自吸泵的種類和工作原理(自吸泵設(shè)計(jì)11個(gè)點(diǎn))
2020-05-230
自吸泵按作用原理可分氣液混合式,水環(huán)輪式,射流式三大類,其中包括內(nèi)混式和外混式設(shè)計(jì)要點(diǎn),以及自吸泵的11個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
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1.自吸泵的種類和工作原理
所謂自吸泵,就是在啟動(dòng)前不需要灌水,經(jīng)短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),靠泵本身的作用,即可把水吸上來(lái),投人正常運(yùn)行。而普通離心泵,若吸入液面在葉輪之下,啟動(dòng)時(shí)應(yīng)預(yù)先灌水,很不方便。為在泵內(nèi)存水,吸入管進(jìn)口需帶底閥,泵工作時(shí),底閥造成很大的水力損失。
自吸泵按作用原理分為以下幾類:1) 氣液混合式(包括內(nèi)混式和外混式);
2) 水環(huán)輪式,
3) 射流式(包括液體射流和氣體射流).
氣液混合式自吸泵工作過程:平時(shí)設(shè)法在泵內(nèi)存一定量的水,泵啟動(dòng)后由于葉輪的旋轉(zhuǎn)作用,吸入管路的空氣和水充分混合,并被排到氣水分離室。氣水分離室上部的氣體排出,下部的液體重新返回葉輪,和吸人管路的氣體混合,直到把泵及吸人管路內(nèi)的氣體全部排盡,完成自吸,正常抽水。
根據(jù)氣液混合后水回流的部位不同,氣液混合式自吸泵分為內(nèi)混式和外混式。其中氣 液分離室中的液體回流到葉輪進(jìn)口處,空氣和水在葉輪進(jìn)口處混合的稱為內(nèi)混式自吸泵,氣液分離室中的液體回流到中輪出口處,空氣和水在葉輪外緣處混合的稱為外混式自吸泵。
下面主要講述氣液混合式的兩種設(shè)計(jì)要點(diǎn);
2.內(nèi)混式和外混式自吸泵設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1)外混式自吸泵(圖12-1)外混式自吸泵是由雙層泵體、抬高的進(jìn)水彎管、進(jìn)口逆止蝌等組成,雙層泵體的內(nèi)體為渦室,內(nèi)外體形成的空腔下部為儲(chǔ)液室,上部為氣液分離室。在儲(chǔ)液室下部和渦室的壁厚上開有回流孔,
從泵出口排出的氣液浪合物,在氣液分離室進(jìn)行分離,氣體向上 通過排氣閥排出,液體回流到儲(chǔ)液室,通過回流孔回流到葉輪出口,再和葉輪出口的氣體混合后,排出到氣液分離室,如此反復(fù),實(shí)現(xiàn)自吸。泵正常運(yùn)行后,關(guān)閉排氣閥,而回流孔由于渦室內(nèi)部和儲(chǔ)液室的壓差很小,回流孔的泄漏不大。
(2)內(nèi)混式自吸泵(圖 12—2)
內(nèi)混式自吸泵的結(jié)構(gòu)和外混式類似,也是由雙層(帶氣水分離室)的泵體,抬高的進(jìn)水彎道 、回流噴嘴、回流、進(jìn)口逆止閥等組成。泵啟動(dòng)后,泵體內(nèi)的水通過回流管道回流到葉輪進(jìn)口,
在葉輪內(nèi)進(jìn)行氣液混合,而后由葉輪排出到壓水室出口,在氣水分離室里進(jìn)行氣液分離,氣體向上通過泵出口(排氣閥)排出,液體回流到泵體下面,再通過回流管首、噴嘴回流到葉輪進(jìn)口,這樣反復(fù)循環(huán),直到把泵體及管路的氣體排盡,泵正常工作。這時(shí),排氣閥在水壓的作用下關(guān)閉(或者采用電磁閥控制),泵下面回流閥也在水壓的作用下同時(shí)關(guān)閉(或者采用電磁閥控制).
3.自吸泵的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
容積式泵的自吸性能優(yōu)良,是因?yàn)槿莘e式泵從進(jìn)口到出口是一個(gè)連續(xù)的封閉的流道,進(jìn)入泵內(nèi)的氣液混合物全部排到泵的出口。如果使離心泵自吸性能向容積式泵自吸性能靠近,則過流部件應(yīng)緊湊,盡量消除多余的可能積存液體的空間,如葉輪前后蓋板腔盡量小等。開式、半開式葉輪自吸性能好,是因?yàn)槿~片前緣緊靠泵體,沒有前泵腔。總 之盡置使葉輪內(nèi)的氣液混合物,盡量多的排出到氣液分離室,是提高自吸性能的基本原則
?因自暖泵的水力損失比普通離心泵大,要達(dá)到相同的揚(yáng)程,葉輪外徑d2應(yīng)在一 載離心泵的設(shè)汁基礎(chǔ)上適當(dāng)加大
D2= KD\2
式中d’2——按普通離心泵計(jì)算的葉輪外徑;
K—自吸泵葉輪直徑修正系數(shù),一般取K=l. 03?1,08。
?葉片出口寬度取為和普通離心泵相同或稍大,以利于外混式自吸泵的氣液混合。
?渦室優(yōu)先選用矩形渦室(寬度盡量取?。?,以利于氣液混合物從渦室中排出,渦
室的面積和普通離心泵相同或稍大點(diǎn)。
?為使葉輪出口的氣液混合物全部排出到氣液分離室,隔舌起到刮板的作用,間隙 要比普通離心泵小,間隙越小,氣液混合物排出越多,自吸時(shí)間越短。隔舌與葉輪外徑 的間隙一般取為0.5?1mm。隔舌的起始端有一小圓弧段,應(yīng)注意不使圓弧段過長(zhǎng),以免產(chǎn)生大的噪聲。
?泵體回流孔的位置和大?。▓D12—3)。
因?yàn)楸谜9ぷ鲿r(shí),泵出口(儲(chǔ)液室)的壓力大于渦室內(nèi)部壓力(除在大流量運(yùn)行 外),所以液體經(jīng)回流孔從儲(chǔ)液室向渦室回流。實(shí)踐證明,回流孔的面積越大,回流的液體越多,自吸時(shí)間越短,但最大自吸高度、泵的揚(yáng)程和效率均減低。這是因?yàn)樵谧晕^ 程中,隨著葉輪進(jìn)口真空度提高,經(jīng)回流孔的回流速度也增加,儲(chǔ)液室中水位下降較多, 回流液體夾帶氣體增多,即和吸入管路氣體混合的回流液體減少,無(wú)法進(jìn)一步增大真 空度。
內(nèi)混式回流孔布置在葉輪的進(jìn)口,而外混式回流孔通常布置在從隔舌起沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向的190°?220°之間?;亓骺撞粦?yīng)布置在最低處,否則對(duì)自吸時(shí)間和最大自吸高度都 有不利影響。
內(nèi)混式回流孔最小截面的當(dāng)量直徑由下式估算
式中d一一回流孔截面當(dāng)量直徑,mm;
Q--泵的流量,m3/s;
n--泵的轉(zhuǎn)速,r/min。
內(nèi)混式自吸泵的回流孔一般為圓形,而外混式自吸泵的回流孔一般為沿葉輪外緣的 環(huán)形或矩形,其截面積和內(nèi)混式相等。
?儲(chǔ)液室和氣液分離室的容積。
儲(chǔ)液室增大,自吸時(shí)間縮短。一般取V儲(chǔ)為泵流量之半,即V儲(chǔ)=0.5Q;氣液分離室 容積小,分離速度慢,氣液分離效果差,自吸時(shí)間長(zhǎng),一般取V分儲(chǔ)。
?泵體吸入口到中心線的高度/i。
A影響氣液分離室大小和儲(chǔ)水量多少,&盡量大對(duì)氣體逸出有利。
A = 0• 5£>2 + 0• 5DS + C
式中D2--葉輪外徑;
Ds——泵體進(jìn)口直徑;
C-~余量,取10?100 mm,大泵、ns大的泵取大值。
?擴(kuò)散管的形狀和位置。
擴(kuò)散管出口一般在氣液分離室之內(nèi),與出口的距離為(1?2) Drf,其出口直徑可大 于泵的出口直徑隊(duì),以減小突然擴(kuò)散的損失。如果擴(kuò)散管延長(zhǎng)到分離室出口,則應(yīng)在側(cè) 莖上開出網(wǎng)孔或窗口。
?內(nèi)混式自吸泵正常工作時(shí)_回流通道必須關(guān)閉,否則泄漏非常大,回流閥可采用橡膠鋼球閥(自動(dòng)關(guān)閉)或平板閥(人工關(guān)閉)。球閥在自吸過程中,由于回流管道兩側(cè)的壓差小于球閥的自重,球閥落下;泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),回流通道兩側(cè)壓力增大,將球閥推向闕座而關(guān)閉。球閥的大小和重量應(yīng)與回流量和球閥到閥座的距離相匹配,否則不會(huì)正常工作。
外混式自吸泵的回流孔,在泵正常運(yùn)行時(shí),一般不堵。為了提高泵的效率,也可采用自+程完成后自動(dòng)或人工關(guān)閉回流孔的結(jié)構(gòu)。
如圖12—4所示是裝彈性閥|用橡膠制作)的結(jié)構(gòu)。在自吸過程中,彈性閥在性力作用下處于開扁狀態(tài),泵自吸過程完畢,開始正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),儲(chǔ)液室壓力高于渦室內(nèi) 壓力,彈性閥被壓篇使儲(chǔ)液室與渦室隔斷,這樣就消除了泄漏損失。
?增大葉輪外徑和葉片數(shù),使自吸時(shí)間變短
?對(duì)外混式自吸泵,把葉輪后蓋板出口處沿徑向切除參部分(如10mm), 這樣就擴(kuò)大了氣液混合能力;或者同時(shí)在相對(duì)的泵體上加隔板(和葉片間隙0.5-1 mm),可以縮短自吸時(shí)間,防止氣液混合就地循環(huán),而被排送出去。