第四節(jié)  引水裝置

離心泵在消防中得到了廣泛應(yīng)用，但由于離心泵本身沒有自吸能力，必須由真空泵排吸離心泵及吸水管道內(nèi)的空氣，達(dá)到一定的真空度，在外界大氣壓作用下，水源的水才能到達(dá)泵內(nèi)，使離心泵得以正常工作。目前，我國(guó)廣泛使用的真空泵類型有水環(huán)泵、滑片泵、活塞泵及噴射泵四種。

引水裝置（又稱真空泵）是車用消防泵主要的組件之一，一般由泵體、閥門、脫離裝置、管道等組成，其工作原理是排出消防泵及吸水管道內(nèi)空氣，使泵入口達(dá)到設(shè)定的真空度，在外界大氣壓的作用下，把低于消防泵入口中心水面的水源，引入消防泵。目前我國(guó)在車用消防泵中正在使用的真空泵主要有活塞泵（如陜西航天動(dòng)力生產(chǎn)的中低壓、高低壓、低壓車用消防泵，盧森寶亞生產(chǎn)的中低壓、高低壓車用消防泵等）、水環(huán)泵（如臨沂消防器材廠生產(chǎn)的低壓BS30車用消防泵、上海浦東特種消防器材廠生產(chǎn)的中低壓、陜西航天動(dòng)力生產(chǎn)的低壓車用消防泵等）、滑片泵（如美國(guó)大力公司生產(chǎn)的車用消防泵、手抬機(jī)動(dòng)消防泵等）、噴射泵等，下面就以上四種引水泵分別加以介紹。

一、水環(huán)泵

水環(huán)式真空泵（簡(jiǎn)稱水環(huán)泵）屬于容積泵，主要靠泵腔內(nèi)形成的水環(huán)工作，在水環(huán)與葉輪之間形成若干封閉空間，其容積發(fā)生周期性變化，從而完成排氣引水。

（一）水環(huán)泵工作原理

葉輪的旋轉(zhuǎn)中心與其安裝的殼體圓中心有一定的偏心，當(dāng)殼體中灌有一定量的清水（或其它液體介質(zhì)），葉輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，水在葉片的推動(dòng)下獲得圓周速度，由于慣性的緣故，水向外運(yùn)動(dòng)亦即水有離開葉輪輪轂流向殼體內(nèi)表面的趨勢(shì)，這樣，水就在貼近殼體內(nèi)表面處形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的圓環(huán)，該水圓環(huán)被稱為水環(huán)，水環(huán)泵從而得名，其工作原理如圖4-1-25所示。

水環(huán)式真空泵的圓柱形泵殼內(nèi)偏心的安裝一個(gè)牙狀葉輪。泵殼內(nèi)注有循環(huán)水，在抽真空時(shí)，葉輪旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，泵殼內(nèi)的循環(huán)水被甩至葉輪四周，在泵殼內(nèi)壁形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)水環(huán)。又因葉輪是偏心安裝在泵殼內(nèi)的，因此水環(huán)與牙狀葉片之間形成的空間大小不同。葉輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其右半部分兩葉片之間的空間逐漸增大，在密閉條件下，隨著空氣體積的增大，壓力隨之降低，形成真空，水泵和管路內(nèi)的空氣通過吸氣管，進(jìn)入真空泵泵殼右側(cè)的月牙形吸氣口被吸入真空泵，真空泵葉輪左半部分兩葉片之間的空間是逐漸減小的，因此空氣被壓縮，壓力隨之增高，最后通過真空泵泵殼左側(cè)月牙形排氣口排出真空泵，進(jìn)入水氣分離箱，使被帶出的循環(huán)水分離后再重復(fù)使用。葉輪不停地旋轉(zhuǎn)，真空泵就不斷地吸氣和排氣，最后使離心泵內(nèi)充滿水。

1.泵殼

泵殼由鑄鐵或鋁合金鑄成，內(nèi)有二個(gè)大小不同的月牙形孔洞，分別為吸氣孔（大）和排氣孔（小），吸氣孔與進(jìn)氣口、進(jìn)水口相通，排氣孔與排氣口相通。泵殼上還有一個(gè)排水孔，引水完成后將水排空。

2.葉輪

葉輪由輪轂和葉片組成，由鑄銅、鋁合金鑄造而成或采用樹脂材料制成。輪轂與月牙形的吸氣孔和排氣孔相切。水環(huán)泵葉輪上有輻射狀的葉片，葉輪偏心地安裝在泵殼內(nèi)，葉輪兩端面與泵殼實(shí)現(xiàn)密封。泵軸帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水環(huán)泵的工作腔容積周期性地變化，借此排氣引水。

3.泵軸

水環(huán)泵的泵軸用兩種形式，一種是獨(dú)立泵軸，靠磨擦輪、離合器或傳動(dòng)皮帶由離心泵軸取得動(dòng)力，由于此型水環(huán)泵泵軸可停止轉(zhuǎn)動(dòng)，水環(huán)泵內(nèi)循環(huán)水不需排出，如BD42、BG40/40等。另一種是與離心泵同軸，離心泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水環(huán)泵葉輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，采用此型式的水環(huán)泵完成引水后，需通過三通旋塞將水環(huán)泵內(nèi)的水排空，從而停止引水，如BS30、BS60等。當(dāng)旋塞處于非排氣引水位置時(shí)，水環(huán)泵排水管開啟而排氣管、進(jìn)氣管、進(jìn)水管均關(guān)閉，泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)旋塞處于排氣引水位置時(shí)，水環(huán)泵進(jìn)水管、進(jìn)氣管、排氣管開通而排水管關(guān)閉，泵進(jìn)行排氣引水作業(yè)。

4.小水箱

內(nèi)裝12升水，下部連接四條管路，分別為排氣管、進(jìn)水管、排水管和溢水管。冬季為防止水箱內(nèi)水凍結(jié)，需要使用防凍液。

這種水環(huán)泵工作過程是：當(dāng)旋塞閥處于引水位置時(shí)，進(jìn)水管路和進(jìn)氣管路打開，泵旋轉(zhuǎn)起來后，注入泵殼體內(nèi)的水，受到葉輪的作用，獲得離心力，沿泵殼體內(nèi)形成一個(gè)水環(huán)，由水環(huán)、葉輪、泵殼體兩側(cè)面圍成了許多互不相通的小空間，由于葉輪是偏心的，因此處于不同位置的小空間容積是不相同的。同理，對(duì)于某小空間，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，它的容積是不斷變化的。    

當(dāng)小空間容積由小變大時(shí)，把它與吸氣口相通，就會(huì)不斷的吸入空氣，完成吸氣過程；

當(dāng)這一空間容積由大變小時(shí)，使之封閉，這樣已經(jīng)吸入的空氣就會(huì)隨著空間容積的減小而被壓縮；

空氣被壓縮到一定程度后，使該空間與排氣口相通，即可排出已經(jīng)被壓縮了的氣體，這就完成了吸氣—壓縮—排氣三個(gè)相互連續(xù)的過程；

把吸氣口與水泵及吸水管連通，從而達(dá)到了排出水泵及吸水管內(nèi)空氣的目的，水泵及吸水管內(nèi)空氣不斷被排出，從而形成了一定的真空度，水源的水在大氣壓力的作用下進(jìn)入水泵，完成整個(gè)引水工作。

引水工作完成后，當(dāng)泵出口達(dá)到一定的壓力，自動(dòng)或手動(dòng)扳動(dòng)旋塞閥手柄，切斷水環(huán)泵的進(jìn)氣和進(jìn)水管路，同時(shí)開啟了水環(huán)泵的排水管路，使泵內(nèi)的水返回到水箱，由于水有一定的消耗，使用一段時(shí)間后要給水箱內(nèi)補(bǔ)水。

此種結(jié)構(gòu)引水泵用于臨沂消防器材廠、陜西航天動(dòng)力高科技股份有限公司等生產(chǎn)的低壓車用消防泵中。

由于水環(huán)泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠；泵內(nèi)用水環(huán)密封，無金屬磨擦面使制造精度要求不高，也無需進(jìn)行潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，使它廣泛用于各個(gè)部門。而在消防上主要用作離心泵或手抬機(jī)動(dòng)消防泵的排氣引水裝置。

水環(huán)泵在使用過程中常見的故障是真空度降低和氣量不足。

真空度降低的主要原因是泵本身故障或管道系統(tǒng)密封性不好，泵本身故障可能由于軸承歪斜、或前后蓋不同心、水環(huán)發(fā)熱而引起，管道系統(tǒng)密封性不好可能是連接松動(dòng)或填料損壞和墊片損壞造成的。

氣量不足的原因可能有原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太低或端面間隙過大或軸封漏氣、供水不足、水環(huán)發(fā)熱以及泵中出現(xiàn)了水垢等。水環(huán)泵使用硬度較高的硬水時(shí)，結(jié)垢會(huì)堵塞部分進(jìn)排氣孔，還會(huì)使葉片增厚，降低有效工作容積，結(jié)果會(huì)引起氣量降低。對(duì)水垢，用機(jī)械方法鏟除，或用鹽酸沖洗進(jìn)行清除。

二、滑片泵

滑片式真空泵（又稱刮片泵）也是一種使用較多的引水泵，屬容積泵。根據(jù)其轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)一周過程中每一泵腔完成的吸、排氣次數(shù)是一次還是兩次，可分為單作用滑片泵和雙作用滑片泵，在消防車上常用的是單作用滑片泵。滑片泵是車用消防泵中常選用的一種引水裝置（如采用美國(guó)大力泵的消防車），通常使用電機(jī)或車上發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源帶動(dòng)引水泵工作，它工作平穩(wěn)、噪音小，適用于長(zhǎng)時(shí)間高真空工作環(huán)境。

一、單作用滑片泵

1．單作用滑片泵工作原理

滑片泵的轉(zhuǎn)子偏心的裝在殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，在該離心力作用下，分布在轉(zhuǎn)子滑槽內(nèi)的葉片向外滑動(dòng)，并與泵殼體內(nèi)表面接觸，把轉(zhuǎn)子與殼體之間分隔成許多小空間，具有吸排氣作用

當(dāng)偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑片在離心力與彈簧力（也可不用彈簧）的作用下緊貼泵殼體內(nèi)壁滑動(dòng)，吸氣室的容積逐漸擴(kuò)大，被抽空氣不斷吸入，直到滑片轉(zhuǎn)到豎直位置后吸氣結(jié)束，吸入的空氣被隔離，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，被隔離空氣逐漸被壓縮，壓力增高，當(dāng)壓力超過排氣閥上的壓力時(shí)，空氣頂開閥門，排出泵外。

當(dāng)泵吸氣口與水泵及吸水管連通，從而排出水泵及吸水管內(nèi)空氣，使水泵內(nèi)形成了一定的真空度，水源的水在大氣壓力的作用下進(jìn)入水泵，完成整個(gè)引水工作；當(dāng)水泵出口達(dá)到一定壓力后，自動(dòng)或手動(dòng)脫開滑片泵即可。

     排氣量計(jì)算公式為：Q=p(D²-d²)ZnLK_v/240(m³/s)

                       D—泵腔直徑m

                       d—轉(zhuǎn)子直徑m

                       Z—滑片數(shù)

                       n—泵轉(zhuǎn)速rpm

                       L—滑片長(zhǎng)度m

                       K_v—泵腔容積利用系數(shù)

2．單作用滑片泵的結(jié)構(gòu)

滑片泵由泵殼體、轉(zhuǎn)子、滑片、泵軸、軸承等組成，轉(zhuǎn)子上具有若干滑槽，滑片裝在槽中，滑片與槽之間有一定間隙，轉(zhuǎn)子由電機(jī)或車上發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，開始引水后，滑片泵開始工作，直到引上水后脫開，如圖4-1-29所示。

在消防車上，把空氣吸入口與消防泵吸水管聯(lián)接，并在中間加截止閥，當(dāng)需要引水時(shí)，接通引水泵電源，使引水泵工作，到消防泵吸水管內(nèi)達(dá)到一定真空度后，水源水在外界大氣壓作用下，進(jìn)入消防泵，完成引水過程，當(dāng)消防泵出口達(dá)到一定壓力后，壓力開關(guān)斷開，引水泵停止工作，同時(shí)關(guān)閉引水截止閥，引水泵也可手動(dòng)脫開。

此結(jié)構(gòu)的引水泵用于美國(guó)大力公司等單位生產(chǎn)的單級(jí)中低壓車用消防泵中，其引水泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，脫開用壓力開關(guān)斷電。

操作步驟

①在給泵開始引水前，檢查并關(guān)閉系統(tǒng)中的管路增壓閥、排水閥、管路冷卻閥以及所有其它進(jìn)入泵里的閥門。水泵的出口被一個(gè)單向閥密封住，因此主出水閥不需要關(guān)閉；

②大力電動(dòng)真空泵的引水閥門是一個(gè)彈簧往復(fù)式閥門。往外拉動(dòng)閥門拉手以開啟閥門打開引水口，同時(shí)觸動(dòng)微動(dòng)開關(guān)使電路閉合來啟動(dòng)電機(jī)開始抽真空；

③拉動(dòng)真空泵閥門拉手給管路抽真空并保持該位置直到真空表顯示正壓或者看到真空泵出口連續(xù)出水。連續(xù)出水5秒鐘后推動(dòng)真空泵閥門拉手關(guān)閉真空泵電機(jī)結(jié)束抽真空工作；

④如果在規(guī)定的引水時(shí)間內(nèi)沒有把水從真空泵出口中引出，那么需要關(guān)閉真空泵，檢查系統(tǒng)管路是否漏氣并確保潤(rùn)滑油箱可以為真空泵提供潤(rùn)滑油。

（4）注意事項(xiàng)

當(dāng)引水操作開始時(shí)，水泵吸水管路的連接必須緊密不允許漏氣。要確保抽水的過濾器正確地浸沒在水中而且沒有雜物附在上面。為了防止無潤(rùn)滑運(yùn)行時(shí)可能對(duì)葉輪密封環(huán)的損壞，在給泵的引水完成之前，請(qǐng)不要接合水泵。從消防栓吸水時(shí)，不再需要真空泵工作而且要關(guān)閉真空泵。

（5）維護(hù)保養(yǎng)

經(jīng)常檢查潤(rùn)滑油箱的油位，最好在每次使用前以及使用后檢查一次油位，油位不得低于油箱上的低指示位置。同時(shí)檢查油箱蓋上的通氣孔是否通暢。定期檢查油管接頭和輸油管是否有堵塞，避免供油不足。定期檢查真空泵與水泵連接的管路連接是否有松動(dòng)或漏氣，以免影響真空泵工作性能

三、活塞泵

活塞式真空泵屬于容積泵，是引水泵中較為理想的一種。它可以實(shí)現(xiàn)引水過程的全自動(dòng)作業(yè)，只要離心泵啟動(dòng)，則排氣引水可自動(dòng)進(jìn)行，無需進(jìn)行單獨(dú)的引水操作；當(dāng)水被引入泵后，隨壓力水的輸出，活塞泵又能自動(dòng)停止作業(yè)。因而活塞泵成為車用消防泵中常用的引水裝置，通常使用車上發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源帶動(dòng)引水泵工作，它操作簡(jiǎn)單，適用于不同的工作環(huán)境。

1．活塞泵的工作原理

活塞泵是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)（凸輪滑塊機(jī)構(gòu)是雙向雙作用的曲柄連桿機(jī)構(gòu)）將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)曲柄以角速度w逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，活塞從左極限位置開始向右移動(dòng)，工作腔的容積增大，壓力降低，介質(zhì)（空氣）在壓力差的作用下克服吸入管路和吸入閥的阻力進(jìn)入缸中，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到右極限位置時(shí)（旋轉(zhuǎn)180°），吸入過程停止，吸入單向閥關(guān)閉。曲柄再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞開始向左運(yùn)動(dòng)，缸中的介質(zhì)（空氣）被擠壓，壓力增加，壓力大于排出單向閥開啟壓力時(shí)，排出單向閥打開，缸中的介質(zhì)（空氣）在活塞作用下被排送到大氣中，從而實(shí)現(xiàn)輸送介質(zhì)。雙作用缸右腔同理工作，當(dāng)曲柄以角速度w不停的旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵就不斷地實(shí)現(xiàn)吸入和排出介質(zhì)（空氣）的過程

四、噴射泵

噴射泵是以一種利用工作流體（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣、壓縮空氣、其它液體）的射流來排出水泵與吸水管中的空氣 ，從而實(shí)現(xiàn)引水的真空泵。它在消防上使用較為廣泛，如泡沫產(chǎn)生器、負(fù)壓泡沫比例混合器，排吸器等。消防車和手抬機(jī)動(dòng)消防泵上常用噴射泵進(jìn)行排氣引水，以使離心泵能開始正常輸水，其工作介質(zhì)一般為發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣。

1．噴射泵工作原理

工作流體從動(dòng)力源沿壓力管路引入噴嘴，在噴嘴出口處由于工作流體與空氣之間的粘滯作用，把噴嘴附近的空氣帶走，使噴嘴附近形成一定真空度，在外界大氣壓作用下，水源的水從吸入管路被吸上來，并隨同高速工作流體一起進(jìn)入喉管，在喉管內(nèi)兩股介質(zhì)發(fā)生動(dòng)量交換，工作流體將一部分能量傳遞給空氣，這樣工作流體速度減慢，被抽送的空氣速度加快，到達(dá)喉管末端兩股流體的速度漸趨一致，混合過程完成，混合液進(jìn)入擴(kuò)散管，降低壓力后排出，完成引水過程

平時(shí)，閥門將噴射引水泵進(jìn)氣口堵塞，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣由排氣管經(jīng)消聲器進(jìn)氣管、消聲器排出。需排氣引水時(shí)，由操縱桿操作閥門搖臂，使閥門逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°封閉消聲器進(jìn)氣管，迫使發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣由彎頭、噴嘴等噴出。當(dāng)廢氣流速增大時(shí)，根據(jù)伯努力方程，廢氣此時(shí)的壓力大大下降，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速足夠高時(shí)，則在真空室形成一定真空度，使離心泵內(nèi)的空氣被強(qiáng)制“吸入"并噴射出去。