轴流泵的构成、叶片及作用简介

（一）轴流泵的工作原理

如图1-10所示，为立式轴流泵的外形图。如图1-11所示，为立式轴流泵结构图。立式轴流泵由叶轮、泵轴、喇叭管、导叶体和出水弯管等组成。立式轴流泵叶轮安装于进水池水面以下，当电动机通过泵轴带动叶轮旋转时，叶片对水产生推力（也称升力），使水得以提升，水流经导叶体后沿轴向流出，然后通过出水弯管、出水管输送至出水池。

轴流泵叶片与飞机机翼具有相似的剖面，一般称叶片剖面为翼型。如图1-12所示，叶片翼型的前端圆钝，后端尖锐，上表面（叶片工作面）曲率小，下表面（叶片背面）曲率大。当叶轮在水中旋转时，水流以速度W 与翼弦（连接翼型前、后端的直线）成α角流过，在翼型的前端分成两股水流，它们分别经过翼型的上、下表面，然后在翼型的后端汇合。由于沿翼型下表面的流速要比沿翼型上表面的流速大，相应的翼型下表面的压力要比上表面小，因而水流对翼型产生方向向下的作用力R。当水流对翼型的作用力为R时，由于作用力和反作用力大小相等、方向相反，翼型相对地给水流一个反作用力R′，如图1 12所示。在此反作用力的作用下，水沿泵轴上升，叶轮不停地旋转，水就不断地被提升。

图1-10　立式轴流泵的外形图

卧式轴流泵有很短的一段吸水管。当旋转的叶轮把水向前推进时，叶轮后面就产生了一定的真空低压区，而进水池水面为大气压强，所以进水池中的水在大气压强的作用下，通过进水管被压送到叶轮附近，填补那里的真空。这就是卧式轴流泵的吸水工作过程。

（二）轴流泵的构造

轴流泵的结构型式有立式、卧式和斜式三种，农田排灌中使用较多的是立式轴流泵，如图1-10、图1-11所示。现以立式轴流泵为例，介绍其构成及作用。

图1-11　立式轴流泵结构图

1—进水喇叭；2—叶轮；3—橡胶轴承；4—导叶体；5—泵轴；6—出水弯管；7—橡胶轴承；8—轴封装置；9—联轴器

1.喇叭管

喇叭管的作用是使水流平顺而均匀，且水头损失最小地流入叶轮，多用铸铁制成，常用于中小轴流泵上。大型轴流泵一般不用喇叭管，而用肘形或钟形进水流道。

2.叶轮

图1-12　作用在翼型上的力

图1-13　半调节式轴流泵的叶轮

1—叶片；2—轮毂；3—调节螺母；4—导水锥

叶轮是轴流泵的主要工作部件，它由叶片、轮毂体和导水锥组成，全调节轴流泵还有叶片调节传动机构。轴流泵的叶片为扭曲形状，装在轮毂体上。叶片一般用优质铸铁制成，大型泵多用铸钢制成。根据叶片安装在轮毂体上的方式不同，分为固定式、半调节式和全调节式三种。固定式叶片和轮毂体铸成一体。半调节式叶片借调节螺母紧固于轮毂体上，如图1-13所示。在叶片根部和轮毂装叶片孔的边缘刻有叶片安装角度位置线，如-4°、-2°、0°、+2°、+4°等为水泵设计安装角。叶片安装角用定位销定位（有的泵没有定位销，靠螺栓压紧固定）。需要调节时，应停机，将叶轮拆下来，松开螺母，将叶片调整到所需角度，再拧紧螺母即可（有定位销的还应取下定位销调整后再装好）。

全调节式轴流泵的叶片调节，是通过一套油压式或机械式调节机构，在停机或不停机的情况下，来改变叶片安装角度。全调节式叶轮一般在大型轴流泵上使用，结构比较复杂，加工和安装精度要求都比较高。

导水锥安装于轮毂体的下方，用六角螺栓、螺母、横闩等零件固定在轮毂体上，主要起导流作用。

3.泵体

泵体为轴流泵的固定部分，它包括叶轮外壳、导叶体和出水弯管。为保持调节叶片时叶片外缘与叶轮外壳之间有一固定的间隙，叶轮外壳呈圆球形。为便于安装、拆卸，叶轮外壳是分半铸造的，中间用法兰盘和螺栓连接。

导叶体为轴流泵的压出管，它由导叶、导叶毂、扩散管组成，用铸铁制造。导叶体的作用是把叶轮出口的水收集起来输送到出水弯管，把从叶轮流出水流的旋转运动变为轴向运动，减少水头损失，同时还可以把水流的部分动能转变为压能。导叶进口边一般和叶轮叶片出口边平行。导叶的数目一般为5～10片。导叶体的出口接出水弯管，为使水流在弯管中的损失最小，弯管通常为等断面，弯管转角一般为60°。泵的地脚与出水弯管铸造在一起。水泵固定部分的全部重量，以及停泵时回水的冲击力，全部由出水弯管上的地脚传递到水泵梁上。(www.xing528.com)

4.泵轴和轴承

泵轴采用优质碳素钢制成，下端与轮毂连接，上端用刚性联轴器与传动轴连接。在大中型轴流泵中，为了布置叶片调节机构，泵轴做成空心的。为增强泵轴的耐磨性、抗腐蚀性和便于磨损后的更换，在泵轴轴颈处镀铬或喷镀一层不锈钢或镶不锈钢套。

轴流泵的轴承按其作用有导轴承和推力轴承两种。导轴承用来承受泵轴的径向力，起径向定位作用。中、小型轴流泵大多数采用水润滑的橡胶导轴承，在橡胶轴承内表面开有轴向槽道，使水能进入橡胶轴承与泵轴之间进行润滑和冷却。中、小型立式轴流泵有上、下两个橡胶导轴承，下导轴承装在导叶体内，上导轴承装在泵轴穿过出水弯管处。上导轴承多高出进水池的水面，所以在轴封装置处有一根短管，供泵启动前向该橡胶导轴承输送清水进行润滑，待水泵启动出水后，即可停止供水。

在立式轴流泵中，推力轴承主要用来承受水流作用在叶片上的轴向水压力和机组转动部分的重力，并将这些力传递到电机梁上。如图1-14所示，为立式电动机传动装置图。电动机安装于电机座上，传动轴上端用弹性联轴器与电动机的传动轴相连接，下端用刚性联轴器与泵轴相连接。电动机座内装有油箱，在油箱内装有推力滚珠轴承和向心滚珠轴承。水泵运行时，全部轴向力通过传动装置内轴承垫、推力轴承、油箱传到电机座上，电机座再传至电机梁上。径向力由向心滚珠轴承承受。水泵转子的轴向位移可用传动装置内的圆螺母予以调整。

图1-14　立式电动机传动装置图

1—电动机座；2—传动轴；3—轴承体；4—推力滚珠轴承；5—推力盘；6—向心滚珠轴承；7—轴承盖；8—油杯；9—圆螺母；10—传动联轴器；11—电动机联轴器

图1-15　石棉盘根水封

1—泵轴；2—石棉盘根；3—盘根压环；4—盘根箱；5—压紧螺栓；6—水管

5.轴封装置

在泵轴穿出出水弯管处，装有填料密封装置，其构造与离心泵的轴封装置相似。常用的密封装置有下列几种：

（1）石棉盘根水封。石棉盘根水封装置由盘根箱、盘根环等零部件组成，如图1-15所示。

石棉盘根式水封装置结构简单，零件少，密封可靠。通常在水封环上下各装2～3根盘根填料，将水通入水封环，除了作压力水封外，还可作为润滑水和防止泥沙渗入的密封面，以减少磨损，在大、中、小型机组中均为常用。

（2）平板橡胶密封。平板橡胶密封装置如图1-16所示，由与泵轴同轴旋转的钢质密封转环和固定在水箱上的平板橡胶环等组成。来自供水系统的清洁水通过水管输入水箱均压后供给轴承起冷却和润滑作用，同时向上挤压平板橡胶环使之贴紧密封转环衬板，将润滑水与流道中的水隔离。这种密封装置具有结构简单、不磨损泵轴及磨擦损失小等优点，但漏水量较大。

图1-16　平板橡胶密封装置

1—主轴；2—密封转环；3—封水平板橡胶环；4—衬板；5—压板；6—水箱；7—盖板

图1-17　比托管式稀油润滑轴承与机械密封

1—固定油盆；2—轴承体；3—转动油盆；4—动环；5—静环；6—托盘；7—O形密封圈；8—支架弹簧；9—止漏迷宫；10—空气围带；11—泵盖；12—泵轴

（3）梳齿密封。梳齿密封，又称机械密封，其结构如图1-17所示的下部。它由一对梳齿环（迷宫环）即固定的上梳齿环和转动的下梳齿环，通过延长漏水途径来消耗漏水的能量，达到密封目的。为改善密封效果，在漏水途径的末端即上梳齿环顶部增加防漏圈和压板，并在转动梳齿环与主轴配合处加一道O形密封圈，以防水漏入泵轴轴承。特点是对轴无磨损，本身磨擦损失也很小，但密封效率不高。

（4）端面密封。端面密封由动环和静环等部件组成如图1-17所示下部，主要是通过动环与静环接触来实现的。动环常用钨钢制成，与轴一起转动，静环用硬质橡胶制造，固定不动。静环上面为固定座，两者之间有压力弹簧，在静环自身重力和弹簧压力作用下，动环与静环之间的端面密切接触，起到密封止水的作用。

（5）空气围带密封。空气围带密封是与其他封水装置配合使用，如图1-17所示下部。它作为泵轴轴承及密封部件检修时密封，是一种中空橡胶环，装置在轴套与轴颈之间，通过注入压缩空气使围带膨胀来堵塞间隙，达到封水目的。机组运行时，放掉压缩空气，围带恢复原状。

轴流泵的特点是低扬程，大流量；立式轴流泵叶轮安装在进水池最低水位以下，启动前不用充水，启动方便；立式轴流泵外形尺寸小，占地面积小，泵房平面尺寸小，可以根据实际需要来调节轴流泵叶轮的叶片安装角度。轴流泵适用于圩区和平原地区的农田灌溉及排涝。