森林消防泵结构完善综述

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1开发林用消防泵的意义

消防泵是用水灭火必不可少的设备，我国已有l0多种不同型号和规格的手抬式消防泵产品，其主要用于城市和工矿消防。由于这类消防泵的流量较大、扬程不高，质量和体积大，不便携带，所以不宜在森林消防中使用。一般情况下，需要控制的林火燃烧强度远低于城市和工矿火灾，但野外火场附近通常缺少水源，往往需要长距离输水，所以林用消防泵应具有流量小、扬程高、质量轻、体积小、便于携带等特点。

2森林消防泵的优点和性能参数

笔者参与开发的一种小型森林消防泵由发动机与泵部件两部分组成，采用便携式汽油机为动力，泵部件为单吸、二级离心式水泵。

2．1消防泵的优点

该森林消防泵具有以下优点：①质量轻、扬程高、流量小；②二级离心泵可使泵的效率大大提高；③框架和背挂的设计适宜单人背负或双人手抬，可满足山高路陡的环境要求；④整机与框架的连接采用橡胶减振脚，可减轻机器工作时的振动。

2．2主要性能参数

(1)整机参数：形式可背负框架式；净质量18kg；外形尺寸(长X宽X高)430mmx350mmx440mm。

(2)水泵参数：形式单吸双级离心式；流量≥2．5L／s；扬程~>70mm；进水口直径50mm；出水口直径38ram；水泵效率58％。

(3)水枪出水性嗡水枪口径为4~6mm、转速6000~lmin)：水枪口压力>10．75MPa；出水流量≥1L／s。

3森林消防泵的工作原理

发动机工作时曲轴驱动泵轴旋转，泵轴上安装有一级叶轮和二级叶轮。当叶轮高速旋转时，水泵进水口处产生的负压远低于标准大气压，在压差的作用下，水从水源处沿进水管被吸入水泵进水口，一级叶轮将水甩人导叶，再经二级叶轮进入泵体，经泵体蜗壳收集、扩散后以高能量从水泵出水口喷出，从而实现水泵泵水的功能。

4泵部件传动结构的改进

原来泵部件在加工、装配和维修过程中比较难控制。我们借鉴了一些通用汽油机与林业机械的连接和传动方式，对泵部件传动结构进行了改进。

4．1原泵部件的传动结构原来泵部件的传动结构如图1所示。该结构的优点是结构简单，加工方便，成本低；缺点是安装、维修困难，启动费力。两级叶轮靠两个平键分别固定在泵轴上，泵轴必须先装配到泵体内，再分别安装平键b、二级叶轮、平键c和一级叶轮；由于泵体内部装配空间有限，平键b和平键c的装配比较困难。该结构的动力传递方式属于直接硬性传动。由发动机输出轴直接带动联轴节A转动，联轴节A通过弹性销和传动胶块带动联轴节B转动，联轴节B带动泵轴转动，从而实现水泵的泵水功能。由于联轴节B靠过盈装配在泵轴上，装配和拆卸均比较困难。机器启动前泵壳内必须充满水，发动机曲轴与泵轴是同步运转的，所以手拉机器启动时即有负载(水产生的阻力)，因此启动特别费力，即使在缸体上加减压阀启动也比较困难。

4．2改进后泵部件的传动结构改进后泵部件的传动结构如图2所示。该结构的优点是结构简单，安装、维修方便，启动轻松；缺点是花键加工成本较高。改进后的结构虽然加工成本增加，但省去了许多零件，装配、拆卸都很方便。两级叶轮靠花键固定在泵轴上，泵轴仍然先装配到泵体内，再分别安装二级叶轮和一级叶轮，不受空间的限制，装配方便快捷。该结构的动力传递方式属于离合器驱动，由发动机曲轴带动离合块组件转动，此时泵轴不转；当发动机转速达到离合器甩开的转速时，安装在曲轴输出端的离合块在离心力的作用下甩开，与固定在泵轴上的离合碟接触，带动离合碟转动，从而带动水泵工作。离合碟依靠花键装配到泵轴上，装配、拆卸均较方便。机器启动前泵内也必须充满水，但发动机曲轴与泵轴不是同步运转，机器手拉启动时没有负载，所以启动很容易。

5机械密封的重新选型

原机械密封选择的是103型内装单端面单弹簧非平衡型并圈弹簧传动机械密封，其结构示意图如图3所示。该种型号机械密封的优点是轴向尺寸小，能节省装配空间；缺点是使用压力范围小(在0．8MPa以下)。在使用时，我们发现该型号的机械密封不能满足机器的使用要求，容易漏水。主要原因是机械密封静环外壳(金属)与泵体直接接触，密封效果不好，容易泄漏，泄漏通道(图3中的A处)中介质的压力F与弹簧的压力方向相反，抵消了弹簧的部分压力，导致动静环表面(图3中的B处)比压不够而造成泄漏。特别是泵在启动和停止过程中，由于泵进口堵塞、抽送介质中含有气体，可使密封腔出现负压，导致动静环表面出现泄漏。泵部件改进后机械密封选择的是B103型内装单端面单弹簧平衡型并圈弹簧传动机械密封，其结构示意图如图4所示。该种型号机械密封的优点是使用压力范围大(1．6MPa以下)；缺点是轴向尺寸较大。在使用时，我们稍加改动泵体的结构，使其装配空间加大。改进后的机械密封静环有辅助密封圈与泵体配合(图4中A处)，该处的泄漏通道已不存在，满足了机器使用要求。介质的压力F与弹簧的压力方向相同，增加了弹簧的压力，动静环表面(图4中B处)的泄漏消除，满足了机器使用要求。

6小结

该泵传动结构改进的关键是将原有的常结合方式改为自动离合式，简化了动力传递路线，结构更为合理。实际使用表明，泵改进后所选用的机械密封大大提高了装机试车的一次合格率。