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单级卧式自吸水泵系统吸排气装置

  发表时间:2017-07-10 09:40   来源: 未知   TAG标签: 潍柴柴油发电机组   点击:121次
本文所设计的吸排气装置,?用了罗茨真空泵的工作原理,根据合作企业对水泵系统结构、性能上的具体要求设计的。罗茨泵(亦称罗茨真空泵)是一种旋转式变容真空泵,其性能、设计、运行与所输送的介质密切相关。早期的罗茨泵是由罗茨鼓风机逐渐演变而来的,再经
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本文所设计的吸排气装置,?用了罗茨真空泵的工作原理,根据合作企业对水泵系统结构、性能上的具体要求设计的。罗茨泵(亦称罗茨真空泵)是一种旋转式变容真空泵,其性能、设计、运行与所输送的介质密切相关。早期的罗茨泵是由罗茨鼓风机逐渐演变而来的,再经过漫长的发展才成为现在的罗茨泵。罗茨泵的分类根据工作范围的不同,可分为低真空罗茨泵(通常直排大气)、中真空罗茨泵(又称机械增压泵)和高真空罗茨泵(通常为多级)。罗茨泵有两个相向安装的转子,转子叶数不仅有常用的双叶和三叶,也有不常见的单叶和多叶。

一、吸排气装置的原理

吸排气装置的结构如图1所示。在泵腔内,两根平行轴上分别安装着一对相互垂直的“8”字形转子,一组传动比为1的圆柱齿轮分别带动该“8”字形转子和轴,作步调相同但方向相反的转动。转子与泵壳内壁之间和两个转子之间都存在一定的间隙,以避免高速转动时互相摩擦。

吸排气装置工作原理如图2所示。在图中a位置时,右侧转子和泵壳内壁共同作用形成一个近似封闭的空间n。在图中b位置时,两转子相对位置转到此,工作腔m与泵吸入口相通且不断增大,气体也会在此时进入该工作腔。在图中c位置时,泵壳内壁和顺着气体通过方向的转子共同封入一部分气体,之后反冲进泵体的气体和该部分气体将被一起排出。这时,垂直气体通过方向的转子也和泵壳内壁共同作用形成一个新的近似封闭的空间n。当转子继续转到图中d位置时,左侧转子和泵壳内壁共同形成的空间与泵出口接通,重复上述过程。图中e位置和a位置是一样的,转子继续转动,两工作腔m和n就会连续不断地交替进行吸气和排气的过程。转子每旋转一周会完成两次吸气、排气过程。

吸排气装置的工作是由两个转子相向转动来完成的,且通过上述的工作原理可以看出吸排气装置是通过泵壳内不同腔体的容积变化来输送介质的,故其属于回转式容积泵。通常在输送粘度比较高的介质或者多相态混合流体时会用到这类吸排气装置,其各方面的性能参数和运行情况基本都与介质有很大的关系。尤其是介质的粘度等性质对泵在设计上的要求起到了决定性的作用。这类吸排气装置还经常被用于输送一些具有化学腐蚀性的介质,甚至是一些熔融状态的高温介质,为了缩短维修保养的周期,所有过流零部件都需要采用一些特别的材料,使泵可以更加耐高温、耐腐蚀、耐磨损。华全水泵厂在设计的过程中,为便于吸排气装置日常清洗和维修拆装,故将其设计为由顶盖、上座、中段、底座四部分组成的分体结构。

由于吸排气装置的工作原理和 结构,其工作特点如下:

1.可输送的介质对其中所含的杂质不敏感,其粘度覆盖范围很大,基本不会影响泵的正常工作;

2.工作腔的容积较大,介质可以平稳流过吸排气装置,相对平稳的输送过程不容易使分散相小液珠聚集析出;

3.吸排气装置不同于需要漫长自吸时间的普通自吸泵,其本身就具有一定的自吸能力;

4. 由于吸排气装置除了轴承和同步齿轮在转动时有摩擦外,其他转动零部件之间或转动零部件与固定零部件之间均没有相互摩擦,故吸排气装置可以在很高的转速下运行,转子的双面平衡(即动平衡)良好,且运行过程中对介质没有内压缩;

5. 其运行比较平稳,故机械振动不大,所以吸排气装置的使用寿命通常都比较长,而且机械效率很高,能达到70%左右,同时还具有不需润滑的优点;

6. 本文设计的华全管道泵原理的新型吸排气装置,其具有结构简单、体积小、重量轻、造价低等优点,且日常维护保养更容易、更方便,工作性能也更可靠。

二、吸排气装置的结构设计

介质的粘度越大,吸排气装置的转速就应该越低,反之则越高,其函数关系如图3所示。

图3:转速与介质粘度关系曲线

吸排气装置的工作是由两个转子相向转动来完成的,且通过上述的工作原理可以看出吸排气装置是通过装置内不同腔体的容积变化来输送介质的,故其属于回转式容积泵。吸排气装置的流量与其转速成正比关系,如果转速很高,流量不但不会因转速升高而增加,反而会因为高速转动带来较大的离心力,使工作腔的空间不能充满介质, 终减少流量。尤其在传输高粘度介质时,腔内的空气会引起吸排气装置的气蚀,并且会带来很大噪音,磨损也会更加剧烈。但如果转速过小,从电机到转子之间就需要很大的转速比,减速很困难。由于本文只是利用吸排气装置进行抽气作业,空气粘度很小,故吸排气装置转速n=1450r/min是合适的。

以上述计算结果为依据设计的吸排气装置转子如图4所示:

由于吸排气?置壳体造型比较复杂,为便于设计、生产和装配,将之分为四部分进行设计制造。因其只用于抽气作业,腐蚀很小,故选择铸铁材料.各部分造型如图5所示。由于吸排气装置的泵轴从泵体内贯穿而过,轴与泵体之间必然有圆形的间隙,吸排气装置内的压力要大子泵外的大气压,而且本文设计的华全水泵转速较高,为防止水泵在运行过程中空气从轴与泵体的间隙泄漏,降低水泵的工作效率,故选用断面密封(即机械密封)。

本文对基于功能复合的单级卧式自吸水泵的两个分系统分别进行了设计,首先对各分系统的主要性能参数进行选择,再根据性能参数和工作条件对主要零部件的结构尺寸进行理论计算,还选定了各分系统泵体的材料和密封形式。同时利用计算机进行辅助设计,通过AutoCAD2007和Pro/E5.0两款软件分别绘制了零件图和装配图及其相应的三雒模型,为后面运动仿真分析做准备。

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