1)閉式旋渦泵
閉式旋渦泵采用閉式葉輪、開式流道結構。閉式葉輪是指葉片部分設有中間隔板,葉片比較短小的一種葉輪。泵的吸、排口除在隔舌部分隔開外。通過流道相通.這種與吸、排口直接相通的流道稱之為開式流道。閉式旋渦泵必須配開式流道。
閉式旋渦泵的葉片和流道形式較多。一般矩形截面流道流量較大,但揚程和效率較低。而半圓形截面流道,揚程和效率較高,但流量較小。因此中、低比轉數旋渦泵多采用半圓形截面流道,而中、高比轉數旋渦泵多采用矩形截面流道。葉片形狀應用廣的是徑向直葉片,在低比轉數旋渦泵中也有采用后彎角葉片。
在閉式旋渦泵中,液流是從圓周速度較大的葉輪外緣進入泵內的.因此氣蝕性能較差,必須氣蝕余量大。而且由于閉式旋渦泵的排出口位于流道外緣.聚集在時‘片根部的氣體不易排出。因此,如無措施,閉式旋渦泵無自吸能力,也不能抽送氣液混合物。閉式旋渦泵的效率要高于開式旋渦泵,可達到35%~45%。
2)開式旋渦泵
開式旋渦泵采用開式葉輪,閉式流道結構。開式葉輪是指葉片不帶中間隔板,葉片比較長的一種葉輪。閉式流道是指吸、排口不能直接相通的流道。開式旋渦泵的吸、排口一般開在泵側蓋靠葉片根部處,這樣一方面氣體容易排出,有利于提高泵的自吸和抽送氣液混合物的能力;另一方面。入口處的圓周速度相對較小,因此抗氣蝕性能也要比閉式旋渦泵好。但開式旋渦泵的效率低,如采用效率差的閉式流道時,效率僅為20%~27%,即使采用水力損失較小的向心開式流道后,效率也只能提高到27%~35%。
3)離心旋渦泵
與離心泵相比,旋渦泵揚程較高,較容易實現自吸,但氣蝕性能差,而離心泵揚程低,但氣蝕性能相對較好。離心旋渦泵就是將這兩種泵結合在一起,即級為離心葉輪,以減小泵的必需氣蝕余量;級為旋渦葉輪,提高泵的揚程。這樣不但氣蝕性能好,而且泵的揚程也較高。[1]
工作原理
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旋渦泵葉輪上銑出許多徑向葉片。葉輪端面緊靠泵體,其軸向間隙為0.10~0.15mm。流道由葉輪、泵體、泵蓋之間的環形空腔組成。在流道中的吸入口與排出口分開的一段稱隔舌。隔舌與葉輪的徑向間隙很小,以防排出口高壓液體竄漏到吸入口。開式旋渦泵葉片較長,葉片內徑小于流道內徑,液體從吸入口進入葉輪,后進入流道。閉式旋渦泵葉輪的葉片較短,葉片內徑等于流道內徑。液體從吸入口進入流道,再從葉輪外周進入葉輪。
現以閉式泵為例說明其工作原理。流體由吸入口進入流道和葉輪。當葉輪旋轉時,由于葉輪中運動液體的離心力大于流道中運動液體的離心力,兩者之間產生一個旋渦運動,其旋轉中心線是沿流道縱長方向,稱為縱向旋渦。在縱向旋渦作用下,液體從吸入至排出的整個過程中,可以多次進入與流出葉輪,類似于液體在多級離心泵內的流動狀況。液體每流經葉輪一次,就獲得一次能量。當液體從葉輪流至流道時,就與流道中運動的液體相混合。由于兩股液流速度不同,在混合過程中產生動量交換,使流道中液體的能量得到增加。旋渦泵主要是依靠這種縱向旋渦傳遞能量的。[2]
特點
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旋渦泵與其他類型的泵比較具有以下幾個特點:
(1)旋渦泵是結構簡單的高揚程泵。與相同尺寸的離心泵相比,它的揚程比離心泵高2~4倍;與相同揚程的容積泵相比,它的尺寸要小得多,結構也簡單得多。
(2)旋渦泵的效率很低(由于液體在流道內撞擊損失較大),不超過45%,通常為15%~40%。因此,它難做成大功率的泵。從如今生產的旋渦泵來看,功率一般不超過30 kw。但低比轉數的離心泵效率比它還低,因此,旋渦泵代替低比轉數的離心泵使用的場合是很多的。
(3)大多數旋渦泵都具有自吸能力,有些旋渦泵還可以抽氣或抽送汽液混合物,這是一般離心泵無能為力的。
具體來說,對于閉式葉輪旋渦泵,只要設置一個簡單的附加裝置即可以自吸。對于開式葉輪、閉式流道的旋渦泵來說,它具有自吸能力,通常用于抽氣;而開式葉輪、開式流道的旋渦泵則用作輸送液體,不能自吸。通常這兩種泵組裝在一起,前者作為抽真空泵,后者作為工作泵。例如,加油車的旋渦泵,還有其他結構的旋渦泵。[3]
應用
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旋渦泵在國民經濟的許多部門也得到越來越的應剛,例如:
(1)在化學工業中輸送酸、堿及其他腐蝕性液體,要求泵具有小流量、高揚程、較慢的化學反應速度和較高的性。由于旋渦泵的工作零件簡單,因此易于實現上述要求。
(2)抽送介質密度小的液體(如汽油、酒精等)。由于這些液體易于揮發,因此抽送時多為汽液混輸,如機場、汽車配油站,甚至于飛機的加油。旋渦泵能進行汽液混輸,在上述情況下工作,一般時間短,所以,效率低就不是主要問題了。
(3)抽送含有氣體的液體,抽送含有高彈性氣體的液體(如丙烷、丁烷等)。抽送吸入管中部分蒸發的液體。
(4)用于小型自動化泵站,農業供水。
(5)用于城市公用建設,如增壓輔助泵、家庭用水等。
(6)代替液環泵作真率泵和低壓壓縮機。
(7)用于汽出及船用洗滌、飲水、消防等輔助設備。
(8)用于小型鍋爐輔助設備,用以供水。[4]