叶轮平衡装置

2. 轴封[Shaft Sealing]
单端面机械轴封[Mechanical Shaft Seal]。
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船舶辅机−第3章 离心泵 [Centrifugal Pump]
(2) 填料密封 填料是由植物纤维、人造纤维、 填料是由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等的编制 物或以有色金属为基体， 物或以有色金属为基体，辅以浸渍材料或充填材料 制成的绳状物，常见的是方形截面的石墨加织石棉 制成的绳状物，常见的是方形截面的石墨加织石棉 盘根。一般<0.5MPa时3~4圈，0.5~1MPa时4~5圈。 盘根。一般 时 圈 时 圈 填料密封应该适当泄漏，不超过 滴 分钟 分钟， 填料密封应该适当泄漏，不超过60滴/分钟，可通过 轴封压盖调整。 轴封压盖调整。
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2. 平衡孔或平衡管法 平衡孔或
平衡孔法：叶轮后盖板开平衡孔。后盖板处加密封环。 平衡孔法：叶轮后盖板开平衡孔。后盖板处加密封环。 在后密封环以内，前后压力基本相等。缺点：容积效 在后密封环以内，前后压力基本相等。缺点： 率和水力效率降低。 率和水力效率降低。
(2) 导轮
BH段是螺旋角为常数的对数螺线，平顺地收集液体； 段是螺旋角为常数的对数螺线，平顺地收集液体； HC段是扩压段，液体再经环形空间进入反导叶间流道。 反导叶间流道 段是扩压段，液体再经环形空间进入反导叶间流道。
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涡壳泵在非设计工况及车削叶轮后效率变化小， 涡壳泵在非设计工况及车削叶轮后效率变化小，高效 率工作区宽，水力性能完善，但内表面不能加工， 率工作区宽，水力性能完善，但内表面不能加工，铸 造精度和光洁度不宜保证。 造精度和光洁度不宜保证。涡壳泵在非设计工况会产 生不平衡径向力。单级泵多为涡壳泵，多级泵涡壳式 生不平衡径向力。单级泵多为涡壳泵， 和导轮式都有(3级以上的泵各级能量转换装置多为导 和导轮式都有 级以上的泵各级能量转换装置多为导 轮式)。 轮式 。
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第二节 离心泵的一般结构 一、叶轮和压出室 二、密封装置 三、轴向力
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一、叶轮和压出室 1. 叶轮[Impeller]
闭式
半开式
开式
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(2) 导轮
多级离心泵采用导轮做能量转换装置， 多级离心泵采用导轮做能量转换装置，因为导轮制造 相对方便，结构紧凑。导轮由圆环形盖板及4~8片导叶 相对方便，结构紧凑。导轮由圆环形盖板及 片 后盖板的反倒叶构成 设计原则与涡壳相同。 构成。 和后盖板的反倒叶构成。设计原则与涡壳相同。
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二、密封装置
1. 密封环 阻漏环 密封环(阻漏环 阻漏环)
作用： 作用：叶轮进口处的径向间隙对容积效率影响最 大。使用密封环可使泵壳和叶轮进口处的径向间 隙很小，磨损后容易修复。 隙很小，磨损后容易修复。
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涡壳
涡壳：以最小的损失（无撞击） 涡壳：以最小的损失（无撞击）汇集叶轮甩出的液 的动能转变成压力能。 在此过程中约 的动能转变成压力能 体，在此过程中约25%的动能转变成压力能。 扩压管： 扩压管：将大部分动能转变 成压力能，使液流减速升压， 成压力能，使液流减速升压， 以便克服管路背压排出。 以便克服管路背压排出。
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四、径向力
涡壳泵设计工况液流不会撞击涡室， 涡壳泵设计工况液流不会撞击涡室，叶轮周围 设计工况液流不会撞击涡室 压力均匀，叶轮不产生液压径向力 不产生液压径向力。 压力均匀，叶轮不产生液压径向力。在非设计 工况将产生液压径向力。 工况将产生液压径向力。 小于额定流量时，涡室内流速(c′2r)降低，但绝对 降低， 小于额定流量时，涡室内流速 降低 速度(c 增大 方向也变化，所以液体撞击涡室， 增大， 速度 ′2)增大，方向也变化，所以液体撞击涡室， 使流速下降，部分动能转换为压力能， 使流速下降，部分动能转换为压力能，在叶轮上 产生径向力R，与泵舌方向90° 产生径向力 ，与泵舌方向 °。
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4. 平衡盘法
平衡板固定于泵壳， 平衡板固定于泵壳，平衡 固定于泵壳 盘用键固定于泵轴并与泵 轴一起转动。 轴一起转动。pA>pB，pC≈ 吸入压力，平衡盘受力(平 吸入压力，平衡盘受力 平 衡力)为 衡力 为： (pB-pC)S，方向 ， 向右， 向右，与叶轮轴向力方向 相反。 相反。
双侧吸入式
大流量泵常采用 双吸式叶轮，主 要是为了减小进 口流速，提高抗 汽蚀能力。
单侧吸入式
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2. 压出室（能量转换装置） 压出室（能量转换装置）
（1）蜗壳及扩压室 ） 蜗壳、扩压室；导轮 蜗壳、扩压室； 作用：以最小的水力损失汇集从叶轮中流出的高速液体， 作用：以最小的水力损失汇集从叶轮中流出的高速液体， 将液体引向泵的出口或下一级，并使液体流速降低， 将液体引向泵的出口或下一级，并使液体流速降低，将 大部分动增转换为压力能。 大部分动增转换为压力能。 涡壳由螺线形蜗室和扩压管构 处为泵舌， 处为基圆 处为基圆， 成。A处为泵舌，O处为基圆， 处为泵舌 基圆直径(涡壳内径 涡壳内径)为 基圆直径 涡壳内径 为 1.05~1.08倍叶轮外径，二者差 倍叶轮外径， 倍叶轮外径 为径向间隙，影响效率和性能。 为径向间隙，影响效率和性能。
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密封水压力比密封腔压力略高(高 密封水压力比密封腔压力略高 高0.0来自百度文库~0.1MPa)，又不 ， 致将填料的润滑剂冲走。安装：水封环与水封管对准。 致将填料的润滑剂冲走。安装：水封环与水封管对准。 输送清洁液体 液体含杂质 出口压力<0.05MPa 出口压力 输送油液 排出口液体作为水封水 过滤后引入水封管 从其它地点引水 用中性密封油
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轴向力平衡方法 1. 止推轴承法 2. 平衡孔或平衡管法 3. 双吸叶轮或叶轮对称布置法 4. 平衡盘法
1. 止推轴承法
小型泵单独使用，大型泵用作补充手段， 小型泵单独使用，大型泵用作补充手段，承受部分推 并轴向定位。 力，并轴向定位。
二、密封装置
1. 密封环 阻漏环 密封环(阻漏环 阻漏环) 密封环多为铜合金， 密封环多为铜合金，也有不 锈钢或酚醛树脂等。叶轮— 锈钢或酚醛树脂等。叶轮 动环、泵壳—静环 静环， 动环、泵壳 静环，可成对 使用，或只设静环。 使用，或只设静环。 1-泵壳 2-叶轮
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1-泵壳 2-叶轮
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2. 轴封[Shaft Sealing]
作用：防止泵内液体通过泵轴和泵壳间隙外漏； 作用：防止泵内液体通过泵轴和泵壳间隙外漏；防止 空气漏入引起噪声和振动。 空气漏入引起噪声和振动。
(1) 机械密封
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三、轴向力及平衡方法
在密封环半径以外叶 轮两侧压力对称。 轮两侧压力对称。在 密封环半径以内， 密封环半径以内，产 生指向吸入口的轴向 力。 轴向力与密封环半径、工作扬程、液体密度有关， 轴向力与密封环半径、工作扬程、液体密度有关，与 泵的流量无关。立式泵还有重力引起的轴向力。 泵的流量无关。立式泵还有重力引起的轴向力。
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4. 平衡盘法
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1-平衡盘 2-平衡板 3-平衡套
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问题：1. 设平衡盘的离心泵工作压力减小后平衡 盘的(轴向、径向)间隙(增大、减小)。 2. 离心泵关小排出阀时，其轴向力(增大、减小)。 3. 离心泵开大旁通阀时，其轴向力(增大、减小)。
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(3) 带水封环的填料密封 填料密封内腔的压力低于大气压或略高于大气压时， 填料密封内腔的压力低于大气压或略高于大气压时， 采用带水封环的填料密封。 采用带水封环的填料密封。
水封环由断面呈 形的两个半圆构成 水封环由断面呈H形的两个半圆构成，安装在轴封壳上 由断面呈 形的两个半圆构成， 水封管对应位置 压力水引入后沿泵轴向两端渗出。 对应位置， 水封管对应位置，压力水引入后沿泵轴向两端渗出。 作用：可以防止空气漏入，对泵轴和填料润滑、冷却。 作用：可以防止空气漏入，对泵轴和填料润滑、冷却。
二、密封装置 1. 密封环(阻漏环)
密封环形式：平环、 密封环形式：平环、曲 径环两种 两种。 径环两种。平环构造简 单，使用较多，可用铜 使用较多， 套自己加工。 套自己加工。曲径环多 用于压头较高的离心泵， 用于压头较高的离心泵， 密封效果好。 密封效果好。 密封环间隙应符合要求， 密封环间隙应符合要求， 磨损后换新， 磨损后换新，安装时用 涂红铅油方法检查是否 摩擦。 摩擦。
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四、径向力
涡壳泵设计工况，叶轮周围压力均匀， 涡壳泵设计工况，叶轮周围压力均匀，叶轮不产生 压力均匀 径向力。同时，涡室内液流撞击小 损失小。 液流撞击小， 径向力。同时，涡室内液流撞击小，损失小。 偏离额定流量时，叶轮四周压力不等，产生径向力。 偏离额定流量时，叶轮四周压力不等，产生径向力。 压力不等 同时液体在涡室内撞击加重 损失大。 撞击加重， 同时液体在涡室内撞击加重，损失大。
平衡管法：叶轮后盖板不开平衡孔， 平衡管法：叶轮后盖板不开平衡孔，将后密封环之内 的液体用泵体外的平衡管引回叶轮吸入口。特点： 的液体用泵体外的平衡管引回叶轮吸入口。特点：容 积效率降低，但水力效率不降低。 积效率降低，但水力效率不降低。
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3. 双吸叶轮或叶轮对称布置法 双吸叶轮或
双吸叶轮两侧压力平衡， 双吸叶轮两侧压力平衡，多用于 两侧压力平衡 大流量泵。 大流量泵。 多级离心泵各级扬程一般相等， 多级离心泵各级扬程一般相等， 叶轮为偶数时，叶轮对称布置， 叶轮为偶数时，叶轮对称布置， 轴向力平衡。 轴向力平衡。 2、3两种方法实际上不能完全平衡轴向力，仍需要止 、 两种方法实际上不能完全平衡轴向力， 两种方法实际上不能完全平衡轴向力 推轴承法承受剩余的不平衡轴向力。 推轴承法承受剩余的不平衡轴向力。
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扩压管是渐扩截面，将液流 的大部分 大部分动能转换成压力能。 大部分 扩压管（扩压器） 扩压管（扩压器） 扩散角6~8°。排出管径为 0.7~1.0倍吸入管径，低压泵 取1，高压泵取<1。
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1-平衡盘 2-平衡板 3-平衡套 扬程变化导致叶轮轴向力变化时，平衡力与之适应： 扬程变化导致叶轮轴向力变化时，平衡力与之适应：扬 程增加，轴向力>平衡力 转动组件左移， 减小， 平衡力， 程增加，轴向力 平衡力，转动组件左移，b2减小， pB 增加，逐渐使(p 等于轴向力而达到新平衡位置。 增加，逐渐使 B-pC)S等于轴向力而达到新平衡位置。转 等于轴向力而达到新平衡位置 动组件会轴向移动，不能使用止推轴承， 动组件会轴向移动，不能使用止推轴承，而使用滑动轴 承。 22