离心泵

离心泵（Centrifugal pump  ）它是一种利用旋转叶轮提高流体速度的旋转动力泵，是过程工程中最常用的流体输送机械。其具有结构简单、流量大且均匀，操作方便等，适合有腐蚀性的运输、含有悬浮固体和其他具有特殊性质的液体。15世纪末，伦纳德·达·芬奇(Leonardo da Vinci)帕潘在1705年提出了离心的概念(Oeris Papin)发明了第一台适用于提升液体的泵，这就是离心泵的雏形1818年，马萨诸塞州水泵厂开始制造离心泵。1831年的黑色·康奈克斯迪丘公司将第一台立式半开式叶轮离心泵投入市场。从1851年到1875年，带导叶的多级离心泵相继发明，这使高扬程离心泵的发展成为可能。1905年，苏尔寿兄弟工厂开始批量生产带串联叶轮的高压泵。20世纪初，离心泵与高速电机直接相连，这决定性地扩大了离心泵的应用范围。20世纪40年代出现了适应高比转速和极低扬程的轴流泵和混流泵，使离心泵逐渐成为主导泵型。20世纪50年代，中国开始仿制苏联产品建造离心泵。

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离心泵有多种类型，如根据泵轴上叶轮的数量或系列的单级泵和多级泵，根据吸入方式的单吸泵和双吸泵，仅在叶轮一侧具有吸入口的单吸泵，在两侧具有吸入口的双吸泵，以及根据泵轴的安装方向的卧式泵、立式泵和斜式泵根据是否需要充气或排水分为普通离心泵和自吸离心泵。然而，虽然离心泵的类型很多，但其工作原理主要是通过叶轮旋转产生的离心力来驱动流体的旋转，从而完成流体的输送，因此它们一般由泵壳组成、叶轮、轴、吸入室、压出室、密封装置、平衡装置和联轴器等。离心泵主要应用于农业石油化工航空航天工程船舶等领域今天，代表世界离心泵先进技术水平的公司有ITT福斯KSB和嘉宝力诺。

虽然离心泵有各种类型，但它们的工作原理是相同的，因此主要部件的结构和功能基本相同，主要部件是泵壳、叶轮、轴、吸入室、压出室、密封装置、平衡装置和联轴器等。

泵轴：泵轴用于支撑离心泵中的旋转部件，其主要功能是将原动机的旋转运动和扭矩传递给叶轮并承受弯矩泵轴工作时所受的应力多为变应力，因此泵轴的失效多为疲劳，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度和对应力集中的低敏感性。轴的材料有很多种，比如碳钢和合金钢。

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叶轮：叶轮是将原动机的机械能传递给排出液体的部件，对泵的工作性能有决定性的影响叶轮一般固定在车轴上，电机带动转轴带动叶轮转动。叶轮一般可分为闭式、有半开式叶轮和开式叶轮三种类型带有前后盖板的叶轮为闭式叶轮，带有后盖板的叶轮为半开式叶轮，带有叶片和部分后盖板的叶轮为开式叶轮。半开式叶轮和开式叶轮的铸造比较方便，但由于工作中液体容易泄漏，多用于输送固体颗粒或粘度较高的液体。此外，叶轮叶片的类型和形状将直接影响离心泵的效率和性能。一般高扬、低流量离心泵具有圆柱形叶片，而大量低扬程离心泵具有扭曲的叶片；两者之间具有中等比转速离心的叶片形状通常设计为叶轮入口处的扭曲形状和出口处的圆柱形状。因此，叶轮中叶片的基本形状是圆形和扭曲的。所以才会有以上三种情况两个叶片的基本形状由叶轮中的流动条件决定。 www.qwbaike.cn

叶轮材料的选择一般应基于输送液体的物理和化学性质、液体中含有多少机械杂质、设计机械强度的大小。一般中小型清水离心泵，由于输送介质比较干净，温度、压力不高，所以它的叶轮往往是铸铁或铸钢的。制造时可以半铸造，也可以在加工前整体精密铸造。运输腐蚀性液体，如酸、碱、化工原料等离心泵应由耐腐蚀材料制成。耐酸硅铁可根据不同的离心泵选用、塑料、青钢、陶瓷和不锈钢等材料。对于一些抗汽蚀要求较高的离心泵，其叶轮通常采用含铬不锈钢蓝色铝金属灰色等材质。火电厂中一些在高温高压下工作的离心泵，如锅炉给水泵，是用铬钢精密铸造的。

泵壳：泵壳是离心泵的外壳，是泵体的主要部件它的作用是将叶轮密封在一定的空间内，使液体可以由叶轮引入和排出，并将液体的大部分动能有效地转化为流体静压能。离心泵的泵壳大多做成蜗壳形，内部有一个横截面逐渐扩大的蜗牛形流道叶轮在泵壳内沿蜗壳通道逐渐扩大的方向旋转，高速甩出叶轮周围的液体可逐渐降低流速，减少能量损失，使部分动能有效转化为静压能。为了减少液体进入蜗壳时的碰撞，在叶轮和泵壳之间安装了固定导轮这种导轮有许多逐渐转向的通道，因此当高速液体流动时，它可以均匀而平缓地将动能转化为流体静力能，并将能量损失降至最低。离心泵壳体的材料不仅要考虑介质对溢流部分的腐蚀和磨损，还应具有作为压力容器所必需的机械强度通常，离心泵壳体的材料是铸铁。 www.qwbaike.cn

吸入室：离心泵的吸入管接头与叶轮进口之间的空间称为吸入室。它是液体进入离心泵的第一个部件。液体在进入叶轮之前流过吸入室。液体从吸入管流入叶轮的过程中，速度会发生变化，特别是速度分布会进行调整，以适应液体在叶轮中的运动。有必要在叶轮前设置一个吸入室来调节液体流速。吸入室的作用是以最小的流动损失将液体平稳地导入叶轮，要求液体流动在叶轮入口处具有相对均匀的速度分布。因此，根据离心泵的类型容量和应用场合，吸入室可分为锥形管吸入室、圆形吸入室和半螺旋形吸入室等。

离心泵

压出室：挤压腔是离心泵中的能量转换装置它的主要任务是以最小的水力损失收集从叶轮中流出的高速液体，将其引导至泵的出口或下一级，降低液体的流速，并将大部分动能转化为压力能，以防止排出管道的阻力损失过大。有两种主要类型蜗壳和导轮。单级泵的挤压腔一般为蜗壳式，多级泵为蜗壳式和导轮式。还有一种组合式，即多级泵的最后一级在导轮外增加一个蜗壳。

密封装置：在泵轴伸出泵壳的地方，泵轴和泵壳之间有间隙，旋转的泵轴和泵壳之间的密封称为密封装置。其作用是防止高压液体沿轴向泄漏出去，防止外部空气漏入泵内。常用的轴封装置主要有填料密封、机械密封浮环密封和迷宫密封等。 www.qwbaike.cn

平衡装置：由于离心泵溢流部分液体压力分布不均匀导致结构不对称和制造偏差，离心泵转子上出现不平衡力，因此在设计制造使用安装和修理泵时必须考虑这些力、轴和轴承的影响，采取必要措施尽可能削弱和平衡这些力。为此目的而设计制造的装置称为离心泵平衡装置。离心泵常用的平衡装置主要有：平衡孔法双吸叶轮法平衡盘法平衡盘法。根据离心泵类型的不同，平衡装置的位置也不同。

联轴器：联轴器主要作用于轴之间的连接，使它们一起转动，传递扭矩。联轴器的主要形式可分为固定式和移动式。固定式要求两个相连的轴严格对中，工作时不相对移动。活动式允许两轴有一定的安装误差，并能补偿工作时可能发生的相对位移，如温度升高时轴因膨胀而伸长，轴承时轴的倾斜等。活动联轴器可分为刚性和弹性两种。其中弹性联轴器具有吸收振动的功能、缓和冲击的能力。

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工作时，离心泵叶轮内的流体随着叶轮的转动产生离心力，在离心力的作用下，流体从叶轮流出，经过泵的水压室、扩散管从泵的出口流入泵的外部管道同时，由于叶轮中的流体被甩出，叶轮中间的吸入口造成低压，因此泵入口处的流体在压力的作用下进入叶轮通过这种方式，当叶轮旋转时，它不断地吸入流体，同时给予流体能量，将其抛入水压室并使其沿扩散管流出泵。简单来说，离心泵的工作原理是利用叶轮在泵体内高速旋转产生的离心力来输送和提升液体。

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蜗壳式离心泵：蜗壳离心泵是一种利用蜗壳将叶轮流出的水的动能转化为压力能的泵蜗壳泵壳像蜗牛壳，其特点是体积大、效率高，一般用于单级泵。蜗壳泵的液体流出叶轮后，会直接进入蜗壳的流道，由于流道的截面由小变大，液体速度减慢，一部分动能转化为静压。这种挤压方式结构简单，所以常用于单级离心泵或多级泵的末级。并且因为蜗形泵经常使用弯曲的叶片来减少泵中的湍流和循环，所以提高了泵的效率。此外，蜗壳离心泵结构简单，能够抽取含有适当固体颗粒的液体。因此，主要用于输送温度不高于105℃的清水或物理化学性质与水相似的液体。常用于自来水厂、泵站、电站、空调循环用水、采暖用热水循环、工业供水系统、消防系统、船舶和其他运输液体的场合。日立集团生产的OV 蜗壳离心泵等代表品牌。

导叶式离心泵：导叶离心泵是在叶轮周围的泵壳上固定导叶，起导流作用同时，液体流经导流叶片，一部分动能转化为压力能。导叶式尺寸小，效率低，一般用于多级泵。导叶离心泵的叶轮浸没在水中，启动前无需加水或抽水，很容易实现自动运行就汽蚀而言，导叶离心泵比卧式泵更有优势，因为其汽蚀余量更大此外，导叶离心泵的安装面积小，有利于基础条件差，安装场地狭窄。

密封技术

在离心泵中，当泵轴穿过泵壳时，一定会有间隙如果不采取措施，泵中的液体将从间隙中漏出。如果从泵中泄漏出的液体是饱和水，它可能会形成蒸汽，如果从泵中泄漏出的液体是易燃的、爆炸性有毒液体，可能引起火灾、爆炸和中毒事故。如果泵轴和泵壳之间的间隙中的压力是真空，大气将从间隙中泄漏到泵中，这将降低泵的吸入性能。因此，有必要采用密封技术，在旋转泵轴与静止泵轴之间的间隙处设置密封装置。应用最广泛的密封技术主要包括填料密封、机械密封浮环密封和迷宫密封等。 www.qwbaike.cn

填料密封技术

填料密封结构简单，易于制造，适用于非腐蚀性和弱腐蚀性介质、密封要求不高、并允许定期维护混合设备。填料密封的工作原理是在压盖压力的作用下，安装在搅拌轴和填料箱体之间的填料对搅拌轴表面产生径向压紧力。由于填料中含有润滑剂，在搅拌轴上产生径向压紧力的同时形成一层很薄的液膜，既润滑了搅拌轴，又防止了设备内流体的逸出或外界流体的渗透，从而达到密封的目的。 www.qwbaike.cn

机械密封技术

机械密封是将旋转轴的密封面由轴向改为径向，通过动环和静环两端面的相互接合而实现密封，并作相对运动的装置，也称为端封。该机械密封泄漏率低密封性能可靠功耗低仪器寿命长。工作原理是当旋转轴旋转时，动环与静环紧密接触，通过弹簧对轴的压力防止容器内的介质从接触面泄漏。

浮动环密封技术

浮动环密封取决于轴(或轴套)动环和动环之间的空间产生巨大的液压力实现密封。其原理是高压密封液在浮环和轴之间形成液膜，产生节流降压，防止高压介质泄漏到低压。 www.qwbaike.cn

抗气蚀技术

空化是流体动力学、材料科学和物理化学中的复杂现象。当发生气蚀时，泵体将损坏，并且还会产生噪音和振动。情况严重时，流道横截面会被许多气泡堵塞，使叶轮获得的能量减少，导致泵体不能正常工作。 www.qwbaike.cn

防气蚀技术是在工艺条件允许时改变泵的流速、扬程、速度等操作参数，以避免气蚀。同时，通过增加防气蚀部件和采用半导体制冷片的高效制冷效果，可以有效降低离心泵进液口的液体温度以防止气蚀，同时在半导体制冷片的制冷面上采用均匀分布的导温柱可以有效提高冷却效果。冷却液体，设置诱导叶轮调节强流压，可有效减少气蚀现象另外，诱导叶轮和双吸叶轮为一体式，结构紧凑，悬臂比不会有太大影响过滤板设置在进水口处，可以更好地保护泵叶片，设置密封圈和密封环可以更好地提高泵的密封性能。

石油化工：因为离心泵的特点是结构简单、流量均体积小、重量轻、可用于制造耐腐蚀材料，易于调节和控制因此，离心泵在石油化工生产中占有特殊的地位，是石油化工生产中应用最广泛的泵。在化工作业中，离心泵是用来输送液体的，也经常用来输送一些有毒有害的物质。

航天：离心泵也广泛应用于飞机设备和地面物流系统飞机在必要时使用加油泵和注水泵，以保证飞机的正常运行。在航天工程中，液体火箭发动机作为运载火箭的动力，起着举足轻重的作用，需要由涡轮泵推进，涡轮泵主要由推进剂离心泵组成、涡轮动力源等。 www.qwbaike.cn

供水：在供水领域，离心泵通常用于建筑物、农业、工业生产等提供了必要的水源此外，在排水方面，离心泵常被用来从管道或池塘中抽吸污水或废水，然后通过泵体的旋转将其排放到污水处理系统或其他处理设施中。

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医疗：在医疗行业，离心泵通常用于体外肺支持 (ECMO)动脉手术期间离心泵的机械支持心内直视手术后心力衰竭的支持过度心脏移植作为心脏功能恢复期的过渡以及作为更复杂的辅助方法的过度等。在医疗行业，离心泵使用相对经济，操作简单，对血液伤害较小，在心脏直视手术后心力衰竭的治疗中与其他复杂设备一样有效。

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船舶：因为离心机有一类是可以直接和电机连接的、流均、较小的车轮尺寸和重量以及在水中工作时足够高的效率已广泛应用于船舶。主要用在潍坊、压载、疏水、排水和卫生系统。