旋涡泵工作原理及分类与优缺点有哪些

        旋涡泵工作原理

        旋涡泵(也称涡流泵)是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道，吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸入口和排出口隔离开。 我们将泵内的液体分为两部分：叶片间的液体和流道内的液体。当叶轮旋转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度，故形成“环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运动的合成结果，就使液体产生与叶轮转向相同的示的“纵向旋涡”。因而得到旋涡泵之名。需要特别指出的是，液体质点在泵体流道内的圆周速度小于叶轮的圆周速度。 在纵向旋涡过程中，液体质点多次进入叶轮叶片间，通过叶轮叶片把能量传递给流道内的液体质点。液体质点每经过一次叶片，就获得一次能量。这也是相同叶轮外径情况下，旋涡泵比其它叶片泵扬程高的原因。

        并不是所有液体质点都通过叶轮,随着流量的增加，“环形流动”减弱。当流量为零时，“环形流动”最强，扬程最高。 由于流道内液体是通过液体撞击而传递能量。同时也造成较大撞击损失，因此旋涡泵的效率比较低。 靠旋转叶轮对液体的作用力，在液体运动方向上给液体以冲量来传递动能以实现输送液体的泵。图为旋涡泵的工作原理。叶轮为一等厚圆盘，在它外缘的两侧有很多径向小叶片。在与叶片相应部位的泵壳上有一等截面的环形流道，整个流道被一个隔舌分成为吸、排两方，分别与泵的吸、排管路相联。 泵内液体随叶轮一起回转时产生一定的离心力，向外甩入泵壳中的环形流道，并在流道形状的限制下被迫回流，重新自叶片根部进入后面的另一叶道。因此，液体在叶片与环形流道之间的运动迹线，对静止的泵壳来说是一种前进的螺旋线;而对于转动的叶轮来说则是一种后退的螺旋线。旋涡泵即因液体的这种旋涡运动而得名。液体能连续多次进入叶片之间获取能量，直到最后从排出口排出。

        旋涡泵的工作有些像多级离心泵，但旋涡泵没有像离心泵蜗壳或导叶那样的能量转换装置。旋涡泵主要是通过多次连续作功的方式把能量传递给液体，所以能产生较高的压力。在能量传递过程中，由于液体的多次撞击，能量损失较大，泵的效率较低，一般为20～50%。 旋涡泵只适用于要求小流量(1～40米3/时)、较高扬程(可达250米)的场合,如消防泵、飞机加油车上的汽油泵、小锅炉给水泵等。旋涡泵可以输送高挥发性和含有气体的液体,但不应用来输送粘度大于7帕·秒的较稠液体和含有固体颗粒的不洁净液体。

        旋涡泵的分类

        旋涡泵根据叶轮的形式不同可分为闭式和开式两种，闭式叶轮叶片凹槽内设有中间隔板;开式叶轮无中间隔板。

        闭式旋涡泵

        1、闭式漩涡泵结构：主要由叶轮、泵体、隔舌组成。流道两端(或一端)与进口相通，称为开式流道。叶轮上开有平衡孔，用于平衡轴向力。液体由入口进入，在叶轮带动下做纵向漩涡运动获得能量，由出口排出，靠近出口侧叶片间液体随叶轮回到泵入口。 叶轮;2、泵壳;3、隔舌;4、流道;5、平衡孔

        2、闭式旋涡泵特点

        (1)闭式自吸泵没有自吸能力，不适用于气液混输。 入口气体随液体混入叶片凹槽，由于液体和气体密度不同，密度大的液体在离心力作用下甩到叶片凹槽外侧和流道中，气体留在叶片凹槽根部，在出口侧液体由出口流出，叶片凹槽根部的气体随叶轮回到入口，无法实现排气。闭式旋涡泵如要具备自吸能力，需在出口侧加设辅助装置，使得液流流向叶片凹槽根部将气体排出，并有气液分离和液体回流结构。

        (2)闭式旋涡泵气蚀性能较差。 入口液流由叶轮外缘流向叶片凹槽根部，流速分布不均，冲击较大，因此闭式旋涡泵气蚀性能不如开式旋涡泵。

        (3)闭式旋涡泵一般为单级或两级。

        (4)闭式旋涡泵效率一般为35%~45%，高于开式旋涡泵。

        开式旋涡泵

        1、开式旋涡泵结构：与闭式旋涡泵采用开式流道不同，开式旋涡泵通常采用闭式流道，吸入口和排出口开在叶片根部，与流道互不相通。除闭式流道结构外，开式旋涡泵还有一种采用向心开式流道的结构。两种结构均有自吸能力。 图2 1、吸入口;2、排出口;3、叶轮;4、流道

        2、开式旋涡泵特点

        (1)开式旋涡泵配闭式流道或向心开式流道具有自吸能力，可用于输送含气液体。 开式旋涡泵自吸过程由吸气、压缩、排气组成，与水环真空泵相似。当泵启动时，吸入口的叶片凹槽内的液体被甩入流道，叶片凹槽形成真空，将气体由吸入口吸入;随着叶轮回转，流体压力变大，气体密度小，被压缩在叶片根部，体积不断缩小;排出口开在流道尽头并靠近叶片的根部，当液体到流道尽头时，会急剧变为向心方向流入叶片凹槽，将气体从排出口挤出，液体则留在叶片凹槽内随叶轮旋转回到入口;如此循环实现吸排气。

        (2)开式旋涡泵汽蚀性能较闭式旋涡泵好 开式旋涡泵吸入口开在叶片凹槽根部侧面，液体侧向流入叶片凹槽根部，然后在离心力作用下甩向流道中液流速度较均匀，冲击损失较少。

        (3)开式旋涡泵效率较低，一般为20%~35%。 其中采用闭式流道的开式旋涡泵由于液流在排出口一侧由流道中急剧转向流入排出口，冲击损失较大，效率一般只有20%~27%。采用向心开式流道可以改善液流在排出口一侧的流动情况，效率提高到27%~35%。

        (4)开式旋涡泵一般为单级或多级。 旋涡泵常用于输送易挥发的介质(如汽油、酒精等)以及流量小、扬程要求高，但对汽蚀性能要求不高或要求工作可靠和有自吸能力的场合(如移动式消防泵)等，但不适用于输送黏度大于115mPa●s的介质(否则泵的扬程和效率将大幅下降)和含固体颗粒的介质。 旋涡泵的优点与缺点 旋涡泵靠旋转叶轮对液体的作用力，在液体运动方向上给液体以冲量来传递动能以实现输送液体的泵，下面介绍旋涡泵的优点与缺点，供大家比较选择使用。

        旋涡泵缺点

        1.效率较低，最高不超过55%，大多数旋涡泵的效率在20-40%，因此妨碍了它向大功率方向发展。

        2.旋涡泵的汽蚀性能较差。

        3.旋涡泵不能用来抽送粘性较大的介质。因随着液体粘性的增加，泵的扬程和效率会急剧降低，介质的粘度限制在114 厘沲之内。

        4.旋涡泵叶轮和泵体之间的径向间隙和轴向间隙的要求较严给加工和装配工艺带来一定困难。

        5抽送的介质只限于纯净的液体。当液体中含有固体颗粒时，就会因磨损引起轴向和径向的间隙增大而降低泵的性能或导致旋涡泵不能工作。

        旋涡泵优点

        1.旋涡泵体积小、重量轻的特点在船舶装置中具有极大的优越性。

        2.具有自吸能力或借助于简单装置来实现自吸。

        3.具有陡降的扬程特性曲线，因此，对系统中的压力波动不敏感。

        4.某些旋涡泵可实现汽液混输。这对于抽送含有气体的易挥发的液体和汽化压力很高的高温液体具有重要的意义。

        5.旋涡泵结构简单、铸造和加工工艺都容易实现，某些旋涡泵零件还可以使用非金属材料，如塑料、尼龙模压叶轮等。