有的中开式双吸泵要通过专设的水封管将水封压力水送人填料环。
与悬臂泵相比较,双支承泵虽因泵轴穿过叶轮进口而使水力性能稍受影响,且泵零件较多,泵体形状较复杂,使工艺性较差,但双支承泵泵轴的刚度比悬臂泵好得多;此外,对双吸泵来讲,采用双支承结构可使叶轮两侧吸入口处形状对称,有利于轴向力的平衡,故为了提高泵运转可靠性,尺寸较大的双吸泵均采用双支承结构。
目前国内生产的单级双吸泵型号有:SH型、SA型、S型。其中SH型用得较多,口径150~800mm,扬程10~140m,流量0.35~1.5m3/s。SA型为SH型的改进型,共有13个品种,45种规格,口径15~800mm。S型为20世纪80年代研制,用于替代SH型和SA型的产物,共41种规格,目前只有部分规格投产。S型泵与SH型、SA型泵相比,在结构上和性能上均有所改进和提高。如取消外设水封管,改用水封槽;泵壳厚度减薄,减小质量;节省材料,提高吸程和效率等。
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