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往复泵的工作原理

来源: 上海水泵厂 时间: 2012-10-26 3,184 views

往复泵主要由泵缸、活塞(或柱塞)和吸、压水阀所构成。它的工作是依靠在泵缸内作往复运动的活塞(或柱塞)来改变工作室的容积,从而达到吸入和排出液体的目的。由于泵缸主要工作部件(活塞或柱塞)的运动为往复式的,因此,称为往复泵。

往复泵工作示意

图3-10所示为往复泵的工作示意。柱塞7由飞轮通过曲柄连杆机构来带动,当柱塞向右移动时,泵缸内造成低压,上端的压水阀3被压而关闭,下端的吸水阀4便被泵外大气压作用下的水压力推开,水由吸水管进入泵缸,完成了吸水过程。相反,当柱塞由右向左移动时,泵缸内造成高压,吸水阀被压而关闭,压水阀受压而开启,由此将水排出,进入压水管路,完成了压水过程。如此,周而复始,柱塞不断进行往复运行,水就间歇而不断地被吸入和排出。活塞或柱塞在泵缸内从一顶端位置移至另一顶端位置,这两顶端之间的距离S称为活塞行程长度(也称冲程),两顶端叫做死点。活塞往复一次(即两冲程),泵缸内只吸入一次和排出一次水,这种泵称为单动往复泵。单动往复泵的理论流量(不考虑渗漏时)QT为:

式中F——柱塞(或活塞)断面积(m2);

n——柱塞每分钟往复次数(次/min);

5——冲程(m)。

实际上,在往复泵内,吸水阀和压水阀的开关动作均略有延迟现象,有一部分水漏回吸水管和泵缸,另外,由于柱塞、填料盒的不紧密等也造成水漏损和吸入空气,因此,往复泵的实际流量Q一定小于理论流量QT,其值可用容积效率ηv来表不:

Q=ηvQT(m3/s)(3-12)

构造良好的大型往复泵容积效率ηv较高,小型往复泵的容积效率ηv较低,一般ηv约为85%~99%之间。

往复泵多采用曲柄连杆作传动机构,由理论力学可知当曲柄作等角速度旋转时,活塞或柱塞的速度变化为正弦曲线,活塞在两个死点时,速度为零,加速度达最大值,在中间位置时,速度最大,加速度为零。由于柱塞断面积F为一常数,因此,泵供水量与柱塞速度变化的规律一样,也即按正弦曲线规律变化,如图3-11(a)所示。由图可知:单动往复泵的出水是极不稳定的。为了改善这种不均匀性,可将三个单动往复泵互成120°,用一根曲轴连结起来,组成一台三动泵,当曲轴每转一圈,三个活塞(或柱塞)分别进行一次吸入和排出水体,其流量变化如图3-11 (c)所示,出水比较均匀。

流量变化曲线
双动泵示意

图3-12所示为双作用往复泵,也称双动泵。在计算时要考虑到活塞杆的截面积厂对流量的影响。在活塞每往复一次的时间内,双动泵的理论出水量为:

QT=(2F-f)Sn(m3/min)(3-13)

其出水量变化曲线图如图3-11(6)所示。为了尽可能使往复泵均匀地供水,以及减少管路内由于流速变化而造成液体的惯性力作用,一般常在压水及吸水管路上装设密封的空气室,借室内空气的压缩和膨胀作用,来达到缓冲调节的效果。

往复泵的扬程是依靠往复运动的活塞,将机械能以静压形式直接传给液体。因此,往复泵的扬程与流量无关,这是它与离心泵不同的地方。它的实际扬程仅取决于管路系统的需要和泵的能力,即它应该包括水的静扬程高度HST,吸、压水管中的水头损失之和(包括出口的流速水头)∑h。

因此:H=HST+∑h(m)(3-14)

图3-13为往复泵的特性曲线图,其扬程与流量无关,理论上应是平行于纵坐标轴H的直线,但实际上因液体难免有泄漏,且随泵的扬程增加,泄漏也严重,所以,实际的特性曲线如图3-13中的虚线所示。

往复泵特性曲线

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