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泡沫罐消防车引水泵的结构分析


引水泵又称为真空泵,在车载消防泵中,它是重要的部件。它的功能是将水泵进口端的空气抽走,形成一定的真空度(一般最大真空度不应小于85kPa),使液体表面与水泵进口端形成一个压力差,液体在大气压力的作用下,通过吸水管进入泵内,达到引水的目的。引水泵性能参数严格执行GB 7956—1998《消防车消防性能要求和试验方法》及GB 6245—1998

《消防泵性能要求和试验方法》等国家标准的要求。例如:应连续运转30 min无故障(除水环泵外);引水系统的密封性在最大真空度条件下,1 min内真空度的降低数值应不大于2.6 kPa;不同流量的车载消防泵,在最大吸深的条件下,其引水时间是不同的。引水时间是消防车引水装置开始工作至消防泵出口压力表显示压力的时间,不同流量的车载消防泵的引水时间如表1所示。

尽管引水泵的功用都是将水泵进口端的空气排掉,使其内部形成真空,达到吸水的目的,但由于实现这种功能的方式不同,引水泵的结构可分为以下四种型式。

1水环式

水环式引水泵大多与水泵做成一个整体,靠水泵转轴驱动(见图1)。水环引水泵与小水箱、引水旋塞及各种管路组成一个引水系统。小水箱给水环泵供水、引水时,小水箱内须注满水。引水旋塞用来连接水环泵的进、排气管路和进、出水管路。以BS30型双级离心泵为例,它的引水装置为水环式引水泵。水环式引水泵的两端用油封和衬套加以密封,室外有连接不同作用的管路。水环泵通过不同的胶管与小水箱相连,以保证水环泵充水、排水、水气分离及排气。引水旋塞动作后,小水箱给水环泵注水。此时,水泵进口处与水环、小水箱三者相通。然后启动水泵,水环泵偏心叶轮旋转,注入水环室内的水受到离心力的作用而形成水环。此时,水环封闭了叶轮和泵体偏心室,内部形成水环和一组由小变大、一组由大变小的两个空气工作室。两个空气工作室交替由小变大、由大变小,从而形成抽气过程和压缩排气过程。抽气时,通过引水旋塞抽掉水泵和进水管路里的空气。排气时,通过排气管道将空气和水的混合物排放到小水箱,经过水气分离后,水留在水箱内循环使用,空气则通过小水箱的排气口进人大气。排气时,水环泵内随气体排出的水由小水箱来补充,以使水环保持大小不变。这样周而复始,当真空度达到80 kPa左右时(以7 m引深计算),水就被引上来并建立了压力。这时,关闭引水旋塞,即切断小水箱、水环、水泵进水口三者的通路,使水环泵与小水箱的排水管连通。水环泵内的水在离心力的作用下,通过排水管路排回小水箱,让水环泵叶轮卸荷空转,减少了动力消耗和避免水环泵发热。若还需再引水,水环泵则重复上述过程。水环式引水泵的特点是工作稳定、操作简便、消耗功率小、价格便宜,但对引水旋塞加工质量要求高,体积较大。此种引水泵多用于轻、中型泡沫(水)罐消防车。在北方区域的寒冬季节里,小水箱内应根据不同温度加注相应比例的防冻液,以防结冰而阻塞管路。

2活塞式

活塞式引水泵一般由活塞、偏心轮、缸体、密封件等组成(见图2),目前在泡沫罐消防车上已得到普遍应用,尤其在中、重型泡沫罐消防车上应用较多。

由于省掉了一个小水箱,活塞式引水泵具有结构紧凑、体积小、价格便宜、泄漏量小、效率高的优,但其密封件易磨损,须定期进行更换,还须定期添加机油润滑,每年应更换一次。

3滑片式

滑片式引水泵由定子、转子、滑片等组成(见图3),在国内车载消防泵上运用的较少,而在国外多用于不同流量的车载消防泵上。

滑片式引水泵又叫刮片泵,是通过装在偏心转子上的叶片,径向往复滑动来改变工作腔容积,完成吸、排气过程,从而建立真空达到引水的目的。但转子上受到的压力常常是不平衡的。

以美国大力公司生产的AP00951—24VDC型直流电动滑片式引水泵为例,它是利用汽车底盘直流电源驱动真空泵上的直流电机带动滑片工作,同时用润滑油润滑滑片和引水泵内腔,从而达到引水的目的。由定子、转子、滑片、端盖、配油气盘、控制开关和小油箱等组成一个引水系统。定子的内表面活塞式引水泵是依靠活塞在缸体内往复运动,是一个圆柱表面,转子偏心安装在定子之间。叶片装在转子的槽内,且沿转子径向灵活滑动。转子旋转时,由于离心力和叶片根部压力油的作用,叶片的一端紧贴在定子的内表面上,在定子、转子、每两个叶片和配气盘之间,形成了一个个密封的工作腔。当拉下控制开关时,转子旋转,伸出的叶片使密封工作腔的容积逐渐加大,产生局部真空,水泵进口端的空气和油箱中的油通过吸油吸气口,经配油气盘的窗口进入这些密封工作腔,这就是吸气过程。反之,

使缸体内的密封工作腔容积发生变化,实现吸气和排气,直到建立一定的真空度。以CB20.10/20.40一B型中低压消防泵为例,它的引水装置为活塞式引水泵。引水泵是依靠固定在水泵泵轴上皮带传递的动力使引水泵内的偏心轮带动活塞在其缸内往复运动,使缸体内的密封工作腔容积发生变化。偏心轮转动一周,两侧活塞各往复运动一次,完成一个吸、排气过程。偏心轮连续不断的运转,活塞也就不断的往复运动,吸排气过程就交替进行,最终建立一定的真空度,达到引水的目的。水引上后,当水泵内的压力达到o.2 MPa时,压力水通过气缸将泵轴皮带上传递的动力取消,活塞停止运动,引水泵不工作,从而完成了一个引水过程。此时,应及时使引水手柄复位。下次引水时,通过引水手柄使泵轴上的动力恢复,重复前面的过程。

叶片随着转动被定子内表面推入转子的槽内,密封工作腔的容积逐渐减小,腔内的油气受到压缩,经配油气盘的压缩窗口排出泵外进入小油箱,这就是排气过程。进入油箱的油和气自然分离,空气排奎大气,油可以继续作下一个循环使用或直接排出。在吸气区和排气区之问,各有一段封气区把它们相互隔开。转子转动一周,泵上每个密封工作腔完成吸气和排气动作各一次。这样,周而复始直到水泵达到一定的真空度。把水引上时,将控制开关松开,滑片引水泵停止工作。润滑油箱的容积一般为3 L,可引水50次左右,任何型号的汽油或柴油机润滑油均可,安装在高于引水泵的任一位置。严禁在无油的情况下启动划片泵,以防烧坏滑片。该电机正常驱动功率2.1kw,最大驱动功率为2.5 kw,因此,连接电缆的截面至少同电瓶电缆截面相同。滑片式引水泵具有体积小、安装方便、工作比较平稳、效率较高的优点,但其价格昂贵,噪音较大。

4射流、式射流式引水泵(图4)是常见的排气引水泵,一般多用于轻型泡沫(水)罐消防车或国产手抬机动消防泵上。它主要由喷管组成,通常利用发动机排出的废气通过一个喷管产生高速射流,造成喷管喉口处真空,再将水泵及进水管内的空气吸入喉口附近,连同废气一同排向大气,从而达到引水的目的。射流式引水泵没有运动件,结构简单,操作可靠,但效率较低。


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