水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體,使液體能量增加。水泵主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態金屬等,也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
水的提升對于人類生活和生產都十分重要。古代就已有各種提水器具,例如埃及的鏈泵(公元前17世紀),中國的桔槔(公元前17世紀)、轆轤(公元前11世紀)和水車(公元1世紀)。比較著名的還有公元前三世紀,阿基米德發明的螺旋桿,可以平穩連續地將水提至幾米高處,其原理仍為現代螺桿泵所利用。
公元前200年左右,古希臘工匠克特西比烏斯發明的滅火泵是一種最原始的活塞泵,已具備典型活塞泵的主要元件,但活塞泵只是在出現了蒸汽機之后才得到迅速發展。
1840~1850年,美國沃辛頓發明泵缸和蒸汽缸對置的,蒸汽直接作用的活塞泵,標志著現代活塞泵的形成。19世紀是活塞泵發展的高潮時期,當時已用于水壓機等多種機械中。然而隨著需水量的劇增,從20世紀20年代起,低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉泵所代替。但是在高壓小流量領域往復泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優點,應用日益增多。
利用離心力輸水的想法最早出現在列奧納多·達芬奇所作的草圖中。1689年,法國物理學家帕潘發明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現代離心泵的,則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851~1875年,帶有導葉的多級離心泵相繼被發明,使得發展高揚程離心泵成為可能。
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離心泵的原理
離心泵的主要過流部件有吸水室、葉輪和壓水室。吸水室位于葉輪的進水口前面,起到把液體引向葉輪的作用;壓水室主要有螺旋形壓水室(蝸殼式)、導葉和空間導葉三種形式;葉輪是泵的最重要的工作元件,是過流部件的心臟,葉輪由蓋板和中間的葉片組成。 離心泵工作前,先將泵內充滿液體,然后啟動離心泵,葉輪快速轉動,葉輪的葉片驅使液體轉動,液體轉動時依靠慣性向葉輪外緣流去,同時葉輪從吸入室吸進液體,在這一過程中,葉輪中的液體繞流葉片,在繞流運動中液體作用一升力于葉片,反過來葉片以一個與此升力大小相等、方向相反的力作用于液體,這個力對液體做功,使液體得到能量而流出葉輪,這時液體的動能與壓能均增大。
離心泵依靠旋轉葉輪對液體的作用把原動機的機械能傳遞給液體。由于離心泵的作用液體從葉輪進口流向出口的過程中,其速度能和壓力能都得到增加,被葉輪排出的液體經過壓出室,大部分速度能轉換成壓力能,然后沿排出管路輸送出去,這時,葉輪進口處因液體的排出而形成真空或低壓,吸水池中的液體在液面壓力(大氣壓)的作用
離心泵的分類很多,它是依據不同的結構特點而劃分的。
一、按工作葉輪數目來分類
1、單級泵:即在泵軸上只有一個葉輪。
2、多級泵:即在泵軸上有兩個或兩個以上的葉輪,這時泵的總揚程為n個葉輪產生的揚程之和。
二、按工作壓力來分類
1、低壓泵:壓力低于100米水柱;
2、中壓泵:壓力在100~650米水柱之間;
3、高壓泵:壓力高于650米水柱。
三、按葉輪進水方式來分類
1、單側進水式泵:又叫單吸泵,即葉輪上只有一個進水口;
2、雙側進水式泵:又叫雙吸泵,即葉輪兩側都有一個進水口。它的流量比單吸式泵大一倍,可以近似看作是二個單吸泵葉輪背靠背地放在了一起。
四、按泵殼結合縫形式來分類
1、水平中開式泵:即在通過軸心線的水平面上開有結合縫。
2、垂直結合面泵:即結合面與軸心線相垂直。
五、按泵軸位置來分類
1、臥式泵:泵軸位于水平位置。
2、立式泵:泵軸位于垂直位置。
六、按葉輪出來的水引向壓出室的方式分類
1、蝸殼泵:水從葉輪出來后,直接進入具有螺旋線形狀的泵殼。
2、導葉泵:水從葉輪出來后,進入它外面設置的導葉,之后進入下一級或流入出口管。
平時我們說某臺水泵屬于多級泵,是指葉輪多少來講的。根據其它結構特征,它又有可能是臥式泵、垂直結合面泵、導葉式泵、高壓泵、單面進水式泵等。所以依據不同,叫法就不一樣。另外,根據用途也可進行分類,如油泵、水泵、凝結水泵、排灰泵、循環水泵等。