旋涡泵的基础知识

旋涡泵是一种叶片泵，它的工作机构由叶轮和有环形流道的壳体组成，有开式和闭式旋涡泵。通常采用闭式旋涡泵作为汽油泵、碱泵和小型锅炉给水泵等。

01 旋涡泵的工作原理

旋涡泵叶轮上铣出许多径向叶片，如图1所示。叶轮端面紧靠泵体，其轴向间隙为0.10~0.15mm，流道由叶轮、泵体、泵盖之间的环形空腔组成。在流道中的吸入口与排出口分开的一段称隔舌，隔舌与叶轮的径向间隙很小，以防排出口高压液体窜漏到吸入口。开式旋涡泵叶片较长，叶片内径小于流道内径，液体从吸入口进入叶轮，后进入流道。闭式旋涡泵叶轮的叶片较短，叶片内径等于流道内径。液体从吸入口进入流道，再从叶轮外周进入叶轮。

图1 旋涡泵的类型

现以闭式泵为例说明其工作原理。流体由吸入口进入流道和叶轮。当叶轮旋转时，由于叶轮中运动液体的离心力F_u大于流道中运动液体的离心力F_c，两者之间产生一个旋涡运动，其旋转中心线是沿流道纵长方向，称为纵向旋涡，如图2所示。在纵向旋涡作用下，液体从吸入至排出的整个过程中，可以多次进入与流出叶轮，类似于液体在多级离心泵内的流动状况。液体每流经叶轮一次，就获得一次能量。当液体从叶轮流至流道时，就与流道中运动的液体相混合。由于两股液流速度不同，在混合过程中产生动量交换，使流道中液体的能量得到增加。旋涡泵主要是依靠这种纵向旋涡传递能量的。

图2 旋涡泵的工作原理

02 旋涡泵的典型结构介绍

图3所示为W型旋涡泵，适用于输送温度为-20~80℃、黏度不大于35cSt（1cSt=10^-6m²/s），无腐蚀性、无固体颗粒的液体；扬程为15~75m，流量为0.36~17m³/h。

图3 W型旋涡泵

1—泵体；2—泵盖；3—叶轮；4—轴；5—托架；6—联轴器；7—填料压盖；8，9—平衡孔与拆装螺孔；10一轴承

03 旋涡泵的特点

1）在叶轮直径和转速相同时，旋涡泵的扬程比离心泵高2-4倍；与相同扬程的容积泵相比，则尺寸小、结构简单。

2）旋涡泵扬程和功率特性曲线是陡降的。图4为旋涡泵与离心泵特性曲线的比较。因旋涡泵主要依靠纵向旋涡传递能量，所以在小流量时流道中液体流动速度小，液体经过叶轮的次数增多，使泵的扬程提高；反之，流量大时液体经过叶轮的次数减少，旋涡作用减小，扬程下降。因此，旋涡泵应在出口阀开启情况下启动，用旁路调节流量比关闭出口阀调节流量经济合理。

图4 旋涡泵与离心泵特性曲线比较

3）因液体在流道内混合时要进行动量交换，产生较大冲击损失，所以旋涡泵效率较低，一般效率为20%~50%，只适用于小功率泵（40kW以下）。低比转速离心泵的效率比旋涡泵还要低，比转速n_s=10~40范围内，采用旋涡泵比较合适。

4）主要元件的结构形状简单，加工制造容易，因而作为耐腐蚀的旋涡泵，其叶轮、泵体等可用难以铸造的不锈钢材料制造。有些旋涡泵也可用塑料、尼龙等模压制造。

5）开式旋涡泵叶片根径小于流道内径，液体从吸入口进入叶片，再从叶片进入流道。这种泵有自吸能力，其原理与液环泵相似。闭式旋涡泵在泵出口附加气液分离罩或采用突然扩大的排出管等方法后也能自吸。其原理是叶轮旋转时，液体与气体在流道中强烈搅混，形成液气混合物。混合物在分离罩中靠离心力分离，或在扩大的出口管中靠重力分离。分离后气体排出，液体返回流道再与气体混合，最后达到自吸。但旋涡泵的吸入能力不如离心泵（即吸入真空度没有离心泵大）。因此，旋涡泵与离心泵叶轮配合使用，既可提高扬程，又改善吸入能力，离心旋涡泵就是这种结构的泵。

6）旋涡泵不适于输送高黏度液体，否则扬程和效率将降低很多。一般黏度不大于100cSt （1cSt = 10^-6m²/s）尚可使用。