旋涡泵

旋涡泵（也称涡流泵）是从1920年以后出现的一种泵，它的主要工作机构包括叶轮(外缘上带有径向叶片的圆盘)、泵体及由泵盖、泵体和叶轮组成的环形流道。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。

由星形叶轮在带有不连贯槽道的盖板之间旋转来输送液体的泵称为旋涡泵。

它的工作原理是：星形轮在旋转时，产生了离心力，液体在此离心力的作用下，由泵壳侧面孔流入叶片根部并被抛向外圆，进入两侧盖板的槽道中。这部分液体原来随着叶片作圆周运动，具有一定的速度能，在盖板槽道中速度能变为压力能。之后又被叶片所攫取。在液体质点由入口到出口的过程中，这样的作用多次重复，能量逐次增加，就象液体在离心水泵中受多级叶轮的作用那样。液体在槽道中随星形叶轮运动，到了截止点，由于槽道突然被堵塞，液体就从出口孔流出。出口孔设在出口盖板上，在入口盖板上，设有入口孔，它开在截止区后槽道突然出现的地方，这里显然是负压，以便把液体吸进来。旋涡泵结构以及特性曲线的形状均与离心泵和其它类型泵不同。是一种小流量、高扬程的泵，其比转数n8一般低于40。

旋涡泵是一种叶片泵。主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮是一个圆盘，圆周上的叶片呈放射状均匀排列。泵体和叶轮间形成环形流道，吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸入口和排出口隔离开。

我们将泵内的液体分为两部分：叶片间的液体和流道内的液体。当叶轮旋转时，在离心力的作用下，叶轮内液体的圆周速度大于流道内液体的圆周速度，故形成图1所示的“环形流动”。又由于自吸入口至排出口液体跟着叶轮前进，这两种运动的合成结果，就使液体产生与叶轮转向相同的“纵向旋涡”。因而得到旋涡泵之名。需要特别指出的是，液体质点在泵体流道内的圆周速度小于叶轮的圆周速度。

在纵向旋涡过程中，液体质点多次进入叶轮叶片间，通过叶轮叶片把能量传递给流道内的液体质点。液体质点每经过一次叶片，就获得一次能量。这也是相同叶轮外径情况下，旋涡泵比其它叶片泵扬程高的原因。并不是所有液体质点都通过叶轮,随着流量的增加，“环形流动”减弱。当流量为零时，“环形流动”强，扬程高。由于流道内液体是通过液体撞击而传递能量。同时也造成较大撞击损失，因此旋涡泵的效率比较低。

一、旋涡泵主要用途：

1、旋涡泵的流量小的可到0.05l/s或更小，大的可达12.5l/s。单级扬程可达300m，当比转数超过40时，因其效率低于离心泵，因此，较少使用。

2、单级直连旋涡泵是供吸送清水或物理化学性质类似于水的液体之用，使用液温不超过60，常用于锅炉给水的配套，在造船、轻纺、化工、冶金、机械制造、水产养殖、固定消防稳压、热交换机组、农业远程喷灌等部门等都有广泛的应用。

3、旋涡泵体积小、重量轻的特点在船舶装置中具有极大的优越性。自吸能力或借助于简单装置来实现自吸。

4、具有陡降的扬程特性曲线，因此，对系统中的压力波动不敏感。某些旋涡泵可实现汽液混输。这对于抽送含有气体的易挥发的液体和汽化压力很高的高温液体具有重要的意义。

5、旋涡泵结构简单、铸造和加工工艺都容易实现，某些旋涡泵零件还可以使用非金属材料，如塑料、尼龙模压叶轮等。

二、旋涡泵优点：  

1、旋涡泵是一种结构非常简单的高扬程泵，与同样尺寸、转数相同的离心泵相比，其扬程高2-4倍。与相同扬程的容积泵相比，其尺寸要小、结构也简单。旋涡泵体积小、重量轻的特点在船舶装置中具有极大的优越性。 

2、具有自吸能力或借助于简单装置来实现自吸。 

3、具有陡降的扬程特性曲线，因此，对系统中的压力波动不敏感。   

4、某些旋涡泵可实现汽液混输。这对于抽送含有气体的易挥发的液体和汽化压力很高的高温液体具有重要意义。   

5、旋涡泵结构简单、铸造和加工工艺都容易实现，某些旋涡泵零件还可以使用非金属材料，如塑料、尼龙模压叶轮等。

三、旋涡泵缺点：  

1、效率较低，高不超过50%，大多数旋涡泵的效率在20%-40%，因此妨碍了它向大功率方向发展。 

2、旋涡泵的汽蚀性能较差。  

3、旋涡泵不能用来抽送粘性较大的介质。因随着液体粘性的增加，泵的扬程和效率会急剧降低，介质的粘度限制在114厘沲(15°E)之内。   

4、旋涡泵叶轮和泵体之间的径向间隙和轴向间隙的要求较严(一般径向间隙为0.15~0.3mm，单侧轴向间隙为0.07~0.15mm)给加工和装配工艺带来一定的困难。   

5、抽送的介质只限于纯净的液体。当液体中含有固体颗粒时，就会因磨损引起轴向和径向的间隙增大而降低泵的性能或导致旋涡泵不能工作。

四、旋涡泵的压力和流量分别为：

H=φu²/2g

Q=cF
    式中    u——叶轮圆周速度；
            φ——系数，取3.5～4.5;
        F——槽道截面积；
               C——槽道内液流速度，近似取c=u/2或（0.55～0.65）u。
    叶轮的叶片一般为24～60片。

  旋涡泵的特性曲线与离心泵有些相似，但显得较陡峭，它的流量小，而压头大，但效率不高。旋涡泵的侧面间隙（即叶轮与盖板之间的缝隙）不能取得太大，否则将明显降低效率，所以这种泵只能输送比较纯净的液体。

五、旋涡泵检修时应测量的间隙有：
1、叶轮与两侧盖板的轴向间隙。一般2a=0.17～020毫米，用压铅丝法测量。

2、叶轮与泵壳的径向间隙。一般半径方向上取c=0.15～0.20毫米，用塞尺测量。

3、轴承间隙，一般取b=0.10毫米左右，用塞尺或游标卡尺测量。
4、连轴器装配间隙。一般i=1毫米，d=4±0.5毫米，用游标卡尺和测深尺测量。

5、叶轮与键的配合和叶轮与轴的配合都是滑动配合。键的顶部间隙应不小于0.20毫米，两测间隙应为0.01～0.04毫米。

由于旋涡泵具有上述特点，所以近年来各国在旋涡泵的理论研究、计算方法以及产品的品种上都有较大的发展。旋涡泵在国民经济的许多部门也越来越得到广泛的应用，如化工联合企业中用来抽送小流量、高扬程的酸类、碱类和其它带有腐蚀性及易挥发的化学液体;加油车、油罐车和固定分配装置用来抽送汽油、煤油、酒精等挥发性的液体;用作移动式和固定式的消防泵、船舶的供水泵以及用于增压和抽送补给水等。