?第三节
?往复泵的空气室和泵阀
1-3-1 往复泵的空气室的作用原理
? 往复泵由于活塞的变速运动，造成吸、排液体时
Q和吸、排 P波动。
? 不适合于要求流量均匀的场合，
? 恶化了原动机的工作条件，
? 引起管路振动，
? 降低了装置和仪表的工作可靠性。
? 吸排压力的剧烈波动还可能造成活塞和液流的暂时脱
离，引起液击；
? 而且使泵的吸入性能变差，限制了泵转速的提高。
? 装设空气室是往复泵减小 Q和 P波动的常见措施。
? 空气室是一个充有空气的容器，装在泵的吸入或
排出口附近，分别称为吸入空气室和排出空气室。
图 1— 3空气室的工作原理
1-3-1 往复泵的空气室（ 1）
? 装空气室后，空气室和泵之间的 Q仍然不均匀，
但空气室之外的吸排管路 Q比较均匀。
? 减少了液流的惯性水头，使泵的 p波动大为减轻。
? 工作过程空气室中的气体体积是变化的，因此，空气室 pch也
是变化的，管路中的 Q不可能绝对均匀。
? 只要空气室中气体体积足够大,?Q或压力脉动率就可降低到
允许范围
? 我国规定船用双缸四作用电动往复泵排出空气室容积应大于
液缸行程容积的 4倍。
? 船用往复泵常装设排出空气室。
? 吸入端一般多不装设吸入空气室
? 只要压力波动不致使吸入真空度超过允许吸上真空度
1-3-1 空气室的安装和管理 -图 l— 4
?空气室安装时应尽量靠近泵的排出 (或吸入 )
口，以缩短泵和空气室之间仍作不稳定流
动的液段长度。
1-3-1 空气室的安装和管理
? 图 1— 4 (a) 所示的三通连接，其效果较差。
? 图 1— 4 (b) 排出空气室的正确连接
? 空气在液体中的溶解量随压力的提高而增加，室内气体会因逐渐溶入液体而
减少，从而使空气室的稳压作用降低。
? 应经常向排出空气室补气。
? 有专用补气接头。
? 排压不太高的泵，也可以用吸入少量气体的方法补气，有的往复泵在泵阀箱
中层壳体上装有这种用途的补气阀 (截止止回阀 )。
? 图 1— 4 （ c) 吸入空气室
? 在工作过程中溶解在液体中的气体就会不断逸出，使空气室中气体逐渐增多。
为防止空气室内的液面一旦低于进泵的吸入短管的吸口时，使泵吸入大量气
体而导致吸入间断，故常在该吸入短管下端钻出许多小孔，或做成斜切口，
? 在吸入空气室液面降低时，少量气体就可以不断地随吸入液体吸出。
? 吸入空气室的下端离进泵短管的管口不能太近，否则，液体就可能从吸入管
直接流进泵缸，从而使空气室失去作用。
思考题
?电动往复泵排量不均匀的直接原因在于 。
? A 转速太慢
? B 液体的惯性力大
? C 活塞的往复运动
? D 活塞的运动速度不均匀
?往复泵为何要设空气室?对空气室的使用管
理上应特别注意什么问题?
1-3-2 往复泵的泵阀
? 1．泵阀的类型
? 吸入阀和排出阀
? 靠作用在阀上下压差自动启闭
? 形式有盘阀、环阀、锥阀、球阀 (ball valve)等
1-3-2 往复泵的泵阀类型
? 盘阀和环阀
? 适用于常温清水、低粘度油或其它粘度不大的介质。
? 易于加工而且耐磨，应用广泛。
? 环阀的阀隙过流周长较大，较适合于大流量的场合
? 但刚性较差，不宜在高压下使用。
? 锥阀
? 刚性好
? 阀阻力小
? 适于输送 μ较大的液体及 P较高的场合。
1-3-2 往复泵的泵阀类型
? 球阀
? 自身能够旋转，磨损均匀
? 密封面很窄，对固态杂质不太敏感，密封性能较好
? 同时流道圆滑，阻力较小
? 适于输送 μ较高的液体
? 但尺寸不宜过大，多用于 Q不大,n较低的场合。
1-3-2 往复泵的泵阀阻力 (1)
? 阀开启瞬间受力平衡关系
? 式中：
? p1,p2— 阀盘上下的液体压力，
? As— 阀座孔截面积，
? Gvs— 阀和弹簧在液体中的重力，
? Rs—— 阀的弹簧力，
? Av— 阀盘面积，
? Iv — 阀盘作不等速运动的惯性
力
vsvsvs IRGApAp ???? 12
1-3-2 往复泵的泵阀阻力 (2)
? 阀与阀座接触面宽度不大，可取 As = Av,则：
? 弹簧张力随升程的增加而略有增大，阀的加速度在各个位置不尽相
同，惯性力的大小和方向也有变化。
阀的阻力 =阀的比载荷 +
? 阀刚开启时由于加速度 jv较大，故阀的开启阻力较大。
? 阀开启以后，阀的阻力就将主要取决于阀的比载荷。
? 比载荷在升程变化时变化不大。减轻阀的质量可以减小开启阻力，
阀所要求的比载荷可通过选择弹簧张力来实现。
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srs
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G
图 1-7 示出泵阀升程的变化曲线
vv
v
vvf
v
gHl
q
cl
qh
2??
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?曲线 I — 升程变化，
正弦曲线；
?曲线 Ⅱ — 升程的修
正量，余弦曲线；
?曲线 Ⅲ — I和 II的代
数和，升程变化理论曲
线
?曲线 Ⅳ — 实际升程变
化曲线
1-3-2 往复泵的泵阀运动规律（ 1）
? 由图可见,
? hmax理论上出现在活塞行程中点，实际上滞后一些。
? 由于阀运动滞后，在活塞抵达行程终点时，阀并未完
全关闭，而要在曲柄再转过 ?2角后才能关 ( ?2滞后角）
? 由式可知：
? 曲轴 n越高，则 qv就越大，阀 hmax也就越大；
? 阀隙的周长 lv或阀的比载荷 Hv越大，则 hmax便越小；
? 流量系数 ?大的阀 h较小。
? 阀 hmax越大，则阀的关闭 ?2也就越大。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求
?除足够的强度，刚度，结构简单、工艺性好和检修方便外，
1,关闭严密。
? 不严使 ηv降低，使泵的自吸能力变差，甚至根
本无法自吸。
? 当阀出现伤痕或磨损不均（严重漏泄），需研
磨或更换阀件。
? 密封试验，倒置后注入煤油,5min内应无渗漏。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求
2,关闭时撞击要轻
? 要平稳无声，否则加剧阀的磨损
? 须限制阀落到阀座上时的速度 V
? V与阀的 hmax和 n的乘积成正比
? 试验得出泵阀无声工作的条件是：
hmax·n ≤ 600～ 650
? 当 n较高时，可提高到 700— 750；对有橡胶
密封面的阀；允许提高到 800— 1000
1-3-2 往复泵的泵阀的要求 (1)
3,启闭迅速及时。
? 关阀滞后角 ?2过大，将会降低泵的 ηv和自吸能力。
? 降低 n,增大比载荷，采用流量系数 ?大的锥阀、球阀，
或用环阀、群阀来增大阀隙周长，都可限制阀的 hmax,
从而减轻关闭时的滞后现象。
4,泵阀的阻力要小。
? 提高泵的水力效率
? 有助于使泵的允许吸上真空度增大。
? 这就要求阀的质量和阀的比载荷都不宜过大。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求 -综上所述
?提高转速？
? 使阀的 h加大
? 使关闭滞后和落座敲击加重
? 严重时还会使阀撞击升程限制器造成损坏
? 故除惯性水头外，泵阀是限制往复泵 n提高的
另一个主要原因。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求 -综上所述
?减轻泵阀比载荷 Hv
? 虽可减小阀阻，但会使 hmax加大，并使关闭滞
后和敲击加剧。
? Hv一般取 2～ 3m,最大 4～ 6m。
? 低压泵 Hv可选得小些，以免 ηv过低；
? 高速泵则应选大一些，以减小 hmax,
? 吸入阀的 Hv常比排出阀小，以利提高允许吸
上真空度。
?往复泵的空气室和泵阀
1-3-1 往复泵的空气室的作用原理
? 往复泵由于活塞的变速运动，造成吸、排液体时
Q和吸、排 P波动。
? 不适合于要求流量均匀的场合，
? 恶化了原动机的工作条件，
? 引起管路振动，
? 降低了装置和仪表的工作可靠性。
? 吸排压力的剧烈波动还可能造成活塞和液流的暂时脱
离，引起液击；
? 而且使泵的吸入性能变差，限制了泵转速的提高。
? 装设空气室是往复泵减小 Q和 P波动的常见措施。
? 空气室是一个充有空气的容器，装在泵的吸入或
排出口附近，分别称为吸入空气室和排出空气室。
图 1— 3空气室的工作原理
1-3-1 往复泵的空气室（ 1）
? 装空气室后，空气室和泵之间的 Q仍然不均匀，
但空气室之外的吸排管路 Q比较均匀。
? 减少了液流的惯性水头，使泵的 p波动大为减轻。
? 工作过程空气室中的气体体积是变化的，因此，空气室 pch也
是变化的，管路中的 Q不可能绝对均匀。
? 只要空气室中气体体积足够大,?Q或压力脉动率就可降低到
允许范围
? 我国规定船用双缸四作用电动往复泵排出空气室容积应大于
液缸行程容积的 4倍。
? 船用往复泵常装设排出空气室。
? 吸入端一般多不装设吸入空气室
? 只要压力波动不致使吸入真空度超过允许吸上真空度
1-3-1 空气室的安装和管理 -图 l— 4
?空气室安装时应尽量靠近泵的排出 (或吸入 )
口，以缩短泵和空气室之间仍作不稳定流
动的液段长度。
1-3-1 空气室的安装和管理
? 图 1— 4 (a) 所示的三通连接，其效果较差。
? 图 1— 4 (b) 排出空气室的正确连接
? 空气在液体中的溶解量随压力的提高而增加，室内气体会因逐渐溶入液体而
减少，从而使空气室的稳压作用降低。
? 应经常向排出空气室补气。
? 有专用补气接头。
? 排压不太高的泵，也可以用吸入少量气体的方法补气，有的往复泵在泵阀箱
中层壳体上装有这种用途的补气阀 (截止止回阀 )。
? 图 1— 4 （ c) 吸入空气室
? 在工作过程中溶解在液体中的气体就会不断逸出，使空气室中气体逐渐增多。
为防止空气室内的液面一旦低于进泵的吸入短管的吸口时，使泵吸入大量气
体而导致吸入间断，故常在该吸入短管下端钻出许多小孔，或做成斜切口，
? 在吸入空气室液面降低时，少量气体就可以不断地随吸入液体吸出。
? 吸入空气室的下端离进泵短管的管口不能太近，否则，液体就可能从吸入管
直接流进泵缸，从而使空气室失去作用。
思考题
?电动往复泵排量不均匀的直接原因在于 。
? A 转速太慢
? B 液体的惯性力大
? C 活塞的往复运动
? D 活塞的运动速度不均匀
?往复泵为何要设空气室?对空气室的使用管
理上应特别注意什么问题?
1-3-2 往复泵的泵阀
? 1．泵阀的类型
? 吸入阀和排出阀
? 靠作用在阀上下压差自动启闭
? 形式有盘阀、环阀、锥阀、球阀 (ball valve)等
1-3-2 往复泵的泵阀类型
? 盘阀和环阀
? 适用于常温清水、低粘度油或其它粘度不大的介质。
? 易于加工而且耐磨，应用广泛。
? 环阀的阀隙过流周长较大，较适合于大流量的场合
? 但刚性较差，不宜在高压下使用。
? 锥阀
? 刚性好
? 阀阻力小
? 适于输送 μ较大的液体及 P较高的场合。
1-3-2 往复泵的泵阀类型
? 球阀
? 自身能够旋转，磨损均匀
? 密封面很窄，对固态杂质不太敏感，密封性能较好
? 同时流道圆滑，阻力较小
? 适于输送 μ较高的液体
? 但尺寸不宜过大，多用于 Q不大,n较低的场合。
1-3-2 往复泵的泵阀阻力 (1)
? 阀开启瞬间受力平衡关系
? 式中：
? p1,p2— 阀盘上下的液体压力，
? As— 阀座孔截面积，
? Gvs— 阀和弹簧在液体中的重力，
? Rs—— 阀的弹簧力，
? Av— 阀盘面积，
? Iv — 阀盘作不等速运动的惯性
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1-3-2 往复泵的泵阀阻力 (2)
? 阀与阀座接触面宽度不大，可取 As = Av,则：
? 弹簧张力随升程的增加而略有增大，阀的加速度在各个位置不尽相
同，惯性力的大小和方向也有变化。
阀的阻力 =阀的比载荷 +
? 阀刚开启时由于加速度 jv较大，故阀的开启阻力较大。
? 阀开启以后，阀的阻力就将主要取决于阀的比载荷。
? 比载荷在升程变化时变化不大。减轻阀的质量可以减小开启阻力，
阀所要求的比载荷可通过选择弹簧张力来实现。
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图 1-7 示出泵阀升程的变化曲线
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?曲线 I — 升程变化，
正弦曲线；
?曲线 Ⅱ — 升程的修
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?曲线 Ⅲ — I和 II的代
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?曲线 Ⅳ — 实际升程变
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1-3-2 往复泵的泵阀运动规律（ 1）
? 由图可见,
? hmax理论上出现在活塞行程中点，实际上滞后一些。
? 由于阀运动滞后，在活塞抵达行程终点时，阀并未完
全关闭，而要在曲柄再转过 ?2角后才能关 ( ?2滞后角）
? 由式可知：
? 曲轴 n越高，则 qv就越大，阀 hmax也就越大；
? 阀隙的周长 lv或阀的比载荷 Hv越大，则 hmax便越小；
? 流量系数 ?大的阀 h较小。
? 阀 hmax越大，则阀的关闭 ?2也就越大。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求
?除足够的强度，刚度，结构简单、工艺性好和检修方便外，
1,关闭严密。
? 不严使 ηv降低，使泵的自吸能力变差，甚至根
本无法自吸。
? 当阀出现伤痕或磨损不均（严重漏泄），需研
磨或更换阀件。
? 密封试验，倒置后注入煤油,5min内应无渗漏。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求
2,关闭时撞击要轻
? 要平稳无声，否则加剧阀的磨损
? 须限制阀落到阀座上时的速度 V
? V与阀的 hmax和 n的乘积成正比
? 试验得出泵阀无声工作的条件是：
hmax·n ≤ 600～ 650
? 当 n较高时，可提高到 700— 750；对有橡胶
密封面的阀；允许提高到 800— 1000
1-3-2 往复泵的泵阀的要求 (1)
3,启闭迅速及时。
? 关阀滞后角 ?2过大，将会降低泵的 ηv和自吸能力。
? 降低 n,增大比载荷，采用流量系数 ?大的锥阀、球阀，
或用环阀、群阀来增大阀隙周长，都可限制阀的 hmax,
从而减轻关闭时的滞后现象。
4,泵阀的阻力要小。
? 提高泵的水力效率
? 有助于使泵的允许吸上真空度增大。
? 这就要求阀的质量和阀的比载荷都不宜过大。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求 -综上所述
?提高转速？
? 使阀的 h加大
? 使关闭滞后和落座敲击加重
? 严重时还会使阀撞击升程限制器造成损坏
? 故除惯性水头外，泵阀是限制往复泵 n提高的
另一个主要原因。
1-3-2 往复泵的泵阀的要求 -综上所述
?减轻泵阀比载荷 Hv
? 虽可减小阀阻，但会使 hmax加大，并使关闭滞
后和敲击加剧。
? Hv一般取 2～ 3m,最大 4～ 6m。
? 低压泵 Hv可选得小些，以免 ηv过低；
? 高速泵则应选大一些，以减小 hmax,
? 吸入阀的 Hv常比排出阀小，以利提高允许吸
上真空度。
