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泵的历史及文化

时间:2018-3-30 16:10:31 来源:弘凌泵阀

泵是输送液体或使液体增压的机械。它(tā)将原动机(jī)的机械能或其他外部能量传送给液体(tǐ),使液(yè)体能量增加。泵主要用来输送液体(tǐ)包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等(děng),也可输送液体、气体混合物以及含(hán)悬浮固体物的液(yè)体。     水的提升对于人类生活和生产都十分重要。古代(dài)就已有各种提水器具,例如埃及的链泵(公元前17世纪),中国的(de)桔槔(gāo)(公元前17世纪)、辘(lù)轳(公元前11世纪)和水车(公元1世纪)。比较著名的还有公元前三世纪(jì),阿基米德发明的螺旋杆,可以平稳(wěn)连续地将水(shuǐ)提至几米高处,其原(yuán)理仍为现代螺杆泵所利用。

    公元前(qián)200年左右(yòu),古希腊(là)工匠克特西比乌斯发(fā)明(míng)的灭火(huǒ)泵是一种原始的活塞泵,已具备典(diǎn)型活塞泵的主要元件,但(dàn)活塞泵只是在(zài)出现了蒸汽机之后(hòu)才得到迅速发(fā)展。

    1840~1850年,美国沃辛顿发明泵缸和蒸汽缸对置的,蒸汽直接作用的活塞泵,标志着现(xiàn)代活塞泵的形成。19世纪是活塞泵发展的高潮(cháo)时期,当时已用于水压机等(děng)多种机械中。然而随着需水量(liàng)的剧增,从20世纪20年代起,低速的、流量受到很大限(xiàn)制的活塞泵逐渐被高速的离心泵和(hé)回转泵所代替。但是在高压小流量领域往(wǎng)复泵仍占有主要地位,尤其是隔膜泵、柱塞泵独(dú)具优点(diǎn),应用(yòng)日益增(zēng)多。

    回转泵的出现与工(gōng)业上对液体输送的要求日益多样化有关。早在1588年就有了关(guān)于四叶片滑片泵的记(jì)载,以后陆(lù)续出现了其他各种回转泵,但直到19世纪回转泵仍存在泄漏大、磨损(sǔn)大和(hé)效率低等缺点。20世纪初,人们解决了转子润滑和密封等问题,并采用高速电(diàn)动机驱动,适合较高压力、中小流量和各种粘(zhān)性液体的回转泵才得到迅速发展。回转泵的(de)类型和适宜输送的(de)液体种类之多为其他各类泵所(suǒ)不及。

    利用离心力输水的想法早出现(xiàn)在列奥纳多·达芬奇所作的草图中。1689年,法国(guó)物理学家帕潘发明了四叶片叶(yè)轮(lún)的蜗壳离心泵。但更接近于现(xiàn)代离心泵的,则是1818年在美国(guó)出现的具有(yǒu)径向直叶片、半开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851~1875年,带(dài)有导叶的多级离心泵相继被(bèi)发明,使得发展高扬程离心泵成为可能。

    尽管早在1754年,瑞士数学家欧拉就提出了叶轮式水力机械的基本(běn)方程式,奠定了离心泵设计的理论基础,但直到19世(shì)纪末,高(gāo)速电动机的发明使离心泵获(huò)得理想动力源之后,它的优越(yuè)性(xìng)才(cái)得以充分发挥。在英国(guó)的雷诺和德国的(de)普夫莱德雷尔等许多学者的理论研究和实践的基础上,离(lí)心(xīn)泵的效率大大提高,它(tā)的性能(néng)范围和使用领域也日益扩大,已成为现代应用广、产量大的泵。

    泵通常按工作原理分(fèn)容积式泵、动力式泵和其他类型泵(bèng),如射流泵、水锤泵(bèng)、电磁泵、气体升液泵。泵除按工作原理分类外,还可按其他方法分类和命名。例如,按驱动方法可分为电动泵和水轮(lún)泵等(děng);按结构可分为单级(jí)泵和多级离心(xīn)泵(bèng);按用途可分为(wéi)锅炉给水泵和计量泵等;按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆(jiāng)泵等。

    容积式泵是依靠工作元件在泵缸(gāng)内作往复或回转运动,使工作容(róng)积交(jiāo)替地增大和缩小,以实现液体(tǐ)的吸入和排(pái)出。工(gōng)作元件作往复运动的容(róng)积式泵(bèng)称为往复泵,作回转运动的称为回转泵。前者的吸入和排出过程在同一泵缸内交替进行,并(bìng)由吸入阀和排出阀加以控制;后者则是通过齿轮、螺杆、叶形转(zhuǎn)子或滑片等工作元件的旋转作用(yòng),迫使液体从吸入侧转移到排出侧。

    容积式泵在一定转速或往复次数(shù)下的流量(liàng)是一定的(de),几乎不随压力(lì)而改变;往复泵的流量和压(yā)力有较大脉动,需要采取相(xiàng)应的消减脉动措施;回转泵一般无脉动或只有小的脉动;具有自吸能力,泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体;启(qǐ)动泵时必须(xū)将排出管路阀门完全(quán)打开;往复泵适用于高压力和(hé)小(xiǎo)流(liú)量;回(huí)转泵适用于中小流量和较高压力;往复泵适宜输送清(qīng)洁(jié)的液体或气液混合物。总(zǒng)的来说,容积泵的效率高于动力式泵。

    动力式泵靠快速旋转的叶轮对液体的作用力,将机械能传(chuán)递给液体,使其动能和压力能增加,然后再通过泵缸,将大部分动能(néng)转换(huàn)为压力能而实现输送。动力式泵(bèng)又称(chēng)叶轮式泵或叶片式泵。离心泵是常见的动力式泵(bèng)。

    动(dòng)力式泵在一定转速下(xià)产生的扬程有一限定值,扬程随(suí)流量而改变;工作稳定,输送连续,流量和压力无脉动;一般无自吸能力,需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后(hòu)才(cái)能开始工作 ;适用(yòng)性能范围广;适宜输送粘度很小的清洁(jié)液体,特殊设计的泵可输送泥浆、污水等或水输固(gù)体物。动力式泵主要用(yòng)于给水、排水、灌溉、流程液体输(shū)送、电站蓄能、液压传动和船舶喷射推进等。

    其他类型的泵是指以(yǐ)另外的方式传递能量的(de)一类泵。例如(rú)射流泵是依靠高速(sù)喷射出的工作流体 ,将(jiāng)需要输送的流体吸入泵内,并通过两种流体(tǐ)混合进行动量交换来传(chuán)递能(néng)量;水锤泵是利用流动中的水被突(tū)然制(zhì)动时(shí)产生的能量,使其中的一部分水压升(shēng)到一定高度;电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下 ,产生流动而实(shí)现输送;气体升液泵通过导管将压缩空气或其他压缩气体送至液体的底层处,使之形成较液体轻的气液混合流体,再借管外液(yè)体的压力将混合流体压升上来。

    泵的性能参数主要有(yǒu)流(liú)量和扬程,此外(wài)还有轴功率、转速和必需汽蚀裕量。流量是(shì)指单位时间内通过泵出口输出的液体量,一般(bān)采用体积(jī)流量;扬程是单位重量输送液体从(cóng)泵入口至出口的能量增量(liàng) ,对于容积(jī)式泵,能量增量主要体现在压力能增加上,所以通常以压力增量代替扬程来表(biǎo)示。泵的效率不(bú)是一个(gè)独立性能参数,它可以由别的性能参数(shù)例如(rú)流量、扬程和轴功率按公式计(jì)算求得。反之,已知流量、扬程和(hé)效率,也可求出轴功率。

    泵的各个性能参数之间存在着一定(dìng)的相互依赖变化关系,可以通过对泵进行试验,分别测得和算出参数值,并画(huà)成曲线来表示,这些曲线称为泵的特性曲(qǔ)线。每一台泵都有特定的特性曲线,由泵制造(zào)厂提供。通常在工厂给(gěi)出的特性曲线上还标明推荐使用的性能区段(duàn),称为(wéi)该泵的工作范围。

    泵的实际工作点(diǎn)由泵的曲线与泵的装置特性曲线的交点来确定。选择和使用泵,应(yīng)使泵的(de)工(gōng)作点落在工作范围内(nèi),以保证(zhèng)运转经济(jì)性和安(ān)全。此外,同一台泵输送粘度不同的液体时,其特(tè)性曲线也会改变。通常(cháng),泵制造厂所给的特性曲线大多是(shì)指输送清洁冷(lěng)水时的(de)特性曲线。对于动力式泵,随着液体(tǐ)粘(zhān)度增大,扬程和效率(lǜ)降低,轴功率增大,所(suǒ)以工业上有(yǒu)时将粘度大的液(yè)体加热使粘性变小,以提(tí)高输送效率。

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