往复泵的构造特点及工作原理13Word格式文档下载.docx
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往复泵的活塞由连杆曲轴与原动机相连。
原动机可用电机,柴油机;
或液压马达,亦可用蒸汽机
两点结论:
1.液缸体(泵头)和吸入管路必须严格密封,不得漏气,否则泵不能正常吸水;
2.由于往复泵是依靠大气压力与液缸体内压力表差吸水,往复泵的吸水高度理论上不能超过十米.
往复泵启动时不需灌入液体,因往复泵有自吸能力,但其吸上真空高度亦随泵安装地区的大气压力、液体的性质和温度而变化,故往复泵的安装高度也有一定限制。
二、往复泵的主要性能参数:
1.流量:
理论流量:
当曲轴以不变的角速度旋转时,活塞(柱塞)是作往复变速运动的,所以泵的流量也是随时间变化的.但对使用者来说,往往要知道在一定时间内所输送液体的体积.因此就需要研究往复泵的理论平均流量,
在不计泵内任何容积损失,泵在单位时间内排出的液体的容积称为泵的理论平均流量,简称理论流量;
单作用泵:
Qt=ASnZ
双作用泵:
Qt=ASnZ(1+K)
式中:
:
Qt----泵的理论流量(l/min);
A----活塞(柱塞)的截面积;
(dm2);
A=πD2/4;
(D---活塞(柱塞)直径(dm));
S----行程(dm);
n----泵速(min-1);
Z----缸数;
k----系数;
k=1-Ar/A=1-(Dr/D)2;
实际流量:
实际上泵所排出液体的体积要比理论上计算出来的要小;
往复泵在单位时间内所排出液体的量称为实际流量;
Q=ηvQt
ηv-----容积效率;
往复泵的流量与压力无关,与缸套尺寸、活塞冲程及往复次数有关
2.排出压力:
往复泵的排出压力是指泵出口处液体的压力p2(表压),单位为帕.(1Pa=1N/m2);
在样本或铭牌中标示的排出压力是指该泵所允许的最大排出压力,称额定排出压力.
3.功率及效率:
有效功率:
单位时间内,通过泵的液体所获得的能量.称为有效功率.(水功率)
Ne=PQ/60(Kw)
式中:
P-----泵的排出压力(MPa)
Q------泵的实际流量(l/min)
输入功率:
动力机传递给泵输入轴上的功率.称为泵的输入功率.(轴功率)
N=Ne/η(Kw);
η----泵的总效率;
配套功率:
指驱动泵原动机的功率NP;
NP=kmN/ηP(Kw);
km-------功率储备系数(km=1.05-1.5)
ηP-------原动机的效率;
4.泵的总效率:
有效功率Ne与轴功率N之比
η=Ne/N=ηvηhηm
ηv-------泵的容积效率
ηh------泵的水力效率;
ηm-------泵的机械效率;
三、往复泵工作特点:
1.瞬时流量是脉动的;
2.平均流量是恒定的;
往复泵的流量不能用排出管路上的阀门来调节,而应采用旁路管或改变活塞的往复次数、改变活塞的冲程来实现。
往复泵启动前必须将排出管路中的阀门打开
3.泵的压力取决于管路特征;
4.对输送的介质有较强的适应性;
5.有良好的自吸性能.
往复泵启动时不需灌人液体,因往复泵有自吸能力,但其吸上真空高度亦随泵安装地区的大气压力、液体的性质和温度而变化,故往复泵的安装高度也有一定限制。
四、往复泵的分类:
往复泵的的种类繁多,可按以下几种主要方式进行分类:
1.根据液力端的特点分:
⑴.按泵的工作机构的密封方式:
活塞泵,柱塞泵,隔膜泵;
⑵.按泵的作用特点:
单作用泵,双作用泵,差动泵;
⑶.按泵的缸数:
单缸泵,双缸泵,三缸泵,多缸泵
⑷.按活塞(柱塞)中心线所处的位置:
卧式泵,立式泵,角度式泵,对置式泵和轴向平行式泵
2.根据传动端的特点分:
⑴.曲柄连杆机构(曲枘泵);
⑵.直轴偏心机构(凸轮轴机构);
⑶.无曲柄机构
⑷.行程调节机构
3.根据排出压力分:
低压泵:
泵压小于或等于4MPa
中压泵:
泵压大于4MPa小于32MPa
高压泵:
泵压大于32MPa小于100MPa
超高压泵:
泵压大于100MPa
4.根据泵速分:
低速泵:
泵速小于或等于80min-1
中速泵:
泵速大于80min-1小于250min-1
高速泵:
泵速大于250min-1小于550min-1
超高速泵:
泵速大于550min-1
5.按泵送介质某一突出特性分:
泥浆泵,清水泵,水泥砂浆泵
6.按用途分:
地质钻探用泵,清洗泵,除锈泵,注浆泵
在实际采用上述称呼时,为了较准确的反映出泵的特点和性能,往往冠以一串组合称呼:
;
例如:
BW-250泥浆泵为:
卧式三缸单作用活塞往复式泥浆泵,
往复泵液力端结构型式及主要零部件
往复泵的液力端通常由液缸体和缸盖,吸入阀和排出阀,阀盖,活塞和缸套(活塞泵)或柱塞和填料箱(柱塞泵)以及进出口法兰等组成.
一、结构型式:
按吸入阀,排出阀的布置型式可分为:
1.直通式泵头
2.直角式泵头
3.阶梯式泵头
二、液缸体(泵头)
液缸体是往复泵的主要受液体压力的零件之一.一般由球墨铸铁或合金钢制造.
可分为整体式和分体式(每缸一个的单列式)及组合式(分层组合)泵头;
泵头内有液体的流道,安装吸入阀座和排出阀座的阀穴,上部为安装阀盖的孔,
前部有安装缸盖的孔.
根据泵的工作原理液缸体(泵头)和吸入管路必须严格密封,因此泵头装配时应注意的几个问题:
1.各结合面应清理各清洗干净;
以便于装配上零件时严格密封;
2.阀座必须紧密地贴合在阀座穴内,不得有任何松动;
3.安装阀盖和缸盖时必须使孔口光滑,并在O形圈上涂上润滑脂;
4.O形圈不得有任何损伤;
安装后的O形圈不能有切伤;
泵头的主要失效型式:
1.泵头炸裂;
2.铸造缺陷,如砂孔,气孔,疏松,偏析,裂纹等;
3.密封部位损坏;
4.水击伤,致使密封失效;
5.冻裂;
6.水泥浆在过流部位凝固。
三、泵阀:
进排出阀是往复泵工作过程中的直接组成件,是往复泵中最重要的易损件之一;
泵阀的结构:
阀,阀座及导向机构
对泵阀的要求是:
1.及时地开启和关闭;
良好的导向,升程控制
2.尽可能减少水力阻力;
3.保证足够的强度和刚度;
4.装拆方便,有良好的互换性;
5.工作平稳,寿命长;
泵阀的种类:
1.盘形阀:
平板阀,锥形阀,
2.环形阀;
3.球阀;
4.强制阀;
泵阀的失效形式:
1.锈蚀;
2.水击伤;
3.炸裂;
4.导向损坏;
5.杂物卡阻;
泵阀的设计:
●通过泵阀出流速度的允许值:
[V]
阀速度(m/s)
清洁液体吸入阀0.9-2.5
清洁液体排出阀1.8-6.1
悬浮液吸入阀和排出阀1.8-3.6
●泵阀孔过流面积:
(dm2)
A=Qv/(300*[V]*Z)
A---泵阀孔过流面积(dm2)
Qv—泵的流量(L/min)
Z—泵吸入阀或排出阀数量;
式中使用数值300是因为在1/2次泵速中全部液体通过了泵阀
四、活塞及缸套(柱塞及其密封):
活塞及缸套(柱塞及其密封)是往复泵最重要的易损件之一,活塞及缸套(柱塞及其密封)组成一对动密封,密封元件组装在活塞芯上(密封元件固定在填料箱内),通过活塞(柱塞)的往复运动,交替地改变着工作腔的容积,借助泵阀实现泵的吸排液过程,因此要求活塞及缸套(柱塞及其密封)具有:
1.良好的密封性能;
2.足够的强度和刚度,以承受泵压所产生的载荷;
3.活塞与活塞杆(柱塞与拉杆)连接牢固和定位正确,
4.尽量减少磨擦,减少功率损失,较长的使用寿命;
5.适应泵的输送介质和使用条件;
在小于密封件允许的线速度范围内运行
(一般小于0.5m/s);
必要时加装冷却装置。
自封式活塞结构:
活塞座,皮碗,尼龙靠背环,垫圈,压紧螺母组成
活塞皮碗呈碗形结构,前端为75°
左右的楔形,为活塞的唇部.它能在排出液本身的液压作用下,使唇部与缸套贴合,压力越高贴合越紧.
活塞皮碗一般由硫化橡胶制成,常用丁腈橡胶,氯丁橡胶和聚氨脂橡胶等材料为主体,再加入其它成份的混炼胶,下表为各种橡胶使用范围:
丁腈橡胶
聚氨脂橡胶
氟碳树脂
特点
耐油,耐磨,耐老化
机械强度高,耐磨损,耐压
几乎能耐各种化学药品,有自润滑性能,弹性差
使用温度
-50-120℃
-10-80℃
-60-250℃
适用介质
油,水,酒精,泥浆
高压,油,水,酒精,泥浆
高温介质,
新活塞的腰部外径小于缸套外径,间隙约为0.05-0.25,橡胶皮碗唇部外径要
大于缸套内径,径向过盈量应为0.9-2.6,由唇部过盈到腰部间隙为平缓过渡;
为了防止活塞根部的挤出破坏,一般在活塞的根部增加一个尼龙靠背环.在活塞处于排程时,在皮碗根部形成一个紧贴缸套壁的靠背环,而且尼龙有较好的弹性,当缸套内孔磨损时,在泵排出压力的作用下,能自动补偿,保持密合.
活塞的失效形式:
1.往复运动时,被挤入活塞与缸套之间的间隙而被剪切;
2.磨擦热引起化学变化,加据老化而失效;
3.单边磨损;
4.坚硬物质被挤入橡胶皮碗唇部;
5.存放过长,保存不善,(紫外线,高温)老化而失效;
6.缸套内壁缺陷,造成非正常磨损;
缸套:
呈圆筒形,它的一个端部与泵头结合,结合面必须良好密封;
与泵头结合面的两种密封方式:
1.周边密封;
在缸套端部外圆柱面上切制密封槽,用O形密封圈密封;
BW250,BW450,
2.端面密封;
在缸套与泵头的结合面之间装是厚约3mm的密封垫,密封垫可用橡胶或尼龙1010,尼龙6,尼龙MC制造,密封是靠泵头与缸套之间的压紧力实现的.BW150,BWF160/10
缸套与泵头之间的密封至关重要,如果密封不良,结合面很可能被强大的液压流剌坏一旦产生这种损坏,更换O形圈也无济于事.为了防止密封被破坏,必须按下述去做:
1.从密封槽内清除任何脏物;
2.保证密封槽标准正确,清除毛剌;
3.结合面涂油保护,
4.装配时放平放正;
孔口倒圆,并在O形圈上涂上润滑脂;
不能强行装入.
缸套通常由45号钢,40Cr,制造,内孔表面淬火,硬度HRc50左右,硬层深1-1.5或用20号钢,18CrMnTi制造,内孔经渗碳淬火,硬度为HRc60左右.内孔经磨削,粗糙度小于Ra1.6.适应于HP值7-8泥浆和清水.
为了提高缸套和活塞的使用寿命,BW-300/12泥浆泵采用了高铬耐磨合金为内衬的双金属缸套,内表面粗糙度Ra0.8以下,内表面硬度大于HRc60..
为了延长缸套和活塞的使用寿命,必须注意下列问题:
1.控制被输送介质的温度,一般应低于50℃;
2.尽量采用较低的