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消防泵引水装置介绍

  • 发布日期:2021-09-15      浏览次数:146
    • 第四节  引水装置

      离心泵在消防中得到了广泛应用,但由于离心泵本身没有自吸能力,必须由真空泵排吸离心泵及吸水管道内的空气,达到一定的真空度,在外界大气压作用下,水源的水才能到达泵内,使离心泵得以正常工作。目前,我国广泛使用的真空泵类型有水环泵、滑片泵、活塞泵及喷射泵四种。

      引水装置(又称真空泵)是车用消防泵主要的组件之一,一般由泵体、阀门、脱离装置、管道等组成,其工作原理是排出消防泵及吸水管道内空气,使泵入口达到设定的真空度,在外界大气压的作用下,把低于消防泵入口中心水面的水源,引入消防泵。目前我国在车用消防泵中正在使用的真空泵主要有活塞泵(如陕西航天动力生产的中低压、高低压、低压车用消防泵,卢森宝亚生产的中低压、高低压车用消防泵等)、水环泵(如临沂消防器材厂生产的低压BS30车用消防泵、上海浦东特种消防器材厂生产的中低压、陕西航天动力生产的低压车用消防泵等)、滑片泵(如美国大力公司生产的车用消防泵、手抬机动消防泵等)、喷射泵等,下面就以上四种引水泵分别加以介绍。

      一、水环泵

      水环式真空泵(简称水环泵)属于容积泵,主要靠泵腔内形成的水环工作,在水环与叶轮之间形成若干封闭空间,其容积发生周期性变化,从而完成排气引水。

      (一)水环泵工作原理

      叶轮的旋转中心与其安装的壳体圆中心有一定的偏心,当壳体中灌有一定量的清水(或其它液体介质),叶轮在旋转时,水在叶片的推动下获得圆周速度,由于惯性的缘故,水向外运动亦即水有离开叶轮轮毂流向壳体内表面的趋势,这样,水就在贴近壳体内表面处形成一个运动着的圆环,该水圆环被称为水环,水环泵从而得名,其工作原理如图4-1-25所示。

      水环式真空泵的圆柱形泵壳内偏心的安装一个牙状叶轮。泵壳内注有循环水,在抽真空时,叶轮旋转,在离心力的作用下,泵壳内的循环水被甩至叶轮四周,在泵壳内壁形成一个旋转水环。又因叶轮是偏心安装在泵壳内的,因此水环与牙状叶片之间形成的空间大小不同。叶轮顺时针方向旋转时,其右半部分两叶片之间的空间逐渐增大,在密闭条件下,随着空气体积的增大,压力随之降低,形成真空,水泵和管路内的空气通过吸气管,进入真空泵泵壳右侧的月牙形吸气口被吸入真空泵,真空泵叶轮左半部分两叶片之间的空间是逐渐减小的,因此空气被压缩,压力随之增高,最后通过真空泵泵壳左侧月牙形排气口排出真空泵,进入水气分离箱,使被带出的循环水分离后再重复使用。叶轮不停地旋转,真空泵就不断地吸气和排气,最后使离心泵内充满水。

      1.泵壳

      泵壳由铸铁或铝合金铸成,内有二个大小不同的月牙形孔洞,分别为吸气孔(大)和排气孔(小),吸气孔与进气口、进水口相通,排气孔与排气口相通。泵壳上还有一个排水孔,引水完成后将水排空。

      2.叶轮

      叶轮由轮毂和叶片组成,由铸铜、铝合金铸造而成或采用树脂材料制成。轮毂与月牙形的吸气孔和排气孔相切。水环泵叶轮上有辐射状的叶片,叶轮偏心地安装在泵壳内,叶轮两端面与泵壳实现密封。泵轴带动叶轮旋转时,水环泵的工作腔容积周期性地变化,借此排气引水。

      3.泵轴

      水环泵的泵轴用两种形式,一种是独立泵轴,靠磨擦轮、离合器或传动皮带由离心泵轴取得动力,由于此型水环泵泵轴可停止转动,水环泵内循环水不需排出,如BD42、BG40/40等。另一种是与离心泵同轴,离心泵转动时,水环泵叶轮同时转动,采用此型式的水环泵完成引水后,需通过三通旋塞将水环泵内的水排空,从而停止引水,如BS30、BS60等。当旋塞处于非排气引水位置时,水环泵排水管开启而排气管、进气管、进水管均关闭,泵处于空转状态。当旋塞处于排气引水位置时,水环泵进水管、进气管、排气管开通而排水管关闭,泵进行排气引水作业。

      4.小水箱

      内装12升水,下部连接四条管路,分别为排气管、进水管、排水管和溢水管。冬季为防止水箱内水冻结,需要使用防冻液。

      这种水环泵工作过程是:当旋塞阀处于引水位置时,进水管路和进气管路打开,泵旋转起来后,注入泵壳体内的水,受到叶轮的作用,获得离心力,沿泵壳体内形成一个水环,由水环、叶轮、泵壳体两侧面围成了许多互不相通的小空间,由于叶轮是偏心的,因此处于不同位置的小空间容积是不相同的。同理,对于某小空间,随着叶轮的旋转,它的容积是不断变化的。    

      当小空间容积由小变大时,把它与吸气口相通,就会不断的吸入空气,完成吸气过程;

      当这一空间容积由大变小时,使之封闭,这样已经吸入的空气就会随着空间容积的减小而被压缩;

      空气被压缩到一定程度后,使该空间与排气口相通,即可排出已经被压缩了的气体,这就完成了吸气压缩排气三个相互连续的过程;

      把吸气口与水泵及吸水管连通,从而达到了排出水泵及吸水管内空气的目的,水泵及吸水管内空气不断被排出,从而形成了一定的真空度,水源的水在大气压力的作用下进入水泵,完成整个引水工作。

      引水工作完成后,当泵出口达到一定的压力,自动或手动扳动旋塞阀手柄,切断水环泵的进气和进水管路,同时开启了水环泵的排水管路,使泵内的水返回到水箱,由于水有一定的消耗,使用一段时间后要给水箱内补水。

      此种结构引水泵用于临沂消防器材厂、陕西航天动力高科技股份有限公司等生产的低压车用消防泵中。

      由于水环泵结构简单、工作可靠;泵内用水环密封,无金属磨擦面使制造精度要求不高,也无需进行润滑等优点,使它广泛用于各个部门。而在消防上主要用作离心泵或手抬机动消防泵的排气引水装置。

      水环泵在使用过程中常见的故障是真空度降低和气量不足。

      真空度降低的主要原因是泵本身故障或管道系统密封性不好,泵本身故障可能由于轴承歪斜、或前后盖不同心、水环发热而引起,管道系统密封性不好可能是连接松动或填料损坏和垫片损坏造成的。

      气量不足的原因可能有原动机转速太低或端面间隙过大或轴封漏气、供水不足、水环发热以及泵中出现了水垢等。水环泵使用硬度较高的硬水时,结垢会堵塞部分进排气孔,还会使叶片增厚,降低有效工作容积,结果会引起气量降低。对水垢,用机械方法铲除,或用盐酸冲洗进行清除。

      二、滑片泵

      滑片式真空泵(又称刮片泵)也是一种使用较多的引水泵,属容积泵。根据其转子在旋转一周过程中每一泵腔完成的吸、排气次数是一次还是两次,可分为单作用滑片泵和双作用滑片泵,在消防车上常用的是单作用滑片泵。滑片泵是车用消防泵中常选用的一种引水装置(如采用美国大力泵的消防车),通常使用电机或车上发动机作为动力源带动引水泵工作,它工作平稳、噪音小,适用于长时间高真空工作环境。

      一、单作用滑片泵

      1.单作用滑片泵工作原理

      滑片泵的转子偏心的装在壳体内,转子转动时产生离心力,在该离心力作用下,分布在转子滑槽内的叶片向外滑动,并与泵壳体内表面接触,把转子与壳体之间分隔成许多小空间,具有吸排气作用

      当偏心转子旋转时,滑片在离心力与弹簧力(也可不用弹簧)的作用下紧贴泵壳体内壁滑动,吸气室的容积逐渐扩大,被抽空气不断吸入,直到滑片转到竖直位置后吸气结束,吸入的空气被隔离,转子继续旋转,被隔离空气逐渐被压缩,压力增高,当压力超过排气阀上的压力时,空气顶开阀门,排出泵外。

      当泵吸气口与水泵及吸水管连通,从而排出水泵及吸水管内空气,使水泵内形成了一定的真空度,水源的水在大气压力的作用下进入水泵,完成整个引水工作;当水泵出口达到一定压力后,自动或手动脱开滑片泵即可。

           排气量计算公式为:Q=p(D2-d2)ZnLKv/240(m3/s)

                             D泵腔直径m

                             d转子直径m

                             Z滑片数

                             n泵转速rpm

                             L滑片长度m

                             Kv泵腔容积利用系数

      2.单作用滑片泵的结构

      滑片泵由泵壳体、转子、滑片、泵轴、轴承等组成,转子上具有若干滑槽,滑片装在槽中,滑片与槽之间有一定间隙,转子由电机或车上发动机带动,开始引水后,滑片泵开始工作,直到引上水后脱开,如图4-1-29所示。

      在消防车上,把空气吸入口与消防泵吸水管联接,并在中间加截止阀,当需要引水时,接通引水泵电源,使引水泵工作,到消防泵吸水管内达到一定真空度后,水源水在外界大气压作用下,进入消防泵,完成引水过程,当消防泵出口达到一定压力后,压力开关断开,引水泵停止工作,同时关闭引水截止阀,引水泵也可手动脱开。

      此结构的引水泵用于美国大力公司等单位生产的单级中低压车用消防泵中,其引水泵由电机驱动,脱开用压力开关断电。

      操作步骤

      ①在给泵开始引水前,检查并关闭系统中的管路增压阀、排水阀、管路冷却阀以及所有其它进入泵里的阀门。水泵的出口被一个单向阀密封住,因此主出水阀不需要关闭;

      ②大力电动真空泵的引水阀门是一个弹簧往复式阀门。往外拉动阀门拉手以开启阀门打开引水口,同时触动微动开关使电路闭合来启动电机开始抽真空;

      ③拉动真空泵阀门拉手给管路抽真空并保持该位置直到真空表显示正压或者看到真空泵出口连续出水。连续出水5秒钟后推动真空泵阀门拉手关闭真空泵电机结束抽真空工作;

      ④如果在规定的引水时间内没有把水从真空泵出口中引出,那么需要关闭真空泵,检查系统管路是否漏气并确保润滑油箱可以为真空泵提供润滑油。

      4)注意事项

      当引水操作开始时,水泵吸水管路的连接必须紧密不允许漏气。要确保抽水的过滤器正确地浸没在水中而且没有杂物附在上面。为了防止无润滑运行时可能对叶轮密封环的损坏,在给泵的引水完成之前,请不要接合水泵。从消防栓吸水时,不再需要真空泵工作而且要关闭真空泵。

      5)维护保养

      经常检查润滑油箱的油位,最好在每次使用前以及使用后检查一次油位,油位不得低于油箱上的低指示位置。同时检查油箱盖上的通气孔是否通畅。定期检查油管接头和输油管是否有堵塞,避免供油不足。定期检查真空泵与水泵连接的管路连接是否有松动或漏气,以免影响真空泵工作性能

      三、活塞泵

      活塞式真空泵属于容积泵,是引水泵中较为理想的一种。它可以实现引水过程的全自动作业,只要离心泵启动,则排气引水可自动进行,无需进行单独的引水操作;当水被引入泵后,随压力水的输出,活塞泵又能自动停止作业。因而活塞泵成为车用消防泵中常用的引水装置,通常使用车上发动机作为动力源带动引水泵工作,它操作简单,适用于不同的工作环境。

      1.活塞泵的工作原理

      活塞泵是通过曲柄连杆机构(凸轮滑块机构是双向双作用的曲柄连杆机构)将旋转运动变为直线往复运动,当曲柄以角速度w逆时针旋转时,活塞从左极限位置开始向右移动,工作腔的容积增大,压力降低,介质(空气)在压力差的作用下克服吸入管路和吸入阀的阻力进入缸中,当活塞运动到右极限位置时(旋转180°),吸入过程停止,吸入单向阀关闭。曲柄再继续旋转,活塞开始向左运动,缸中的介质(空气)被挤压,压力增加,压力大于排出单向阀开启压力时,排出单向阀打开,缸中的介质(空气)在活塞作用下被排送到大气中,从而实现输送介质。双作用缸右腔同理工作,当曲柄以角速度w不停的旋转时,泵就不断地实现吸入和排出介质(空气)的过程

      四、喷射泵

      喷射泵是以一种利用工作流体(汽车发动机尾气、压缩空气、其它液体)的射流来排出水泵与吸水管中的空气 ,从而实现引水的真空泵。它在消防上使用较为广泛,如泡沫产生器、负压泡沫比例混合器,排吸器等。消防车和手抬机动消防泵上常用喷射泵进行排气引水,以使离心泵能开始正常输水,其工作介质一般为发动机排出的废气。

      1.喷射泵工作原理

      工作流体从动力源沿压力管路引入喷嘴,在喷嘴出口处由于工作流体与空气之间的粘滞作用,把喷嘴附近的空气带走,使喷嘴附近形成一定真空度,在外界大气压作用下,水源的水从吸入管路被吸上来,并随同高速工作流体一起进入喉管,在喉管内两股介质发生动量交换,工作流体将一部分能量传递给空气,这样工作流体速度减慢,被抽送的空气速度加快,到达喉管末端两股流体的速度渐趋一致,混合过程完成,混合液进入扩散管,降低压力后排出,完成引水过程

      平时,阀门将喷射引水泵进气口堵塞,发动机废气由排气管经消声器进气管、消声器排出。需排气引水时,由操纵杆操作阀门摇臂,使阀门逆时针转过90°封闭消声器进气管,迫使发动机废气由弯头、喷嘴等喷出。当废气流速增大时,根据伯努力方程,废气此时的压力大大下降,当发动机转速足够高时,则在真空室形成一定真空度,使离心泵内的空气被强制“吸入"并喷射出去。


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