自吸泵-百科(杭州科普)

自吸泵,作为一种特殊的离心泵,具有自吸能力强、操作简便和维护容易等特点,在工业、农业及市政工程等领域发挥着重要作用。

一、什么是自吸泵?

自吸泵属于自吸式离心泵的一种,指除第一次启动前需灌泵外,再次启动时都不需灌泵,能自动抽出吸入管内的气体而正常输送液体的离心泵。其基本结构包括叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环和填料函等六个核心部分。

自吸泵在入口增设了吸入室,吸入管在叶轮中心线的上方,停泵后有一部分液体留在吸入室内。再次启动时,这些液体在泵内循环,将吸入管路中的气体吸入叶轮,在叶轮内或叶轮出口处混合后,进入出口处增设的气液分离室将气液分开,气体排出泵外,液体回流到吸入室,直至吸入管内充满液体,正常输送液体。这一自吸过程通常在几十秒内完成,自吸能力可达9米水柱以上。

二、自吸泵的工作原理

自吸泵之所以能在不需要底阀和每次启动都灌泵的情况下工作,得益于其独特的工作原理。根据自吸方式的不同,主要分为外混式和内混式两种类型。

1.外混式自吸泵

外混式自吸泵的工作过程可分为三个阶段:

气液混合阶段:泵启动后,叶轮高速旋转,使叶轮槽道中的水流向涡壳,入口形成真空,使进水逆止门打开,吸入管内的空气进入泵内,并经叶轮槽道到达外缘。

气液分离阶段:被叶轮排到气水分离室中的水经回水孔流回到叶轮外缘。左回水孔流回的水在压力差和重力作用下,射向叶轮槽道内,被叶轮击碎,与吸入管路来的空气混合后,甩向蜗壳。

循环排液阶段:混合物在蜗壳出口被隔舌剥离,沿短管进入分离室。在分离室内空气被分离出来,由出口管排掉,而水仍经回水孔流向叶轮外缘,与吸入管空气相混合。如此反复循环,逐渐将吸入管路中的空气排尽,使水进入泵内,完成自吸过程。

2.内混式自吸泵

内混式自吸泵的工作原理与外混式类似,其主要区别在于回水不流向叶轮外缘,而是流向叶轮入口。内混式自吸泵在启动时,需要打开叶轮前下方的回流阀,使泵内液体流回到叶轮入口。水在叶轮高速转动的作用下与吸入管来的空气相混合,形成气水混合物排至分离室。在这里空气排出,而水又从回流阀返回到叶轮入口。如此反复进行,直至空气排尽,吸上水来。

三、自吸泵的结构特点

自吸泵的结构设计巧妙,各个部件协同工作确保其自吸功能和高效运行:

叶轮:自吸泵的核心部件,转速高、出力大。叶轮上的叶片起主要作用,叶轮在装配前需通过静平衡实验,内外表面要求光滑以减少水流摩擦损失。自吸泵通常采用半开式叶轮或叶轮槽道较宽的叶轮,便于回水深入地射进叶轮叶栅中。

泵体:支撑固定主体,具有涡形流道,流道外层周围有容积较大的气水分离腔。

密封环:又称减漏环,装在泵壳内缘和叶轮外援结合处,密封间隙保持在0.25-1.10mm之间为宜,可增加回流阻力减少内漏,延缓叶轮和泵壳使用寿命。

填料函:由填料、水封环、填料筒、填料压盖和水封管组成,主要作用是封闭泵壳与泵轴之间的空隙,防止泵内水流外泄和外部空气进入。

四、自吸泵的性能特点与自吸高度

自吸泵的性能曲线主要包括三条曲线:流量—扬程曲线、流量—功率曲线和流量—效率曲线。

自吸泵的自吸高度与多种因素相关:

叶轮前密封间隙越小,自吸高度越大,一般取为0.3~0.5毫米

泵的自吸高度随叶轮的圆周速度增大而增大,但到达最大自吸高度时,转数增加而自吸高度不再增加,此时只是缩短自吸时间

在其他条件不变的情况下,自吸高度还随着储水高度的增加而增加(但不能超过分离室的最佳储水高度)

为了在自吸泵中更好地使气水混合,叶轮的叶片数量较少,叶栅的节距增大,这样更方便于回水深入地射进叶轮叶栅中。

五、自吸泵的分类

自吸泵的种类繁多,常见的分类方式包括:

1.按叶轮吸入方式:单吸式自吸离心泵、双吸式自吸离心泵

2.按叶轮数目:单级自吸离心泵、多级自吸离心泵

3.按叶轮结构:敞开式叶轮自吸离心泵、半开式叶轮自吸离心泵、封闭式叶轮自吸离心泵

4.按工作压力:低压自吸离心泵、中压自吸离心泵、高压自吸离心泵

5.按作用原理:气液混合式(包括内混式和外混式)、水环轮式、射流式(包括液体射流和气体射流)

六、自吸泵的应用范围

自吸泵因其独特的性能特点,被广泛应用于多个领域:

工业领域:适用于城市环保、建筑、消防、化工、制药、染料印染、酿造、电力、电镀、造纸、石油、矿山、设备冷却、油轮卸油等

液体处理:适用于清水、海水及带有酸、碱度的化工介质液体和带有一般糊状的浆料(介质粘度≤100厘珀、含固量可达30%以下)

农业领域:装上摇臂式喷头,可将水冲到空中后散成细小雨滴进行喷雾,是农场、苗圃、果园、茶园的优良机具

值得一提的是,自吸泵大部分与内燃机配套,装在可移动的小车上,非常适合野外作业。

七、自吸泵的优点与发展

自吸泵具有以下显著优点:

排污能力强:特殊的叶轮防堵设计,确保了泵高效且无堵塞

高效节能:采用优秀水力模型,效率比一般自吸泵高3~5%

自吸性能好:自吸高度比一般自吸泵高1米,且自吸时间更短

随着科技不断发展,水泵的现代化程度也不断提高,减少了许多人为管理操作。大多数自吸泵采用计算机监控的自动操作模式,这对操作人员的自身素质提出了更高要求。合理配置水泵功率,发挥水泵最佳工作区域的安全运行,能够有效降低生产成本,提高经济效益。

自吸泵凭借其结构紧凑、操作方便、运行平稳、维护容易、效率高、寿命长以及较强的自吸能力等优点,在各种工况条件下都能表现出色,成为众多行业液体输送的理想选择。