自吸泵是一種特殊離心泵,不需在吸入管路內充水就能自動地把水抽上來。它屬自吸式離心泵,具有結構緊湊、操作方便、運行平穩、維護容易、效率高、壽命長,并有較強的自吸能力等優點。管路不需安裝底閥,工作前只需保證泵體內儲有定量引液即可。
它是利用氣液混合原理和泵的特殊結構來實現抽吸氣體,并在泵吸入管路內形成一定程度真空狀態來實施工作。德國最早研制并使用了自吸泵,中國自 20 世紀 60 年代初,研究設計并開發出了臥式自吸離心泵。
自吸泵按實現自吸功能的結構可分為內混式、外混式、噴射式、水輪環式以及其他型式,不同類型的自吸泵適用于不同的場合。自吸泵大量應用于各個工業領域, 因具有使用方便,工作可靠,便于遠程集中控制,實行自動化操作等優點,也廣泛用于農業、 消防、市政、電力等部門,在地面提水中有逐步取代普通離心泵的趨勢。
簡史
國際上 20 世紀 30 年代初已開始出現自吸泵,德國是最早研制并使用自吸泵的國家,但到 50 年代初才形成批量生產。自吸泵在中國起步較晚,中國自吸泵的發展經歷了 3 個階段。 20 世紀 60 年代開始投產,70 年代開始推廣應用,該階段自吸泵基本不堵回流孔,泵效率偏低。1984年BP系列自吸噴灌泵通過科研鑒定,聯合設計中有8種內混式自吸泵。采用橡膠鋼球閥自動開關堵回流孔,泵效率等性能參數大幅度提高。20世紀90年代中期,外混式自吸泵彈性橡膠閥自動開關堵回流孔成功。外混式自吸性能也達到內混式水平。為降低成本,簡化結構,提高可靠性,普遍開始轉產外混式。在小型泵領域中,開始向著高速小型,高揚程,自動控制的方向發展。
中國自 60 年代初研究設計和開發出臥式自吸離心泵以來,該泵已得到了長足的發展。 然而,已大量生產的臥式自吸離心泵,由于結構的限制,在某些方面,還存在不足。為了拓展自吸泵的應用范圍, 又研究出了65LZ-40型導葉式自吸離心泵,葉輪吸入口朝上的立式自吸泵和葉輪吸入口朝下的立式自吸泵以及便拆立式自吸泵。 由于立式自吸離心泵與電動機直聯,所以占地面積小,結構緊湊,進出口在同一水平線上,這些結構的泵可在戶外管道中使用,結構緊湊,占地小,故在在某些領域有取代臥式自吸離心泵的趨勢。
另外, 20 世紀 90 年代初,為了解決高揚程工況輸送液體困難的問題和擴大自吸式離心泵的應用范圍,人們又開發出了外混式雙級自吸離心泵和DA1Z-100型節段式多級自吸離心泵。
工作原理
自吸泵屬于離心式水泵的一種,它是利用氣液混合原理和泵的特殊結構來實現抽吸氣體,并在泵吸入管路內形成一定程度真空狀態來實施工作。水泵啟動前先在泵殼內灌滿水(或泵殼內自身存有水)。啟動后葉輪高速旋轉使葉輪槽道中的水流向渦殼,這時入口形成真空,使進水逆止門打開,吸入管內的空氣進入泵內,并經葉輪槽道到達外緣。隨著葉輪轉動,進水管內部原先存有的一定量液體在離心力作用下被甩入泵體,經回液腔返回到葉輪的進口處再循環。在液體不斷循環的過程中,逐漸將進水管內的空氣帶到循環的液流中,形成氣液混合物。此混合物經由葉輪輸送到泵體的氣液分離室內進行分離,氣體從排氣口溢出,液體則返回到葉輪的進口處進行再循環,直至將吸入管內的空氣抽盡后進入正常工作狀態為止。
基本構造
自吸泵種類較多,不同種類的自吸泵結構各有不同,常見的自吸泵按實現自吸功能的結構分有:內混式自吸泵、外混式自吸泵等。材質包括PP、FRPP、CPVC、PVDF(鐵氟龍),并可加裝耐空轉保護裝置,有效避免因泵浦污水空轉而損壞。
內混式自吸泵
內混式自吸泵的典型圖如上圖所示,由泵殼、儲液室、蝸室、葉輪、軸封、止回閥、回流閥、回流孔構成。
外混式自吸泵
外混式自吸泵的典型圖如上圖所示,結構與內混式自吸泵基本相同,所不同之處在于回流孔開在泵的蝸殼上,循環水經回流孔進到葉輪外緣,再進行氣液混合,不斷循環,把泵及吸入管口的氣體排盡,泵進入正常操作狀態。外混式自吸泵由于要求的泵內液位可以低于葉輪入口,因此不需像內混式自吸泵那樣設置入口止回閥。
基本分類
自吸泵按實現自吸功能的結構可分為外混式、內混式、噴射式、水輪環式以及其他型式。泵按配套動力機類型還可分為電動機配套自吸泵、柴油機配套自吸泵、汽油機配套自吸泵。泵按傳動方式又分為直聯傳動(包括同軸)、帶傳動。
外混式自吸泵
外混式自吸泵,水泵啟動前先在泵殼內灌滿水(或泵殼內自身存有水)。啟動后葉輪高速旋轉使葉輪槽道中的水流向渦殼,這時入口形成真空,使進水逆止門打開,吸入管內的空氣進入泵內,并經葉輪槽道到達外緣。另一方面,被葉輪排到氣水分離室中的水又經左右回水孔流回到葉輪外緣。左回水孔流回的水在在壓力差和重力的作用下,射向葉輪槽道內,并被葉輪擊碎,與吸入管路來的空氣混合后,甩向蝸殼,然后與右回水孔流來的水匯合,順著蝸殼流動。由于液體在蝸殼內不斷沖擊葉柵,不斷被葉輪擊碎,就同空氣強烈攪拌混合,生成氣水混合物,并不斷地流動致使氣水不能分離。混合物在蝸殼出口被隔舌剝離,沿短管進入分離室。在分離室內空氣被分離出來,由出口管排掉,而水仍經左右回水孔流向葉輪外緣,并與吸入管空氣相混合。如此反復循環,逐漸將吸入管路中的空氣排盡,使水進入泵內,完成自吸過程。
內混式自吸泵
內混式自吸泵,工作原理與外混式自吸泵相同,其區別只是回水不流向葉輪外緣,而流向葉輪入口。內混式自吸泵在啟動時,須打開葉輪前下方的回流閥,使泵內液體流回到葉輪入口。水在葉輪高速轉動的作用下與吸入管來的空氣相混合,形成氣水混合物排至分離室。在這里空氣排出而水又從回流閥返回到葉輪入口。如此反復進行,直至空氣排盡,吸上水來。
噴射式自吸泵
噴射式自吸泵,又稱射流式自吸泵,包括液體射流和氣體射流兩種,它由離心泵和射流泵(或噴射器)組合而成,依賴噴射裝置,在噴嘴處造成真空,從而實現抽吸。
水環輪式自吸泵
水環輪式自吸泵是將水環輪和水泵葉輪組合在一個殼體內,借助水環輪將氣體排出,實現自吸。當泵正常工作后,可通過閥截斷水環輪和水泵葉輪的通道,并且放掉水環輪內的液體。
型號規范
泵的型號由漢語拼音大寫字母和阿拉伯數字等組成,表示方法如下:
出口或沿用出口產品的型號可根據當地市場慣例或與用戶協議另行確定。
技術指標
參考資料:
應用領域
自吸泵大量應用于各個工業領域, 它具有使用方便,工作可靠,便于遠程集中控制, 實行自動化操作等優點,因此自吸式水泵廣泛用于農業、 消防、市政、電力、礦山、化工等部門,尤其適合用于流動排灌、移動工作、啟動頻繁和灌液困難等場合,在地面提水中有逐步取代普通離心泵的趨勢。
設備標準
2017年4月12日,中華人民共和國工業和信息化部發布了標準編號為JB/T 6664-2017的自吸泵行業標準,以代替JB/T 6664.1~6664.3-2004,并于2018年1月1日起實施。
標準規定了自吸泵的術語和定義、型式、型號、基本參數、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。該標準適用于配套功率為 0.25 kW 及以上的自吸泵。
相比主要技術變化如下:
調整了規范性引用文件;調整了個別基本參數并修改了不符合基本參數時的規定;根據生產的實際情況,修改和調整了基本要求;修改和調整了泵的結構要求;修改了軸承要求;對材料與外構件、鑄件、零部件要求進行了合并和修改;修改了裝配要求;增加了安全要求;修改了試驗方法,刪除了原自吸試驗方法中的表 1~表 3 及試驗報告要求;調整和修改了檢驗規則。
詳見:
發展趨勢
1.在中國國內現有裝備的條件下,研制開發由輕金屬或者有機材料等新材料以及壓鑄等先進工藝加工出來的新型自吸泵。
2.設計開發半開式葉輪自吸泵以及開式葉輪自吸泵,以滿足自吸泵輸送雜質、污水和帶顆粒液體的需要。
3.在普通離心泵計算機輔助設計(CAD)的基礎上,加快其在自吸泵設計中的應用,并利用CFD來進行自吸過程內部流動的模擬和性能預測,將二者更好地結合起來。
4.運用現代水泵設計方法進行優化設計。
參考資料 >
自吸泵的結構類型與工作原理.中國通用機械工業協會泵業分會.2023-12-11
液壓升降系統-噴射泵介紹.中國通用機械工業協會泵業分會.2023-12-14