其他类型化工用泵简介

为满足液体的不同输送要求，在生产过程中还会用到其他类型的化工用泵，如往复泵、计量泵、齿轮泵、螺杆泵、旋涡泵等。下面对上述类型泵的结构、工作原理、操作特性等做一个简要介绍。

一、往复泵

往复泵是一种容积式泵，在化工生产过程中应用得较为广泛，主要适用于小流量、高扬程的场合。它是依靠活塞的往复运动并依次开启吸入阀和排出阀，从而吸入和排出液体。

（一）往复泵的工作原理

如图3-16所示，往复泵的主要部件有泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀。吸入阀和排出阀均为单向阀。当活塞在外力的作用下从左向右运动时，泵缸内的工作容积增大而形成低压，排出阀在压出管内液体的压力作用下关闭，吸入阀则被泵外液体的压力推开，将液体吸入泵缸内。当活塞移到右端，工作室的容积最大，吸入行程结束。随后，活塞便自右向左移动，泵缸内液体受到挤压，压力增大，使吸入阀关闭而排出阀打开，并将液体排出。活塞移至左端时，排液结束，完成了一个工作循环。活塞在泵缸内两端间移动的距离，称为冲程（行程）。

图3-16 往复泵装置简图

往复泵启动前不用灌泵，即往复泵具有自吸能力。但实际操作中，仍希望在启动时泵缸内有液体，这样不仅可以立即吸、排液体，而且可避免活塞在泵缸内干摩擦，以减少磨损。往复泵的转速（即往复频率）对泵的自吸能力有影响。若转数太大，流体流动阻力增大，当泵缸内压强低于液体饱和蒸汽压时，会造成泵的抽空，而失去吸液能力。因此，往复泵转速不能太高，一般控制在80～200r/min，吸入高度（安装高度）4～5m。

（二）往复泵的类型与流量

具有一个泵缸的往复泵，在一个循环中，活塞往复一次，吸入和排出液体各一次，称为单动泵。供液的不均匀性是往复泵的严重缺点，它使整个管路内的液体处于变速运动状态，增加了惯性能量损失，引起泵吸液能力的下降。同时，某些对流量均匀性要求较高的场合，也不适宜采用往复泵。单动泵的流量曲线如图3-17（a）所示。

为了改善单动泵流量的不均匀性，设计出了双动泵和三联泵。图3-18为双动泵的示意图。在活塞两侧的泵缸内均装有吸入阀和排出阀，活塞每往复一次各吸液和排液两次，使吸入管路和压出管路总有液体流过，所以送液连续。但由于活塞运动的不均速性，流量曲线仍有起伏。由于活塞连杆占据一定容积，使两行程的排液量不完全相同。双动泵和三联泵的流量曲线分别如图2-17（b）、（c）所示。为使流量平稳，还可在气缸排出管线上增设空气室，当一侧压力较高排液量较大时，将有一部分液体压入该侧的空气室内暂存起来，当该侧压力下降至一定程度，流量减少时，在空气室内压力作用下，可将室内的液体压出，补充到排出液中。这样，依靠率气室内率气的压缩和膨胀作用进行缓冲调节，使泵的流量更为平稳。

图3-17 往复泵的流量曲线

图3-18 双动泵示意图

单动往复泵的工作过程是由吸入和排出液体的两个行程组成的循环过程。若忽略阀门开关的滞后现象及液体的泄漏，则单动泵和双动泵的平均理论流量QT 分别为

单动泵：

双动泵：

式中 z——泵缸数目；

AF——活塞面积，m2；

s——活塞冲程，m；

nr——活塞每分钟往复次数，min-1；

Af——活塞杆截面积，m2。

往复泵是正位移泵，其理论流量只与活塞面积、位移以及单位时间内往返次数等泵的参数有关，与管路的情况无关。对于某一特定的往复泵，其理论流量为定值，即

QT=常数

实际上，由于阀门不能及时开关，活塞与泵体间存在间隙，且随压头增高而使泄漏量增大等原因，往复泵的实际流量Q 小于理论流量。往复泵的特性曲线如图3-19所示。

往复泵的工作点仍是泵特性曲线和管路特性曲线的交点，如图3-20所示，其压头只取决于管路系统的实际需要而与流量无关。可见，对于往复泵只要泵的机械强度及原动机功率允许，管路系统需要多高的压头即可提供多高的压头。所以，在化工生产中，当要求压头较高而流量不大时，常采用往复泵。

图3-19 往复泵特性曲线

图3-20 往复泵的工作点

（三）往复泵的流量调节

与离心泵不同，往复泵不能采用出口阀门来调节流量。这主要是因为往复泵的流量与管路特性曲线无关，即无论扬程多大，只要往复一次，就能排出一定体积的液体，所以出口阀门完全关闭时，会使泵缸内压强急剧上升，使泵缸或电动机等损坏。通常往复泵采用下列方法调节流量。

1.旁路调节

如图3-21所示，改变旁路阀门的开度，以增减泵出口回流到进口处的流量，来调节进入管路系统的流量。当泵出口的压力超过规定值时，旁路管线上的安全阀会被高压液体顶开，液体流回进口处，使泵出口处减压，以保护泵和电机。这种调节简便，但增加功率消耗。

图3-21 往复泵流量调节示意图

2.改变转速和活塞行程

由式（3-14）可以看出，改变原动机的转速以调节活塞的往复频率或改变活塞的行程，均可以改变往复泵的流量。这种方法经济性好，但操作不便。(www.xing528.com)

二、计量泵

在连续或半连续的生产过程中，往往需要按照工艺流程的要求来精确地输送定量的液体，有时还需要将若干种液体按比例输送，计量泵就是为了满足这些要求而设计制造的。

计量泵是往复泵的一种，基本构造和操作原理与往复泵相同。计量泵有两种基本形式：柱塞式和隔膜式，其结构如图3-22和图3-23所示。它们都是通过偏心轮把电机的旋转运动变成柱塞的往复运动。隔膜式与柱塞式的区别在于隔膜式使用金属薄片或耐腐蚀橡皮制成的隔膜将柱塞与被输送液体隔开，这样便于输送腐蚀性液体或悬浮液体。由于偏心轮的偏心距离可以调整，使柱塞的冲程随之改变。若单位时间内柱塞的往复次数不变，则泵的流量与柱塞的冲程成正比，所以可通过调节冲程而达到比较严格地控制和调节流量的目的。若用一台电机带动几台计量泵，可使每台泵的液体按一定比例输出，故这种泵又称为比例泵。

图3-22 柱塞式计量泵

图3-23 隔膜式计量泵

三、齿轮泵

齿轮泵是正位移泵的一种，如图3-24所示。泵壳内的两个齿轮相互啮合，按图中所示的方向转动。在泵的吸入口，两个齿轮的齿向两侧拨开，形成低压区，液体吸入。齿轮旋转时，液体封闭于齿穴和泵壳体之间，被强行压向排出端。在排出端两齿轮的齿互相合拢，形成高压区将液体排出。

图3-24 齿轮泵

齿轮泵可以产生较高的压头，但流量较小。它适用于输送黏稠的液体，但不能输送含颗粒的悬浮液。

四、螺杆泵

螺杆泵分单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵等。图3-25（a）为单螺杆泵，螺杆在具有内螺纹的泵壳中偏心转动，将液体沿轴向推进，最终由排出口排出。图3-25（b）则是一个双螺杆泵，其工作原理与齿轮泵十分相似，利用两根相互啮合的螺杆来输送液体。螺杆泵的压头高、效率高、噪音低，适用于在高压下输送黏稠性液体。

图3-25 螺杆泵

螺杆泵和齿轮泵的作用原理和往复泵的区别在于：往复泵（包括柱塞泵和隔膜泵）是靠活塞的往复运动所造成的容积变化来吸液和排液的，而螺杆泵和齿轮泵则是靠泵体内转子的旋转运动造成的容积变化而吸液和排液的。所以，螺杆泵和齿轮泵又称为旋转泵。

它们也都属于正位移泵，其流量调节也需采用旁路调节。

五、旋涡泵

旋涡泵是一种特殊类型的离心泵，其结构如图3-26所示。旋涡泵的内壁为圆形，吸入口与排出口均在泵壳的顶部，两者由间壁隔开。间壁与叶轮的间隙非常小，以减少液体由排出口漏回吸入口。在圆盘形叶轮两侧的边缘处，沿半径方向铣有许多长条形凹槽，构成叶片，以辐射状排列。叶轮两侧平面紧靠泵壳，间隙很小。而叶轮上的叶片周围与泵壳之间有一定的空隙，形成了液体流道。

图3-26 旋涡泵结构示意图

泵壳内充满液体后，当叶轮旋转时，叶片推着液体向前运动的同时，叶片槽中的液体在离心力的作用下，甩向流道，流道内的液体压强增大，导致流道与叶片槽之间产生旋涡流。叶片带着液体从吸入口流到排出口的过程中，经过许多次的旋涡流作用，液体压强逐渐增大，最后达到出口压强而排出。流量较小时，旋涡流作用次数较多，压头和功率均较大。当流量增大时，压头急剧降低，故一般适用于小流量液体的输送。因为流量小时功率大，所以旋涡泵在启动时，不要关闭出口阀，并且应采用旁路调节流量。

旋涡泵的结构简单，可以用耐腐蚀材料制造，适用于高压头、小流量的场合，不宜输送黏度大或含固体颗粒的液体。