主要知识点：

离心泵的主要零部件； 离心泵的轴向力；离心泵的密封方式；常用离心泵的整体结构组成

重点内容：

离心泵主要零部件的结构及作用；离心泵轴向力产生的原因和减小轴向力的措施。

一、离心泵的主要零部件

离心泵的种类和整体结构多种多样，但其主要零部件的结构基本相似。 

1.叶轮

叶轮是使液体获得能量的主要零件。

叶轮装在泵轴上，随泵轴一起旋转，使液体产生离心力，同时把机械能转化为液体的动能和压能。离心泵内至少要安装一个叶轮。

单级离心泵上装一个叶轮。多级离心泵上则装多个叶轮，而通常根据叶轮的数量把多级离心泵分成几级泵。如泵轴上装有6个叶轮，则把该离心泵称为6级泵。

   不同的离心泵，其叶轮的结构形式也不一样。常见的叶轮种类有：

1）闭式叶轮：由前盖板、后盖板、叶片及轮毂组成。闭式叶轮一般用于清水泵。

2）半开式叶轮: 由后盖板、叶片及轮毂组成；半开式叶轮一般用于输送含有固相颗粒的液体。

3）开式叶轮： 由叶片及轮毂组成；开式叶轮一般用于含有输送固相颗粒较多的液体。

4）双吸叶轮：结构类似于闭式叶轮，不同的是液体可从两个方向吸入。 双吸叶轮一般用于双吸泵上。

    不同结构形式的叶轮，决定了离心泵的特性也有变化。

2.泵壳

泵壳的作用是收集液体并导流至排出口。泵壳上一般设置有吸入口和排出口，便于液体吸入和排出。泵壳上的排出管一般做成扩散孔，起降速增压的作用。 

 不同的离心泵，其泵壳的结构形式也不一样。常见的泵壳主要有：

１）单级离心泵泵壳：一般为涡壳形。泵壳和托架用螺栓连接在一起。

２）分段式多级离心泵泵壳：一般为圆柱形。由进水端、出水端、中间泵壳用拉杆连接成一个整体。

3）中剖分式多级离心泵泵壳：上、下泵壳分别铸成整体结构。两泵壳间用多个螺柱连接。

3.托架

托架是单级离心泵的支承部件。便于安装泵壳、轴承等零部件。

4.泵轴

泵轴的作用是传送动力，安装叶轮，同时使叶轮旋转。

5.轴承

 泵轴的作用是支承泵轴。

6.密封装置

  离心泵上安装密封装置，是为了防止离心泵工作时液体的漏失。

1）叶轮密封环：装在叶轮入口或泵壳上，防止或减小离心泵内漏。

2）填料密封盒:装在泵壳上，内装密封圈，防止或减少离心泵的外漏。

3）机械密封装置:装在泵壳上，防止或减少离心泵的外漏。机械密封的结构型式较多，但密封原理基本相似。

7.导轮（叶）

装在多级泵的中间泵壳内，把前一级叶轮甩到外圆的液体引导到后一级叶轮的入口处。

在有些多级泵中，把导轮和泵壳做成一整体，不需要单独安装导轮。

8.中间泵壳

作为多级泵每一级的泵壳，同时用于安装导轮。

9.进水端

相当于泵壳的一部分。

分段式多级泵的进水端上有进水管法兰、平衡管孔、冷却水孔和支座等。

10.出水端

相当于泵壳的一部分。

分段式多级泵的出水端上有出水管法兰、平衡管孔、冷却水孔和支座。

二、离心泵的轴向力

单吸叶轮的离心泵，叶轮上要产生绐终指向泵的吸入口的轴向力。

1.轴向力产生的原因

如图可知： 在叶轮吸入口以外的的左、右两侧，液体的压力均为P2,液体作用在叶轮两侧的力的大小相等，方向相反，其合力为零。而在叶轮入口以内，叶轮左侧的液体压力为p1，叶轮右侧的液体压力为p2，而p1< p2，所以，液体作用在叶轮左侧（吸入口）方向向右的力，小于液体作用在叶轮右侧（叶轮背面）方向向左的力，最终在叶轮上产生向左（指向入口）的轴向力。

轴向力将严重降低轴承的使用寿命，对离心泵工作不利，所以，轴向力对离心泵工作是有害的，必须减小或消除。

2.轴向力的平衡方式

轴向力的平衡主要有以下5种方式：

1）开平衡孔

在叶轮后盖板上开一圈平衡孔，使前后盖板密封环内的压力基本相等，大部分轴向力可被平衡。

该方法一般用于单级离心泵。

2）采用双吸叶轮

采用双吸叶轮离心泵，液体是从两边同时吸入的，作用在叶轮上的力大小相等、方向相反，轴向力互相抵消。

3）叶轮对称安装

对多级泵，将叶轮背靠背或面对面地安装在一根泵轴上，轴向力（方向相反）互相抵消。

4）安装平衡管

用平衡管将多级泵的出口与进口连通。即将高压区与低压区连通，从而平衡压力（减小压差）而降低轴向力。

５）安装平衡盘

如图所示，在靠近末级叶轮背面的泵体（泵壳）上安装一平衡板，在泵轴上安装一平衡盘，平衡板和平衡盘留有一定的间隙b，平衡盘的右侧与叶轮入口连通。叶轮上受到的轴向力用F表示，平衡盘上受到的平衡力用P表示，其方向向右。

若F>p，叶轮向左移动，间隙b减小，液体漏失量减少，平衡盘左边的压力p2增加。向右的平衡力p随之增大，叶轮开始向右移动，直至与轴向力Ｆ平衡为止。

若F<p，平衡盘（转子）向右移动，间隙b增大，液体泄漏量增加，平衡盘左边的压力p2减小，平衡力p随之减小，转子又开始向左移动，直至再与轴向力F平衡为止。

三、离心泵的密封方式

1.叶轮密封

如图所示，在叶轮入口的外圆上或泵壳上安装叶轮密封环，密封环结构越复杂的密封效果越好。

        １－平口环式；２－直角式；３、４、５－迷宫式；６－阶梯形；螺旋沟槽

                                           叶轮密封结构型式

   密封环的材料：金属、石黑、聚四氟乙烯等。

2.填料密封（盘根）

靠填料和轴或轴套的外圆表面接触实现密封。 填料的松紧程度通过调节填料压盖来控制，也可在密封盒内注入冷却液，以降低填料温度，延长其寿命。 

１－填料套；２－填料盒；３－引水管；４－填料压盖；５－轴套；６－填料；７－填料环

                               填料密封结构

填料的种类：

填料的材料：合成纤维加聚四氟乙烯、合成纤维、纤维加黑铅、聚四氟乙烯、麻浸四氟、石棉浸四氟、石棉石墨、石棉加黑铅、棉加天然胶等

3.机械密封

 机械密封又叫端面密封。

靠两个经过精密加工的动环与静环的端面，沿轴向紧密接触实现密封。

机械密封的组成：机械密封一般主要由四大部分组成。①由静止环（静环）和旋转环（动环）组成的一对密封端面，该密封端面有时也称为摩擦副；是机械密封的核心；②以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构；③辅助密封机构；④使动环和轴一起旋转的传动机构。

１－静环；２－动环；３－压盖；４－弹簧；５－传动座；６－螺钉；７、８－密封圈；９－防转销

                               机械密封结构

 密封原理：靠弹性元件（弹簧或波绞管）密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）两个光洁、平直的端面紧密贴合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜也起着平衡压力和润滑端面的作用。

各种结构形式的机械密封：

各种机械密封的密封材料：

根据密封介质的不同，选用不同的密封材料：

清水：动环—9cr18,1cr13,堆焊钴铬钨，铸铁；  静环—树脂石墨，青铜，酚醛塑料；

河水（含泥沙）：动环—碳化钨；      静环—碳化钨

海水：动环—碳化钨,1cr13,堆焊钴铬钨，铸铁；  静环—浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷；

汽油、润滑油、液态烃：动环——碳化钨，1cr13，堆焊钴铬钨，铸铁； 静环——浸树脂石墨或锡锑合金石墨，酚醛塑料；

    机械密封以填料密封相比，在使用寿命、密封效果、密封材料的抭老化、耐高温、抭腐蚀性、摩擦系数小等方面均有优势。但机械密封成本高一些。

四、常用离心泵的整体结构

 离心泵的结构形式多种多样，下面介绍几种常见的离心泵。

  1.单级单吸悬臂式离心泵的组成

1-泵体；2-叶轮；3-泵体密封环；4-叶轮密封环；5-泵盖；6-机械密封压盖；7-泵轴；8-轴承悬架部件；9-悬架支架；10-轴套；11-机械密封；12-叶轮螺母

       ZXA150-630A型离心泵结构图

            单级单吸悬臂式离心泵的零部件

2.分段式多级离心泵的结构

3.泵壳中剖分式多级离心泵结构

4.分段式内壳体多级离心泵结构

5.电动潜油离心泵

电动潜油离心泵是一种多级离心泵，简称潜油泵。潜油泵包括固定和转动两大部分。固定部分由导轮、泵壳和轴承外套组成；转动部分包括叶轮、轴、键、摩擦垫、轴承和卡簧。电潜泵分节，节中分级，每级就是一个离心泵。潜油泵按叶轮是否固定分为浮动式、半浮动式和固定式三种。

1）叶轮：

  叶轮是电潜泵的核心部分，它是将机械能转变成生产流体压能的关键部件，液体通过叶轮时，液体的压能和动能都得到增加，采用铸造后机加工工艺生产。

  分为浮动叶轮、顶部浮动、叶轮压紧叶轮、轴承叶轮等四种。前三种叶轮在泵中的安装顺序是：从上到下依次为压紧叶轮、顶部浮动、浮动叶轮。

2）导轮

导轮是泵的固定部分，其与叶轮吸人口配合形成吸人室将液体引人下一级叶轮的进口处。它一方面将动能转变成压能和降低速度减小摩阻损失；一方面改变流向，将流体导人下一级叶轮人口。