液壓泵是連續(xù)和/或不連續(xù)移動大量流體的操作機器。泵為流體提供機械能,流體可以是:
動能——使流體獲得速度,從而影響流速。
壓力能——還可以是:
接地測量:將流體提升到一定高度。
測壓:克服管道中的壓力差。
根據(jù)使用條件的不同,液壓泵可以有各種類型,具體取決于所使用的流體類型、工作壓力、溫度和系統(tǒng)特性。
泵根據(jù)其工作原理和結(jié)構(gòu)特點進行分類。
宏觀類別細分為:
容積泵:往復泵(活塞或隔膜)、旋轉(zhuǎn)泵(齒輪泵、凸輪泵、膠囊泵、葉片泵、可變形葉片泵、偏心螺桿泵、橢圓轉(zhuǎn)子泵。
動力泵:離心泵(單葉輪、多葉輪)、渦輪泵(軸流、混流)。
特殊泵:蠕動泵、液體活塞泵、阿基米德螺桿泵、氣舉或猛犸泵、噴射器、液體安裝器。
歷史上液壓泵的使用
液壓泵出現(xiàn)在公元前3世紀,這要歸功于阿基米德,他設(shè)計了被稱為阿基米德螺旋的泵:這種裝置可以在低水頭下移動大量流體。阿基米德螺桿至今仍在使用,特別是在水凈化領(lǐng)域。
在同一歷史時期,諾里亞泵出現(xiàn)了:這是一種能夠以更高的揚程提升流體的機構(gòu),最高可達20/30米。該操作是磨坊的典型操作,水道充當流體和機械能的來源。流體通過杯形容器提升。
大約在1600年,曲柄系統(tǒng)的發(fā)明使得能夠創(chuàng)建由臂的強度驅(qū)動的活塞泵。蒸汽的出現(xiàn)及其作為動力源的使用使得在技術(shù)上改進這種泵成為可能,這種泵開始能夠?qū)⒘黧w提升到相當深的深度,以至于它們也被用于礦井排水。
多年來,技術(shù)進步使得能夠以更高的水頭移動大量流體的系統(tǒng)得以創(chuàng)建:內(nèi)燃機和后來的電動機的使用使得將動能轉(zhuǎn)化為壓力的旋轉(zhuǎn)機器得以發(fā)展。
液壓泵技術(shù)背景
正如我們所看到的,液壓泵分為三個不同的類別,所以讓我們仔細看看每種類型的細節(jié):
往復泵
往復式(或活塞式)泵的特點是運動機構(gòu)活塞的交替直線運動。這會對流體施加壓力,將能量傳遞給流體。這種泵適用于開發(fā)非常高的揚程,泵的容量取決于系統(tǒng)的尺寸和轉(zhuǎn)速。
往復泵可進一步分為兩類:
柱塞泵:其特征在于,流體的運動基本上是由連接到連桿曲柄系統(tǒng)的活塞引起的。
隔膜泵:其特征在于一種結(jié)構(gòu),在這種結(jié)構(gòu)中,流體由空氣或其他系統(tǒng)驅(qū)動的膜移動。
往復式泵的例子是現(xiàn)代柴油發(fā)動機的燃油噴射泵。
離心泵
離心泵由一個橫截面越來越大的腔室組成,稱為渦旋或擴散器,中心與吸入管相連,外圍與排出管相連。在渦旋內(nèi)部,一個稱為葉輪或推進器的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以高速(1500至3000轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)動。由于葉輪傳遞的高角速度,蝸殼內(nèi)的液體被離心力推向周邊,從而在中心產(chǎn)生凹陷;因此,部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能,將液體輸送到輸送管中,并在泵的中心產(chǎn)生凹陷,這將從吸入管中吸入更多的液體。
離心泵主要由以下部分組成:
分配器:一個固定的機構(gòu),待泵送的液體通過它沿軸向進入并被輸送到葉輪。
擴散器:也稱為渦旋,是一種固定元件,它將液體積累的動能轉(zhuǎn)化為壓力能(通過逐漸增加該器官的橫截面積),從而將液體沿徑向輸送到輸送管。
葉輪:這是一個具有不同形狀和輪廓的旋轉(zhuǎn)機構(gòu),與電機軸嚙合,從電機軸接收能量以傳遞給液體。葉輪是泵的主要元件,由一系列葉片組成,葉片的曲率必須滿足兩個要求(液壓格言),以盡量減少泵的壓力損失:
液體進入泵的入口必須無沖擊
液體必須以盡可能低的速度排出到泵中
根據(jù)所需的壓頭和要移動的流體類型,可以在不同的葉輪型號之間進行選擇:
徑向流葉輪:由一系列安裝在兩個固定在泵軸上的圓盤之間的葉片組成,具有窄或?qū)挼耐ǖ篮椭被驈澢娜~片。
開式葉輪:螺旋葉片直接花鍵連接在輪轂上,適用于輸送含有懸浮固體顆粒的液體。
當需要克服高揚程同時保持高流速時,離心泵可以是多葉輪的。在這些中,幾個葉輪連接到同一個軸上。內(nèi)部幾何形狀迫使離開一個葉輪的液體進入下一個葉輪。因此,該泵作為串聯(lián)的幾個泵工作,但具有更大的緊湊性。市場上既有水平軸泵,也有垂直軸泵。當可用于安裝的空間非常小時,可以使用后者,因為電機放置在泵的正上方。一種特殊類型的垂直軸泵是潛水泵,其中電動機放置在密封容器內(nèi)。因此,這些泵可以安裝在液位以下,因此用于從特別深井或地下水箱中抽水。離心泵也可以是自吸的,這些泵與普通離心泵不同,吸入管路中的空氣,并在泵內(nèi)產(chǎn)生真空,以確保吸入待泵送的液體。這些泵是單葉輪泵,具有良好的揚程,但由于部分泵送液體的再循環(huán),其效率通常低于普通離心泵。根據(jù)所采用的技術(shù)安排和機械解決方案,它們基本上可以分為兩種類型:
離心泵的主要用途包括泵送化學品、水、農(nóng)業(yè)、電鍍、煙氣治理塔和石化工業(yè)。離心泵通常因其高流量、與磨料溶液的兼容性、混合潛力和相對簡單的工程而被選擇。
旋轉(zhuǎn)泵
旋轉(zhuǎn)泵的特點是運動部件的緩慢旋轉(zhuǎn)運動:齒輪或凸輪。通過以與活塞泵類似的方式對流體施加壓力來傳遞能量。旋轉(zhuǎn)泵的操作要求每次旋轉(zhuǎn)都要移動固定體積的流體。這些泵是自吸的,無論壓力如何,都能提供幾乎恒定的流速。旋轉(zhuǎn)泵的設(shè)計使旋轉(zhuǎn)和固定部件之間的距離非常小,以盡量減少從輸送側(cè)到吸入側(cè)的損失。
根據(jù)其構(gòu)造的運動部件的類型,旋轉(zhuǎn)泵可進一步分為三種類型:
旋轉(zhuǎn)泵通常用于在機械設(shè)備中循環(huán)潤滑油或為液壓操作系統(tǒng)提供壓力。
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