第二节
离心泵的一般结构
3-2-1 离心泵的一般结构 - 叶轮
? 是将原动机机械能传递给被排送液体的工作部件，对泵的工作性能有
决定性影响
? 闭式叶轮 - 有前、后盖板的叶轮称为
? 它工作时液体漏失少，效率较高，使用最普遍
? 开式叶轮 - 只有叶瓣和部分后盖板
? 半开式叶轮 - 只有后盖板的叶轮
? 后两种叶轮铸造方便，但液体容易漏失
3-2-1 离心泵的一般结构 - 叶轮
?叶轮又可分为单侧吸
人式和双侧吸人式
?当流量小于 300m3/h,
多采用结构较简单的
单吸式叶轮。
?当流量较大、多用双
吸叶轮，无须加大叶
轮进口直径即可限制
叶轮进口流速，以免
抗汽蚀性能变差。
3-2-1 离心泵的一般结构 -压出室
?液体离开叶轮时速度很高，而排出管中的
流速却不允许太大，否则管路阻力损失过
大。
?压出室的主要任务就是要以最小的水力损
失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引
向泵的出口或下一级，并使液体的流速降
低，将大部分动能转换为压力能。
3-2-1 离心泵的一般结构 -压出室
? 设计涡壳时
? 认为液体从叶轮中均匀
流出
? 涡壳各载面面积与离开
点 O的圆周角成正比
? 在设计流量时,涡壳中
液流速度的大小和方向，
与叶轮出口相同，所以
撞击损失最小。
? 扩压管的作用
? 利用渐扩的截面进一步
降低液流速度，将液体
的大部分动能转换为压
力能
3-2-1 离心泵的一般结构 - 导轮
? 导轮安装在叶轮的外周
? 由两个圆环形盖板及夹在其间的导叶及后盖板背面的
若干反导叶构成
? 导叶 BH段是一条螺旋角为常数的对数螺线，以便平顺地
收集从叶轮流出的液体
3-2-1 离心泵的一般结构 - 导轮
? HC以后是扩压段。
? 液体离开导叶扩压段后，即经一环形空间进入反导叶间的
流道。反导叶出口角一般取 90‘，也有的反导叶做成使液
体进入下一级叶轮时稍有预旋。
3-2-1 离心泵的一般结构 - 导轮
?涡壳泵（与导轮泵相比）
? 在非设计工况效率变化较小，高效率工作区较宽，水
力性能更完善
? 但涡壳泵在非设计工况下会产生不平衡径向力。
? 单级，两级泵一般多为涡壳式
? 三级以上的泵多为导轮式
? 导轮式多级泵由各级叶轮、导轮和径向剖分的各
段泵壳沿轴向组装而成，故又称分段式多级泵
? 加工简单，结构紧凑
? 随级数增加，其重量相应比涡壳式可减轻 20％～ 50％
? 缺点是零件较多，拆修不便，
图 3-12 分段式三级离心泵
3-2-1 离心泵的密封装置 -密封环
? 叶轮所排出的液体可
能会从叶轮与泵壳之
间的间隙漏向吸人口
? 这种内部泄漏会降低
泵的 ηv, 使泵的 Q和
H减小。
? 为了减少内部漏泄，
必须使泵壳和叶轮进
口处的间隙做得很小，
这样，在叶轮人口处
即需装设密封环 (也叫
阻漏环 )。
3-2-1 离心泵的密封装置 -密封环
? 易损件，多用铜合金
? 装在叶轮与泵壳上的
密封环分别称为动环
和静环
? 可成对使用，小叶轮
也可只装设静环。
? 根据密封环的型式，
有平环和曲径环两类
? 曲径越多，阻漏效果
越好，但制造和装配
的要求也越高
? 因此，曲径环多用在
单级 H较高的泵中
3-2-1 离心泵的密封装置 -密封环
?叶轮在工作中难免有抖动和偏移
?排送热的液体时还会受热膨胀
? 若密封环的径向间隙过小，则容易产生摩擦，
甚至咬死
? 若间隙过大，漏泄又会显著增加。
? 实验表明，当密封环间隙由 0.30mm增至
0.50mm时，效率约下降 4％～ 4.5％。
?密封环的密封间隙应符合表 3-1的规定。
表 3— 1 离心泵密封环间隙 (mm)
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
? 泵轴伸出泵壳处也有间隙
? 排出的液体可能由此漏出，称为外漏
? 外漏不仅会降低 ηv, 还可能污染环境
? 如泵内 P太，空气漏人会增加噪声和振动，甚至失吸
? 在泵轴处设有轴封装置。
? 填料密封
? 结构简单、成本低廉、更换方便，普遍应用
? 其缺点是磨损和漏泄相对较大
? 使用寿命较短，只能用在低速，低压和液体温度不高
的场合
? 机械密封
? 使用最广泛。其结构和特点同回转泵
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
?填料由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等
的编织物或以有色金属为基体，辅以某些
浸渍材料或充填材料制成的绳状物
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
? 图示为带有水封的填料密封
? 在填料之间加装了一个水封环 2
? 它由两个半圆合成
? 水封环应对准轴封壳体上的水封管
? 引入压力水，然后沿泵轴向两端渗出
? 既能防止空气吸人，又能给泵轴和填料润滑和冷却。
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
? 密封水
? 压力应比内腔压力略高而又不将填料中的润滑剂冲走
? 当输送洁净液体时，可直接从泵排出侧引出
? 当输送含有杂质液体时，应过滤
? 当泵出口压力 <0.05MPa时，应从其它场合引入液体
? 在输送高温高压油液时，需引用常温中性密封油
? 合理的漏泄量
? 漏泄液体应保持每分钟不超过 60滴
? 漏泄量太大可对称地适当压紧填料压盖，但要避免压
得过紧，以防填料箱发热
? 填料老化变硬后应及时更换。
3-2-3离心泵的轴向力
? 叶轮左右的液体压力沿径向按抛物线规律分布。
? 在密封环半径以外，两侧压力对称
? 在密封环半径之内，两侧压力不对称
? 有指向叶轮进口端的轴向推力
3-2-3 轴向力平衡方法
? 1．止推轴承
? 2.平衡孔或平衡管
? 平衡孔法是在叶轮上开洞
? 平衡管法是将排出端漏人
叶轮后密封环之内的液体
用平衡管引回叶轮吸人口
? 平衡管法不仅同样可达到
平衡轴向推力的目的，同
时不致使水力效率降低。
3-2-3 轴向力平衡方法
? 3．双吸叶轮或叶轮对称布置
? 叶轮形状对称，两侧压力基本平衡，多用于大流量
? 多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等
? 当叶轮为偶数时，只要将其对称布置即可
? 此法平衡多级泵的轴向推力效果较好
? 但泵壳结构较复杂。
? 采用上述 2,3项平衡方法
? 由于叶轮两则情况难免有差别，叶轮加工上也存在误差，
故两侧压力分布难以完全对称，不可能完全平衡轴向推力
? 仍需设置止推轴承以承受剩余的不平衡轴向推力。
3-2-3 轴向力平衡方法
4．平衡盘
? 多级泵的液力自动平
衡装置
? 平衡装置结构如右图
? 平衡板 2固定在壳上
? 平衡盘 1装在轴上
（转动）
? 泵工作时，空间 A处
Pa较高
? 少量液体间隙 b1流到
空间 B,压力下降为
PB，
3-2-3 轴向力平衡方法
?再经 b2流到平衡室
C
? C室通泵的吸人端
?平衡盘两侧有压差
(Pb-Pc)
? 与轴向力方向相反
? 泵 H变化时，轴向
力变化。平衡力也
相应地自动增减
3-2-3 轴向力平衡方法
? H增加
? 轴向力使组件推向左
? b2减小
? 压力 PB增加
? (PB-PC)增加
? 在 b2较小位置平衡，
? 反之亦然
? 轴位置随 H不断调整
? 不能使用定位轴承
? 应采用滑动轴承。
3-2-4 离心泵的径向力
? 设计涡室时，一般使叶轮出口
流速在额定 Q时恰好与叶轮出
口 C2相等，叶轮不会产生径向
力。
? 在小于额定 Q下工作时
? 叶轮的出口 C2’增大，方向也变
了，有撞击发生，流速下降，将
一部分动能转化为压力能。
? 涡室中的液体从泵舌至扩压管人
口，压力就会逐渐增高，从而在
叶轮上产生一个径向液压合力 R，
力 R的方向在圆心角 90?处。
3-2-4 离心泵的径向力
? 在大 Q下工作时
? 蜗室中流速变大。 C2”小于涡室中流速
? 撞击结果是涡室中液体付出能量，涡室 P从泵舌处到扩
压管人口不断下降，径向液压合力 R作用在与前者相差
180?处
3-2-4 离心泵的径向力
? 此外，涡室压力分布不均使叶轮各处流出量不等
? P大处，流出液体较少,P小处，流出液体较多
? 在叶轮圆周上的动反力分布规律与液体 P相反
? 涡室压力小处动反力大,
? 动反力合力 T的方向从合力 R的方向逆转了 90 ?。
? 在叶轮上的径向力是上述两种力的合力。
3-2-4 离心泵的径向力
? Q偏离额定值越远,H越高或泵尺寸越大，其越大。
? 是交变负荷
? 使轴疲劳破坏和产生挠度
? 使间隙较小的部件发生擦碰。
? 泵常在非额定 Q下工作
? 在设计时，对 H和尺寸大的泵，需采用特殊的平衡措施。
? 导轮式多级泵
? 导叶沿圆周均匀分布，理论上径向力平衡
? 实际上转轴存在一定偏心，会有一些径向力产生
? 不过偏心产生的径向力一般不大
? 若偏心距达到叶轮直径的 1％，径向力会增加到与蜗壳
式离心泵相近的程度。
离心泵的一般结构
3-2-1 离心泵的一般结构 - 叶轮
? 是将原动机机械能传递给被排送液体的工作部件，对泵的工作性能有
决定性影响
? 闭式叶轮 - 有前、后盖板的叶轮称为
? 它工作时液体漏失少，效率较高，使用最普遍
? 开式叶轮 - 只有叶瓣和部分后盖板
? 半开式叶轮 - 只有后盖板的叶轮
? 后两种叶轮铸造方便，但液体容易漏失
3-2-1 离心泵的一般结构 - 叶轮
?叶轮又可分为单侧吸
人式和双侧吸人式
?当流量小于 300m3/h,
多采用结构较简单的
单吸式叶轮。
?当流量较大、多用双
吸叶轮，无须加大叶
轮进口直径即可限制
叶轮进口流速，以免
抗汽蚀性能变差。
3-2-1 离心泵的一般结构 -压出室
?液体离开叶轮时速度很高，而排出管中的
流速却不允许太大，否则管路阻力损失过
大。
?压出室的主要任务就是要以最小的水力损
失汇聚从叶轮中流出的高速液体，将其引
向泵的出口或下一级，并使液体的流速降
低，将大部分动能转换为压力能。
3-2-1 离心泵的一般结构 -压出室
? 设计涡壳时
? 认为液体从叶轮中均匀
流出
? 涡壳各载面面积与离开
点 O的圆周角成正比
? 在设计流量时,涡壳中
液流速度的大小和方向，
与叶轮出口相同，所以
撞击损失最小。
? 扩压管的作用
? 利用渐扩的截面进一步
降低液流速度，将液体
的大部分动能转换为压
力能
3-2-1 离心泵的一般结构 - 导轮
? 导轮安装在叶轮的外周
? 由两个圆环形盖板及夹在其间的导叶及后盖板背面的
若干反导叶构成
? 导叶 BH段是一条螺旋角为常数的对数螺线，以便平顺地
收集从叶轮流出的液体
3-2-1 离心泵的一般结构 - 导轮
? HC以后是扩压段。
? 液体离开导叶扩压段后，即经一环形空间进入反导叶间的
流道。反导叶出口角一般取 90‘，也有的反导叶做成使液
体进入下一级叶轮时稍有预旋。
3-2-1 离心泵的一般结构 - 导轮
?涡壳泵（与导轮泵相比）
? 在非设计工况效率变化较小，高效率工作区较宽，水
力性能更完善
? 但涡壳泵在非设计工况下会产生不平衡径向力。
? 单级，两级泵一般多为涡壳式
? 三级以上的泵多为导轮式
? 导轮式多级泵由各级叶轮、导轮和径向剖分的各
段泵壳沿轴向组装而成，故又称分段式多级泵
? 加工简单，结构紧凑
? 随级数增加，其重量相应比涡壳式可减轻 20％～ 50％
? 缺点是零件较多，拆修不便，
图 3-12 分段式三级离心泵
3-2-1 离心泵的密封装置 -密封环
? 叶轮所排出的液体可
能会从叶轮与泵壳之
间的间隙漏向吸人口
? 这种内部泄漏会降低
泵的 ηv, 使泵的 Q和
H减小。
? 为了减少内部漏泄，
必须使泵壳和叶轮进
口处的间隙做得很小，
这样，在叶轮人口处
即需装设密封环 (也叫
阻漏环 )。
3-2-1 离心泵的密封装置 -密封环
? 易损件，多用铜合金
? 装在叶轮与泵壳上的
密封环分别称为动环
和静环
? 可成对使用，小叶轮
也可只装设静环。
? 根据密封环的型式，
有平环和曲径环两类
? 曲径越多，阻漏效果
越好，但制造和装配
的要求也越高
? 因此，曲径环多用在
单级 H较高的泵中
3-2-1 离心泵的密封装置 -密封环
?叶轮在工作中难免有抖动和偏移
?排送热的液体时还会受热膨胀
? 若密封环的径向间隙过小，则容易产生摩擦，
甚至咬死
? 若间隙过大，漏泄又会显著增加。
? 实验表明，当密封环间隙由 0.30mm增至
0.50mm时，效率约下降 4％～ 4.5％。
?密封环的密封间隙应符合表 3-1的规定。
表 3— 1 离心泵密封环间隙 (mm)
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
? 泵轴伸出泵壳处也有间隙
? 排出的液体可能由此漏出，称为外漏
? 外漏不仅会降低 ηv, 还可能污染环境
? 如泵内 P太，空气漏人会增加噪声和振动，甚至失吸
? 在泵轴处设有轴封装置。
? 填料密封
? 结构简单、成本低廉、更换方便，普遍应用
? 其缺点是磨损和漏泄相对较大
? 使用寿命较短，只能用在低速，低压和液体温度不高
的场合
? 机械密封
? 使用最广泛。其结构和特点同回转泵
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
?填料由植物纤维、人造纤维、石棉纤维等
的编织物或以有色金属为基体，辅以某些
浸渍材料或充填材料制成的绳状物
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
? 图示为带有水封的填料密封
? 在填料之间加装了一个水封环 2
? 它由两个半圆合成
? 水封环应对准轴封壳体上的水封管
? 引入压力水，然后沿泵轴向两端渗出
? 既能防止空气吸人，又能给泵轴和填料润滑和冷却。
3-2-2离心泵的密封装置 -轴封
? 密封水
? 压力应比内腔压力略高而又不将填料中的润滑剂冲走
? 当输送洁净液体时，可直接从泵排出侧引出
? 当输送含有杂质液体时，应过滤
? 当泵出口压力 <0.05MPa时，应从其它场合引入液体
? 在输送高温高压油液时，需引用常温中性密封油
? 合理的漏泄量
? 漏泄液体应保持每分钟不超过 60滴
? 漏泄量太大可对称地适当压紧填料压盖，但要避免压
得过紧，以防填料箱发热
? 填料老化变硬后应及时更换。
3-2-3离心泵的轴向力
? 叶轮左右的液体压力沿径向按抛物线规律分布。
? 在密封环半径以外，两侧压力对称
? 在密封环半径之内，两侧压力不对称
? 有指向叶轮进口端的轴向推力
3-2-3 轴向力平衡方法
? 1．止推轴承
? 2.平衡孔或平衡管
? 平衡孔法是在叶轮上开洞
? 平衡管法是将排出端漏人
叶轮后密封环之内的液体
用平衡管引回叶轮吸人口
? 平衡管法不仅同样可达到
平衡轴向推力的目的，同
时不致使水力效率降低。
3-2-3 轴向力平衡方法
? 3．双吸叶轮或叶轮对称布置
? 叶轮形状对称，两侧压力基本平衡，多用于大流量
? 多级离心泵各叶轮产生的扬程基本相等
? 当叶轮为偶数时，只要将其对称布置即可
? 此法平衡多级泵的轴向推力效果较好
? 但泵壳结构较复杂。
? 采用上述 2,3项平衡方法
? 由于叶轮两则情况难免有差别，叶轮加工上也存在误差，
故两侧压力分布难以完全对称，不可能完全平衡轴向推力
? 仍需设置止推轴承以承受剩余的不平衡轴向推力。
3-2-3 轴向力平衡方法
4．平衡盘
? 多级泵的液力自动平
衡装置
? 平衡装置结构如右图
? 平衡板 2固定在壳上
? 平衡盘 1装在轴上
（转动）
? 泵工作时，空间 A处
Pa较高
? 少量液体间隙 b1流到
空间 B,压力下降为
PB，
3-2-3 轴向力平衡方法
?再经 b2流到平衡室
C
? C室通泵的吸人端
?平衡盘两侧有压差
(Pb-Pc)
? 与轴向力方向相反
? 泵 H变化时，轴向
力变化。平衡力也
相应地自动增减
3-2-3 轴向力平衡方法
? H增加
? 轴向力使组件推向左
? b2减小
? 压力 PB增加
? (PB-PC)增加
? 在 b2较小位置平衡，
? 反之亦然
? 轴位置随 H不断调整
? 不能使用定位轴承
? 应采用滑动轴承。
3-2-4 离心泵的径向力
? 设计涡室时，一般使叶轮出口
流速在额定 Q时恰好与叶轮出
口 C2相等，叶轮不会产生径向
力。
? 在小于额定 Q下工作时
? 叶轮的出口 C2’增大，方向也变
了，有撞击发生，流速下降，将
一部分动能转化为压力能。
? 涡室中的液体从泵舌至扩压管人
口，压力就会逐渐增高，从而在
叶轮上产生一个径向液压合力 R，
力 R的方向在圆心角 90?处。
3-2-4 离心泵的径向力
? 在大 Q下工作时
? 蜗室中流速变大。 C2”小于涡室中流速
? 撞击结果是涡室中液体付出能量，涡室 P从泵舌处到扩
压管人口不断下降，径向液压合力 R作用在与前者相差
180?处
3-2-4 离心泵的径向力
? 此外，涡室压力分布不均使叶轮各处流出量不等
? P大处，流出液体较少,P小处，流出液体较多
? 在叶轮圆周上的动反力分布规律与液体 P相反
? 涡室压力小处动反力大,
? 动反力合力 T的方向从合力 R的方向逆转了 90 ?。
? 在叶轮上的径向力是上述两种力的合力。
3-2-4 离心泵的径向力
? Q偏离额定值越远,H越高或泵尺寸越大，其越大。
? 是交变负荷
? 使轴疲劳破坏和产生挠度
? 使间隙较小的部件发生擦碰。
? 泵常在非额定 Q下工作
? 在设计时，对 H和尺寸大的泵，需采用特殊的平衡措施。
? 导轮式多级泵
? 导叶沿圆周均匀分布，理论上径向力平衡
? 实际上转轴存在一定偏心，会有一些径向力产生
? 不过偏心产生的径向力一般不大
? 若偏心距达到叶轮直径的 1％，径向力会增加到与蜗壳
式离心泵相近的程度。
