森林消防泵結(jié)構(gòu)完善綜述

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1開發(fā)林用消防泵的意義

消防泵是用水滅火必不可少的設(shè)備，我國已有l(wèi)0多種不同型號和規(guī)格的手抬式消防泵產(chǎn)品，其主要用于城市和工礦消防。由于這類消防泵的流量較大、揚程不高，質(zhì)量和體積大，不便攜帶，所以不宜在森林消防中使用。一般情況下，需要控制的林火燃燒強度遠低于城市和工礦火災(zāi)，但野外火場附近通常缺少水源，往往需要長距離輸水，所以林用消防泵應(yīng)具有流量小、揚程高、質(zhì)量輕、體積小、便于攜帶等特點。

2森林消防泵的優(yōu)點和性能參數(shù)

筆者參與開發(fā)的一種小型森林消防泵由發(fā)動機與泵部件兩部分組成，采用便攜式汽油機為動力，泵部件為單吸、二級離心式水泵。

2．1消防泵的優(yōu)點

該森林消防泵具有以下優(yōu)點：①質(zhì)量輕、揚程高、流量小；②二級離心泵可使泵的效率大大提高；③框架和背掛的設(shè)計適宜單人背負(fù)或雙人手抬，可滿足山高路陡的環(huán)境要求；④整機與框架的連接采用橡膠減振腳，可減輕機器工作時的振動。

2．2主要性能參數(shù)

(1)整機參數(shù)：形式可背負(fù)框架式；凈質(zhì)量18kg；外形尺寸(長X寬X高)430mmx350mmx440mm。

(2)水泵參數(shù)：形式單吸雙級離心式；流量≥2．5L／s；揚程~>70mm；進水口直徑50mm；出水口直徑38ram；水泵效率58％。

(3)水槍出水性嗡水槍口徑為4~6mm、轉(zhuǎn)速6000~lmin)：水槍口壓力>10．75MPa；出水流量≥1L／s。

3森林消防泵的工作原理

發(fā)動機工作時曲軸驅(qū)動泵軸旋轉(zhuǎn)，泵軸上安裝有一級葉輪和二級葉輪。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，水泵進水口處產(chǎn)生的負(fù)壓遠低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在壓差的作用下，水從水源處沿進水管被吸入水泵進水口，一級葉輪將水甩人導(dǎo)葉，再經(jīng)二級葉輪進入泵體，經(jīng)泵體蝸殼收集、擴散后以高能量從水泵出水口噴出，從而實現(xiàn)水泵泵水的功能。

4泵部件傳動結(jié)構(gòu)的改進

原來泵部件在加工、裝配和維修過程中比較難控制。我們借鑒了一些通用汽油機與林業(yè)機械的連接和傳動方式，對泵部件傳動結(jié)構(gòu)進行了改進。

4．1原泵部件的傳動結(jié)構(gòu)原來泵部件的傳動結(jié)構(gòu)如圖1所示。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本低；缺點是安裝、維修困難，啟動費力。兩級葉輪靠兩個平鍵分別固定在泵軸上，泵軸必須先裝配到泵體內(nèi)，再分別安裝平鍵b、二級葉輪、平鍵c和一級葉輪；由于泵體內(nèi)部裝配空間有限，平鍵b和平鍵c的裝配比較困難。該結(jié)構(gòu)的動力傳遞方式屬于直接硬性傳動。由發(fā)動機輸出軸直接帶動聯(lián)軸節(jié)A轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸節(jié)A通過彈性銷和傳動膠塊帶動聯(lián)軸節(jié)B轉(zhuǎn)動，聯(lián)軸節(jié)B帶動泵軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)水泵的泵水功能。由于聯(lián)軸節(jié)B靠過盈裝配在泵軸上，裝配和拆卸均比較困難。機器啟動前泵殼內(nèi)必須充滿水，發(fā)動機曲軸與泵軸是同步運轉(zhuǎn)的，所以手拉機器啟動時即有負(fù)載(水產(chǎn)生的阻力)，因此啟動特別費力，即使在缸體上加減壓閥啟動也比較困難。

4．2改進后泵部件的傳動結(jié)構(gòu)改進后泵部件的傳動結(jié)構(gòu)如圖2所示。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修方便，啟動輕松；缺點是花鍵加工成本較高。改進后的結(jié)構(gòu)雖然加工成本增加，但省去了許多零件，裝配、拆卸都很方便。兩級葉輪靠花鍵固定在泵軸上，泵軸仍然先裝配到泵體內(nèi)，再分別安裝二級葉輪和一級葉輪，不受空間的限制，裝配方便快捷。該結(jié)構(gòu)的動力傳遞方式屬于離合器驅(qū)動，由發(fā)動機曲軸帶動離合塊組件轉(zhuǎn)動，此時泵軸不轉(zhuǎn)；當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到離合器甩開的轉(zhuǎn)速時，安裝在曲軸輸出端的離合塊在離心力的作用下甩開，與固定在泵軸上的離合碟接觸，帶動離合碟轉(zhuǎn)動，從而帶動水泵工作。離合碟依靠花鍵裝配到泵軸上，裝配、拆卸均較方便。機器啟動前泵內(nèi)也必須充滿水，但發(fā)動機曲軸與泵軸不是同步運轉(zhuǎn)，機器手拉啟動時沒有負(fù)載，所以啟動很容易。

5機械密封的重新選型

原機械密封選擇的是103型內(nèi)裝單端面單彈簧非平衡型并圈彈簧傳動機械密封，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。該種型號機械密封的優(yōu)點是軸向尺寸小，能節(jié)省裝配空間；缺點是使用壓力范圍小(在0．8MPa以下)。在使用時，我們發(fā)現(xiàn)該型號的機械密封不能滿足機器的使用要求，容易漏水。主要原因是機械密封靜環(huán)外殼(金屬)與泵體直接接觸，密封效果不好，容易泄漏，泄漏通道(圖3中的A處)中介質(zhì)的壓力F與彈簧的壓力方向相反，抵消了彈簧的部分壓力，導(dǎo)致動靜環(huán)表面(圖3中的B處)比壓不夠而造成泄漏。特別是泵在啟動和停止過程中，由于泵進口堵塞、抽送介質(zhì)中含有氣體，可使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓，導(dǎo)致動靜環(huán)表面出現(xiàn)泄漏。泵部件改進后機械密封選擇的是B103型內(nèi)裝單端面單彈簧平衡型并圈彈簧傳動機械密封，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。該種型號機械密封的優(yōu)點是使用壓力范圍大(1．6MPa以下)；缺點是軸向尺寸較大。在使用時，我們稍加改動泵體的結(jié)構(gòu)，使其裝配空間加大。改進后的機械密封靜環(huán)有輔助密封圈與泵體配合(圖4中A處)，該處的泄漏通道已不存在，滿足了機器使用要求。介質(zhì)的壓力F與彈簧的壓力方向相同，增加了彈簧的壓力，動靜環(huán)表面(圖4中B處)的泄漏消除，滿足了機器使用要求。

6小結(jié)

該泵傳動結(jié)構(gòu)改進的關(guān)鍵是將原有的常結(jié)合方式改為自動離合式，簡化了動力傳遞路線，結(jié)構(gòu)更為合理。實際使用表明，泵改進后所選用的機械密封大大提高了裝機試車的一次合格率。