【正文】 會過載。 （ 2）壓出室。液體離開葉輪時速度很高，而排出管中的流速卻不宜太大，否則管路阻力損失過大。壓出室的主要任務就是要以最小的水力損失匯聚從葉輪中流出的高速液體，將其引向泵的出口或下一級，并使液體的流速降低，大部分動能轉換為壓力能。 離心泵壓出室有蝸殼和導輪兩種。蝸殼如圖 41所示，葉輪外周的蝸室主要起收集液體作用；蝸室后的擴壓管以 7176?！?14176。錐角擴大，使流速平穩(wěn)降低，動能轉換為壓力能。導輪如圖 45所示，有兩個圓環(huán)形壁面及夾在其中的若干導葉，導葉的流道正好對準葉輪外周，其 BH段形狀是一條對數(shù)螺線，以便平順地收集自葉輪流出的液體； HC以后才是擴壓段，液體離開擴壓段時流速降為葉輪出口流速的 15%～ 30%。導輪背面還設有若干反導葉。液體離開導葉后經(jīng)一環(huán)形空間即進入反導葉流道，引入下一級葉輪的進口。 圖 41 單級蝸殼式離心泵 1葉輪； 2葉片； 3泵殼； 4吸入接管； 5擴壓管； 6泵軸； 7固定螺帽； 8蝸室 圖 45 離心 泵的導輪 理論上蝸殼比導輪水力性能更完善，在非設計工況及車削葉輪后效率變化較小，高效區(qū)較寬。但蝸殼內(nèi)表面鑄造精度和光潔度不易保證，實際效率與導輪相差不多。目前單、雙級離心泵（尤其是低揚程的）多采用蝸殼。雙級蝸殼泵的泵殼軸向剖分，吸、排口都鑄在半個泵殼上，無需拆卸接管即可打開另一半泵殼，便于檢修泵內(nèi)零件。三級以上離心泵采用蝸殼制造過于復雜，壓出室多采用導輪，由各級葉輪、導輪和徑向剖分的各段泵殼沿軸向組裝而成。它結構緊湊，重量比采用蝸殼可減輕20%～ 50%。目前鑄造工藝提高，高揚程的單級泵以及多級泵的末 級也有的在導輪之外再加蝸殼，做成組合式。 （ 3）密封環(huán)。離心泵葉輪排出的液體可能會從葉輪與泵殼之間漏回吸口，這會降低泵的容積效率，使泵的流量和揚程減小。為了減少內(nèi)漏泄，須將泵殼和葉輪進口處的間隙做得很小，磨損后又要容易修復，故在葉輪入口處常裝設密封環(huán)。 密封環(huán)是離心泵的易損件，常用銅合金制成，也有用不銹鋼或塑料制作的。安裝在葉輪與泵殼上的密封環(huán)分別稱為動環(huán)和靜環(huán)，它們可以成對使用，小型葉輪可省去動環(huán)。 密封環(huán)有平環(huán)和曲徑環(huán)兩類。曲徑環(huán)阻漏效果好，但制造和裝配的要求高，多用于揚程較高的 單級離心泵。離心泵轉子在工作中難免有抖動和偏移，排送熱的液體時還會受熱膨脹，密封環(huán)徑向間隙過小容易產(chǎn)生摩擦，甚至咬死；但間隙過大漏泄又會顯著增加，新裝密封環(huán)必須用塞尺檢查安裝間隙是否合適。泵工作約 2 000 h后，應檢查密封環(huán)的徑向間隙，超過允許值即應更換。 （ 4）軸封。泵軸伸出泵殼處都設有軸封裝置，否則液體可能由此漏出，不僅會降低容積效率，還容易污染環(huán)境；或因泵正吸高較大，軸內(nèi)側壓力低于大氣壓，空氣可能漏入使噪聲和振動增大，甚至使泵失吸。 軟填料密封和機械密封是離心泵常用的軸封。離心泵使用 的填料多由添加潤滑劑（油脂、石墨、二氧化鉬粉末等）的石棉纖維編制而成。廢氣鍋爐熱水循環(huán)泵等輸送液體溫度較高的泵，可使用由軟金屬編制的填料。軟填料密封結構簡單、成本低廉、更換方便，目前仍普遍應用。其缺點是磨損和漏泄相對較大，使用壽命較短，一般只能用在低速、低壓和液體溫度不高的場合。 填料密封內(nèi)側壓力低于或略高于大氣壓時應采用圖 46所示帶水封環(huán)的填料密封。它在填料之間加裝了由兩個斷面呈 H形的半圓環(huán)合成的水封環(huán) 2，安放位置應對準軸封殼體的水封管，以便引入壓力水，然后沿泵軸向兩端滲出，既能防止空氣吸入泵內(nèi) ，又能給泵軸和填料以適當?shù)臐櫥屠鋮s。填料密封應稍有滴漏，填料老化變硬后應及時更換。 圖 46 離心泵帶水封環(huán)的填料密封 1填料內(nèi)蓋； 2水封環(huán)； 3填料； 4填料壓蓋； 5軸套 1．離心泵的軸向力 葉輪與泵殼間的液體隨葉輪回轉會產(chǎn)生離心力，使葉輪兩側的壓力沿徑向按拋物線規(guī)律分布，如圖 47所示。在密封環(huán)半徑 rw以外，葉輪兩側的壓力對稱；而在密封環(huán)半徑之內(nèi)，作用在進口側的壓力 pl較低，兩側的壓差可由面積 abcd來表示。因此，單吸式葉輪工作時將受到由葉輪后蓋板指向進口端的軸向力 FA，其大小與葉輪兩側的不對稱面積、泵的級數(shù)及每級揚程有關，多級泵軸向力可能較大。液體在葉輪進口處從軸向變?yōu)閺较蛄鲃訒r，還會對葉輪產(chǎn)生方向與 FA相反的動反力，它與力FA相比數(shù)值較小，但泵剛啟動排壓尚未建立， FA未形成，動反力可能引起轉子竄動。 圖 47 離心泵葉輪兩側的壓力 平衡軸向力的方法常有以下幾種： （ 1）止推軸承。因承受軸向力的能力有限，只有小型泵才用它承受全部軸向力，大多數(shù)泵僅用它作軸向定位用，只是平衡軸向力的補充手段。 （ 2）平衡孔或平衡管（見圖 48）。平衡孔是在葉 輪后蓋板上加裝后密封環(huán)，而在后密封環(huán)以內(nèi)的后蓋板上開出的若干個圓形的平衡孔，其總的通流面積應為密封環(huán)間隙通流面積的 3～ 6倍。這樣，在后蓋板密封環(huán)內(nèi)的壓力即與吸入壓力大致相等，從而使軸向力基本平衡。平衡孔法簡單易行，但會使泵的容積效率降低，而且從平衡孔漏回葉輪的液體還會干擾主流，使泵的水力效率降低。為此，可不在葉輪后蓋板上開平衡孔，而是將從排出端漏入葉輪后密封環(huán)內(nèi)的液體用平衡管引回葉輪吸口，既可平衡軸向力，也不會使水力效率降低。 圖 48 離心泵的平衡孔或平衡管 1平衡孔； 2前密封環(huán)； 3平衡管； 4后密封環(huán) （ 3）雙吸葉輪或葉輪對稱布置。大流量的離心泵采用雙吸葉輪，因葉輪形狀對稱，故兩側壓力基本平衡。二級離心泵每級葉輪尺寸相同，揚程相等，使兩個葉輪的吸口方向都向外，對稱布置，即可平衡軸向推力。 采用上述（ 2）、（ 3）方法平衡軸向力，由于葉輪兩側密封環(huán)制造和磨損情況難免有差別，葉輪加工也會有誤差，故軸向力可能不能完全平衡，仍需設止推軸承。 （ 4）平衡盤。多級泵可設平衡盤來平衡軸向力，這是一種液力自動平衡裝置，如圖 49所示。在末級葉輪 4外側有平衡板 2固定在泵殼上，緊靠著它的平衡 盤 1是用鍵裝在泵軸上，隨軸一起轉動。泵工作時末級葉輪背面的空間 A處的壓力 pA較高，有少量液體經(jīng)平衡套的徑向間隙 b1流到空間 B，壓力下降為 pB，再經(jīng)平衡板與平衡盤之間的軸向間隙 b2流到盤后的平衡室 C，再由泄放管通泵的吸入端。 C室壓力 pc接近吸入壓力。平衡盤兩側存在壓力差（ pB－ pC），形成與葉輪所受軸向力反向的平衡力。 圖 49 離心泵的平衡盤 1平衡盤； 2平衡板； 3平衡套； 4末級葉輪 當泵揚程增加，向左的軸向力大于平衡盤的平衡力時，泵的轉動組件就會被推向左移，使軸向間隙 b2減小，漏泄量 隨之減小，于是壓力 pB增加（更接近 pA），直至（ pB－ pC）增加到使向右的平衡力與軸向推力相等時，泵轉子也就在 b2較小的位置達到新的平衡；反之，當軸向力小于平衡力時，轉動組件就會右移，使軸向間隙 b2增加， pB下降（更接近 pC），從而在 b2較大的位置達到平衡。轉子的軸向位置會隨工作揚程的變動而自動調整，故采用平衡盤的泵不能用會軸向定位的滾動軸承，而應采用滑動軸承。 2．離心泵的徑向力 蝸殼式離心泵在設計工況蝸室中靠近葉輪出口的流速與葉輪出口絕對速度大致相等，且方向一致，自葉輪流出的液流不會與蝸 室中的液流發(fā)生撞擊。這時葉輪周圍的壓力大體上是均勻的，在葉輪上不產(chǎn)生徑向力。當泵不按額定流量工作時，蝸室中的流速和葉輪出口的絕對流速都會改變，兩者的方向也不再相同，從葉輪甩出的液流便會與蝸室中的液流發(fā)生撞擊，葉輪周圍的壓力分布不再均勻；而且葉輪各處液體的流出量也不再相等，在葉輪周圍產(chǎn)生的動反力也不一樣。作用在葉輪上的徑向力即是葉輪所受液壓力和動反力的合力。流量偏離額定流量越遠，泵的揚程越高，或葉輪的尺寸越大，則產(chǎn)生的徑向力也越大。 泵軸所受的徑向力是個交變負荷，可能使泵軸疲勞損壞；徑向力還會使泵軸產(chǎn)生撓度，甚至使密封環(huán)及其他間隙較小的部件發(fā)生擦碰。離心泵常可能以非額定流量工作。小型泵在設計時，計算和考慮了泵軸和軸承承受徑向力的能力，不再采取其他平衡徑向力的措施。揚程和尺寸特別大的泵，需采用特殊的平衡徑向力的措施，例如大型蝸殼泵可采用雙層蝸室，二級蝸殼泵可使相鄰葉輪的蝸室方向相反等。 導輪式離心泵由于導葉沿圓周均勻分布，理論上無論何種工況徑向力都能平衡，而實際上泵軸多少會有偏心，因此無論是否在設計工況工作，總會有一些徑向力產(chǎn)生。不過泵軸的偏心距往往只有葉輪直徑的千分之幾，徑向力一般不大。若偏心距達到葉輪直徑的 1%，徑向力即會增加到與蝸殼泵相近。 有些船用離心泵吸入液面可能比泵低，如壓載泵、消防泵、艙底泵、日用海水泵和淡水泵、油輪掃艙泵等。離心泵一般沒有自吸能力，為使上述離心泵能自吸，常用方法有： （ 1）帶自吸真空泵或有特殊形式的泵殼能使部分液體回流裹帶氣體來實現(xiàn)自吸，這類離心泵稱自吸式離心泵； （ 2）在普通離心泵上附設自吸裝置，啟動時能自動抽走吸入管和泵殼內(nèi)的氣體，將被吸液體引入泵內(nèi)； （ 3）設真空箱集中抽吸系統(tǒng) 由自動控制的真空泵使真空箱內(nèi)保持足夠的真空度，用若干抽氣管分別通所有有正吸高的離心泵吸口，用由泵吸入側液位控制的浮球閥或由離心泵排出壓力繼電器控制的電磁閥，來控制抽氣管的接通或關閉，實現(xiàn)各泵啟動后自吸。 此外，船員在用壓載泵抽排壓艙水時，有用先抽有流注吸高的舷外水來引水的：先適當開壓載泵通舷外的吸入閥，啟動壓載泵排水，保持較高的吸入真空度；然后稍開通壓載艙的吸入閥抽氣引水。估計壓載艙的水已被吸上時，即可關閉通舷外的吸入閥，排出壓力不降低即表明引水成功；否則再開通舷外的吸入閥重新抽氣引水。 自吸式離心泵結構較復雜，造價較高，適用面窄， 還會降低泵正常工作時的效率，已很少用；真空箱集中抽氣系統(tǒng)適合于一條船有較多離心泵需自吸的情況；新造船大多在需自吸的普通離心泵上附加自吸裝置，自吸成功后即自動脫離工作，靈活方便。 如果配有自吸裝置的離心泵屬長期連續(xù)工作，吸入管可無須設置底閥；但若每天需多次起動的離心泵，即使設有自吸裝置最好也配底閥，否則每次啟動都要啟用自吸裝置，勢必延誤工作時間，并造成能量浪費。 圖 410所示為單作用水環(huán)泵。在泵體 3內(nèi)部的圓盤形空間內(nèi)，偏心地裝有帶若干前彎葉片的開式葉輪 1（小型泵采用徑向葉片）；葉輪兩 側緊貼著側蓋 2。在與泵體連成一體的側蓋上靠近葉輪輪轂處開有較大的吸口 4和較小的排口 5，分別與吸入管和排出管相通。工作前，泵內(nèi)必須充有工作水。當葉輪帶水一起旋轉時，形成緊貼泵體內(nèi)壁的水環(huán)。水環(huán)內(nèi)表面與葉輪輪轂及兩面?zhèn)壬w之間形成的月牙形工作空間，被葉輪的葉片分隔成若干互不相通的腔室，它們的容積隨葉輪回轉不斷改變。水環(huán)泵的工作過程可分三個階段： 圖 410 單作用水環(huán)泵 1葉輪； 2側蓋； 3泵體； 4吸口； 5排口 （ 1）吸入過程 當葉間轉過圖 410所示右半轉時，葉片外端與偏心的泵殼間的距離 不斷增加，葉間的液體就會被甩出，使葉間腔室的容積逐漸增大，氣體便通過側面的吸口被吸入。 （ 2）壓縮過程 葉間腔室轉離吸口進入左半轉，泵殼與葉片外端的距離逐漸縮小，葉輪外按圓周方向高速流動的液流便會擠入葉間，在葉間未與排口相通前，其中的氣體被壓縮。 （ 3）排出過程 當葉間轉到與排口相通時，葉間腔室的壓力在瞬間變成與排出壓力相同；再隨著葉輪的轉動，葉輪外的液體不斷擠入葉間，將氣體排出。 水環(huán)泵工作中水環(huán)除傳遞能量外，還起到密封工作腔室和吸收氣體壓縮熱的作用。氣體壓縮熱和工作水水力損失 轉換成的熱量會使部分工作水汽化；軸封也有漏泄；且排氣也會帶走一些工作水。為此，在泵的出口常設液氣分離器將帶出的水分離出來，讓其返回泵內(nèi)；同時連續(xù)向泵內(nèi)補水，使部分工作水隨氣體不斷排出而得以更換，以限制泵的溫升。 水環(huán)泵靠工作腔室的容積變化產(chǎn)生吸、排，可歸為容積式泵。但其工作容積的變化不是靠剛性的運動部件造成，而是靠水環(huán)中的液體進出葉間而產(chǎn)生。這些液體在圖 410所示的右半轉靠葉輪帶其回轉而獲得一定的能量，并被甩到葉外的流道中；在其進入左半轉后，只能憑借其已獲得的動能擠入葉間壓縮氣體，葉輪外的液體流速 會隨著壓力增加而降低。當排壓升高到一定程度，葉輪外液體的速度會降到不能進入葉間壓縮氣體。也就是說，水環(huán)泵中的氣體在壓縮階段壓力能的增加，完全靠工作水自葉輪獲得的能量轉換而來，故水環(huán)泵提高所送介質壓力的能力有限，這又像葉輪式泵。故水環(huán)泵性能有以下特點： （ 1）理論流量取決于葉輪的尺寸和轉速。 （ 2）所能達到的壓力比 x（排出與吸入絕對壓力之比）取決于葉輪的結構尺寸和轉速。 當 x≤ xcr（臨界壓力比）時，理論流量不變；當 x＞ xcr時，則流量就會迅速減??；而當 x=xmax（極限壓力比）時，流 量即降為 0。即使關閉排出閥，排出壓力也不會無限升高，無須設安全閥。水環(huán)泵不允許長時間封閉運轉；否則工作水會過熱。 （ 3）水溫越高，飽和蒸汽壓力就高，工作水的汽化速度就快，故水環(huán)真空泵的流量和所能造成的真空度隨工作水溫升高而減??；水溫低則吸氣中的部分水蒸氣可能液化，因而抽氣量和可達到的真空度增加。 （ 4）效率低