2.2.2　离心泵的结构及主要零部件

2.2.2.1　离心泵的结构

离心泵由叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封装置等构成。IS型离心泵结构见图2-16。

叶轮是离心泵的主要做功元件，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。

泵体（蜗壳）是离心泵主要的过流部件之一。由叶轮流出的液体汇集到蜗壳中，并在蜗壳中减速增压；蜗壳还起到支承固定作用，并与安装轴承的托架相连接。

泵轴是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。

轴承是套在泵轴上支承泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。泵运行过程中轴承的温度最高85℃，一般运行在60℃左右，如果过高要查找原因并及时处理。

密封装置，从叶轮流出的高压液体，经过叶轮后盖板，沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外，称为外泄漏，所以在此必须有密封装置（轴封装置），其作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。此外为避免由叶轮出口的流体沿叶轮前盖板和涡壳的间隙向入口处泄漏，在叶轮入口处设置盖盘密封，也称内泄漏密封环。

2.2.2.2　离心泵的主要零部件

离心泵的转动部分包括叶轮、泵轴、轴套、轴承等零件。

（1）叶轮

叶轮是离心泵中将驱动机输入的机械能传给液体，并转变为液体静压能和动能的部件。它是离心泵唯一对液体直接做功的部件。

对叶轮的主要要求是：每个单级叶轮能使液体获得最大的理论能头或压力增值；叶轮所组成的级有较高的级效率，且性能曲线的稳定工况区较宽；叶轮有较高的强度、结构简单制造工艺性好。

叶轮由叶片、轮盘、轮盖等零件所构成。

①按叶轮外形分为开式、半闭式（或叫半开式）和闭式三种，如图2-17所示。

开式叶轮：在叶片两侧无盖板，流道完全敞开，如图2-17 （a）所示，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，污水、含泥沙及含纤维的液体，效率较低，输送的液体压力不高。半开式叶轮：只有后盖板而无前盖板，流道是半开启式的，如图2-17 （b）所示，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低。闭式叶轮：在叶片两侧有前后盖板，叶道截面是封闭的，如图2-17 （c）所示，效率高，但制造复杂，适用于高扬程泵，输送不含杂质的清洁液体。一般离心泵叶轮多为此类。

②按叶轮吸入方式分为单吸叶轮、双吸叶轮两类，如图2-18所示。

单吸叶轮如图2-18 （a）所示。双吸叶轮如图2-18 （b）所示，适用于大流量泵，其抗汽蚀性能较好。

③按叶轮按液体流出方向分为三类：径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮；

斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮；

轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。

④按叶片的形状分为直叶片和弯叶片两类：当叶片弯曲方向与叶轮旋转方向相反时，称为后弯曲叶片，反之称为前弯叶片。前弯叶片所产生的理想扬程最高，后弯式最低，径向居中。尽管前弯叶轮的理论扬程为最大，但前弯叶轮得到的主要是动扬程，需要较大的转能装置，而且前弯叶轮的效率低，在生产实际的应用中离心泵仍广泛采用后弯叶轮。离心泵叶轮的叶片数为6～12片，常见的为6～8片。对于输送含有杂质液体的开式叶轮，其叶片数一般为2～4片，叶片的厚度为3～6mm。

叶轮的材料主要是根据所输送液体的化学性质、杂质及在离心力作用下的强度来确定。清水离心泵叶轮用铸铁或铸钢制造，输送具有较强腐蚀性的液体时，可用青铜、不锈钢、陶瓷、耐酸硅铁及塑料等制造。

（2）泵轴

离心泵的泵轴主要作用是传递动力，支承叶轮保持在工作位置正常运转。一端通过联轴器与电动机轴相连，一端支承着叶轮做旋转运动，轴上装有轴承、轴向密封等零部件，属阶梯类零件，一般情况下为一整体。在防腐泵中，由于不锈钢价格较高，有时采用组合件，接触介质的部分用不锈钢，安装轴承及联轴器则采用其他材质。

（3）轴套

作用是保护泵轴，使填料或机械密封与泵轴的摩擦转变为填料或机械密封与轴套的摩擦，是泵的易损件。

（4）轴承

起支承转子重量和承受力的作用。离心泵上多用滚动轴承，外圈与轴承座孔采用基轴制，内圈与转轴采用基孔制。轴承一般用润滑脂和润滑油润滑。

（5）泵壳

泵壳也称蜗壳，它是水泵的主体。起到支承固定作用，并与安装轴承的托架相连接。作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便叶轮吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩出的液体，同时又是一个能量转换装置。

①蜗壳：蜗壳是指安装叶轮的截面积逐渐增大的螺旋形流道的泵体，有吸入管、蜗壳、排出管，如图2-19所示。螺旋线蜗壳流道逐渐扩大以减速增压，出口扩散管的断面积逐渐扩大进一步减速增压，使很大一部分动能转变为静压能。

蜗壳的优点是制造方便，高效区宽，由于车削叶轮的量限定在很小的范围使泵的效率变化忽略不计。缺点是蜗壳形状不对称，在使用单蜗壳时作用在转子径向的压力不均匀，易使轴弯曲。

②导轮：对多级泵而言为限定流体的运动方向和提高泵的效率，叶轮外周安装导轮。导轮是位于叶轮外周固定的带叶片的环。这些叶片的弯曲方向与叶轮叶片的弯曲方向相反，其弯曲角度正好与液体从叶轮流出的方向相适应，引导液体在泵壳通道内平稳地改变方向，将使能量损耗减至最小，提高动能转换为静压能的效率。

导轮是一个固定不动的圆盘，正面有包在叶轮外缘的正向导叶，这些导叶构成了一条条扩散形流道，背面有将液体引向下一级叶轮入口的反向导叶，其结构如图2-20所示。液体从叶轮甩出后，平缓地进入导轮，沿着正向导叶继续向外流动，速度逐渐降低，动能大部分转变为静压能。液体经导轮背面的反向导叶被引入下一级叶轮。

导轮上的导叶数一般为4～8片，导叶的入口角一般为8°～16°，叶轮与导叶间的径向单侧间隙约为1mm。若间隙过大，效率会降低；间隙过小，则会引起振动和噪声。

（6）密封环

离心泵的叶轮是作高速转动的，因此它与固定的泵壳之间必有间隙存在，从而造成叶轮出口处的液体通过叶轮进口与泵盖之间的间隙漏回到泵的吸液口，称为内泄漏。为了减少内泄漏，必须尽可能地减小叶轮和泵壳之间的间隙。但是间隙太小容易发生叶轮和泵壳的摩擦，这就要求在此部位的泵壳和叶轮前盖入口处安装一个可以拆卸的密封环-盖盘密封，以保持叶轮与泵壳之间具有较小间隙，减少泄漏。

密封环按其轴截面的形状可分为平环式、直角式和迷宫式等，如图2-21所示。

（7）轴封装置

从叶轮流出的高压液体，经过叶轮背面，沿着泵轴和泵壳的间隙流向泵外，称为外泄漏，所以在此必须有轴向密封装置。其作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。轴向密封主要有填料密封和机械密封。

①填料密封：填料密封是依靠填料和轴（或轴套）的外圆表面接触来实现密封的。它由填料箱（又称填料函）、填料、液封环、压盖、双头螺栓等组成。如图2-22所示为带液封环的填料密封。液封环安装时必须对准填料函上的入液口，通过液封管与泵的入口相通，起冷却和润滑作用。

填料密封是通过填料压盖压紧填料，使填料发生变形，并和轴（或轴套）的外圆表面接触，防止液体外流和空气吸入泵内。

②机械密封：机械密封又称端面密封，是靠一组研配的密封端面形成的动密封。将容易泄漏的轴封，改为较难泄漏的静密封和端面径向接触的动密封。机械密封的种类很多，但工作原理基本相同。

断面密封主要由动环2和静环1两个重要元件，动环2与泵轴一起旋转，静环1固定在压盖3内，用防转销9来防止它转动。动环2与静环1的接触端面A在运动中始终贴合，实现轴向密封。

辅助密封元件包括各静密封点（B、C、D点）所用的O形或V形密封圈7和8。压紧元件是弹簧4。传动元件有传动座5及键或固定销钉6。

机械密封中一般有4个可能泄漏点A、B、C和D，如图2-23所示。