第七章 流体机械结构
? 流体机械的分类已在第一章中详
细介绍，本章着重从各种不同的流体
机械的典型结构型式进行阐述，进而
了解流体机械的性能及其主要用途。
? 第一节 泵
? 泵的种类很多，主要有叶片泵、
容积泵和其它类型的泵（如水锤泵、
射流泵等）。
? 泵是一种通用机械，应用极为广泛，用于国民经济的
各个部门中，凡是有液体流动的地方，就会有泵在工
作。其主要应用范围是：农田排灌、石油化工、动力
工业、城市给排水系统、采矿和造船工业、宇航火箭
燃料供给以及生命科学领域内如人造心脏等。
?一 叶片泵的结构型式及用途
? 叶片泵的结构型式按其比转数 ns的大小及叶轮的型式
可分为五大类：旋涡泵（ ns=5～ 40）、部分流泵
（ ns=15～ 50）、离心泵（ ns=30～ 280）、混流泵
（ ns=250～ 600）以及轴流泵（ ns=600～ 2000），按泵
轴的位置型式又可分为立式和卧式两大类。如根据压
出室型式，吸入方式，叶轮的级数以及不同的使用条
件和要求还可分为如下的各种结构型式。
? 叶片泵的使用范围如图 4-1所示。由于
叶片泵的应用范围很广，各种不同的使用
场合，要求叶片泵的结构、材料及传动方
式等都有所不同。常用的泵产品系列是指
结构形式、用途、材料相同，除过流部件
外，其他零部件通用程度高，基本参数
（流量、扬程）按一定规律分布的产品。
泵的一个系列内的产品并不都是几何相似
的，而是由若干个水力模型（也就是比转
速按一定的规律变化）的不同尺寸构成系
列中的全部产品，不同的系列有可能有相
同的水力模型。将一个系列的泵产品的使
用范围绘制在一个坐标系中，就构成为泵
的系列型谱。
? 图 4-2为国际标准 （ ISO2858） 单级悬臂式离
心泵的系列型谱图 。 图中每一产品的使用范围
是一个曲线构成的四边形, 上面一条曲线就是
泵的特性曲线, 下面一条曲线是泵叶轮切割后
形成的特性曲线, 左右边界线是切割抛物线,
曲线框中的数字代表泵的型号, 其中带有下划
线的型号, 泵的转速为 1475r/min, 其余的泵的
转速为 2950r/min。 图 4-3为我国制定的双吸泵系
列型谱, 图中的性能参数是该系列降速运行的
性能, 因此泵的扬程要比型号中所表示的低,
其比转速值是近似值 。
? 可以根据泵的系列型谱进行泵的选型计算 。
但首先还是要认识各类叶片泵的结构及其用途 。
? 下面逐一介绍叶片泵的结构型式及主要用途。
一）、旋涡泵结构型式及用途
? 旋涡泵的类型及结构型式有 W型, WX型及 WZ型等几种,
其主要工作机构包括叶轮, 泵体和泵盖以及由它们组
成的环型流道, 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 。
? W型旋涡泵为单级悬臂式, 如图所示 。
? 结构特点：
结构简单, 零件数少, 易加工, 成本低, 可选用较
高的转速, 故体积小, 重量轻 。 叶轮与轴都采用滑动
配合, 可自动调整轴向间隙, 轴封可采用软填料密封,
也可采用机械密封, 装拆方便；整泵结构为轴对称,
通用化, 标准化程度高, 因此安装, 运行, 维护都十
分方便；该型泵既可正转也可反转 。
? 图 W型旋涡泵
?WX型旋涡泵为两级悬臂式离心旋涡泵,
如下图所示 。
? 结构特点：第一级为离心叶轮, 第二级
旋涡叶轮, 该泵汽蚀性能较好, 吸程高,
结构简单, 体积小, 重量轻, 通用化程度
高, 便于维修 。
? WZ型旋涡泵为两端支撑的多级自吸旋
涡泵, 如图 6所示 。
? 结构特点：多级叶轮串联, 有两个支撑
点, 结构较 WX型要复杂, 但叶轮可自动
调整其轴向位置, 即叶轮在轴上可自由滑
动, 安装拆卸, 调整轴向间隙及维修都很
方便 。
?该型泵扬程高, 流量小, 适用于化学工业
中抽送易挥发, 易汽化的液体, 它可以自
吸, 又可以液汽混输, 便于使用电机, 柴
油机, 汽油机等作动力, 因此使用范围较
广, 特别是在船舶装置中, 机场, 汽车配
油站, 还可用于小型自动化泵站, 农业供
水, 用于城市公用建设, 如增压辅助泵,
家庭用水等, 以及用于汽车及船用洗凉,
饮水, 消防等辅助设备, 还可代替液环泵
作真空泵和低压压气机等等 。
? 泵的性能范围：流量 Q=0.05～ 12l/s，单
级扬程 H=300m。该型泵效率低，
η=35% ～ 38%，汽蚀性能较差。
二）、部分流泵的结构型式及用途
? 部分流泵也称高速离心泵或切线增压泵 。 泵可以与电机
直联, 也可用齿轮经过一级或两级增速而使泵成为高速
泵 。 如图 7-7所示 。
? 1— 叶轮 2— 泵体 3— 泵轴 4— 联轴器
? 图 7-5 WX型离心旋涡泵
? 1— 泵轴 2— 轴承 3— 注油杯 4— 出水段 5— 进水段 6— 键 7— 联轴器
? 图 7-6 WZ多级自吸旋涡泵
? 结构特点,该型泵叶轮是开式的, 叶片呈辐射
形状, 叶片出口安放角为 90°, 叶轮与泵体间
的间隙较大 （ 一般为 2～ 3mm）, 但对泵的性能
没有什么影响 。
? 这类泵通常情况下是立式布置的, 当功率大
于 160KW时布置成卧式 。 泵轴与电动机轴或增
速箱的输出轴直联, 叶轮悬臂地装在轴上 。 泵
的压出口与吸入口布置在同一直线上 。 有时可
在叶轮进口处装设诱导轮以降低泵的汽蚀余量 。
? 用途,部分流泵除用于抽送清水外, 还可以抽
送粘度较大 （ 500厘泊 ） 的石油制品, 化学腐蚀
液, 悬浮液体以及含有少量微细颗粒的液体,
抽送液体的温度为 -110° ～ 250° 。
? 1— 低速轴 2— 高速轴 3— 机械密封 4— 叶轮 5— 扩散管 6— 泵体 7— 增速箱 8—
润滑油泵
? 图 7-7 一级增速部分流泵
? 泵的性能范围：流量 Q=0.5～ 90m3/h，扬程 H=11～ 1800m，功率
N=7.5～ 440KW，转速 n=2960～ 31800r/min。
三）、离心泵结构型式及用途
? 离心泵的结构型式如前列分类表所示 。 图 7-8为离心
泵的结构示意图, 其叶轮 3是具有几个叶片的圆盘,
安装在泵轴上和原动机相连接 。
? 离心泵结构型式简单, 使用维护都很方便, 且效率较
高, 因此使用范围极为广泛 。 常用的离心泵的型式有
如下几类 。
? （ 一 ） 单级单吸式,IS型, BA型, B型泵等 。
? IS型泵如图 7-9所示。其组成主要包括泵 体、叶轮、
泵盖、主轴、密封环、悬架轴承、轴套等等。泵体和
泵盖为后开门的结构型式，检修极为方便，也就是在
检修时不用拆卸泵体，管路及电机，只需拆下加长联
轴器的中间联接件，就可退出转子部件，悬架轴承部
件支撑着泵的转子部件。为了平衡泵的轴向力，
? 1-叶轮,2-蜗壳形泵壳 3-叶片 4-吸水管 5-出水管
? 图 7-8 离心泵的结构示意图
? 在叶轮前、后盖板处设有密封环，叶轮后盖板上开设
有平衡孔。滚动轴承承受泵的径向力以及残余轴向力。
泵的轴封为填料密封，由填料后盖，填料环和填料等
组成，防止进气或漏水，在轴通过填料环的部位装有
? 轴套 7以保护轴不被磨损 。 轴套与轴之间装有 O型密封圈, 目的
同样是防止进气和漏水 。 泵的传动形式为通过加长弹性联轴器与
电动机相联 。 从原动机方向看, 泵一般为顺时针方向旋转 。
IS型泵广泛适用于工矿企业, 城市给水, 排水系统, 农田排灌 。
输送清水或物理, 化 学性质类似于清水的其它液体介质, 其性
能范围为：流量 Q=6.3～ 400m3/h,扬程 H=5～ 125m,工作介质
温度 ≤80℃ 。
? 1— 泵体 2— 叶轮螺母 3— 止动垫圈 4— 密封环 5— 叶轮 6— 泵盖
7— 轴套 8— 填料环 9— 填料 10— 填料压盖 11— 悬架 12— 泵轴 13— 支
架
图 7-9 IS型泵
? 图 7-10为 B型泵的部件图,B型泵又称托架式悬臂泵，
是 BA型的改进型，两者结构大同小异，主要由泵体、
泵盖、叶轮、轴、托架、轴承等组成。结构型式已经系
列化，且结构简单，重量轻，通用化、标准化程度高。
? 1－水泵入口 2－泵盖 3－叶轮背帽 4－叶轮 5－叶轮入口 6－口环 7－水泵出口 8－鍵槽
9－泵壳 10－水封环 11－填料 12－填料压盖 13－轴承端盖 14－注油孔 15－底座 16－轴
承 17－轴 18－联轴器 19－螺母
图 7-10 B型泵的部件图
? B型泵的出口方向与泵轴成垂直,并可根据安
装使用要求或管路布置情况使之与泵体共同旋
转 90°, 180° 或 270° 角, 也就是泵出口可朝
上, 朝下, 朝前或朝后 。 传动方式可通过弹性
联轴器与电机直联也可通过皮带轮间接传动 。
泵轴由两个滑动轴承支承, 从而降低振动和噪
音, 在靠近轮毂周围钻有几个小孔, 用来平衡
泵的轴向力 。
? B型泵适用于工厂, 矿山, 城市给排水及农
田排灌 。 特别适用于对噪音值有一定要求的场
所 。 输送清水或物理化学性质类似于清水的其
它中性液体介质 。 其性能范围：
? 流量 Q=4.5～ 360m3/h
? 扬程 H=8～ 98m
（二）单级双吸式,SH型泵
? 单级双吸泵结构如图 4-11所示。双吸泵进水是
由叶轮的两边进入，它的叶轮好像用两个单吸
泵的叶轮背靠背地组合在一起，两个叶轮对称
布置，因此可以认为它在工作时不会产生轴向
力。但由于安装、制造等方面的原因，不可能
做到两个叶轮的绝对对称，加之水流流动也不
可能是绝对对称的，总会产生一定的轴向力，
因此通常由径向滚动轴承来承受这较小的残余
轴向力。泵进水端在叶轮进水前分为两股，形
成进水端左右两个蜗壳，在泵出水端，水流又
汇合成一股，形成出水端的一个蜗壳，所以从
泵壳外表看似有三个蜗壳。
? 7-11 单级双吸泵结构
叶轮装在泵轴中间, SH型泵的泵壳是水平中开式的,
上半部称为泵盖, 下半部称为泵座 。 这种结构型式, 便
于揭开泵盖来检修泵内各零件, 无需再拆卸进, 出口管
路和移动电机或其它原动机 。 泵的轴承可以采用滚动轴
承, 用油脂润滑, 也可以采用滑动轴承, 用稀油润滑,
泵的轴封通常采用软填料密封, 少量的高压水通过水封
管及填料环流入填料室中, 起水封的作用 。
? SH型泵与单吸泵比较, 出水量较大, 有较好的吸上
性能；与混流泵相比, 又具有较高的扬程, 因此它多用
于农田灌溉, 也广泛用于工厂, 矿山, 城市给排水系统 。
该泵体积大, 且泵越大这一缺陷越突出, 因此适宜于固
定使用 。
? 为了减小该型泵机组的占地面积, 节约基建投资, 可
将电机置于较高的位置, 以适应于江河边泵站的要求,
也可以采用立式单级双吸泵型式, 如图 7-12所示, 这种
泵在使用时, 机泵之间靠传动轴联结, 泵转子的轴向力
由泵上部的推力轴承承受 。
? 单级双吸泵在我国已有成熟的系列产品，为了进一步提
高单级双吸泵的标准化和通用化程度，简化结构，改进
工艺性能，使技术指标更为先进，使性能布局更符合我
国工农业发展的实际需要，正加紧对 SH型泵系列加以
改进，提出更新的系列 S泵系列。
?（三）多级离心泵,DA型泵
? 多级离心泵是由两个以上的叶轮分段组成的泵。多
用于工业部门，是一种结构紧凑，有利于提高标准化、
通用化程度的结构型式 。
? 由于这种泵的扬程取决于泵的级数，所以这种泵的扬
程范围较广，在离心泵当中它能达到的扬程最高，几乎
所有的各种用途的高扬程离心泵均采用这种结构型式。
仅目前列为标准系列的分段式多级离心泵产品就有供输
送常温清水的 D型泵系列，供发电厂用的 DG型锅炉给
水泵系列，供石油化工部门用的 Y型油泵系列等。
? 分段式多级泵结构型式如图 7-13，主要由吸入
段、中段、压出段、轴、叶轮、导叶、密封环、
平衡盘、轴承、穿杠等零部件组成。泵入口为
水平方向，出口为垂直方向，穿杠将吸入段、
中段及压出段连成一体。轴承常为滚动轴承，
由油脂润滑，泵轴封采用软填料密封，在填料
密封箱中通入有一定压力的水起水封的作用，
并有可更换的轴套保护泵轴。泵的传动可通过
弹性联轴器与原动机直联，从原动机方向看，
泵为顺时针旋转。
? D型泵的性能范围为：
? 流量 Q=18～ 420m3/h
? 扬程 H=25.5～ 615m
? DG型锅炉给水泵供输送不含固体颗粒的清水或
物理化学性质类似于清水的液体。
1— 泵毂 2— 泵盖 3— 中段 4— 导叶 5— 泵轴 6— 叶轮 7— 平衡板
8— 平衡套 9— 联轴器 10— 推力轴承
图 7-14 DG型锅炉给水泵
? 其使用温度, 高压泵可达 160℃, 中压泵可达 105℃, 低压泵低于 80℃,
适用于高,
? 中压锅炉的给水用 。 性能范围为：
? 流量 Q=25～ 575 m3/h
? 扬程 H=50～ 2800m
? DG型泵是卧式单吸多级分段式锅炉给水泵, 泵结构有单毂体和双
毂体 。 高压泵的吸入口和吐出口均垂直向上, 其他泵吸入口为水平方
向, 吐出口为垂直向上, 单毂体泵用拉紧螺栓把吸入段, 中段, 压出
段联结成一体, 结构图可见图 7-14。
? 泵转子由装在轴上的叶轮、平衡盘等组成。低压泵的转子两端由
滚动轴承支承，轴承由油脂润滑，高、中压泵的转子两端由滑动轴承
支承，中压泵轴承采用稀油润滑，循环水冷却，高压泵采用强制润滑，
由辅助油泵和泵轴头油泵供油。 DG型泵的轴封形式有浮环密封、机
械密封及填料密封三种，轴两端有密封箱，各种密封元件都装在密封
箱内，对于机械密封和填料密封，其密封箱内还要通入有一定压力的
水，起到水封、水冷及水润滑的作用。在轴的轴封处装有可更换的轴
套，以保护泵轴。 DG型高压锅炉给水泵常通过齿型联轴器与原动机
相联，有的还配带液力偶合器进行调速。对中、低压泵一般直接通过
弹性联轴器由原动机驱动。
? 石油化工用 Y型油泵如图 7-15,是一种使用范围较广, 输送不含固
体颗料的石油产品的系列油泵 。 其性能范围：
? 流量 Q=6.25～ 500 m3/h
? 扬程 H=60～ 603m
? 输送介质温度范围,-45℃ ～ 400℃
? 这种型式的泵可分为单级或两级悬臂式，单级或两级两端支承式
和多级分段式三种。由于抽送介质温度范围大，其结构基本上按
热油泵的结构考虑。
?（四）液下离心泵
? 图 7-16为立式单吸单级液下离心泵, 它抽送温度为
-20～ 140℃ 的碱等有腐蚀性的液体 。 其性能范围为：
? 流量 Q=3.6～ 360 m3/h
? 扬程 H=6～ 41m
? 该型泵的入口为轴向垂直向下，出口为垂直向上，主要
由泵体、泵盖、叶轮、轴、接管、轴承架等零部件组成，
泵轴上端有两个滚动轴承支承，轴承用油脂润滑，轴封
采用填料密封。
1-泵盖 2－叶轮 3－填料 4－支架 5－泵体 6－泵轴 7－加长联轴器
图 7-15 石油化工用 Y型油泵
? 1— 吸入段 2— 中段 3— 压出段 4— 轴 5— 叶轮 6— 导叶
? 7— 密封环 8— 平衡盘 9— 平衡板 10— 轴承部件 11— 穿杠
? 图 7-13 分段式多级泵
? 1— 泵体 2— 泵盖 3— 叶轮 4— 出液管 5— 导轴承部件 6— 中间接管 7— 轴 8— 轴
承架部件 9— 底板
? 图 7-16立式单吸单级液下离心泵
四）、混流泵结构型式及用途
混流泵结构和 BA型泵基本上一样, 只是叶轮形状不同, 和离
心泵叶轮相比, 混流泵叶轮的进, 出口开口值都比较大, 叶片长
度较短, 其形状介于离心泵与轴流泵之间, 因此, 混流泵的流量
较大, 扬程较低 。 比转数较低的混流泵其基本结构型式接近于轴
流泵 。 混流泵常分为蜗壳式及导叶式两种结构, 前者结构特点接
近于离心泵, 后者的结构特点接近于轴流泵 。
图 7-17为蜗壳式混流泵结构, 图 7-18为导叶式混流泵结构 。 前
者通常采用悬架式悬臂结构, 而不采用托架式, 与单级单吸悬臂
泵很相近, 与后者相比, 结构简单, 制造, 安装, 使用, 维护均
较方便 。 后者无论从外观或内部结构来看, 均与轴流泵相近, 但
与轴流泵相比, 又具有效率高, 效率曲线平坦等优点, 特别是在
用于农田排灌时, 可保证在水位变化时也能保持较高的效率, 从
而节省电力, 与前者相比, 径向尺寸较小, 占地面积小, 流量也
较大 。 如采用立式结构, 叶轮被淹没在水中, 无需真空引水设备 。
大型导叶式混流泵还可采用可调叶片结构, 以扩大泵的使用范围,
提高泵工作时的效率 。
? 1— 泵体 2— 叶轮 3— 泵盖 4— 泵轴 5— 螺栓 6— 轴承箱 7— 皮带轮
? 图 7-17 蜗壳式混流泵
? 1— 固定导叶 2— 导轴承 3— 叶轮 4— 吸入管 5— 填料密封 6— 止推球轴承
? 图 7-18 导叶式混流泵
?五）、轴流泵结构型式及用途
轴流泵的特点是流量大, 扬程低, 广泛应用于平原
地区低扬程大流量的农田排灌, 以及给水排水, 船坞升
降水位, 火电厂输送循环水等系统中 。 轴流泵是由喇叭
形吸水管, 圆筒形泵壳, 出水弯管及转动部件等组成 。
泵的转动部分有叶轮, 导水叶和主轴 。 按照主轴的安放
情况可将轴流泵分为立式, 卧式和斜式三种 。
立式轴流泵占地面积小, 叶轮淹没在水中, 无需灌
引水, 起动方便 。 卧式轴流泵虽占地面积较大, 但可降
低泵站厂房高度, 可采用水平中开式, 便于维护及检修 。
斜式轴流泵兼有立式和卧式结构两者的特点, 它无
需高大的泵房, 有利于采用水平中开式结构, 便于安装
在江河湖泊沿岸的斜坡上, 可使电机处于较高的位置,
并可安放在斜坡滑道上, 保证电动机在水位升高时不被
淹没, 水位下降时, 泵也能正常工作 。 对于轴流泵, 当
叶轮直径小于 250mm时常设计成定浆式, 即叶轮叶片与
轮毂铸成一整体, 叶片角度不可调, 对大中型轴流泵,
? 常采用可调叶片角度的叶轮结构型式, 类似于轴流转浆式水轮机
结构 （ 可见图 7-19）, 这样可扩大泵的使用范围, 提高泵的运行效
率, 减少泵的品种, 有利于泵的批量生产, 降低成本 。
图 7-19为常见的立式轴流泵结构。
二 容积泵的结构型式及用途
? 容积式流体机械是靠
密闭空间的容积变化来压
送流体的, 大致可分为往
复式及回转式两种 。 前者
是活塞或者柱塞在缸体内
做往复运动的, 后者是具
有各种形状的转子在壳体
内做回转运动的 。
? 这里介绍作为液体机
械的容积式泵，包含有往
复泵及回转泵两种。
一）、往复泵结构型式及用途
? 往复泵是靠活塞或者柱塞的往复运动吸入液体并把
液体送到高压侧的 。 作为水泵来说, 它从前被广泛地当
作通用泵来使用, 主要是由于它具有能够产生很高的排
出压力的特点, 也用在锅炉给水泵上 。 但是近年来, 由
于离心泵性能的大大提高, 适用范围扩大, 而且已扩大
到了往复泵的使用范围, 所以现在很少将往复泵当作通
用水泵来使用, 而更多的是把它当作油泵来使用 。 适用
于流量小而压力高的场合 。 在这种小流量范围内, 往复
泵具有比离心泵优越的特性：往复泵的效率高, 能自吸,
运转过程中几乎没有噪音；能在高压下输送小流量；适
用于输送粘稠物料, 而且能够提供精确计量的体积流量
等 。 根据这些特性, 往复泵特别适合于小流量供水, 化
学工业, 产生驱动水压机加压水, 输送油类, 以及做成
计量泵等 。 往复泵活塞移动的距离 L称为行程, 活塞的
面积为 A,泵缸直径为 D,则活塞每往复一次的理论排
液体积 V为：
再假设活塞每分钟往复的次数为 n,则
往复泵的理论流量为：
Qt=Vn/60=ALn/60 (4.2)
由于存在活塞和泵缸之间的泄漏以及吸水阀与
压水阀滞后泵的动作所导致的倒流，每秒钟
所损失掉的液体体积为 Q L，故往复泵的实际
流量 Q=Qt-QL，引入容积效率，
ALLD4V 2 ???
t
l
t
lt
tt
V Q
Q1
Q
QQ
Q
Q ??????
? 则往复泵的实际流量 Q为,
Q=ηVQt=ηVALn/60 (7.4 )
再由于往复泵排液的不连续，流量是经常变化着的，上式只是
往复泵每分钟的平均流量大小，而理论瞬时流量 q与活塞运动
速度关系为：
式中,r为曲柄半径,ω为角速度,L为连杆的长度。
x为活塞到曲柄旋转中心的距离,θ为曲柄所处位置角，如图 7-
20所示。往复泵的总体结构可分为两大部分，一部分是液力端，
它包括液缸、柱塞或活塞、阀填料函、集流腔和缸盖等，另一
部分为动力端，它是由曲轴、连杆、十字头、中间杆、轴承和
机架等组成的。其基本结构形式为具有滑动轴承或滚动轴承的
卧式和立式两种。往复泵与其它型式泵相比，具有压力高，吸
上性能良好，起动时不需要注水等优点，但往复泵却不能像其
它泵那样用压水阀调节流量，更不能像离心泵那样在关死状态
下运行。因此在往复泵装置中必须有安全阀及其它的安全设备，
另外还须特别注意活塞与泵缸接触部分以及柱塞杆经过泵缸滑
动部分的填料磨损与损坏的问题。
)2s in2r( s in2LAdtdxAuAq ????????
图 7-20 曲柄转角和活塞运动
? 图 7-21为 2Q-G系列型蒸汽往复泵结构, 是参照
美国华盛泵厂样机及有关资料, 全国有关单位
联合设计成的, 该型泵是由三部分组成, 即汽
缸, 液缸和中间联接体部分 。
? （ 1） 汽缸部分
? 汽缸体由灰铸铁制成, 通过联接支架与地基固定,
缸体内部活塞上装有铸铁活塞环, 两缸体上方配汽箱内
各有一个平板配汽阀 。 汽缸进汽压力小于 16kgf/cm2的
泵, 配汽箱上盖设有冷凝式给油杯, 用以润滑配汽阀的
摩擦表面以及汽缸内壁及活塞环 。
? （ 2）液缸部分
液缸体也由灰铸铁制成，缸体内壁压入铜套，下面
通过联接支架与地基固定。每个缸体上方成对设置两个
吸入阀，两个排出阀，八个阀组件尺寸相同，阀、阀座
均由铸铜制成，阀簧材料为 4Cr13或青铜。
? 图 7-21 2Q-G系列蒸汽往复泵结构图
液缸活塞环的材料一般选用夹布橡胶, 高温时也可选用
,一般蒸汽往复泵技术条件, 中列入的其它材料 。
? （ 3） 中间联接体部分
中间联接体两端与汽, 液缸相联, 上方固定着中心支架 。
中间联接体由灰铸铁制成 。
? （ 4） 润滑
配汽阀磨擦面, 汽缸内壁及活塞环的润滑, 当进汽压
力不超过 16kgf/cm2时, 由设置在配汽箱上盖上的冷凝
式油杯供应稀油润滑, 当进汽压力高于 16kgf/cm2时,
则由强制机构给油 。 其它存在相对运动的部位 （ 如中心
支架的摇杆等 ） 的润滑, 均采用人工定期加油 。
图 7-22为 1DBM-1.2/10型隔膜计量泵结构 。
? 1－进水管； 2-吸入阀； 3-排出阀； 4-出水管； 5-隔膜头； 6-前隔膜； 7-隔膜限制版； 8-后隔
膜； 9-缸体； 10-阀组； 11-电机座； 12-联轴器； 13-电动机； 14-传动箱； 15-底座； 16-活塞；
17-连杆； 18-蜗杆； 19-蜗轮； 20-止推轴承； 21-N形轴； 22-调节螺杆； 23-调节流量小轮；
24-调量表
图 7-22 1DBM-1.2/10型隔膜式计量泵结构图
? 该型泵主要由传动部分, 液缸部分, 阀组, 调节部分等组成 。
主要用于石油, 化工, 轻工, 医药, 科研等部门输送带酸, 碱性
溶液及其性质和上述溶液相近似的介质 。 介质温度不超过 40℃ 。
并可输送悬浮液及粘度较大的介质 。
? 该型泵系隔膜式单缸作用可调计量泵, 是一种无级调节, 液体
流量较精确的计量泵, 它采用了 N型轴调节机构, 传动平稳, 结构
紧凑, 行程调节方便 。 泵系由电动机通过联轴器, 蜗轮副减速传
递至主轴 （ N形轴 ）, 借偏心块带动连杆, 将回转运动经十字头转
化为柱塞的往复运动 。 因而柱塞使隔膜腔内的油产生压力, 推动
隔膜从而实现泵的吸液, 排液作用 。
? 液缸 —— 隔膜头内装有耐腐蚀多向轧制的聚四氟乙烯隔膜, 还
装有球阀或球面阀的吸, 排阀室, 安全阀, 补偿阀, 以保证泵的
安全运转和较精确的计量精度 。
为实现流量无级调节, 在水平主轴 （ N形轴 ） 之一端装有调节机
构, 传动调节手轮 （ 装有调节表 ） 带动与主轴相连调节螺杆, 使
主轴在水平方向左右移动, 借偏心块改变偏心的大小, 使连杆及
柱塞的行程长度随之改变, 从而实现流量的调节, 因而获得所要
求的流量值 。
? 图 4-23为 3 DSL型三柱塞泵结构。它系无曲拐电动往复泵，主
要为高压容器里输送高纯度的液体。液体温度不得超过 60℃ 。
? 1-电动机； 2-排出阀； 3-吸入阀； 4-安全阀； 5-斜盘； 6-斜块； 7-十字头；
8-填料箱； 9-柱塞杆； 10-液缸体
图 7-23 3DSL型三柱塞泵结构图
? 该泵由立式交流电动机经斜块, 斜盘, 十字头, 将电动机的
旋转运动转换为柱塞杆的直线往复运动, 从而完成了液体的吸,
排作用 。 液缸部分由液缸体, 三组装有柱塞杆的填料箱和三组阀
室所组成 。 为了便于检修, 填料箱单独装入液缸体内, 采用了具
有高耐磨性的有充填物的聚四氟乙稀作成的人字形密封圈 。 每组
阀有一个吸入阀和一个排出阀 。 排出阀为弹簧式重力锥形阀 。 吸
入阀是一个具有较大过流面积和很轻重量的特殊形式的弹簧重力
锥形阀 。 在阀室上装有放气阀, 在起动时可放尽液缸内的气体 。
传动部分由传动, 斜块, 斜盘, 十字头等组成 。 电动机通过弹性
联轴节带动传动轴旋转时, 轴上的斜盘作摇摆运动 。 十字头及十
字头套将这个摇摆运动转换为柱塞杆的直线往复运动 。 传动部分
的零件装在传动箱内 。 传动箱位于整个泵的最下部, 固定于基础
上, 并起支撑液缸和电动机的作用 。
? 传动箱内的零件，除依靠油的飞溅润滑外，传动箱内还装有
足够量的工业油。箱内设有油位指示器，可指示出油位。泵经过
半个月使用运转之后，应更换传动箱内的润滑油，一般一个月更
换一次。靠近联轴器的滚动轴承，采用干油润滑，应定时加入润
滑油。联接在液缸体上的安全阀，是一种弹簧式安全阀。当泵内
工作压力达到额定压力的 1.1～ 1.5倍时，安全阀就自动开启，将高
压水返回吸入腔，从而对泵起到安全保护作用。
二）、回转泵结构及用途
? 回转泵在原理上与往复泵
同属于容积式泵，它与往复泵
不同的是往复泵使用做往复运
动的活塞或柱塞，而回转泵则
使用做回转运动的转子，并且
在往复泵上，阀门是泵工作不
可缺少的部件，但在回转泵上
却没有使用阀门的必要，同时
回转泵的液体流量是连续的，
没有液体流量的加速和减速情
况的存在。在结构上取消了曲
柄传动机构，使得回转泵的结
构较为简单，其结构型式大致
可分为齿轮式及滑片式两种。
? 齿轮泵结构示意图如图 7-24所示 。 螺杆泵也属于这
一类, 它是靠主动件和从动件在泵壳内旋转, 将充满齿
轮齿槽或螺杆啮合空间的液体输送出去 。
具体过程分析如下：在吸入侧, 两个相互啮合的齿轮
齿槽充满了液体 。 液体从进口流入, 其方向与齿轮旋转
方向相反 。 由于齿轮四周有泵体封闭, 液体就被带往排
出侧 。 在那里, 从两个齿轮流出的液体互相汇合, 其中
绝大部分被挤入泵的出口, 只有一小部分返回到吸入室 。
假设在垂直旋转轴的平面内，被相邻两个轮齿和泵
壳所包围的面积为 A，轮齿宽度为 b，齿数为 z，则每转
一转排出的液体总体积（两个齿轮）为 Vth=2zAb。 A可
以通过几何关系根据齿轮的种类精确计算出。当主动齿
轮与从动齿轮的外径相等，都为 D时,A也可根据齿形
的制造方法得出，并得到如下的排液体积公式：
? 图 7-24 齿轮泵
式中, a为齿轮的中心距 。
to为垂直轴的截面上的结线节距；
βg为基圆柱面上的螺旋角；
j在有齿隙时为 1,无齿隙时为 4。
在假定没有泄漏的情况下, 上式即为齿轮泵的
理论排液量 。
但由于齿顶和泵壳之间以及齿轮和端面之
间有间隙，排出侧与吸入侧内存在压力差 P
（ =Pd-Ps），则从齿顶间隙处的泄漏量为 qδ。
)tb21tj31aD(2bV gg22o22th ??????
? 式中右边第一项为流回吸入侧的泄漏量, 第二
项为由于轮齿移动带到排出侧去的泄漏量 。
其中, δ为齿顶间隙, b为齿顶厚度, μ为液体
的动力粘性系数, zo为靠近泵壳侧的轮齿数目,
u为齿顶的圆周速度 。
? 同样，从端面泄漏的液体量为
???
?
??? buP
tz6
bq 3
o
3
ss s/pkq ????
? 式中, ks为常数, 在 0.5～ 1.5范围内, s为端面间
隙 。 因此齿轮泵单位时间内的实际流量 Q为
Q=nVth-qδ-qs (7.9)
齿轮泵的容积效率 ηv
通常，齿轮泵只涉及几个大气压的压力，
但单级齿轮泵的压力也可达到 100个大气压以上，
压力增高就得采取一定的结构措施，以便适当
地保持齿轮端的间隙，通常采用溢流阀等来确
保安全可靠运行，即出现过高压力时，溢流阀
可使部分输送液体返回吸入室，从而限制出口
处的压力。
????????????
th
23
s
3
othth
V V
bR2
n
p)sk
tz6
b(
V
11
nV
Q
? 齿轮泵结构简单，而且价格比其它高压泵便宜，所以广
泛使用在液压技术方面。由于齿轮和泵体之间的间隙较
小，因此所抽送的液体一般不宜含有腐蚀性颗粒或其他
类型的颗粒杂质。典型结构见图 7-25所示。
图 7-25 齿轮泵 (Kracht)
? 齿轮泵结构简单, 而且价格比其它高压泵便
宜, 所以广泛使用在液压技术方面 。 由于齿轮
和泵体之间的间隙较小, 因此所抽送的液体一
般不宜含有腐蚀性颗粒或其他类型的颗粒杂质 。
典型结构见图 7-25所示 。
图 7-25是中压大流量高速油泵的示图 。 主动
轴和从动轴采用由输送介质润滑的滑动轴承 。
由于填料函处于吸入管的压力之下, 因此, 只
要吸入压力同外界的大气压力没有显著的差别,
则填料函几乎处于无载荷状态 。 主动轴的端面
受载情况也是如此 。 这里就达到了压力平衡 。
从动轴通过其平衡孔, 也可达到压力平衡 。
图 7-26是这种泵的特性曲线 。 随着泵的压力
的提高, 体积流量仅仅略微下降点 。 在给定的
最高压力为 15Pa (14.72bar表压 )下, 由于转数
高达 1450r/min（ 24.17r/s）, 该泵就未能达到最
佳效率 。
? 图 7-26 图 7-25所示的齿轮泵特性曲线 (Kracht)
? 图 7-27是土木工程机械用的高压油泵。
为了产生极高的压力，并限制泄漏损失，就必须保持极小的间隙。为
此，齿面要精密磨削，并且尽可能缩小所有的泄漏间隙。齿轮和泵体壁面
之间的轴向间隙显得特别重要。
这种轴向间隙在任何压力下，都要借助液压平衡而自行调整到最小极
限。为此，主动轴 2及从动轴 6上的齿轮 1和 1’以及两个压紧环 3在泵体中都
可轴向移动。
图 7-27 高压齿轮泵（ Kracht）
压紧环各有两个排出腔 4。 排出腔由配备密封圈的
调节套 5所封闭, 而调压套用弹簧压紧 。 排出腔通过专
设的流道同泵的排出室相连 。 通过这一结构压紧环 3可
凭借与相应的泵压成等比的作用力压在齿轮上 。 因此在
任何一种液体压力下, 均可保持最小的轴向间隙 。 这就
提出了一个先决条件, 即由任何一个压紧环对其齿轮所
施加的轴向合力要稍大于方向相反的液体轴向合力 。 为
了避免力偶作用在轴承上, 必须使作用力和反作用力具
有共同的作用线 。 而且, 重要的是使沿齿轮轮周的液体
压力从吸入侧逐渐向排出侧增加 。
为了减少摩擦和提高寿命, 同齿轮两侧接触的零件
都用高级锡青铜制造 。
从动轴 6纵向钻有通孔，可平衡作用在轴端的压力并
将泄漏的油排往吸入室。如果吸入室的压力基本上接近
于大气压，则主动轴 2实际上也可达到压力平衡。否则，
剩下的残余推力以及驱动引起的轴向力和径向力由双列
径向止推滚珠轴承 7承受。于是，在轴上可以移动的齿
轮就摆脱了外来轴向力的载荷。
? 为了主动轴本身的支承, 即为了承受
油压引起的作用力, 采用了四个大型滚
柱轴承 8和刚性很好的轴承座 9。
? 由于只需承受微小的压差, 采用两个
背靠背配置的密封圈 10就足以密封穿过
泵体的主动轴 。
? 按图 7-26的特性曲线，齿轮泵的单级
压力可超过 100atu（ 9.81bar表压）。这
种泵的特点是在很宽的性能范围内具有
良好而又恒定的效率。
三 其他类型泵
? 其它泵的类型还很多，这里只介绍射流泵及水锤泵两种。
? 一）、射流泵
射流泵是一种利用工作流体的射流来输送流体的流体机械设
备 。 根据工作流体介质和被输送流体介质的性质是液体还是气体,
而分别称为喷射器, 引射器, 射流泵等 。 其工作原理和结构型式
都基本相同 。 通常把工作液体和被抽送液体是同一种液体的设备
称为射流泵 。
射流泵如图 7-28所示，由压力管路 1、引入喷嘴 2、吸入管路 3、
喉管 4、扩散管 5和排出管 6等组成。
由于射流泵内没有运动部件，所以它具有结构简单，工作可靠，
无泄漏，有自吸能力，加工容易和便于综合利用等优点。在很多
技术领域内，采用射流泵技术可以使整个工艺流程和设备大为简
化，并提高其工作可靠性。特别是在高温、高压、真空、强辐射
及水下等特殊工作条件下，更显示出其独特的优越性。目前射流
泵技术在国内外已被应用于水利、电力、交通、冶金、石油化工、
环境保护、海洋开发、地质勘测、核能利用、航空及航天等部门。
1— 压力管路 2— 喷嘴 3— 吸入管路 4— 喉管 5— 扩散管 6— 排出管
图 7-28 射流泵的工作原理及结构说明
把射流泵和离心泵组合一起可作为深井提水装置, 在水电
站中常用于水轮机尾水管和蜗壳检修时的排水 。 在火电站中射
流泵用于汽轮发电机组为冷凝器抽真空以及输送含有固体颗粒
的液体 。 在原子能电站中, 大型射流泵可用作水循环泵 。 在化
工设备中, 射流泵用于真空干燥, 蒸馏, 结晶提纯, 过滤等工
艺过程, 由于它有较好的密封性能, 因此, 它适于输送有毒,
易燃, 易爆等的介质 。 在通风, 制冷方面, 目前广泛应用蒸汽
喷射制冷的空气调节装置等 。
由于射流泵是依靠液体质点间的相互撞击来传递能量的,
因此在混合过程中产生大量旋涡, 在喉管内壁产生摩擦损失 及
在扩散管中产生扩散损失都会引起大量的水力损失, 因此射流
泵的效率较低, 特别是在小型或输送高粘度液体时效率更低,
一般情况下射流泵的效率为 25%～ 30%,这是它的缺点 。 但由
于射流泵的使用条件不同, 它的效率也不一样 。 在有些情况下,
它的效率不低于其它类型泵, 因此如何合理使用射流泵, 以便
得到尽可能高的效率是一个很重要的问题 。 目前国内外采用的
多股射流, 多级喷射, 脉冲射流和旋流喷射等新型结构射流泵,
在提高传递能量效率方面取得了一定进展 。
二）、水锤泵
? 图 7-29是水锤泵配置情况。泵壳 A— 方面与工作水管 LT连接，另一
方面又与扬水管 LS的空气室 B连接。另外，还配有逆止阀，排出阀 C
（自动盘阀）和冲击阀或截止阀 D。冲击阀有各种不同型式。图 7-29所
示是重力载荷的盘阀，它带有垂直向上移动的阀杆。盘阀处于下限位
置时，工作水可畅通流过；而处于上限位置时，可将泵壳密封，防止
向外泄水。
? 图 7-30 示出了一种改进型水锤泵的结构。截止阀 1的锥形阀杆具有
适合流动要求的形状，并被安放在水位最低部位。由于截止阀处于水
位最低处，因此得以充分利用总的落差。落差很小时，这一点具有特
别重要的意义。截止阀的溢流孔浸没在水箱中，从而避免了溢出的工
作水向四周飞溅。位于外侧的板弹簧 2使截止阀锥形阀杆的重量保持平
衡，通过板弹簧或紧或松的拉力，使水锤泵的输送流量同当时变化了
的工作水流量相匹配，排出阀 3是用弹簧压紧的。
? 压头较高时，空气室 4中的空气渐渐被高压水吸收，使空气室最终
不起作用。为了避免出现这一情况，在排出阀前面的空腔旁安装了一
个自动吸气阀 5。当工作水水柱回摆，压力下降时，进入少量的空气。
这部分空气随同输送水进入空气室，使空气室中的空气量不断得到补
充。通过滴水阀 6可防止空气室内集聚过多的空气。
?图 7-29 自动水锤泵
1— 截止阀 2— 板弹簧 3— 排出阀 4— 空气室 5— 自动吸气阀 6— 滴水阀
图 7-30 塞纳水锤泵（ Pfister & Langhanss,Nurnberg）
? 为了避免附加的阻力和可能出现的汽蚀, 应直线敷
设工作水管路, 并从工作水集水井内尽可能深的地方引
出工作水 。 工作水管路处于集水井的静压头之下, 易于
使工作水中出现压降, 导致汽化, 这种压降是不允许产
生的 。 为此, 工作水管路最好倾斜地下垂 。 如果工作水
管路超过了由工作水位和水锤泵排出口给定的落差线的
高度, 亦即工作水管路向上弯曲, 则丝毫达不到扬水的
作用 。 此外, 管路的斜度, 精确地说, 落差线的斜度也
具有重要的意义 。
? 工作水管路过分倾斜，会导致水锤泵动作迟缓，而过
分陡峭，则由于连续不断的快速冲击而使水锤泵无法可
靠地继续工作。实践证明，倾斜度 1,9～ 1,4是合适的。
如同在扬水管路上一样，在工作水管路上紧靠水锤泵的
前面也装有闸阀。
第二节 风机及压缩机
? 风机及压缩机是以空气作为工作介质的, 属于气体
机械 。 其中包括供给气体能量, 使其总压力升高的风机
和压缩机, 以及利用气体能量做功的可压缩气体机械 。
风机及压缩机按照其工作压力及原理可分为叶片式
（ 透平式 ） 以及容积式两大类 。 叶片式风机及压缩机又
可分为离心式及轴流式, 容积式风机及压缩机也可分为
往复式及回转式 。 在风机上, 把压力特别低的, 如进口
温度为 20℃, 压力在 1mH2O以下的叫做风扇, 压力在
1mH2O～ 10mH2O之间, 空气压缩温升不太高的风机叫
做鼓风机, 高于 10mH2O压力的通常称之为压缩机 。 另
外把风机及压缩机在吸气状态作时称为抽气机或真空泵 。
图 4-31是各种风机及压缩机的适用范围 （ 以压力与进口
容积流量表示 ）, 在应用该图选择机型时,还必须同时
考虑其使用条件, 如运行费用, 振动噪音等 。
☆
图 7-31 风机及
压缩机的适用范围
一 叶片式风机及压缩机结构及用途
? 叶片式风机及压缩机包括离心式及轴流式,
还有混流式以及横流式等 。
?一 ）, 离心式风机及压缩机
离心式风机及压缩机的特征是：介质沿着
轴向进入叶轮, 在叶轮内沿着径向流动 。 如
图 7-32所示 。
离心式风机结构比较简单，通常由叶轮、
集流器、整流器、机壳、调节器、进风箱、
主轴、喉部及扩散器等组成，见图 7-33所示。
它通常都是单级叶轮，单侧进气，当流量要
求大时有时也有双吸风机，即两侧进气，还
可以多级叶轮串联使用，以达到较高的风压。
1-集流器 2-叶轮 3-机壳
图 7-32 离心式风机及压缩机
其出风口位置可根据不同的使用要求设计成可自由转动的结构,
一般情况下有八个基本的出风口位置 。 传动方式对于机体较大的
风机可采用联轴器与电动机直联, 对于机体较小, 转子较轻的风
机可取消轴承及联轴器, 直接将叶轮装于电动机轴上, 对于配套
电动机转速不一样的风机也可通过皮带传动 。
? 根据叶轮形状的不同, 离心式风机可分为多叶式风机, 径流
式风机以及透平式风机等 。
多叶式风机应用在压差不需要太大, 而风量要求较大的通风装置
中, 由于结构上的关系, 其叶轮圆周速度不能太大；径流式风机
的叶片为径向安放, β2=90°, 结构较为简单, 叶轮可有较大的圆
周速度；透平式风机叶片后倾, 安放角 β2<90°, 且大多为 β2=45°
左右, 因而其理论压力较低, 叶片表面正压侧和负压侧的速度差
也小, 出口绝对速度也较其它风机小, 能量损失最低, 效率高 。
总而言之, 离心式风机叶片较宽, 能够产生很大的风流量 。 压力
比较高的风机与离心式压缩机相类似 。
图 7-34为一典型的离心式风机结构图。 C-HQ18-1.18型和 C-
HQ87-1.30型离心鼓风机适用于输送空气和化工气体，最高介质温
度 180℃ 。 C-HQ18-1.18离心鼓风机主要用于短丝涤纶切片烘干输
送； C-HQ87-1.30型离心鼓风机主要用于长丝涤纶切片烘干输送。
该型鼓风机由机壳, 叶轮, 回流器, 调节门, 气封箱, 传动组和
底座组成 。 机壳, 叶轮, 回流器, 调节门均采用 1Cr18Ni9Ti材料
制造, 也可根据用户要求选 A3普通钢材制造 。 风机轴采用 45号优
质碳素钢并经过调质处理, 风机轴与介质接触部位镀铬, 防止腐
蚀 。 叶轮由 12个径向平板直叶片焊接于锥形前盘与平板型后盘之
间而成, C-HQ18-1.18型为二级双支承型, C-HQ87-1.30型为三级
双支承型 。 叶轮均经过静, 动平衡校正, 运转平稳可靠 。 该机由
异步电动机经弹性联轴器直联驱动 。 轴承箱体用
? 1-叶轮； 2-整流器； 3-集流器； 4-机壳； 5-调节器； 6-进风箱；
? 7-轮毂； 8-主轴； 9-叶片； 10-喉部（舌）； 11-扩散器
? 图 7-33 离心式风机
循环水冷却。鼓风机的气封箱由铸铁制成。中间环、空间环
均采用优质碳钢，密封环采用聚四氟乙烯。通入压缩空气后使轴
端密封。鼓风机和电动机采用公用底座，便于安装。离心鼓风机
可制成左转或右转两种型式。
离心式压缩机具有与透平式风扇（或鼓风机）一样的后倾叶片
形式，叶轮内的流动情况比较合理，叶轮出口的绝对速度较小，
可获得较高的效率。由于压力增高，其强度要求将限制叶轮圆周
速度，因此对离心压缩机而言多采用多级串联的结构型式。图 7-35
为典型的八级离心压缩机结构图。
DA135-81型氢气循环离心压缩机为炼油厂年处理 500万吨石油流
程中的重要设备。
该压缩机为筒式单壳体, 八级, 双层排列, 无中间冷却器 。 压缩
机利用齿轮联轴器 （ 旁路送油润滑 ） 与汽轮机直联驱动 。 压缩机
进出口均垂直向下, 形状均为圆形 。 从汽轮机方向看压缩机, 转
子为顺时针方向旋转 。 高压气体的密封依靠浮动环密封装置 。 定
子组由筒体, 前后盖, 隔板, 前后盖压盖, 梳齿密封等组成 。 筒
体由 25号钢锻制而成, 进出口法兰, 前后盖均用 ZG25制成, 进出
口隔板用 ZG25和 ZL11制成, 其余隔板用 ZL11制成, 前后盖压盖
用 35号钢锻制而成, 双头螺帽为 45号钢锻制而成 。
? 图 7-34 C-HQ18-1.18型离心式风机结构图
? 1-联轴器组； 2-轴衬组； 3-密封组； 4-定子组； 5-转子组
? 图 7-35 DA135-81型氢气循环八级离心压缩机结构图
? 每个叶轮的前盘进口圈外缘处及每个隔板
与后盘接触处均装有梳齿密封，以减少损失。
前后盖压盖与筒体及前后盖接触处装有铝垫片
压紧封气，以防气体外漏。为防止油气混合，
尚加有梳齿密封配合油封。转子组由 8个叶轮，
主轴、平衡盘、轴套、推力盘等组成。叶轮叶
片为后向型式，材料为 35Cr Mo V，前 4级为焊
接叶轮，后 4级叶片为铣制铆接叶轮。叶轮经过
静平衡校正，并经超速试验。整个转子组装配
后又经过动平衡校正，保证运转平稳。轴衬组
由 ZG25制成的轴衬体与巴氏合金浇注而成。轴
衬的润滑是依靠汽轮机主油泵强力供油进行的。
调节汽轮机油箱通往轴衬进油口处的节流圈孔
径，可调节轴衬进油量。
二）、轴流式风机及压缩机
? 轴流式风机及压缩机的特征是：
介质沿着轴向流入叶轮, 经叶
轮后也轴向流动, 在叶轮中气
流没有发生偏转, 如图 7-36所
示的示意图 。
? 轴流式风机通常是由集流罩、
叶轮、集风器、导叶、扩散筒
和机壳等组成。由于气流沿轴
向流入叶轮又轴向流出，也就
是说气流通过叶轮是轴对称的，
沿某一半径的圆筒形截面上气
流是均匀的。如图 7-36所示 A-
A断面，这样导叶与叶片组成
一组叶片有限长的平面叶栅。
其计算理论可参见第五章部分。
? 叶轮的作用和离心式风机叶轮作用一样，是实现能量转换的关键
部件。它由轮毂和叶片组成，其轮毂形状有圆柱形、球形及圆锥
形，叶片多选用机翼型扭曲叶片，目的是使风机在设计工况下，
沿叶片半径方向获得相等的全压。为了在变工况运行时有较高的
效率，大型轴流式风机的叶片常设计成可调的，即可根据外界负
荷的变化而改变叶片的安放角度。
? 1-整流罩 2-前导叶 3-叶轮 4-外筒 5-扩散筒
? 图 7-36 轴流式风机结构示意图
? 集风器的作用是使气流获得加速, 在压力损失最小的情况
下进气速度均匀平稳 。 其好坏将直接影响到风机的性能, 与无
集风器的风机相比, 设计良好的集风器可使风机效率提高 10～
15%。 集风器的形状常为圆弧形 。
? 整流罩的形状多为半圆球形及半椭圆形, 也有设计成流线
型的, 它安放在叶轮或进口导叶前, 并与集风器相适应, 其作
用是使风机运行平稳, 降低噪音 。
? 轴流式风机导叶的设置方式有三种，设置在叶轮前的导叶
及叶轮后的导叶分别称为前置导叶（进口导叶）及后置导叶
（出口导叶），也可在叶轮前后均设置导叶。前置导叶的叶片
可转动，后置导叶的叶片通常是固定不动的，对轮毂直径和功
率较大的轴流式风机，在叶轮后要求设置后导叶，使从叶轮流
出的绝对速度有一定旋转的气体，经后导叶以提高其静压。而
前置导叶一般都用作调节手段，使进入风机前的气流发生偏转，
即使气流由轴向运动转为旋转运动，大多数是负旋转，这样叶
轮出口气流的方向为轴向。很显然这两种导叶的作用是不同的，
但在设计计算时都可按叶栅理论进行。
1-扩压器 2-外壳 3-进气室 4-密封 5-径向轴承 6-推力径向轴承 7-导叶 8-动叶片
9-主轴 10-联轴器 11-联轴器罩壳 12-动叶调节器 13-路轨 14-定向套 15-基
础垫板 16-地脚螺栓 17-螺栓 18-地脚地板 19-电动执行器
?图 7-37 国产轴流式风机结构图
? 扩散筒的作用, 是使后导叶出来的气流动压部分转
化为静压, 减少流动损失, 以提高风机静压效率 。 对于
功率较大的轴流风机在出口处都要安装扩散筒 。
图 7-37为国产轴流式风机结构图 。
? 随着航空喷气发动机的理论及试验研究的应用, 以
及对轴流式压缩机的气动力学的理论研究和平面叶栅吹
风的实验研究发展, 轴流式压缩机的特性已有了很大的
提高, 已经获得了大流量, 高压力比的轴流式压缩机,
除广泛应用于航空燃气轮机外, 还应用于发电燃气轮机
装置, 舰船燃气轮装置以及机车燃气轮机装置中 。
图 7-38为国产的 Z3250-46轴流式压缩机结构图 。
? 其性能参数为：
? 工作介质,空气
? 进气条件,进口压力 Pj=88260 N/m2（ 绝对压力 ）
? 进口温度 tj=34℃
进口容积流量,3250m3/min
出口压力,Pc=405996 N/m2（ 绝对压力 ）, 压力比为 4.6
压缩机工作转速,4400rpm
压缩机所需轴功率,10700kw
汽轮机功率,12000kw
? 轴流式压缩机通常由通流部件, 密封, 轴承前, 后
气缸等组成 。 通流部件包括进气管, 收敛器, 进气导流
器, 级组 （ 工作轮叶片及导流器 ）, 出口导流器, 扩压
器及出气管等 。 其各部件功能如下：
? 进气器是使大气或输气管道中来的气体较均匀地进
入环形收敛器 。
? 收敛器使进气管中的气流适当加速, 以保证导流器
前的气流具有均匀的速度场和压力场 。
? 进气导流器是由均布于气缸上的叶片组成, 使气流
沿导叶高度以一定大小的速度和方向进入第一级工作轮
叶片 。
1－止推轴承 2-径向轴承 3-转子； 4-导流器（静叶） 5-动叶 6-前气缸 7-后气缸 8-出
口导流器 9-扩压器 10-出气管 11-进气管 12-进气导流器 13-收敛器
图 7-38 Z3250-46轴流式压缩机
? 工作轮叶片, 又称动叶, 是由装在转盘上均布的一系列叶片组
成, 每一个动叶与其后面的静叶 （ 导流器 ） 组合在一起称为一级 。
动叶的作用就是将旋转机械能传给气体, 以增加气体的压力能和动
能 。
? 导流器 （ 静叶 ） 是由位于动叶后均匀固定在气缸上的一系列叶
片组成, 有时又称为中间导流器, 它是将从工作叶片中流出来的气
体动能转化为压力能, 并使气流在进入下一级动叶前有一定的速度
和方向 。
? 出口导流器在最后一级导流器后面, 同样为在气缸上均匀分布
的一列叶片, 其作用是使从最后一级导流器中流出来的气流到叶片
转变为轴向流动, 以避免气流在扩压器中有旋转而增加损失, 也可
使后面扩压器中的流动得以稳定, 提高压缩机的效率 。
? 扩压器是将出口导流器中流出来的气流均匀减速, 使这一部分
剩余动能有效地转化为压力能, 出气管则将气流沿径向收集起来并
输送到所需要的地方 。
? 由于轴流式压缩机中气流没有像离心式压缩机那样从轴向到径
向的急剧转弯，所以它的效率较高，可达到 90%以上，但选取单级
压力比不可能像离心式那么高，故轴流式压缩机通常采用多级型式，
如上述压缩机级数就是九级。
二 容积式风机和压缩机
?容积式风机和
压缩机又分为
往复式及回转
式。
一）、往复式压缩机
? 往复式压缩机是通过曲柄连杆机构, 把驱动机的旋转运动转
化为活塞在气缸内的往复运动, 并从低压侧吸入气体, 经压缩后
排向高压侧的压缩机 。 这类机械有两个特点：一是运行过程中将
产生往复惯性力, 通过机构传给基础；二是具有明显脉动性质的
气体压力, 产生交变的活塞力作用在压缩机机构上 。 对于高压,
大型压缩机这种惯性力和活塞力大到几百千牛, 承受这样大的脉
动作用力, 就使得压缩机的各部件必需设计得比较粗大, 机器显
得比较笨重 。
? 气缸中气体的吸入及排出，大多数是通过自动阀门进行的，
如图 7-39所示的结构示意图，在活塞与气缸等滑动部分需要的润滑
剂，通常在气体中混入，如气体要求不能混进润滑剂的情况下，
其活塞将采用迷宫式止漏环，活塞或活塞环是由油碳、树脂等材
料制成的。往复式压缩机的单级压力比较高，气体压缩时需要对
气缸进行冷却，否则气体温度就会很高，比容增大，压缩功增加。
作为气缸的冷却方式多以水冷方式，在小型机上也有采用空冷式
的，对级数较多的压缩机，在级间还须有中间冷却器。
? 往复式压缩机品种规格繁多，结构型式多种多样，但总的来
讲，它包括以下几大部件。
（ 1） 气缸部件
包含气缸, 活塞, 活塞杆, 气阀, 填函等, 它们
组成压缩机气体 的可变工作容积 。
?（ 2） 运动机构与机体部件
? 包括曲轴, 连杆, 十字头, 机身, 机体等 。 它是能
量的传递机构, 把驱动机的旋转运动转为活塞在气缸中
的往复运动 。 机体还为安装气缸和其它整部件提供支座 。
?（ 3） 辅机部件
包括冷却器, 液气分离器, 缓冲器, 滤清器, 消声器,
排气量调节装置, 润滑系统及管系等 。 它是 保证压缩
机运行和提高经济性, 可靠性所必需的零部件 。
?（ 4） 驱动机及其控制系统
包括驱动机, 启动机, 联轴节或带轮, 相应的控制系
统等 。
图 7-40为一台 L型空气动力用压缩机结构图 。
图 7-39 往复式压缩机的构造
1-气缸部件；
2-机体部件；
3-控制系统；
4-机构部件
图 7-40 L型动力用空气压缩机
二）、回转式鼓风机和压缩机
?罗茨式鼓风机
和压缩机
?螺杆式压缩机
?滑片式压缩机
如图 7-41为这类风机及压缩机结构示意图, 它是由断
面呈纺锤形或星形的转子与气缸等组成 。 两个转子的轴
由原动机轴通过齿轮驱动, 相互以相反的方向旋转, 在
气缸和转子之间的空腔容积在旋转中不断发生变化, 故
气体的压力在该空腔与排出侧连通的瞬间, 由于倒流而
从 P1变成 P2的 。 在转子之间以及转子与气缸之间都留有
0.15～ 0.35mm的间隙, 以避免相互接触 。 转子的形状为
纺锤形, 其轴面形状有摆线形, 渐开线形以及包络线形
等 。 这些转子在每转一转时的排气体积是可以从理论上
求出的, 假设转子的最大直径为 D,轴向长度为 l,则它
们的排气体积 Vo为：
Vo =0.7854D2l （ 摆线形 ）
Vo =0.8545D2l （ 渐开线形 ）
Vo =0.7967D2l （ 包络线形 ）
这种型式的风机和压缩机即使在低流量区，也不会
发生喘振现象，具有稳定的特性，但这种型式的压缩机
在运行时产生的噪音比其它型式的压缩机要大得多。
? 如图 7-42为螺杆式压缩机的工作原理示意
图。其结构是由一对阴阳螺杆转子和气缸等组
成的，两个转子靠同步齿轮实现互相反向旋转，
由转子和气缸所围成的空腔从吸入口送向排出
口，并在齿槽内体积不断变化，从而使气体受
到压缩。
? 图 7-42还给出了整个工作过程，包括吸气
行程，压缩行程及排气行程。
? 这种压缩机有两种形式。一种为非注油式，
一种为注油式。前者转子之间以及转子与气缸
之间的间隙很小，可以无滑动地进行压缩。后
者是注进润滑油，通过油膜对间隙实行液封、
润滑。
图 7-41 罗茨式鼓风机 图 7-42 螺杆式压缩机
图 7-43为这种压缩机的结构示意图。它是由在气缸里偏心
装置的转子和能从转子里径向出入的一些活动叶片组成的，这
些叶片常称为滑片。相邻滑片所围成的体积（如 ABCD），随
着转子的旋转将发生变化，压缩成，并排向高压侧。
图 7-43 滑片式压缩机
三 真空泵
?真空泵是将容器中的气
体排到大气中，使其内
部压力下降到接近于绝
对真空的一种泵。因它
能将低压气体压缩到大
气压力排出，其工作原
理与压缩机是相同的。
在真空泵中既有像往复
式和回转式那样的机械
式真空泵，也有利用气
体或蒸汽射流工作的射
流式真空泵。
往复式真空泵的主要结构和往复式压缩机一样, 其
单级真空压力可以达到 10毫米汞柱左右 。
回转式真空泵也有罗茨式, 滑片式以及水环式和油
封式等结构形式 。 其中罗茨式真空泵真空度比较低, 但
排气量较大 。 滑片式真空泵的结构与滑片式压缩机的结
构一样, 它的单级真空压力能达到 50毫米汞柱左右 。 水
环式真空泵的结构示意图如图 7-44,泵缸中偏心装着的
叶轮, 在封着水的泵缸内旋转, 其内部的水受到离心力
的作用而附在四周, 两个叶片间的体积在移动中就会发
生变化, 情况如同滑片式压缩机 。
回转式压缩机的气缸里注入少量的油, 使之在转子
与气缸之间形成油膜, 以防止泄漏, 一方面可提高容积
效率, 另一方面可以产生很高的真空度, 这就是油封式
回转真空泵, 如图 7-45的构造, A是偏心转子, B是固
定摆动阀门的圆筒, 在工作中, B沿着 A的外侧滑动,
阀门则上下滑摆 。 同样在排出处也装有排气阀 。 这种回
转式真空泵能达到相当的真空度 。
图 7-44 水环式真空泵 图 7-45 回转式真空泵
? 流体机械的分类已在第一章中详
细介绍，本章着重从各种不同的流体
机械的典型结构型式进行阐述，进而
了解流体机械的性能及其主要用途。
? 第一节 泵
? 泵的种类很多，主要有叶片泵、
容积泵和其它类型的泵（如水锤泵、
射流泵等）。
? 泵是一种通用机械，应用极为广泛，用于国民经济的
各个部门中，凡是有液体流动的地方，就会有泵在工
作。其主要应用范围是：农田排灌、石油化工、动力
工业、城市给排水系统、采矿和造船工业、宇航火箭
燃料供给以及生命科学领域内如人造心脏等。
?一 叶片泵的结构型式及用途
? 叶片泵的结构型式按其比转数 ns的大小及叶轮的型式
可分为五大类：旋涡泵（ ns=5～ 40）、部分流泵
（ ns=15～ 50）、离心泵（ ns=30～ 280）、混流泵
（ ns=250～ 600）以及轴流泵（ ns=600～ 2000），按泵
轴的位置型式又可分为立式和卧式两大类。如根据压
出室型式，吸入方式，叶轮的级数以及不同的使用条
件和要求还可分为如下的各种结构型式。
? 叶片泵的使用范围如图 4-1所示。由于
叶片泵的应用范围很广，各种不同的使用
场合，要求叶片泵的结构、材料及传动方
式等都有所不同。常用的泵产品系列是指
结构形式、用途、材料相同，除过流部件
外，其他零部件通用程度高，基本参数
（流量、扬程）按一定规律分布的产品。
泵的一个系列内的产品并不都是几何相似
的，而是由若干个水力模型（也就是比转
速按一定的规律变化）的不同尺寸构成系
列中的全部产品，不同的系列有可能有相
同的水力模型。将一个系列的泵产品的使
用范围绘制在一个坐标系中，就构成为泵
的系列型谱。
? 图 4-2为国际标准 （ ISO2858） 单级悬臂式离
心泵的系列型谱图 。 图中每一产品的使用范围
是一个曲线构成的四边形, 上面一条曲线就是
泵的特性曲线, 下面一条曲线是泵叶轮切割后
形成的特性曲线, 左右边界线是切割抛物线,
曲线框中的数字代表泵的型号, 其中带有下划
线的型号, 泵的转速为 1475r/min, 其余的泵的
转速为 2950r/min。 图 4-3为我国制定的双吸泵系
列型谱, 图中的性能参数是该系列降速运行的
性能, 因此泵的扬程要比型号中所表示的低,
其比转速值是近似值 。
? 可以根据泵的系列型谱进行泵的选型计算 。
但首先还是要认识各类叶片泵的结构及其用途 。
? 下面逐一介绍叶片泵的结构型式及主要用途。
一）、旋涡泵结构型式及用途
? 旋涡泵的类型及结构型式有 W型, WX型及 WZ型等几种,
其主要工作机构包括叶轮, 泵体和泵盖以及由它们组
成的环型流道, 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 。
? W型旋涡泵为单级悬臂式, 如图所示 。
? 结构特点：
结构简单, 零件数少, 易加工, 成本低, 可选用较
高的转速, 故体积小, 重量轻 。 叶轮与轴都采用滑动
配合, 可自动调整轴向间隙, 轴封可采用软填料密封,
也可采用机械密封, 装拆方便；整泵结构为轴对称,
通用化, 标准化程度高, 因此安装, 运行, 维护都十
分方便；该型泵既可正转也可反转 。
? 图 W型旋涡泵
?WX型旋涡泵为两级悬臂式离心旋涡泵,
如下图所示 。
? 结构特点：第一级为离心叶轮, 第二级
旋涡叶轮, 该泵汽蚀性能较好, 吸程高,
结构简单, 体积小, 重量轻, 通用化程度
高, 便于维修 。
? WZ型旋涡泵为两端支撑的多级自吸旋
涡泵, 如图 6所示 。
? 结构特点：多级叶轮串联, 有两个支撑
点, 结构较 WX型要复杂, 但叶轮可自动
调整其轴向位置, 即叶轮在轴上可自由滑
动, 安装拆卸, 调整轴向间隙及维修都很
方便 。
?该型泵扬程高, 流量小, 适用于化学工业
中抽送易挥发, 易汽化的液体, 它可以自
吸, 又可以液汽混输, 便于使用电机, 柴
油机, 汽油机等作动力, 因此使用范围较
广, 特别是在船舶装置中, 机场, 汽车配
油站, 还可用于小型自动化泵站, 农业供
水, 用于城市公用建设, 如增压辅助泵,
家庭用水等, 以及用于汽车及船用洗凉,
饮水, 消防等辅助设备, 还可代替液环泵
作真空泵和低压压气机等等 。
? 泵的性能范围：流量 Q=0.05～ 12l/s，单
级扬程 H=300m。该型泵效率低，
η=35% ～ 38%，汽蚀性能较差。
二）、部分流泵的结构型式及用途
? 部分流泵也称高速离心泵或切线增压泵 。 泵可以与电机
直联, 也可用齿轮经过一级或两级增速而使泵成为高速
泵 。 如图 7-7所示 。
? 1— 叶轮 2— 泵体 3— 泵轴 4— 联轴器
? 图 7-5 WX型离心旋涡泵
? 1— 泵轴 2— 轴承 3— 注油杯 4— 出水段 5— 进水段 6— 键 7— 联轴器
? 图 7-6 WZ多级自吸旋涡泵
? 结构特点,该型泵叶轮是开式的, 叶片呈辐射
形状, 叶片出口安放角为 90°, 叶轮与泵体间
的间隙较大 （ 一般为 2～ 3mm）, 但对泵的性能
没有什么影响 。
? 这类泵通常情况下是立式布置的, 当功率大
于 160KW时布置成卧式 。 泵轴与电动机轴或增
速箱的输出轴直联, 叶轮悬臂地装在轴上 。 泵
的压出口与吸入口布置在同一直线上 。 有时可
在叶轮进口处装设诱导轮以降低泵的汽蚀余量 。
? 用途,部分流泵除用于抽送清水外, 还可以抽
送粘度较大 （ 500厘泊 ） 的石油制品, 化学腐蚀
液, 悬浮液体以及含有少量微细颗粒的液体,
抽送液体的温度为 -110° ～ 250° 。
? 1— 低速轴 2— 高速轴 3— 机械密封 4— 叶轮 5— 扩散管 6— 泵体 7— 增速箱 8—
润滑油泵
? 图 7-7 一级增速部分流泵
? 泵的性能范围：流量 Q=0.5～ 90m3/h，扬程 H=11～ 1800m，功率
N=7.5～ 440KW，转速 n=2960～ 31800r/min。
三）、离心泵结构型式及用途
? 离心泵的结构型式如前列分类表所示 。 图 7-8为离心
泵的结构示意图, 其叶轮 3是具有几个叶片的圆盘,
安装在泵轴上和原动机相连接 。
? 离心泵结构型式简单, 使用维护都很方便, 且效率较
高, 因此使用范围极为广泛 。 常用的离心泵的型式有
如下几类 。
? （ 一 ） 单级单吸式,IS型, BA型, B型泵等 。
? IS型泵如图 7-9所示。其组成主要包括泵 体、叶轮、
泵盖、主轴、密封环、悬架轴承、轴套等等。泵体和
泵盖为后开门的结构型式，检修极为方便，也就是在
检修时不用拆卸泵体，管路及电机，只需拆下加长联
轴器的中间联接件，就可退出转子部件，悬架轴承部
件支撑着泵的转子部件。为了平衡泵的轴向力，
? 1-叶轮,2-蜗壳形泵壳 3-叶片 4-吸水管 5-出水管
? 图 7-8 离心泵的结构示意图
? 在叶轮前、后盖板处设有密封环，叶轮后盖板上开设
有平衡孔。滚动轴承承受泵的径向力以及残余轴向力。
泵的轴封为填料密封，由填料后盖，填料环和填料等
组成，防止进气或漏水，在轴通过填料环的部位装有
? 轴套 7以保护轴不被磨损 。 轴套与轴之间装有 O型密封圈, 目的
同样是防止进气和漏水 。 泵的传动形式为通过加长弹性联轴器与
电动机相联 。 从原动机方向看, 泵一般为顺时针方向旋转 。
IS型泵广泛适用于工矿企业, 城市给水, 排水系统, 农田排灌 。
输送清水或物理, 化 学性质类似于清水的其它液体介质, 其性
能范围为：流量 Q=6.3～ 400m3/h,扬程 H=5～ 125m,工作介质
温度 ≤80℃ 。
? 1— 泵体 2— 叶轮螺母 3— 止动垫圈 4— 密封环 5— 叶轮 6— 泵盖
7— 轴套 8— 填料环 9— 填料 10— 填料压盖 11— 悬架 12— 泵轴 13— 支
架
图 7-9 IS型泵
? 图 7-10为 B型泵的部件图,B型泵又称托架式悬臂泵，
是 BA型的改进型，两者结构大同小异，主要由泵体、
泵盖、叶轮、轴、托架、轴承等组成。结构型式已经系
列化，且结构简单，重量轻，通用化、标准化程度高。
? 1－水泵入口 2－泵盖 3－叶轮背帽 4－叶轮 5－叶轮入口 6－口环 7－水泵出口 8－鍵槽
9－泵壳 10－水封环 11－填料 12－填料压盖 13－轴承端盖 14－注油孔 15－底座 16－轴
承 17－轴 18－联轴器 19－螺母
图 7-10 B型泵的部件图
? B型泵的出口方向与泵轴成垂直,并可根据安
装使用要求或管路布置情况使之与泵体共同旋
转 90°, 180° 或 270° 角, 也就是泵出口可朝
上, 朝下, 朝前或朝后 。 传动方式可通过弹性
联轴器与电机直联也可通过皮带轮间接传动 。
泵轴由两个滑动轴承支承, 从而降低振动和噪
音, 在靠近轮毂周围钻有几个小孔, 用来平衡
泵的轴向力 。
? B型泵适用于工厂, 矿山, 城市给排水及农
田排灌 。 特别适用于对噪音值有一定要求的场
所 。 输送清水或物理化学性质类似于清水的其
它中性液体介质 。 其性能范围：
? 流量 Q=4.5～ 360m3/h
? 扬程 H=8～ 98m
（二）单级双吸式,SH型泵
? 单级双吸泵结构如图 4-11所示。双吸泵进水是
由叶轮的两边进入，它的叶轮好像用两个单吸
泵的叶轮背靠背地组合在一起，两个叶轮对称
布置，因此可以认为它在工作时不会产生轴向
力。但由于安装、制造等方面的原因，不可能
做到两个叶轮的绝对对称，加之水流流动也不
可能是绝对对称的，总会产生一定的轴向力，
因此通常由径向滚动轴承来承受这较小的残余
轴向力。泵进水端在叶轮进水前分为两股，形
成进水端左右两个蜗壳，在泵出水端，水流又
汇合成一股，形成出水端的一个蜗壳，所以从
泵壳外表看似有三个蜗壳。
? 7-11 单级双吸泵结构
叶轮装在泵轴中间, SH型泵的泵壳是水平中开式的,
上半部称为泵盖, 下半部称为泵座 。 这种结构型式, 便
于揭开泵盖来检修泵内各零件, 无需再拆卸进, 出口管
路和移动电机或其它原动机 。 泵的轴承可以采用滚动轴
承, 用油脂润滑, 也可以采用滑动轴承, 用稀油润滑,
泵的轴封通常采用软填料密封, 少量的高压水通过水封
管及填料环流入填料室中, 起水封的作用 。
? SH型泵与单吸泵比较, 出水量较大, 有较好的吸上
性能；与混流泵相比, 又具有较高的扬程, 因此它多用
于农田灌溉, 也广泛用于工厂, 矿山, 城市给排水系统 。
该泵体积大, 且泵越大这一缺陷越突出, 因此适宜于固
定使用 。
? 为了减小该型泵机组的占地面积, 节约基建投资, 可
将电机置于较高的位置, 以适应于江河边泵站的要求,
也可以采用立式单级双吸泵型式, 如图 7-12所示, 这种
泵在使用时, 机泵之间靠传动轴联结, 泵转子的轴向力
由泵上部的推力轴承承受 。
? 单级双吸泵在我国已有成熟的系列产品，为了进一步提
高单级双吸泵的标准化和通用化程度，简化结构，改进
工艺性能，使技术指标更为先进，使性能布局更符合我
国工农业发展的实际需要，正加紧对 SH型泵系列加以
改进，提出更新的系列 S泵系列。
?（三）多级离心泵,DA型泵
? 多级离心泵是由两个以上的叶轮分段组成的泵。多
用于工业部门，是一种结构紧凑，有利于提高标准化、
通用化程度的结构型式 。
? 由于这种泵的扬程取决于泵的级数，所以这种泵的扬
程范围较广，在离心泵当中它能达到的扬程最高，几乎
所有的各种用途的高扬程离心泵均采用这种结构型式。
仅目前列为标准系列的分段式多级离心泵产品就有供输
送常温清水的 D型泵系列，供发电厂用的 DG型锅炉给
水泵系列，供石油化工部门用的 Y型油泵系列等。
? 分段式多级泵结构型式如图 7-13，主要由吸入
段、中段、压出段、轴、叶轮、导叶、密封环、
平衡盘、轴承、穿杠等零部件组成。泵入口为
水平方向，出口为垂直方向，穿杠将吸入段、
中段及压出段连成一体。轴承常为滚动轴承，
由油脂润滑，泵轴封采用软填料密封，在填料
密封箱中通入有一定压力的水起水封的作用，
并有可更换的轴套保护泵轴。泵的传动可通过
弹性联轴器与原动机直联，从原动机方向看，
泵为顺时针旋转。
? D型泵的性能范围为：
? 流量 Q=18～ 420m3/h
? 扬程 H=25.5～ 615m
? DG型锅炉给水泵供输送不含固体颗粒的清水或
物理化学性质类似于清水的液体。
1— 泵毂 2— 泵盖 3— 中段 4— 导叶 5— 泵轴 6— 叶轮 7— 平衡板
8— 平衡套 9— 联轴器 10— 推力轴承
图 7-14 DG型锅炉给水泵
? 其使用温度, 高压泵可达 160℃, 中压泵可达 105℃, 低压泵低于 80℃,
适用于高,
? 中压锅炉的给水用 。 性能范围为：
? 流量 Q=25～ 575 m3/h
? 扬程 H=50～ 2800m
? DG型泵是卧式单吸多级分段式锅炉给水泵, 泵结构有单毂体和双
毂体 。 高压泵的吸入口和吐出口均垂直向上, 其他泵吸入口为水平方
向, 吐出口为垂直向上, 单毂体泵用拉紧螺栓把吸入段, 中段, 压出
段联结成一体, 结构图可见图 7-14。
? 泵转子由装在轴上的叶轮、平衡盘等组成。低压泵的转子两端由
滚动轴承支承，轴承由油脂润滑，高、中压泵的转子两端由滑动轴承
支承，中压泵轴承采用稀油润滑，循环水冷却，高压泵采用强制润滑，
由辅助油泵和泵轴头油泵供油。 DG型泵的轴封形式有浮环密封、机
械密封及填料密封三种，轴两端有密封箱，各种密封元件都装在密封
箱内，对于机械密封和填料密封，其密封箱内还要通入有一定压力的
水，起到水封、水冷及水润滑的作用。在轴的轴封处装有可更换的轴
套，以保护泵轴。 DG型高压锅炉给水泵常通过齿型联轴器与原动机
相联，有的还配带液力偶合器进行调速。对中、低压泵一般直接通过
弹性联轴器由原动机驱动。
? 石油化工用 Y型油泵如图 7-15,是一种使用范围较广, 输送不含固
体颗料的石油产品的系列油泵 。 其性能范围：
? 流量 Q=6.25～ 500 m3/h
? 扬程 H=60～ 603m
? 输送介质温度范围,-45℃ ～ 400℃
? 这种型式的泵可分为单级或两级悬臂式，单级或两级两端支承式
和多级分段式三种。由于抽送介质温度范围大，其结构基本上按
热油泵的结构考虑。
?（四）液下离心泵
? 图 7-16为立式单吸单级液下离心泵, 它抽送温度为
-20～ 140℃ 的碱等有腐蚀性的液体 。 其性能范围为：
? 流量 Q=3.6～ 360 m3/h
? 扬程 H=6～ 41m
? 该型泵的入口为轴向垂直向下，出口为垂直向上，主要
由泵体、泵盖、叶轮、轴、接管、轴承架等零部件组成，
泵轴上端有两个滚动轴承支承，轴承用油脂润滑，轴封
采用填料密封。
1-泵盖 2－叶轮 3－填料 4－支架 5－泵体 6－泵轴 7－加长联轴器
图 7-15 石油化工用 Y型油泵
? 1— 吸入段 2— 中段 3— 压出段 4— 轴 5— 叶轮 6— 导叶
? 7— 密封环 8— 平衡盘 9— 平衡板 10— 轴承部件 11— 穿杠
? 图 7-13 分段式多级泵
? 1— 泵体 2— 泵盖 3— 叶轮 4— 出液管 5— 导轴承部件 6— 中间接管 7— 轴 8— 轴
承架部件 9— 底板
? 图 7-16立式单吸单级液下离心泵
四）、混流泵结构型式及用途
混流泵结构和 BA型泵基本上一样, 只是叶轮形状不同, 和离
心泵叶轮相比, 混流泵叶轮的进, 出口开口值都比较大, 叶片长
度较短, 其形状介于离心泵与轴流泵之间, 因此, 混流泵的流量
较大, 扬程较低 。 比转数较低的混流泵其基本结构型式接近于轴
流泵 。 混流泵常分为蜗壳式及导叶式两种结构, 前者结构特点接
近于离心泵, 后者的结构特点接近于轴流泵 。
图 7-17为蜗壳式混流泵结构, 图 7-18为导叶式混流泵结构 。 前
者通常采用悬架式悬臂结构, 而不采用托架式, 与单级单吸悬臂
泵很相近, 与后者相比, 结构简单, 制造, 安装, 使用, 维护均
较方便 。 后者无论从外观或内部结构来看, 均与轴流泵相近, 但
与轴流泵相比, 又具有效率高, 效率曲线平坦等优点, 特别是在
用于农田排灌时, 可保证在水位变化时也能保持较高的效率, 从
而节省电力, 与前者相比, 径向尺寸较小, 占地面积小, 流量也
较大 。 如采用立式结构, 叶轮被淹没在水中, 无需真空引水设备 。
大型导叶式混流泵还可采用可调叶片结构, 以扩大泵的使用范围,
提高泵工作时的效率 。
? 1— 泵体 2— 叶轮 3— 泵盖 4— 泵轴 5— 螺栓 6— 轴承箱 7— 皮带轮
? 图 7-17 蜗壳式混流泵
? 1— 固定导叶 2— 导轴承 3— 叶轮 4— 吸入管 5— 填料密封 6— 止推球轴承
? 图 7-18 导叶式混流泵
?五）、轴流泵结构型式及用途
轴流泵的特点是流量大, 扬程低, 广泛应用于平原
地区低扬程大流量的农田排灌, 以及给水排水, 船坞升
降水位, 火电厂输送循环水等系统中 。 轴流泵是由喇叭
形吸水管, 圆筒形泵壳, 出水弯管及转动部件等组成 。
泵的转动部分有叶轮, 导水叶和主轴 。 按照主轴的安放
情况可将轴流泵分为立式, 卧式和斜式三种 。
立式轴流泵占地面积小, 叶轮淹没在水中, 无需灌
引水, 起动方便 。 卧式轴流泵虽占地面积较大, 但可降
低泵站厂房高度, 可采用水平中开式, 便于维护及检修 。
斜式轴流泵兼有立式和卧式结构两者的特点, 它无
需高大的泵房, 有利于采用水平中开式结构, 便于安装
在江河湖泊沿岸的斜坡上, 可使电机处于较高的位置,
并可安放在斜坡滑道上, 保证电动机在水位升高时不被
淹没, 水位下降时, 泵也能正常工作 。 对于轴流泵, 当
叶轮直径小于 250mm时常设计成定浆式, 即叶轮叶片与
轮毂铸成一整体, 叶片角度不可调, 对大中型轴流泵,
? 常采用可调叶片角度的叶轮结构型式, 类似于轴流转浆式水轮机
结构 （ 可见图 7-19）, 这样可扩大泵的使用范围, 提高泵的运行效
率, 减少泵的品种, 有利于泵的批量生产, 降低成本 。
图 7-19为常见的立式轴流泵结构。
二 容积泵的结构型式及用途
? 容积式流体机械是靠
密闭空间的容积变化来压
送流体的, 大致可分为往
复式及回转式两种 。 前者
是活塞或者柱塞在缸体内
做往复运动的, 后者是具
有各种形状的转子在壳体
内做回转运动的 。
? 这里介绍作为液体机
械的容积式泵，包含有往
复泵及回转泵两种。
一）、往复泵结构型式及用途
? 往复泵是靠活塞或者柱塞的往复运动吸入液体并把
液体送到高压侧的 。 作为水泵来说, 它从前被广泛地当
作通用泵来使用, 主要是由于它具有能够产生很高的排
出压力的特点, 也用在锅炉给水泵上 。 但是近年来, 由
于离心泵性能的大大提高, 适用范围扩大, 而且已扩大
到了往复泵的使用范围, 所以现在很少将往复泵当作通
用水泵来使用, 而更多的是把它当作油泵来使用 。 适用
于流量小而压力高的场合 。 在这种小流量范围内, 往复
泵具有比离心泵优越的特性：往复泵的效率高, 能自吸,
运转过程中几乎没有噪音；能在高压下输送小流量；适
用于输送粘稠物料, 而且能够提供精确计量的体积流量
等 。 根据这些特性, 往复泵特别适合于小流量供水, 化
学工业, 产生驱动水压机加压水, 输送油类, 以及做成
计量泵等 。 往复泵活塞移动的距离 L称为行程, 活塞的
面积为 A,泵缸直径为 D,则活塞每往复一次的理论排
液体积 V为：
再假设活塞每分钟往复的次数为 n,则
往复泵的理论流量为：
Qt=Vn/60=ALn/60 (4.2)
由于存在活塞和泵缸之间的泄漏以及吸水阀与
压水阀滞后泵的动作所导致的倒流，每秒钟
所损失掉的液体体积为 Q L，故往复泵的实际
流量 Q=Qt-QL，引入容积效率，
ALLD4V 2 ???
t
l
t
lt
tt
V Q
Q1
Q
Q
Q ??????
? 则往复泵的实际流量 Q为,
Q=ηVQt=ηVALn/60 (7.4 )
再由于往复泵排液的不连续，流量是经常变化着的，上式只是
往复泵每分钟的平均流量大小，而理论瞬时流量 q与活塞运动
速度关系为：
式中,r为曲柄半径,ω为角速度,L为连杆的长度。
x为活塞到曲柄旋转中心的距离,θ为曲柄所处位置角，如图 7-
20所示。往复泵的总体结构可分为两大部分，一部分是液力端，
它包括液缸、柱塞或活塞、阀填料函、集流腔和缸盖等，另一
部分为动力端，它是由曲轴、连杆、十字头、中间杆、轴承和
机架等组成的。其基本结构形式为具有滑动轴承或滚动轴承的
卧式和立式两种。往复泵与其它型式泵相比，具有压力高，吸
上性能良好，起动时不需要注水等优点，但往复泵却不能像其
它泵那样用压水阀调节流量，更不能像离心泵那样在关死状态
下运行。因此在往复泵装置中必须有安全阀及其它的安全设备，
另外还须特别注意活塞与泵缸接触部分以及柱塞杆经过泵缸滑
动部分的填料磨损与损坏的问题。
)2s in2r( s in2LAdtdxAuAq ????????
图 7-20 曲柄转角和活塞运动
? 图 7-21为 2Q-G系列型蒸汽往复泵结构, 是参照
美国华盛泵厂样机及有关资料, 全国有关单位
联合设计成的, 该型泵是由三部分组成, 即汽
缸, 液缸和中间联接体部分 。
? （ 1） 汽缸部分
? 汽缸体由灰铸铁制成, 通过联接支架与地基固定,
缸体内部活塞上装有铸铁活塞环, 两缸体上方配汽箱内
各有一个平板配汽阀 。 汽缸进汽压力小于 16kgf/cm2的
泵, 配汽箱上盖设有冷凝式给油杯, 用以润滑配汽阀的
摩擦表面以及汽缸内壁及活塞环 。
? （ 2）液缸部分
液缸体也由灰铸铁制成，缸体内壁压入铜套，下面
通过联接支架与地基固定。每个缸体上方成对设置两个
吸入阀，两个排出阀，八个阀组件尺寸相同，阀、阀座
均由铸铜制成，阀簧材料为 4Cr13或青铜。
? 图 7-21 2Q-G系列蒸汽往复泵结构图
液缸活塞环的材料一般选用夹布橡胶, 高温时也可选用
,一般蒸汽往复泵技术条件, 中列入的其它材料 。
? （ 3） 中间联接体部分
中间联接体两端与汽, 液缸相联, 上方固定着中心支架 。
中间联接体由灰铸铁制成 。
? （ 4） 润滑
配汽阀磨擦面, 汽缸内壁及活塞环的润滑, 当进汽压
力不超过 16kgf/cm2时, 由设置在配汽箱上盖上的冷凝
式油杯供应稀油润滑, 当进汽压力高于 16kgf/cm2时,
则由强制机构给油 。 其它存在相对运动的部位 （ 如中心
支架的摇杆等 ） 的润滑, 均采用人工定期加油 。
图 7-22为 1DBM-1.2/10型隔膜计量泵结构 。
? 1－进水管； 2-吸入阀； 3-排出阀； 4-出水管； 5-隔膜头； 6-前隔膜； 7-隔膜限制版； 8-后隔
膜； 9-缸体； 10-阀组； 11-电机座； 12-联轴器； 13-电动机； 14-传动箱； 15-底座； 16-活塞；
17-连杆； 18-蜗杆； 19-蜗轮； 20-止推轴承； 21-N形轴； 22-调节螺杆； 23-调节流量小轮；
24-调量表
图 7-22 1DBM-1.2/10型隔膜式计量泵结构图
? 该型泵主要由传动部分, 液缸部分, 阀组, 调节部分等组成 。
主要用于石油, 化工, 轻工, 医药, 科研等部门输送带酸, 碱性
溶液及其性质和上述溶液相近似的介质 。 介质温度不超过 40℃ 。
并可输送悬浮液及粘度较大的介质 。
? 该型泵系隔膜式单缸作用可调计量泵, 是一种无级调节, 液体
流量较精确的计量泵, 它采用了 N型轴调节机构, 传动平稳, 结构
紧凑, 行程调节方便 。 泵系由电动机通过联轴器, 蜗轮副减速传
递至主轴 （ N形轴 ）, 借偏心块带动连杆, 将回转运动经十字头转
化为柱塞的往复运动 。 因而柱塞使隔膜腔内的油产生压力, 推动
隔膜从而实现泵的吸液, 排液作用 。
? 液缸 —— 隔膜头内装有耐腐蚀多向轧制的聚四氟乙烯隔膜, 还
装有球阀或球面阀的吸, 排阀室, 安全阀, 补偿阀, 以保证泵的
安全运转和较精确的计量精度 。
为实现流量无级调节, 在水平主轴 （ N形轴 ） 之一端装有调节机
构, 传动调节手轮 （ 装有调节表 ） 带动与主轴相连调节螺杆, 使
主轴在水平方向左右移动, 借偏心块改变偏心的大小, 使连杆及
柱塞的行程长度随之改变, 从而实现流量的调节, 因而获得所要
求的流量值 。
? 图 4-23为 3 DSL型三柱塞泵结构。它系无曲拐电动往复泵，主
要为高压容器里输送高纯度的液体。液体温度不得超过 60℃ 。
? 1-电动机； 2-排出阀； 3-吸入阀； 4-安全阀； 5-斜盘； 6-斜块； 7-十字头；
8-填料箱； 9-柱塞杆； 10-液缸体
图 7-23 3DSL型三柱塞泵结构图
? 该泵由立式交流电动机经斜块, 斜盘, 十字头, 将电动机的
旋转运动转换为柱塞杆的直线往复运动, 从而完成了液体的吸,
排作用 。 液缸部分由液缸体, 三组装有柱塞杆的填料箱和三组阀
室所组成 。 为了便于检修, 填料箱单独装入液缸体内, 采用了具
有高耐磨性的有充填物的聚四氟乙稀作成的人字形密封圈 。 每组
阀有一个吸入阀和一个排出阀 。 排出阀为弹簧式重力锥形阀 。 吸
入阀是一个具有较大过流面积和很轻重量的特殊形式的弹簧重力
锥形阀 。 在阀室上装有放气阀, 在起动时可放尽液缸内的气体 。
传动部分由传动, 斜块, 斜盘, 十字头等组成 。 电动机通过弹性
联轴节带动传动轴旋转时, 轴上的斜盘作摇摆运动 。 十字头及十
字头套将这个摇摆运动转换为柱塞杆的直线往复运动 。 传动部分
的零件装在传动箱内 。 传动箱位于整个泵的最下部, 固定于基础
上, 并起支撑液缸和电动机的作用 。
? 传动箱内的零件，除依靠油的飞溅润滑外，传动箱内还装有
足够量的工业油。箱内设有油位指示器，可指示出油位。泵经过
半个月使用运转之后，应更换传动箱内的润滑油，一般一个月更
换一次。靠近联轴器的滚动轴承，采用干油润滑，应定时加入润
滑油。联接在液缸体上的安全阀，是一种弹簧式安全阀。当泵内
工作压力达到额定压力的 1.1～ 1.5倍时，安全阀就自动开启，将高
压水返回吸入腔，从而对泵起到安全保护作用。
二）、回转泵结构及用途
? 回转泵在原理上与往复泵
同属于容积式泵，它与往复泵
不同的是往复泵使用做往复运
动的活塞或柱塞，而回转泵则
使用做回转运动的转子，并且
在往复泵上，阀门是泵工作不
可缺少的部件，但在回转泵上
却没有使用阀门的必要，同时
回转泵的液体流量是连续的，
没有液体流量的加速和减速情
况的存在。在结构上取消了曲
柄传动机构，使得回转泵的结
构较为简单，其结构型式大致
可分为齿轮式及滑片式两种。
? 齿轮泵结构示意图如图 7-24所示 。 螺杆泵也属于这
一类, 它是靠主动件和从动件在泵壳内旋转, 将充满齿
轮齿槽或螺杆啮合空间的液体输送出去 。
具体过程分析如下：在吸入侧, 两个相互啮合的齿轮
齿槽充满了液体 。 液体从进口流入, 其方向与齿轮旋转
方向相反 。 由于齿轮四周有泵体封闭, 液体就被带往排
出侧 。 在那里, 从两个齿轮流出的液体互相汇合, 其中
绝大部分被挤入泵的出口, 只有一小部分返回到吸入室 。
假设在垂直旋转轴的平面内，被相邻两个轮齿和泵
壳所包围的面积为 A，轮齿宽度为 b，齿数为 z，则每转
一转排出的液体总体积（两个齿轮）为 Vth=2zAb。 A可
以通过几何关系根据齿轮的种类精确计算出。当主动齿
轮与从动齿轮的外径相等，都为 D时,A也可根据齿形
的制造方法得出，并得到如下的排液体积公式：
? 图 7-24 齿轮泵
式中, a为齿轮的中心距 。
to为垂直轴的截面上的结线节距；
βg为基圆柱面上的螺旋角；
j在有齿隙时为 1,无齿隙时为 4。
在假定没有泄漏的情况下, 上式即为齿轮泵的
理论排液量 。
但由于齿顶和泵壳之间以及齿轮和端面之
间有间隙，排出侧与吸入侧内存在压力差 P
（ =Pd-Ps），则从齿顶间隙处的泄漏量为 qδ。
)tb21tj31aD(2bV gg22o22th ??????
? 式中右边第一项为流回吸入侧的泄漏量, 第二
项为由于轮齿移动带到排出侧去的泄漏量 。
其中, δ为齿顶间隙, b为齿顶厚度, μ为液体
的动力粘性系数, zo为靠近泵壳侧的轮齿数目,
u为齿顶的圆周速度 。
? 同样，从端面泄漏的液体量为
???
?
??? buP
tz6
bq 3
o
3
ss s/pkq ????
? 式中, ks为常数, 在 0.5～ 1.5范围内, s为端面间
隙 。 因此齿轮泵单位时间内的实际流量 Q为
Q=nVth-qδ-qs (7.9)
齿轮泵的容积效率 ηv
通常，齿轮泵只涉及几个大气压的压力，
但单级齿轮泵的压力也可达到 100个大气压以上，
压力增高就得采取一定的结构措施，以便适当
地保持齿轮端的间隙，通常采用溢流阀等来确
保安全可靠运行，即出现过高压力时，溢流阀
可使部分输送液体返回吸入室，从而限制出口
处的压力。
????????????
th
23
s
3
othth
V V
bR2
n
p)sk
tz6
b(
V
11
nV
Q
? 齿轮泵结构简单，而且价格比其它高压泵便宜，所以广
泛使用在液压技术方面。由于齿轮和泵体之间的间隙较
小，因此所抽送的液体一般不宜含有腐蚀性颗粒或其他
类型的颗粒杂质。典型结构见图 7-25所示。
图 7-25 齿轮泵 (Kracht)
? 齿轮泵结构简单, 而且价格比其它高压泵便
宜, 所以广泛使用在液压技术方面 。 由于齿轮
和泵体之间的间隙较小, 因此所抽送的液体一
般不宜含有腐蚀性颗粒或其他类型的颗粒杂质 。
典型结构见图 7-25所示 。
图 7-25是中压大流量高速油泵的示图 。 主动
轴和从动轴采用由输送介质润滑的滑动轴承 。
由于填料函处于吸入管的压力之下, 因此, 只
要吸入压力同外界的大气压力没有显著的差别,
则填料函几乎处于无载荷状态 。 主动轴的端面
受载情况也是如此 。 这里就达到了压力平衡 。
从动轴通过其平衡孔, 也可达到压力平衡 。
图 7-26是这种泵的特性曲线 。 随着泵的压力
的提高, 体积流量仅仅略微下降点 。 在给定的
最高压力为 15Pa (14.72bar表压 )下, 由于转数
高达 1450r/min（ 24.17r/s）, 该泵就未能达到最
佳效率 。
? 图 7-26 图 7-25所示的齿轮泵特性曲线 (Kracht)
? 图 7-27是土木工程机械用的高压油泵。
为了产生极高的压力，并限制泄漏损失，就必须保持极小的间隙。为
此，齿面要精密磨削，并且尽可能缩小所有的泄漏间隙。齿轮和泵体壁面
之间的轴向间隙显得特别重要。
这种轴向间隙在任何压力下，都要借助液压平衡而自行调整到最小极
限。为此，主动轴 2及从动轴 6上的齿轮 1和 1’以及两个压紧环 3在泵体中都
可轴向移动。
图 7-27 高压齿轮泵（ Kracht）
压紧环各有两个排出腔 4。 排出腔由配备密封圈的
调节套 5所封闭, 而调压套用弹簧压紧 。 排出腔通过专
设的流道同泵的排出室相连 。 通过这一结构压紧环 3可
凭借与相应的泵压成等比的作用力压在齿轮上 。 因此在
任何一种液体压力下, 均可保持最小的轴向间隙 。 这就
提出了一个先决条件, 即由任何一个压紧环对其齿轮所
施加的轴向合力要稍大于方向相反的液体轴向合力 。 为
了避免力偶作用在轴承上, 必须使作用力和反作用力具
有共同的作用线 。 而且, 重要的是使沿齿轮轮周的液体
压力从吸入侧逐渐向排出侧增加 。
为了减少摩擦和提高寿命, 同齿轮两侧接触的零件
都用高级锡青铜制造 。
从动轴 6纵向钻有通孔，可平衡作用在轴端的压力并
将泄漏的油排往吸入室。如果吸入室的压力基本上接近
于大气压，则主动轴 2实际上也可达到压力平衡。否则，
剩下的残余推力以及驱动引起的轴向力和径向力由双列
径向止推滚珠轴承 7承受。于是，在轴上可以移动的齿
轮就摆脱了外来轴向力的载荷。
? 为了主动轴本身的支承, 即为了承受
油压引起的作用力, 采用了四个大型滚
柱轴承 8和刚性很好的轴承座 9。
? 由于只需承受微小的压差, 采用两个
背靠背配置的密封圈 10就足以密封穿过
泵体的主动轴 。
? 按图 7-26的特性曲线，齿轮泵的单级
压力可超过 100atu（ 9.81bar表压）。这
种泵的特点是在很宽的性能范围内具有
良好而又恒定的效率。
三 其他类型泵
? 其它泵的类型还很多，这里只介绍射流泵及水锤泵两种。
? 一）、射流泵
射流泵是一种利用工作流体的射流来输送流体的流体机械设
备 。 根据工作流体介质和被输送流体介质的性质是液体还是气体,
而分别称为喷射器, 引射器, 射流泵等 。 其工作原理和结构型式
都基本相同 。 通常把工作液体和被抽送液体是同一种液体的设备
称为射流泵 。
射流泵如图 7-28所示，由压力管路 1、引入喷嘴 2、吸入管路 3、
喉管 4、扩散管 5和排出管 6等组成。
由于射流泵内没有运动部件，所以它具有结构简单，工作可靠，
无泄漏，有自吸能力，加工容易和便于综合利用等优点。在很多
技术领域内，采用射流泵技术可以使整个工艺流程和设备大为简
化，并提高其工作可靠性。特别是在高温、高压、真空、强辐射
及水下等特殊工作条件下，更显示出其独特的优越性。目前射流
泵技术在国内外已被应用于水利、电力、交通、冶金、石油化工、
环境保护、海洋开发、地质勘测、核能利用、航空及航天等部门。
1— 压力管路 2— 喷嘴 3— 吸入管路 4— 喉管 5— 扩散管 6— 排出管
图 7-28 射流泵的工作原理及结构说明
把射流泵和离心泵组合一起可作为深井提水装置, 在水电
站中常用于水轮机尾水管和蜗壳检修时的排水 。 在火电站中射
流泵用于汽轮发电机组为冷凝器抽真空以及输送含有固体颗粒
的液体 。 在原子能电站中, 大型射流泵可用作水循环泵 。 在化
工设备中, 射流泵用于真空干燥, 蒸馏, 结晶提纯, 过滤等工
艺过程, 由于它有较好的密封性能, 因此, 它适于输送有毒,
易燃, 易爆等的介质 。 在通风, 制冷方面, 目前广泛应用蒸汽
喷射制冷的空气调节装置等 。
由于射流泵是依靠液体质点间的相互撞击来传递能量的,
因此在混合过程中产生大量旋涡, 在喉管内壁产生摩擦损失 及
在扩散管中产生扩散损失都会引起大量的水力损失, 因此射流
泵的效率较低, 特别是在小型或输送高粘度液体时效率更低,
一般情况下射流泵的效率为 25%～ 30%,这是它的缺点 。 但由
于射流泵的使用条件不同, 它的效率也不一样 。 在有些情况下,
它的效率不低于其它类型泵, 因此如何合理使用射流泵, 以便
得到尽可能高的效率是一个很重要的问题 。 目前国内外采用的
多股射流, 多级喷射, 脉冲射流和旋流喷射等新型结构射流泵,
在提高传递能量效率方面取得了一定进展 。
二）、水锤泵
? 图 7-29是水锤泵配置情况。泵壳 A— 方面与工作水管 LT连接，另一
方面又与扬水管 LS的空气室 B连接。另外，还配有逆止阀，排出阀 C
（自动盘阀）和冲击阀或截止阀 D。冲击阀有各种不同型式。图 7-29所
示是重力载荷的盘阀，它带有垂直向上移动的阀杆。盘阀处于下限位
置时，工作水可畅通流过；而处于上限位置时，可将泵壳密封，防止
向外泄水。
? 图 7-30 示出了一种改进型水锤泵的结构。截止阀 1的锥形阀杆具有
适合流动要求的形状，并被安放在水位最低部位。由于截止阀处于水
位最低处，因此得以充分利用总的落差。落差很小时，这一点具有特
别重要的意义。截止阀的溢流孔浸没在水箱中，从而避免了溢出的工
作水向四周飞溅。位于外侧的板弹簧 2使截止阀锥形阀杆的重量保持平
衡，通过板弹簧或紧或松的拉力，使水锤泵的输送流量同当时变化了
的工作水流量相匹配，排出阀 3是用弹簧压紧的。
? 压头较高时，空气室 4中的空气渐渐被高压水吸收，使空气室最终
不起作用。为了避免出现这一情况，在排出阀前面的空腔旁安装了一
个自动吸气阀 5。当工作水水柱回摆，压力下降时，进入少量的空气。
这部分空气随同输送水进入空气室，使空气室中的空气量不断得到补
充。通过滴水阀 6可防止空气室内集聚过多的空气。
?图 7-29 自动水锤泵
1— 截止阀 2— 板弹簧 3— 排出阀 4— 空气室 5— 自动吸气阀 6— 滴水阀
图 7-30 塞纳水锤泵（ Pfister & Langhanss,Nurnberg）
? 为了避免附加的阻力和可能出现的汽蚀, 应直线敷
设工作水管路, 并从工作水集水井内尽可能深的地方引
出工作水 。 工作水管路处于集水井的静压头之下, 易于
使工作水中出现压降, 导致汽化, 这种压降是不允许产
生的 。 为此, 工作水管路最好倾斜地下垂 。 如果工作水
管路超过了由工作水位和水锤泵排出口给定的落差线的
高度, 亦即工作水管路向上弯曲, 则丝毫达不到扬水的
作用 。 此外, 管路的斜度, 精确地说, 落差线的斜度也
具有重要的意义 。
? 工作水管路过分倾斜，会导致水锤泵动作迟缓，而过
分陡峭，则由于连续不断的快速冲击而使水锤泵无法可
靠地继续工作。实践证明，倾斜度 1,9～ 1,4是合适的。
如同在扬水管路上一样，在工作水管路上紧靠水锤泵的
前面也装有闸阀。
第二节 风机及压缩机
? 风机及压缩机是以空气作为工作介质的, 属于气体
机械 。 其中包括供给气体能量, 使其总压力升高的风机
和压缩机, 以及利用气体能量做功的可压缩气体机械 。
风机及压缩机按照其工作压力及原理可分为叶片式
（ 透平式 ） 以及容积式两大类 。 叶片式风机及压缩机又
可分为离心式及轴流式, 容积式风机及压缩机也可分为
往复式及回转式 。 在风机上, 把压力特别低的, 如进口
温度为 20℃, 压力在 1mH2O以下的叫做风扇, 压力在
1mH2O～ 10mH2O之间, 空气压缩温升不太高的风机叫
做鼓风机, 高于 10mH2O压力的通常称之为压缩机 。 另
外把风机及压缩机在吸气状态作时称为抽气机或真空泵 。
图 4-31是各种风机及压缩机的适用范围 （ 以压力与进口
容积流量表示 ）, 在应用该图选择机型时,还必须同时
考虑其使用条件, 如运行费用, 振动噪音等 。
☆
图 7-31 风机及
压缩机的适用范围
一 叶片式风机及压缩机结构及用途
? 叶片式风机及压缩机包括离心式及轴流式,
还有混流式以及横流式等 。
?一 ）, 离心式风机及压缩机
离心式风机及压缩机的特征是：介质沿着
轴向进入叶轮, 在叶轮内沿着径向流动 。 如
图 7-32所示 。
离心式风机结构比较简单，通常由叶轮、
集流器、整流器、机壳、调节器、进风箱、
主轴、喉部及扩散器等组成，见图 7-33所示。
它通常都是单级叶轮，单侧进气，当流量要
求大时有时也有双吸风机，即两侧进气，还
可以多级叶轮串联使用，以达到较高的风压。
1-集流器 2-叶轮 3-机壳
图 7-32 离心式风机及压缩机
其出风口位置可根据不同的使用要求设计成可自由转动的结构,
一般情况下有八个基本的出风口位置 。 传动方式对于机体较大的
风机可采用联轴器与电动机直联, 对于机体较小, 转子较轻的风
机可取消轴承及联轴器, 直接将叶轮装于电动机轴上, 对于配套
电动机转速不一样的风机也可通过皮带传动 。
? 根据叶轮形状的不同, 离心式风机可分为多叶式风机, 径流
式风机以及透平式风机等 。
多叶式风机应用在压差不需要太大, 而风量要求较大的通风装置
中, 由于结构上的关系, 其叶轮圆周速度不能太大；径流式风机
的叶片为径向安放, β2=90°, 结构较为简单, 叶轮可有较大的圆
周速度；透平式风机叶片后倾, 安放角 β2<90°, 且大多为 β2=45°
左右, 因而其理论压力较低, 叶片表面正压侧和负压侧的速度差
也小, 出口绝对速度也较其它风机小, 能量损失最低, 效率高 。
总而言之, 离心式风机叶片较宽, 能够产生很大的风流量 。 压力
比较高的风机与离心式压缩机相类似 。
图 7-34为一典型的离心式风机结构图。 C-HQ18-1.18型和 C-
HQ87-1.30型离心鼓风机适用于输送空气和化工气体，最高介质温
度 180℃ 。 C-HQ18-1.18离心鼓风机主要用于短丝涤纶切片烘干输
送； C-HQ87-1.30型离心鼓风机主要用于长丝涤纶切片烘干输送。
该型鼓风机由机壳, 叶轮, 回流器, 调节门, 气封箱, 传动组和
底座组成 。 机壳, 叶轮, 回流器, 调节门均采用 1Cr18Ni9Ti材料
制造, 也可根据用户要求选 A3普通钢材制造 。 风机轴采用 45号优
质碳素钢并经过调质处理, 风机轴与介质接触部位镀铬, 防止腐
蚀 。 叶轮由 12个径向平板直叶片焊接于锥形前盘与平板型后盘之
间而成, C-HQ18-1.18型为二级双支承型, C-HQ87-1.30型为三级
双支承型 。 叶轮均经过静, 动平衡校正, 运转平稳可靠 。 该机由
异步电动机经弹性联轴器直联驱动 。 轴承箱体用
? 1-叶轮； 2-整流器； 3-集流器； 4-机壳； 5-调节器； 6-进风箱；
? 7-轮毂； 8-主轴； 9-叶片； 10-喉部（舌）； 11-扩散器
? 图 7-33 离心式风机
循环水冷却。鼓风机的气封箱由铸铁制成。中间环、空间环
均采用优质碳钢，密封环采用聚四氟乙烯。通入压缩空气后使轴
端密封。鼓风机和电动机采用公用底座，便于安装。离心鼓风机
可制成左转或右转两种型式。
离心式压缩机具有与透平式风扇（或鼓风机）一样的后倾叶片
形式，叶轮内的流动情况比较合理，叶轮出口的绝对速度较小，
可获得较高的效率。由于压力增高，其强度要求将限制叶轮圆周
速度，因此对离心压缩机而言多采用多级串联的结构型式。图 7-35
为典型的八级离心压缩机结构图。
DA135-81型氢气循环离心压缩机为炼油厂年处理 500万吨石油流
程中的重要设备。
该压缩机为筒式单壳体, 八级, 双层排列, 无中间冷却器 。 压缩
机利用齿轮联轴器 （ 旁路送油润滑 ） 与汽轮机直联驱动 。 压缩机
进出口均垂直向下, 形状均为圆形 。 从汽轮机方向看压缩机, 转
子为顺时针方向旋转 。 高压气体的密封依靠浮动环密封装置 。 定
子组由筒体, 前后盖, 隔板, 前后盖压盖, 梳齿密封等组成 。 筒
体由 25号钢锻制而成, 进出口法兰, 前后盖均用 ZG25制成, 进出
口隔板用 ZG25和 ZL11制成, 其余隔板用 ZL11制成, 前后盖压盖
用 35号钢锻制而成, 双头螺帽为 45号钢锻制而成 。
? 图 7-34 C-HQ18-1.18型离心式风机结构图
? 1-联轴器组； 2-轴衬组； 3-密封组； 4-定子组； 5-转子组
? 图 7-35 DA135-81型氢气循环八级离心压缩机结构图
? 每个叶轮的前盘进口圈外缘处及每个隔板
与后盘接触处均装有梳齿密封，以减少损失。
前后盖压盖与筒体及前后盖接触处装有铝垫片
压紧封气，以防气体外漏。为防止油气混合，
尚加有梳齿密封配合油封。转子组由 8个叶轮，
主轴、平衡盘、轴套、推力盘等组成。叶轮叶
片为后向型式，材料为 35Cr Mo V，前 4级为焊
接叶轮，后 4级叶片为铣制铆接叶轮。叶轮经过
静平衡校正，并经超速试验。整个转子组装配
后又经过动平衡校正，保证运转平稳。轴衬组
由 ZG25制成的轴衬体与巴氏合金浇注而成。轴
衬的润滑是依靠汽轮机主油泵强力供油进行的。
调节汽轮机油箱通往轴衬进油口处的节流圈孔
径，可调节轴衬进油量。
二）、轴流式风机及压缩机
? 轴流式风机及压缩机的特征是：
介质沿着轴向流入叶轮, 经叶
轮后也轴向流动, 在叶轮中气
流没有发生偏转, 如图 7-36所
示的示意图 。
? 轴流式风机通常是由集流罩、
叶轮、集风器、导叶、扩散筒
和机壳等组成。由于气流沿轴
向流入叶轮又轴向流出，也就
是说气流通过叶轮是轴对称的，
沿某一半径的圆筒形截面上气
流是均匀的。如图 7-36所示 A-
A断面，这样导叶与叶片组成
一组叶片有限长的平面叶栅。
其计算理论可参见第五章部分。
? 叶轮的作用和离心式风机叶轮作用一样，是实现能量转换的关键
部件。它由轮毂和叶片组成，其轮毂形状有圆柱形、球形及圆锥
形，叶片多选用机翼型扭曲叶片，目的是使风机在设计工况下，
沿叶片半径方向获得相等的全压。为了在变工况运行时有较高的
效率，大型轴流式风机的叶片常设计成可调的，即可根据外界负
荷的变化而改变叶片的安放角度。
? 1-整流罩 2-前导叶 3-叶轮 4-外筒 5-扩散筒
? 图 7-36 轴流式风机结构示意图
? 集风器的作用是使气流获得加速, 在压力损失最小的情况
下进气速度均匀平稳 。 其好坏将直接影响到风机的性能, 与无
集风器的风机相比, 设计良好的集风器可使风机效率提高 10～
15%。 集风器的形状常为圆弧形 。
? 整流罩的形状多为半圆球形及半椭圆形, 也有设计成流线
型的, 它安放在叶轮或进口导叶前, 并与集风器相适应, 其作
用是使风机运行平稳, 降低噪音 。
? 轴流式风机导叶的设置方式有三种，设置在叶轮前的导叶
及叶轮后的导叶分别称为前置导叶（进口导叶）及后置导叶
（出口导叶），也可在叶轮前后均设置导叶。前置导叶的叶片
可转动，后置导叶的叶片通常是固定不动的，对轮毂直径和功
率较大的轴流式风机，在叶轮后要求设置后导叶，使从叶轮流
出的绝对速度有一定旋转的气体，经后导叶以提高其静压。而
前置导叶一般都用作调节手段，使进入风机前的气流发生偏转，
即使气流由轴向运动转为旋转运动，大多数是负旋转，这样叶
轮出口气流的方向为轴向。很显然这两种导叶的作用是不同的，
但在设计计算时都可按叶栅理论进行。
1-扩压器 2-外壳 3-进气室 4-密封 5-径向轴承 6-推力径向轴承 7-导叶 8-动叶片
9-主轴 10-联轴器 11-联轴器罩壳 12-动叶调节器 13-路轨 14-定向套 15-基
础垫板 16-地脚螺栓 17-螺栓 18-地脚地板 19-电动执行器
?图 7-37 国产轴流式风机结构图
? 扩散筒的作用, 是使后导叶出来的气流动压部分转
化为静压, 减少流动损失, 以提高风机静压效率 。 对于
功率较大的轴流风机在出口处都要安装扩散筒 。
图 7-37为国产轴流式风机结构图 。
? 随着航空喷气发动机的理论及试验研究的应用, 以
及对轴流式压缩机的气动力学的理论研究和平面叶栅吹
风的实验研究发展, 轴流式压缩机的特性已有了很大的
提高, 已经获得了大流量, 高压力比的轴流式压缩机,
除广泛应用于航空燃气轮机外, 还应用于发电燃气轮机
装置, 舰船燃气轮装置以及机车燃气轮机装置中 。
图 7-38为国产的 Z3250-46轴流式压缩机结构图 。
? 其性能参数为：
? 工作介质,空气
? 进气条件,进口压力 Pj=88260 N/m2（ 绝对压力 ）
? 进口温度 tj=34℃
进口容积流量,3250m3/min
出口压力,Pc=405996 N/m2（ 绝对压力 ）, 压力比为 4.6
压缩机工作转速,4400rpm
压缩机所需轴功率,10700kw
汽轮机功率,12000kw
? 轴流式压缩机通常由通流部件, 密封, 轴承前, 后
气缸等组成 。 通流部件包括进气管, 收敛器, 进气导流
器, 级组 （ 工作轮叶片及导流器 ）, 出口导流器, 扩压
器及出气管等 。 其各部件功能如下：
? 进气器是使大气或输气管道中来的气体较均匀地进
入环形收敛器 。
? 收敛器使进气管中的气流适当加速, 以保证导流器
前的气流具有均匀的速度场和压力场 。
? 进气导流器是由均布于气缸上的叶片组成, 使气流
沿导叶高度以一定大小的速度和方向进入第一级工作轮
叶片 。
1－止推轴承 2-径向轴承 3-转子； 4-导流器（静叶） 5-动叶 6-前气缸 7-后气缸 8-出
口导流器 9-扩压器 10-出气管 11-进气管 12-进气导流器 13-收敛器
图 7-38 Z3250-46轴流式压缩机
? 工作轮叶片, 又称动叶, 是由装在转盘上均布的一系列叶片组
成, 每一个动叶与其后面的静叶 （ 导流器 ） 组合在一起称为一级 。
动叶的作用就是将旋转机械能传给气体, 以增加气体的压力能和动
能 。
? 导流器 （ 静叶 ） 是由位于动叶后均匀固定在气缸上的一系列叶
片组成, 有时又称为中间导流器, 它是将从工作叶片中流出来的气
体动能转化为压力能, 并使气流在进入下一级动叶前有一定的速度
和方向 。
? 出口导流器在最后一级导流器后面, 同样为在气缸上均匀分布
的一列叶片, 其作用是使从最后一级导流器中流出来的气流到叶片
转变为轴向流动, 以避免气流在扩压器中有旋转而增加损失, 也可
使后面扩压器中的流动得以稳定, 提高压缩机的效率 。
? 扩压器是将出口导流器中流出来的气流均匀减速, 使这一部分
剩余动能有效地转化为压力能, 出气管则将气流沿径向收集起来并
输送到所需要的地方 。
? 由于轴流式压缩机中气流没有像离心式压缩机那样从轴向到径
向的急剧转弯，所以它的效率较高，可达到 90%以上，但选取单级
压力比不可能像离心式那么高，故轴流式压缩机通常采用多级型式，
如上述压缩机级数就是九级。
二 容积式风机和压缩机
?容积式风机和
压缩机又分为
往复式及回转
式。
一）、往复式压缩机
? 往复式压缩机是通过曲柄连杆机构, 把驱动机的旋转运动转
化为活塞在气缸内的往复运动, 并从低压侧吸入气体, 经压缩后
排向高压侧的压缩机 。 这类机械有两个特点：一是运行过程中将
产生往复惯性力, 通过机构传给基础；二是具有明显脉动性质的
气体压力, 产生交变的活塞力作用在压缩机机构上 。 对于高压,
大型压缩机这种惯性力和活塞力大到几百千牛, 承受这样大的脉
动作用力, 就使得压缩机的各部件必需设计得比较粗大, 机器显
得比较笨重 。
? 气缸中气体的吸入及排出，大多数是通过自动阀门进行的，
如图 7-39所示的结构示意图，在活塞与气缸等滑动部分需要的润滑
剂，通常在气体中混入，如气体要求不能混进润滑剂的情况下，
其活塞将采用迷宫式止漏环，活塞或活塞环是由油碳、树脂等材
料制成的。往复式压缩机的单级压力比较高，气体压缩时需要对
气缸进行冷却，否则气体温度就会很高，比容增大，压缩功增加。
作为气缸的冷却方式多以水冷方式，在小型机上也有采用空冷式
的，对级数较多的压缩机，在级间还须有中间冷却器。
? 往复式压缩机品种规格繁多，结构型式多种多样，但总的来
讲，它包括以下几大部件。
（ 1） 气缸部件
包含气缸, 活塞, 活塞杆, 气阀, 填函等, 它们
组成压缩机气体 的可变工作容积 。
?（ 2） 运动机构与机体部件
? 包括曲轴, 连杆, 十字头, 机身, 机体等 。 它是能
量的传递机构, 把驱动机的旋转运动转为活塞在气缸中
的往复运动 。 机体还为安装气缸和其它整部件提供支座 。
?（ 3） 辅机部件
包括冷却器, 液气分离器, 缓冲器, 滤清器, 消声器,
排气量调节装置, 润滑系统及管系等 。 它是 保证压缩
机运行和提高经济性, 可靠性所必需的零部件 。
?（ 4） 驱动机及其控制系统
包括驱动机, 启动机, 联轴节或带轮, 相应的控制系
统等 。
图 7-40为一台 L型空气动力用压缩机结构图 。
图 7-39 往复式压缩机的构造
1-气缸部件；
2-机体部件；
3-控制系统；
4-机构部件
图 7-40 L型动力用空气压缩机
二）、回转式鼓风机和压缩机
?罗茨式鼓风机
和压缩机
?螺杆式压缩机
?滑片式压缩机
如图 7-41为这类风机及压缩机结构示意图, 它是由断
面呈纺锤形或星形的转子与气缸等组成 。 两个转子的轴
由原动机轴通过齿轮驱动, 相互以相反的方向旋转, 在
气缸和转子之间的空腔容积在旋转中不断发生变化, 故
气体的压力在该空腔与排出侧连通的瞬间, 由于倒流而
从 P1变成 P2的 。 在转子之间以及转子与气缸之间都留有
0.15～ 0.35mm的间隙, 以避免相互接触 。 转子的形状为
纺锤形, 其轴面形状有摆线形, 渐开线形以及包络线形
等 。 这些转子在每转一转时的排气体积是可以从理论上
求出的, 假设转子的最大直径为 D,轴向长度为 l,则它
们的排气体积 Vo为：
Vo =0.7854D2l （ 摆线形 ）
Vo =0.8545D2l （ 渐开线形 ）
Vo =0.7967D2l （ 包络线形 ）
这种型式的风机和压缩机即使在低流量区，也不会
发生喘振现象，具有稳定的特性，但这种型式的压缩机
在运行时产生的噪音比其它型式的压缩机要大得多。
? 如图 7-42为螺杆式压缩机的工作原理示意
图。其结构是由一对阴阳螺杆转子和气缸等组
成的，两个转子靠同步齿轮实现互相反向旋转，
由转子和气缸所围成的空腔从吸入口送向排出
口，并在齿槽内体积不断变化，从而使气体受
到压缩。
? 图 7-42还给出了整个工作过程，包括吸气
行程，压缩行程及排气行程。
? 这种压缩机有两种形式。一种为非注油式，
一种为注油式。前者转子之间以及转子与气缸
之间的间隙很小，可以无滑动地进行压缩。后
者是注进润滑油，通过油膜对间隙实行液封、
润滑。
图 7-41 罗茨式鼓风机 图 7-42 螺杆式压缩机
图 7-43为这种压缩机的结构示意图。它是由在气缸里偏心
装置的转子和能从转子里径向出入的一些活动叶片组成的，这
些叶片常称为滑片。相邻滑片所围成的体积（如 ABCD），随
着转子的旋转将发生变化，压缩成，并排向高压侧。
图 7-43 滑片式压缩机
三 真空泵
?真空泵是将容器中的气
体排到大气中，使其内
部压力下降到接近于绝
对真空的一种泵。因它
能将低压气体压缩到大
气压力排出，其工作原
理与压缩机是相同的。
在真空泵中既有像往复
式和回转式那样的机械
式真空泵，也有利用气
体或蒸汽射流工作的射
流式真空泵。
往复式真空泵的主要结构和往复式压缩机一样, 其
单级真空压力可以达到 10毫米汞柱左右 。
回转式真空泵也有罗茨式, 滑片式以及水环式和油
封式等结构形式 。 其中罗茨式真空泵真空度比较低, 但
排气量较大 。 滑片式真空泵的结构与滑片式压缩机的结
构一样, 它的单级真空压力能达到 50毫米汞柱左右 。 水
环式真空泵的结构示意图如图 7-44,泵缸中偏心装着的
叶轮, 在封着水的泵缸内旋转, 其内部的水受到离心力
的作用而附在四周, 两个叶片间的体积在移动中就会发
生变化, 情况如同滑片式压缩机 。
回转式压缩机的气缸里注入少量的油, 使之在转子
与气缸之间形成油膜, 以防止泄漏, 一方面可提高容积
效率, 另一方面可以产生很高的真空度, 这就是油封式
回转真空泵, 如图 7-45的构造, A是偏心转子, B是固
定摆动阀门的圆筒, 在工作中, B沿着 A的外侧滑动,
阀门则上下滑摆 。 同样在排出处也装有排气阀 。 这种回
转式真空泵能达到相当的真空度 。
图 7-44 水环式真空泵 图 7-45 回转式真空泵
