往复泵原理

1-电动机；2-排出阀；3-吸入阀；4-安全阀；5-斜盘；6-斜块；7-十字头； 8-填料箱；9-柱塞杆；10-液缸体
图7-23
3DSL型三柱塞泵结构图

该泵由立式交流电动机经斜块、斜盘、十字头，将电动机 的旋转运动转换为柱塞杆的直线往复运动，从而完成了液体的吸、 排作用。液缸部分由液缸体、三组装有柱塞杆的填料箱和三组阀 室所组成。为了便于检修，填料箱单独装入液缸体内，采用了具 有高耐磨性的有充填物的聚四氟乙稀作成的人字形密封圈。每组 阀有一个吸入阀和一个排出阀。排出阀为弹簧式重力锥形阀。吸 入阀是一个具有较大过流面积和很轻重量的特殊形式的弹簧重力 锥形阀。在阀室上装有放气阀，在起动时可放尽液缸内的气体。 传动部分由传动、斜块、斜盘、十字头等组成。电动机通过弹性 联轴节带动传动轴旋转时，轴上的斜盘作摇摆运动。十字头及十 字头套将这个摇摆运动转换为柱塞杆的直线往复运动。传动部分 的零件装在传动箱内。传动箱位于整个泵的最下部，固定于基础 上，并起支撑液缸和电动机的作用。 传动箱内的零件，除依靠油的飞溅润滑外，传动箱内还装 有足够量的工业油。箱内设有油位指示器，可指示出油位。泵经 过半个月使用运转之后，应更换传动箱内的润滑油，一般一个月 更换一次。靠近联轴器的滚动轴承，采用干油润滑，应定时加入 润滑油。联接在液缸体上的安全阀，是一种弹簧式安全阀。当泵 内工作压力达到额定压力的1.1～1.5倍时，安全阀就自动开启， 将高压水返回吸入腔，从而对泵起到安全保护作用。
往复泵
一、往复泵的工作原理： 是一种容积式泵，往复泵由泵缸、活塞、活塞 杆、吸入和排出单向阀等主要部件组成。
活塞杆与传动机构相连接，带动活塞做往复运 动，活塞往复运动一次，吸液和排液一次，完成 一次循环。
Vh
单动泵、双动泵
单动泵、双动泵
Q
Q
π
2π
3π
φ
Q
π
2π
3π
φ
π
2π
3π
φ
往复泵活塞移动的距离L称为行程，活塞的面积为A， 泵缸直径为D，则活塞每往复一次的理论排液体积V为：
齿轮泵
齿轮泵的分类
外啮合 内啮合
按啮合形式 { 分类
{
按齿形曲线 {
按齿面
渐开线 摆线
{
直齿 斜齿 人字齿
一、外啮合齿轮泵原理和结构
(一)外啮合齿轮泵的结构
1. 结构： 齿轮、壳体、端盖等
典型结构
CB齿轮泵 p = 2.5 MPa
卸荷槽 缩小压油口 减小端面间隙 0.03~0.04mm 增大吸油口 小槽 a (泄油） 小孔
V

4
D L AL
2
再假设活塞每分钟往复的次数为n，则往复 泵的理论流量为： Qt=Vn/60=ALn/60 由于存在活塞和泵缸之间的泄漏以及吸水阀与 压水阀滞后泵的动作所导致的倒流，每秒钟所 损失掉的液体体积为Q L，故往复泵的实际流量 Q=Qt-QL，引入容积效率，
V Q Q tt Qt Ql Qt 1 Ql Qt
图7-22 1DBM-1.2/10型隔膜式计量泵结构图
Fra Baidu bibliotek

该型泵主要由传动部分、液缸部分、阀组、调节部分等组成。主要 用于石油、化工、轻工、医药、科研等部门输送带酸、碱性溶液及其 性质和上述溶液相近似的介质。介质温度不超过40℃。并可输送悬浮 液及粘度较大的介质。 该型泵系隔膜式单缸作用可调计量泵，是一种无级调节、液体流 量较精确的计量泵，它采用了N型轴调节机构、传动平稳、结构紧凑、 行程调节方便。泵系由电动机通过联轴器、蜗轮副减速传递至主轴 （N形轴），借偏心块带动连杆，将回转运动经十字头转化为柱塞的 往复运动。因而柱塞使隔膜腔内的油产生压力，推动隔膜从而实现泵 的吸液、排液作用。 液缸——隔膜头内装有耐腐蚀多向轧制的聚四氟乙烯隔膜，还装 有球阀或球面阀的吸、排阀室、安全阀、补偿阀，以保证泵的安全运 转和较精确的计量精度。 为实现流量无级调节，在水平主轴（N形轴）之一端装有调节机构， 传动调节手轮（装有调节表）带动与主轴相连调节螺杆，使主轴在水 平方向左右移动，借偏心块改变偏心的大小，使连杆及柱塞的行程长 度随之改变，从而实现流量的调节，因而获得所要求的流量值。 图4-23为3 DSL型三柱塞泵结构。它系无曲拐电动往复泵，主 要为高压容器里输送高纯度的液体。液体温度不得超过60℃。
往复泵的调节
旁路调节 改变转速和活塞行程
往复泵的维护保养
每日检查机内及油杯内润滑油液面 经常检查进出口阀及冷却水阀， 轴承、十字头等部位经常检查 检查活塞杆填料 定期更换润滑油，对泵各摩擦部位进行全面检查 定期大修，对所有零件进行拆洗、维护。

1－进水管；2-吸入阀；3-排出阀；4-出水管；5-隔膜头；6-前隔膜；7-隔膜限制版；8后隔膜；9-缸体；10-阀组；11-电机座；12-联轴器；13-电动机；14-传动箱；15-底 座；16-活塞；17-连杆；18-蜗杆；19-蜗轮；20-止推轴承；21-N形轴；22-调节螺杆； 23-调节流量小轮；24-调量表
H
Q
再由于往复泵排液的不连续，流量是经常变化着， 上式只是往复泵每分钟的平均流量大小，而理论瞬时 流量q与活塞运动速度关系为：
q A u A dx dt A L 2 (sin r 2 sin 2 )
式中，r为曲柄半径，ω为角速度，L为连杆的长度。 x为活塞到曲柄旋转中心的距离，θ为曲柄所处位 置角，如
曲柄转角和活塞运动
往复泵的总体结构可分为两大部分，一部分是液力端，它包 括液缸、柱塞或活塞、阀填料函、集流腔和缸盖等，另一部分为 动力端，它是由曲轴、连杆、十字头、中间杆、轴承和机架等组 成的。 其基本结构形式为具有滑动轴承或滚动轴承的卧式和立式两 种。
往复泵的运转和调节
往复泵却不能像其它泵那样用压水阀调节流量，更 不能像离心泵那样在关死状态下运行。因此在往复泵装 置中必须有安全阀及其它的安全设备， 另外还须特别注意活塞与泵缸接触部分以及柱塞杆 经过泵缸滑动部分的填料磨损与损坏的问题。
图7-26 图7-25所示的齿轮泵特性曲线 (Kracht)
旋涡泵示意图：
液体中旋涡泵中获得的能量与液体在流动过程中进入叶轮的次 数有关。当流量减小时，流道内认体的运动速度减小，液体流入叶 轮的平均次数增多，泵的压头必然增大；流量增大时，则情况反。 因此，其H~Q曲线呈陡降形。旋涡泵的特点如下：
b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套
3. 径向力不平衡
1）原因：径向液压力分布不均 啮合力 2）危害：轴承磨损、刮壳。 3）措施：缩小压油口，增加径 向间隙。
※ 压油口缩小后， 安装时注意不能反转。
三、优缺点和用途
优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠， 自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。 缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。 用途：工程机械、机床低压系统。

齿轮泵结构示意图如图7-24所示。螺杆泵也属于这一 类，它是靠主动件和从动件在泵壳内旋转，将充满齿轮齿 槽或螺杆啮合空间的液体输送出去。 具体过程分析如下：在吸入侧，两个相互啮合的齿轮齿 槽充满了液体。液体从进口流入，其方向与齿轮旋转方向 相反。由于齿轮四周有泵体封闭，液体就被带往排出侧。 在那里，从两个齿轮流出的液体互相汇合，其中绝大部分 被挤入泵的出口，只有一小部分返回到吸入室。 假设在垂直旋转轴的平面内，被相邻两个轮齿和泵壳 所包围的面积为A，轮齿宽度为b，齿数为z，则每转一转 排出的液体总体积（两个齿轮）为Vth=2zAb。A可以通 过几何关系根据齿轮的种类精确计算出。当主动齿轮与从 动齿轮的外径相等，都为D时，A也可根据齿形的制造方法 得出，并得到如下的排液体积公式：
则往复泵的实际流量Q为 Q=ηVQt=ηvALn/60
扬程
往复泵依靠 活塞将压能给予液体，理论上扬程与流量元 关，可以达到无限大。 实际由于往复泵的扬程增加时，容积效率减小，所以流量 随扬程的增加而略有降低。 往复泵的排出压力取决要 管路特性，泵的强度、密 封和配备的电机功率。 流量与排出压力无关，取 决于泵缸的结构尺寸，活 塞的行程、及运动往复的 频率。

齿轮泵结构简单，而且价格比其它高压泵便 宜，所以广泛使用在液压技术方面。由于齿轮和 泵体之间的间隙较小，因此所抽送的液体一般不 宜含有腐蚀性颗粒或其他类型的颗粒杂质。典型 结构见图7-25所示。 图7-25是中压大流量高速油泵的示图。主动 轴和从动轴采用由输送介质润滑的滑动轴承。由 于填料函处于吸入管的压力之下，因此，只要吸 入压力同外界的大气压力没有显著的差别，则填 料函几乎处于无载荷状态。主动轴的端面受载情 况也是如此。这里就达到了压力平衡。从动轴通 过其平衡孔，也可达到压力平衡。 图7-26是这种泵的特性曲线。随着泵的压力的 提高，体积流量仅仅略微下降点。在给定的最高 压力为15Pa (14.72bar表压)下，由于转数高 达1450r/min（24.17r/s），该泵就未能达 到最佳效率。
2. 工作原理
密封工作腔： 齿间槽、壳体、端盖组成 啮合线、吸油腔、排油腔
吸油过程：轮齿脱开啮合→V ↑ → p ↓ →吸油； 排油过程：轮齿进入啮合→V ↓ → p ↑ →排油。
二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题
1. 困油现象
1) 产生原因： ε> 1，构成闭死容积Vb 压 Vb由大→小，p↑↑， 油液发热，轴承磨损。 Vb由小→大，p ↓↓， 汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。 2) 危害：影响工作、缩短寿命 3) 措施：开卸荷槽 原则： Vb由大→小，与压油腔相通 Vb由小→大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通
往复泵活塞的瞬时速度是变化的，不均匀的， 因此流量也是不均匀的、脉动的。 改善方法：双动泵、三动泵、设置空气室
泵入口
吸入
排出 泵出口
往复泵具有自吸能力，启动前可以不灌液， 实际操作中为避免干摩擦，一般在初次启动 前注满液体。
往复泵的运转
吸上高度有一定限制，应按泵性能确定实际安装高 度 启动前先用液体灌泵以排除泵内存留的空气，缩短 启动过程。 开动前，必须打开阀门。 注意： 进出口管线及阀门是否有堵塞 保持润滑油的高度 运转前打开泵的冷却水阀门 运转时应无冲击声，否则立即停车 冬季停车，水套内的冷却水放尽
吸
2. 泄漏问题
1) 泄漏途径：轴向间隙 80% ql 径向间隙 15% ql 啮合处 5% ql 2) 危害：ηv↓ 3) 防泄措施： a) 减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套
防泄措施：
a) 减小轴向间隙 小流量：间隙0.025-0.04 mm 大流量：间隙0.04-0.06 mm
二）、回转泵结构及用途

回转泵在原理上与往复泵 同属于容积式泵，它与往复泵不 同的是往复泵使用做往复运动的 活塞或柱塞，而回转泵则使用做 回转运动的转子，并且在往复泵 上，阀门是泵工作不可缺少的部 件，但在回转泵上却没有使用阀 门的必要，同时回转泵的液体流 量是连续的，没有液体流量的加 速和减速情况的存在。在结构上 取消了曲柄传动机构，使得回转 泵的结构较为简单，其结构型式 大致可分为齿轮式及滑片式两种。
按流体与机械相互作用方式 叶片式： 能量转换是在带有叶片的叶轮及连续 绕流叶片的介质之间进行的；叶片与流体的相 互作用力是惯性力。
包括叶片泵、风机、水轮机、汽轮机等。
容积式： 利用封闭工作腔中容积周期变化来输送流 体的机械（机械与流体间的相互作用力主要是 静压力）。
容积式流体机械又可按运动方式分为：
往复式：活塞或柱塞在缸体中作往复运动； 回转式：各种形状的转子在壳体中作回转运动
往复泵
往复泵
但是近年来，由于离心泵性能的大大提高，适用范围扩
大，而且已扩大到了往复泵的使用范围，所以现在很少将 往复泵当作通用水泵来使用，而更多的是把它当作油泵来 使用。 适用于流量小而压力高和高黏度液体的场合。在这种小 流量范围内，往复泵具有比离心泵优越的特性： 往复泵的效率高，能自吸，运转过程中几乎没有噪音； 能在高压下输送小流量；适用于输送粘稠物料，而且能 够提供精确计量的体积流量等。根据这些特性，往复泵特 别适合于小流量供水，化学工业，产生驱动水压机加压水， 输送油类，以及做成计量泵等。