浅谈立式自吸离心泵设计要点

浅谈立式自吸离心泵设计要点
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立式自吸离心泵，可广泛应用于钢铁、冶金、化工、电力、环保、市政、建筑等行业。

随着钢铁冶金等行业的迅猛发展，其应用范围越来越广。

它可取代原各种长轴液下泵、潜水泵、潜污泵等，特别是与长轴液下泵比较，立式自吸泵具有明显的优越性，它可省去相当自吸高度的传动轴及联轴器，不仅简化结构，节省材料，而且减少安装检修维护费用。

本文浅谈WFB型立式自吸泵的设计及相关经验，为设计者提供参考。

该系列自吸泵采用副叶轮动力密封，取消了传统水泵的填料密封、机械密封。

采用立式电机，电机联轴器采用热装结构。

该系列泵口径为(40-800)mm，流量(6.5-5500)m3／h，扬程为(5-125)M，自吸高度一般(4-6)m，自吸时间一般可达(60-180)秒钟。

WFB型立式自吸泵在第一次起动后可完全实现“一次引流，终身自吸”的目标。

在泵停机的瞬间，泵出口的止回阀迅速关闭，防止管路中水倒流而通过副叶轮处的间隙溢出损坏电机；进口处的电磁阀迅速打开，使外界的空气快速进入吸人管路中，切断水到进水管路的虹吸现象，保证下一次泵起动时泵腔中有足够的水参与自吸。

联接电磁阀的管要合适，以保证在电磁阀打开时空气能快速
进入到吸人管路中，一般取25mm管.
1 WFB型立式自吸泵结构与自吸原理
图2 泵的结构图
1.叶轮
2.泵体
3.储液室
4.副叶轮
5.泵轴部件
6.止回阀
7.电磁阀
8.筋板
1.1 自吸原理
WFB型泵属于外混式自吸离心泵，其自吸原理及自吸过程见图1。

使用前泵体加满水，起动后一方面由于叶轮的旋转，把叶轮流道内的水排往泵体外的储液室，在叶轮的进口前端造成真空，把进水管路内的空气吸人泵内，经叶轮流道到达叶轮边缘。

另一方面在叶轮旋转作用下被排出的水经泵体流往储液室，然后自储液室经回流孔回到叶轮边缘。

在回流孔流回的水在压力差和重力的作用下，射向叶轮流道内。

当碰上叶轮叶片时被叶片击散，与吸人管路来的空气相混合后，向叶轮旋转的方向流动。

气水混合物在泵体出口被隔舌剥离，流到储
液室，此时混合物撞击到储液室中的筋板，加快实现气水分离，此时气泡在压力的作用下流向泵的出水管路和储水室的上端排到外界，剩余的水经过回流孔流向叶轮外缘，并与吸人管路来的空气混合。

这样反复进行，直到把吸人管路中的空气全部吸完，水沿吸人管路流入叶轮，使泵由自吸过程转变为输水过程，开始正常输水。

液体在叶轮的强迫旋转下，在离心力的作用下被从叶轮中甩出，沿泵体流道高速运动，由于泵体流道从隔舌到出口处，断面面积逐渐扩大，液体的流速逐渐减小，压力逐渐增大.
1.2 结构概述
WFB型自吸泵由叶轮、泵体、储液室、轴、副叶轮、止回阀、电磁阀等部件构成(见图2)。

泵用联轴器与电机相联，叶轮为半开式。

轴向力由立式电机的径向推力轴承来承受，当径向力过大时泵轴部分增设橡胶径向轴承。

2 影响泵自吸性能的因素探讨
2.1 储水量和储水高度对自吸性能的影响
在其它条件不变的情况下，我们把储水高度加高(抬高泵进水口弯头高度)80mm，自吸高度由4.2m水柱提高到6.8m水柱。

可见储水高度增加，储水量增加时，泵的自吸能力显著提高。

2.2 回水孔位置对自吸性能的影响
在储水高度增加80mm的条件下，改变回流孔的位置也有不同的最大真空度，当回流孔距离隔舌300(图3中A位置)时自吸高度为7.5m水柱，距隔舌1200(图3中B位置)的自吸高度为7.1m水柱，距隔舌2100的自吸高度为6.8m水柱。

分析回流孔在隔舌30°处，泵体内液体流速最快，压力最小，此处开回流孔与出口相连，最利于高压水回流，径向回流撞击叶片，形成较好的气水混合。

2.3 气水分离室中筋板对自吸时间的影响
在选定回流孔位置、储液高度、储水量、隔舌间隙等条件下，没有筋板时，自吸高度能达到7.5m水柱，但自吸时间很长，3.5min 才上水，增加筋板后，自吸时间变为l70秒，筋板的作用是提高了气水分离的效果.
为提高副叶轮的密封能力，除要考虑副叶轮直径外，还应注意副叶轮叶片前的间隙及叶片的数量，由于副叶轮消耗的功率与叶轮直径成五次方成正比的关系，副叶轮的封压能力一般不宜过大，否则损失的功率增加，效率降低n)。

叶片前的间隙在装配时调整为0.2～0.5(见图2所示)，保证副叶轮的密封能力。

在设计过程中，应保证进水管路中弯头的下边缘足够高，以便在泵停机时能在储液室容纳足够的水，保证泵下次起动时有充足的水参与自吸过程，否则对下次泵起动时的自吸过程不利。

一般储水量为秒流量的一半，气水分离室的容积大于储液室的容积，取储水高度l68mm.
2.4 自吸试验
用自吸泵抽封闭容器中的空气，容器中空气密度不断减少，压力下降，真空度不断提高，可测出达到各真空度所需的抽气时间.
3 结论
(1)自吸泵需要的储液高度随着该泵的要求达到的自吸高度不同而不同，一定的自吸高度有相应的储液高度，低于此高度水封作用保证不了。

储液高度太高会减慢气体排出的过程.
(2)径向回水的回流孔的位置，距隔舌300左右为宜。

最好能和泵的出口连通，有助于高压水从出口回流到截面小的低压区，利
于气水混合.
(3)气水分离室的筋板能阻止因叶轮旋转造成的气水混合物按抛物线形状旋转，气水混合物撞击到筋板后加快气水混合物的分离。