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旋涡泵

输送液体的高压清水泵

旋涡泵是指叶轮为外缘部分带有许多小叶片的整体轮盘，液体在叶片和泵体流道中反复做旋涡运动的泵。旋涡泵虽属于叶片式机械的范畴，但其工作过程、结构以及特性曲线的形状等与离心泵和其他类型泵都不太相同。

简介
旋涡泵是叶片式泵的一种。在原理和结构方面，它与离心式和轴流式泵不一样，由于它是靠叶轮旋转时使液体产生旋涡运动的作用而吸入和排出液体的，所以称为旋涡泵。
旋涡泵主要组成部件有叶轮、泵体、泵盖以及它们所组成的环形流道，旋涡泵叶轮不同于离心泵叶轮，它是一种外轮上带有径向叶片的圆盘。液体由吸入管进入流道，并经过旋转的叶轮获得能量，被输送到排出管，完成泵的工作过程。
旋涡泵的比转数通常在6～50之间。它是一种小流量、高扬程的泵，适宜输送黏度不大于5°E、无固体颗粒、无杂质的液体或气液混合物。其流量范围在0.18～45 m3/h，单级扬程可达250 m左右。
旋涡泵通常在石油、化工部门，特别是化学纤维、医药、化肥和小型锅炉给水等方面应用较多。
分类
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。叶片形状应用最广的是径向直叶片，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，如无专门措施，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，如采用效率最差的闭式流道时，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，即第一级为离心叶轮，以减小泵的必需气蚀余量；第二级为旋涡叶轮，提高泵的扬程。这样不但气蚀性能好，而且泵的扬程也较高。
工作原理
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。
特点
旋涡泵与其他类型的泵比较具有以下几个特点：
(1)旋涡泵是结构最简单的高扬程泵。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），最高不超过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。
应用
旋涡泵在国民经济的许多部门也得到越来越广泛的应刚，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耐腐蚀性。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。
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