軸流泵是一種低揚(yáng)程大流量的泵型,其葉橫斷面形如機(jī)翼,一般把軸流泵放置于水面以下,啟動(dòng)后,葉輪旋轉(zhuǎn)會使水受到沿著泵軸方向的升力,稱為軸向升力,水體在軸向升力的作用下會不斷被提升,這就是軸流泵的工作原理。由于流體基本上沿著軸向流過葉輪,所以通常把這種水泵稱為軸流泵。軸流泵按主軸的安裝方式分有立式、臥式和斜式三種,農(nóng)田排灌工程中常用的軸流泵為立式軸流泵。它具有占地面積小、葉輪淹沒在水中、電動(dòng)機(jī)在上部不易受潮等優(yōu)點(diǎn)。它的外形很像一根管子,其進(jìn)口為喇叭形,立式軸流泵主要零件有喇叭管、葉輪、導(dǎo)葉體、出水彎管等。
(一)吸入室
吸入室又稱吸水室、吸入管、喇叭管,為了改善入口處的水力條件,把水流以最小的損失均勻、平順地引入葉輪。中、小型軸流泵常用的吸水室是吸入喇叭管和直錐形吸水室,喇叭管的進(jìn)口部分呈圓弧形,進(jìn)口直徑約為葉輪直徑的1.5倍,用鑄鐵制造;大型軸流泵常用的是肘形進(jìn)水流道和鐘形進(jìn)水流道。
(二)葉輪
葉輪是最主要的工作部件,其性能直接影響到泵的性能。葉輪由葉片、輪轂、導(dǎo)水錐等組成,一般用優(yōu)質(zhì)鑄鐵制成,大型泵多用鑄鋼制成。葉片的數(shù)目一般為3~7片,呈扭曲形,裝在粗大的輪轂上,包圍葉片的外部圓筒稱為葉輪室,輪轂體下面的部件是導(dǎo)水錐,截面呈流線型。
葉輪前后兩側(cè)壓力分布與機(jī)翼截面十分相似,前端(迎水端)呈圓形,葉輪進(jìn)水側(cè)壓力小于葉輪背水側(cè)壓力,后端(出水端)呈尖圓形。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),由于沿半徑方向的線速度不同,為了得到相同的揚(yáng)程,沿半徑方向葉片各截面的安裝角不相等,愈接近外緣,其安裝角就愈小,因此葉片呈扭曲狀。由于葉片下表面曲率大于上表面,當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),葉輪尺寸是根據(jù)水動(dòng)力學(xué)計(jì)算確定的,但冋時(shí)必須使葉輪具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。我國一般采用鑄鐵或優(yōu)良灰鑄鐵作為中、小型清水泵的葉輪材料。大型葉片泵可用性能比鑄鐵好的鑄鋼作為葉輪材料,但泵軸必須有足夠的抗扭強(qiáng)度。
根據(jù)葉片是否可以改變安裝角度(即葉片調(diào)節(jié)的可能性),分固定式、半調(diào)式和全調(diào)節(jié)式三種。固定式葉輪由葉片和輪轂鑄成一體,葉片的安裝角度是不能調(diào)節(jié)的。半調(diào)節(jié)式葉輪葉片用螺母拴緊在輪轂上,在葉片的根部上刻有基準(zhǔn)線,而在輪轂上刻有幾個(gè)相應(yīng)安裝角度的位置線,如+4°、+200°、-20、-4°等,如圖1-33所示。葉片的安裝角度不同,其性能曲線將不同,使用時(shí)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)葉片安裝角度。調(diào)節(jié)時(shí)先卸下喇叭管,再把葉輪卸下來,將螺母松開轉(zhuǎn)動(dòng)葉片,使葉片的基準(zhǔn)線對準(zhǔn)輪軸上的某要求的角度線,然后把螺母擰緊,裝好葉輪即可。半調(diào)節(jié)式葉輪葉片一般需要停機(jī)并拆卸葉輪之后,才能進(jìn)行調(diào)節(jié),適用于中、小型軸流泵。全調(diào)節(jié)式軸流泵可以根據(jù)不同的揚(yáng)程與流量要求,在不停機(jī)或只停機(jī)而不拆卸葉輪的情況下,通過一套機(jī)械或液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來改變?nèi)~片的安裝角度,以改變水泵性能,滿足運(yùn)行需要。全調(diào)節(jié)式構(gòu)造復(fù)雜,一般應(yīng)用于大型軸流泵。
(三)導(dǎo)葉體
導(dǎo)葉位于葉輪上方的導(dǎo)葉管中,并固定在導(dǎo)葉管上,組成導(dǎo)葉體。導(dǎo)葉體為軸流泵的壓水室,由導(dǎo)葉、導(dǎo)葉轂和外殼組成,導(dǎo)葉固定在導(dǎo)葉轂和外殼之間,導(dǎo)葉轂一般為柱狀結(jié)構(gòu),外殼呈倒圓錐形,出口有一些擴(kuò)散,。它的主要作用是將葉輪流出的水流引至出水管外,同時(shí)消除流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),即將水流沿圓周方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩S向運(yùn)動(dòng),減小水頭損失,將流體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?。?dǎo)葉葉片數(shù)目要與葉輪葉片數(shù)目互為質(zhì)數(shù),一般軸流泵中裝有6-12片導(dǎo)葉。
(四)軸和軸承
泵軸采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成,中、小型軸流泵泵軸是實(shí)心的。對于大型軸流泵,為了布置葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),泵軸做成空心的。軸腔內(nèi)安置有調(diào)節(jié)葉片角度的操作油管或操作桿。泵軸的下端用螺母扣緊輪轂體,上端用螺母扣緊聯(lián)軸器,中間兩個(gè)部位處采用水潤滑的橡膠軸承支承。
軸流泵的軸承按其功能有兩種類型:一種是導(dǎo)軸承,另一種是推力軸承。導(dǎo)軸承主要用來承受轉(zhuǎn)動(dòng)部件的徑間力,防止擺動(dòng),起徑向定位作用。常用的構(gòu)造有水潤滑橡膠導(dǎo)軸承及金屬導(dǎo)軸承兩種,中、小型立式泵多采用橡膠導(dǎo)軸承,并有上、下導(dǎo)軸承之分。上導(dǎo)軸承設(shè)于泵軸穿出出水彎管處,下導(dǎo)軸承設(shè)于導(dǎo)葉體內(nèi),在上導(dǎo)軸承處設(shè)有引水管,用于在水泵啟動(dòng)前向軸承體內(nèi)加水潤滑,以免干轉(zhuǎn)燒壞橡膠軸承。推力軸承設(shè)于電動(dòng)機(jī)座上,主要用在立式軸流泵中,用來承受流體作用在葉片上向下的軸向推力、水泵轉(zhuǎn)動(dòng)部件重量及維持轉(zhuǎn)動(dòng)部件的軸向位置,并將這些推力傳到機(jī)組的基礎(chǔ)上去。中、小型軸流泵采用推力滾珠軸承,大型軸流泵的推力軸承由推力頭、推力瓦塊、絕緣墊、鏡板和抗重螺栓等組成。
(五)出水流道
中、小型軸流泵的出水流道一般采用出水彎管。水流從導(dǎo)葉體流出后,通過一段擴(kuò)散管進(jìn)入出水彎管,出水彎管的作用是把水流平順地引出泵體,彎管通常為60°彎頭形式,彎管后接壓力管道。大型軸流泵的出水流道不采用出水彎管,一般采用虹吸式出水流道或直管式出水流道。
(六)軸封
在泵軸穿出出水彎管的地方裝有填料密封裝置。其構(gòu)造與離心泵的填料函相似。軸流泵的特點(diǎn)是流量大、揚(yáng)程低、構(gòu)造簡單、重量輕。立式軸流泵葉輪安裝于水下,啟動(dòng)時(shí)無須引水,操作方便,葉片可以調(diào)節(jié)。當(dāng)工作條件變化時(shí),只需改變?nèi)~片安裝角度,仍可保持高效率的運(yùn)行可保持在高效率區(qū)運(yùn)行。
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