1)闭式旋涡泵
闭式旋涡泵采用闭式叶轮、开式流道结构。闭式叶轮是指叶片部分设有中间隔板,叶片比较短小的一种叶轮。泵的吸、排口除在隔舌部分隔开外。通过流道相通.这种与吸、排口直接相通的流道称之为开式流道。闭式旋涡泵必须配开式流道。
闭式旋涡泵的叶片和流道形式较多。一般矩形截面流道流量较大,但扬程和效率较低。而半圆形截面流道,扬程和效率较高,但流量较小。因此中、低比转数旋涡泵多采用半圆形截面流道,而中、高比转数旋涡泵多采用矩形截面流道。叶片形状应用广的是径向直叶片,在低比转数旋涡泵中也有采用后弯角叶片。
在闭式旋涡泵中,液流是从圆周速度较大的叶轮外缘进入泵内的.因此气蚀性能较差,必须气蚀余量大。而且由于闭式旋涡泵的排出口位于流道外缘.聚集在时‘片根部的气体不易排出。因此,如无措施,闭式旋涡泵无自吸能力,也不能抽送气液混合物。闭式旋涡泵的效率要高于开式旋涡泵,可达到35%~45%。
2)开式旋涡泵
开式旋涡泵采用开式叶轮,闭式流道结构。开式叶轮是指叶片不带中间隔板,叶片比较长的一种叶轮。闭式流道是指吸、排口不能直接相通的流道。开式旋涡泵的吸、排口一般开在泵侧盖靠叶片根部处,这样一方面气体容易排出,有利于提高泵的自吸和抽送气液混合物的能力;另一方面。入口处的圆周速度相对较小,因此抗气蚀性能也要比闭式旋涡泵好。但开式旋涡泵的效率低,如采用效率差的闭式流道时,效率仅为20%~27%,即使采用水力损失较小的向心开式流道后,效率也只能提高到27%~35%。
3)离心旋涡泵
与离心泵相比,旋涡泵扬程较高,较容易实现自吸,但气蚀性能差,而离心泵扬程低,但气蚀性能相对较好。离心旋涡泵就是将这两种泵结合在一起,即级为离心叶轮,以减小泵的必需气蚀余量;级为旋涡叶轮,提高泵的扬程。这样不但气蚀性能好,而且泵的扬程也较高。[1]
工作原理
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旋涡泵叶轮上铣出许多径向叶片。叶轮端面紧靠泵体,其轴向间隙为0.10~0.15mm。流道由叶轮、泵体、泵盖之间的环形空腔组成。在流道中的吸入口与排出口分开的一段称隔舌。隔舌与叶轮的径向间隙很小,以防排出口高压液体窜漏到吸入口。开式旋涡泵叶片较长,叶片内径小于流道内径,液体从吸入口进入叶轮,后进入流道。闭式旋涡泵叶轮的叶片较短,叶片内径等于流道内径。液体从吸入口进入流道,再从叶轮外周进入叶轮。
现以闭式泵为例说明其工作原理。流体由吸入口进入流道和叶轮。当叶轮旋转时,由于叶轮中运动液体的离心力大于流道中运动液体的离心力,两者之间产生一个旋涡运动,其旋转中心线是沿流道纵长方向,称为纵向旋涡。在纵向旋涡作用下,液体从吸入至排出的整个过程中,可以多次进入与流出叶轮,类似于液体在多级离心泵内的流动状况。液体每流经叶轮一次,就获得一次能量。当液体从叶轮流至流道时,就与流道中运动的液体相混合。由于两股液流速度不同,在混合过程中产生动量交换,使流道中液体的能量得到增加。旋涡泵主要是依靠这种纵向旋涡传递能量的。[2]
特点
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旋涡泵与其他类型的泵比较具有以下几个特点:
(1)旋涡泵是结构简单的高扬程泵。与相同尺寸的离心泵相比,它的扬程比离心泵高2~4倍;与相同扬程的容积泵相比,它的尺寸要小得多,结构也简单得多。
(2)旋涡泵的效率很低(由于液体在流道内撞击损失较大),不超过45%,通常为15%~40%。因此,它难做成大功率的泵。从如今生产的旋涡泵来看,功率一般不超过30 kw。但低比转数的离心泵效率比它还低,因此,旋涡泵代替低比转数的离心泵使用的场合是很多的。
(3)大多数旋涡泵都具有自吸能力,有些旋涡泵还可以抽气或抽送汽液混合物,这是一般离心泵无能为力的。
具体来说,对于闭式叶轮旋涡泵,只要设置一个简单的附加装置即可以自吸。对于开式叶轮、闭式流道的旋涡泵来说,它具有自吸能力,通常用于抽气;而开式叶轮、开式流道的旋涡泵则用作输送液体,不能自吸。通常这两种泵组装在一起,前者作为抽真空泵,后者作为工作泵。例如,加油车的旋涡泵,还有其他结构的旋涡泵。[3]
应用
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旋涡泵在国民经济的许多部门也得到越来越的应刚,例如:
(1)在化学工业中输送酸、碱及其他腐蚀性液体,要求泵具有小流量、高扬程、较慢的化学反应速度和较高的性。由于旋涡泵的工作零件简单,因此易于实现上述要求。
(2)抽送介质密度小的液体(如汽油、酒精等)。由于这些液体易于挥发,因此抽送时多为汽液混输,如机场、汽车配油站,甚至于飞机的加油。旋涡泵能进行汽液混输,在上述情况下工作,一般时间短,所以,效率低就不是主要问题了。
(3)抽送含有气体的液体,抽送含有高弹性气体的液体(如丙烷、丁烷等)。抽送吸入管中部分蒸发的液体。
(4)用于小型自动化泵站,农业供水。
(5)用于城市公用建设,如增压辅助泵、家庭用水等。
(6)代替液环泵作真率泵和低压压缩机。
(7)用于汽出及船用洗涤、饮水、消防等辅助设备。
(8)用于小型锅炉辅助设备,用以供水。[4]