正文毕业设计(2) - 1 - 重点讲义资料 - 图文(3)

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壳相比，采用导轮的分段式多级离心泵的泵壳容易制造，转能的效率也较高。但安装检修较蜗壳困难。另外，当工况偏离设计工况时，液体流出叶轮时的运动轨迹与导叶形状不一致，使其产生较大的冲击损失。由于导轮的几何形状较为复杂，所以一般用铸铁铸造而成。

图2-10 导轮

1-流道；2-导叶；3-反向导叶

2.7 蜗壳

蜗壳是指叶轮出口到下一级叶轮入口或到泵的出口管之间截面积逐渐增大的螺旋形流道，如图2—11所示。其流道逐渐扩大，出口为扩散管状。液体从叶轮流出后，其流速可以平缓地降低，使很大一部分动能转变为静压能。

图2-11 蜗壳

蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，车削叶轮后泵的效率变化较小。

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缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲，所以在多级泵中只是首段和尾段采用蜗壳而在中段采用导轮装置。 蜗壳的材质一般为铸铁。防腐泵的蜗壳为不锈钢或其他防腐材料，例如塑料玻璃钢等。多级泵由于压力较大，对材质强度要求较高，其蜗壳一般用铸钢制造。

2.8 密封环

从叶轮流出的高压液体通过旋转的叶轮与固定的泵壳之间的间隙又回到叶轮的吸入口，称为内泄漏，如图2—12所示。为了减少内泄漏，保护泵壳，在与叶轮入口处相对应的壳体上装有可拆换的密封环。

图2-12泵内液体泄漏 图2-13 密封环的形式 密封环的结构形式有三种，如图2—13所示。图2—13(a)为平环式，结构简单，制造方便。但密封效果差；图2—13 (b)为直角式的密封环，液体泄漏时通过一个90°的通道，密封效果比平环式好，应用广泛；图2—13 (c)为迷宫式密封环，密封效果好，但结构复杂，制造困难，一般离心泵中很少采用。密封环内孔与叶轮外圆处的径向间隙一般在0.1—0.2mm之间。

密封环磨损后，使径向间隙增大，泵的排液量减少，效率降低，当密封间隙超过规定值时应及时更换。

密封环应采用耐磨材料制造，常用的材料有铸铁、青铜等。本设计采用直角式密封环。

2.9轴向密封

从叶轮流出的高压液体，经过叶轮背面，沿着泵轴和泵壳的间隙流向

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泵外，称为外泄漏。在旋转的泵轴和静止的泵壳之间的密封装置称为轴封装置。它可以防止和减少外泄漏，提高泵的效率，同时还可以防止空气吸入泵内，保证泵的正常运行。常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。 填料密封指依靠填料和轴(轴套)的外圆表面接触来实现密封的装置。它由填料箱(又称填料函)、填料、液封环、填料压盖和双头螺栓等组成，如图2—13所示。液封环安装时必须对准填料函上的入液口，通过液封管与泵的出液管相通，引入压力液体形成液封，并冷却润滑填料。填料密封是通过填料压盖压紧填料，使填料发生变形，并和轴(或轴套)的外圆表面接触，防止液体外流和空气吸入泵内。填料密封的密封性可用调节填料压盖的松紧程度加以控制。填料压盖过紧，密封性好，但使轴和填料间的摩擦增大，加快了轴的磨损，增加了功率消耗，严重时造成发热、冒烟，甚至将填料烧毁。填料压盖过松，密封性差，泄漏量增加，这是不允许的。 填料密封的密封性能差，不适用于高温、高压、高转速、强腐蚀等恶劣的工作条件。机械密封装置具有密封性能好，尺寸紧凑，使用寿命长，功率消耗小等优点，近年来在化工生产中得到了广泛的使用。

(1) 结构及工作原理依靠静环与动环的端面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置，称为机械密封，又称端面密封。其结构如图2—14所示。紧定螺钉1，将弹簧座2固定在轴上，弹簧座2、弹簧3、推环4、动环6和动环密封圈5均随轴转动，6静环7、静环密封圈8装在压盖上，并由防转销9固定，静止不动。动环、静环、动环密封圈和弹簧是机械密封的主要元件。而动环随轴转动并与静环紧密贴合是保证机械密封达到良好效果的关键。

本设计采用填料密封。

图 2-14 填料密封装置

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1-轴；2-压盖；3-填料；4-填料箱； 5封液环；5-引液管

2.10 多级泵的平衡装置

离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分布不均匀，如图2-15所示，而产生一个与轴线平行的轴向力，其方向指向叶轮入口。此外，当液体从轴向流入叶轮，然后又立即转为径向进入叶片间的流道时，由于轴向动量的突然变化，产生作用于叶轮的轴向冲力。但是，这个力比较小，并被压力差引起的轴向力抵消，一般可不考虑。由于轴向力的存在，使泵的整个转子发生向叶轮吸人口的窜动，引起泵的振动，轴承发热，并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦，严重时使泵不能正常工作，甚至损坏机件。尤其是多级泵，轴向力的影响更为严重。因此必须平衡轴向力以限制转子的轴向窜动。

图2-15离心泵轴向力示意图

分段式多级离心泵的轴向力是各级叶轮轴向力的叠加，其数值很大，不可能完全由轴承来承受，必须采取有效的平衡措施。

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图2-16 叶轮对称分布图

①叶轮对称布置将离心泵的每两个叶轮以相反方向对称地安装在同一泵轴上，使每两个叶轮所产生的轴向力互相抵消，如图2—16所示。这种方案流道复杂，造价较高。当级数较多时，由于各级泄漏情况不同和各级叶轮轮毅直径不相同，轴向力也不能完全平衡，往往还需采用辅助平衡装置。

②平衡盘装置因分段式多级离心泵叶轮沿一个方向装在轴上，其总的轴向力很大，常在末级叶轮后面装平衡盘来平衡轴向力。平衡盘装置由装在轴上的平衡盘和固定在泵壳上的平衡环组成，如图2—17所示。

图2-17 多级泵平衡盘装置 l末级叶轮；2尾段；3平衡套；4一平衡环；

5一平衡盘；6接吸入口的管孔

离心泵工作时，当叶轮上的轴向力大于平衡盘5上的平衡力时，泵的转子就会向吸入方向窜动，使平衡盘5的轴向间隙b0减小，增加液体的流体阻力，因而减少了泄漏量。泄漏量减少后，液体流过径向间隙b0的压力降减小，从而提高了平衡盘5前面的压力p‵，即增加了平衡盘5上的平衡力。随着平衡盘5向左移动，平衡力逐渐增加，当平衡盘5移动到某一个位置时，平衡力与轴向力相等，达到平衡。

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