就像好莱坞电影中浮华的电影明星一样，水泵叶轮得到了所有媒体的报道，浮华和魅力。每个人都记得谁在电影中担任主角，但除了少数例外，没有人记得或曾经认识那个助手、老板、助手或最好的男孩。举个例子，查一下曾出演过87部电影和39部电视节目的特蕾西·沃尔特，再查一下约翰·希金斯，他是业内最好的教练之一。我保证你至少看过一部他的电影。在写这个专栏之前，你认识特雷西或约翰吗?
没有工作人员的支持，电影明星只是街上的另一个人，没有外壳，叶轮只是一块闪闪发光的旋转金属。此外，就像一部伟大的电影一样，叶轮和壳体必须相互匹配，否则结果将是一场灾难。
肠衣就像人一样，有各种形状和大小，为不同的特定目的而设计。一种套管设计将中心线与叶轮中心线偏移(不一致)，形成一个不断增大的环空(腔室)，本质上，这是一个类似阿基米德螺旋的发散喷嘴。或者你也可以把它想象成一个大圆号(比如法国号或小号)，被包裹成圆形。
偏心中心线的原因是这样泵将更有效。该设计的缺点是，当运行偏离最佳效率点(BEP)时，径向推力将呈指数级增加。其它机匣设计的中心线应与叶轮一致(同心)。虽然该泵的效率较低，但径向推力会低得多，即使在远离BEP的工作点，可靠性也会高得多。
一些套管有切向的放电喷嘴，其他的则朝向中心线。切向套管更容易设计和铸造。在处理固体和泥浆时，它们的磨损也较小。中心线喷嘴将自动排气，根据特定的速度和良好的设计，可能会更有效。
到目前为止，我只使用了命名法套管，但是行业中还使用了其他名称。有些是具体的，有些更笼统——很多都被误用了。套管可能有其他描述符，如管状或弯头。其他常见的名称可能是蜗壳，卷轴，蜗牛(螺壳)或扩散器。在蜗壳的保护伞下，您将看到进一步的描述，如单，双，有时三。我读过关于四蜗壳用于核主冷却剂服务，但还没有看到一个在服务。还有组合式蜗壳、旋涡蜗壳、低流量高扬程蜗壳和自吸式蜗壳。
带导叶或支叶的套管通常被称为扩散器套管，但也可以有无叶扩散器。通常情况下，扩散器是作为一个独立的部件从机匣铸造的。在高压多级泵上，套管可称为筒体。BETVICTOR体育官网什么是多级泵，而不是许多泵放置在串联方便地合并到一个壳体?BETVICTOR体育官网
蜗壳的作用是什么?
典型的蜗壳由一个螺旋集热器和一个无叶扩散器(喉部)组成。看一个小的(OH-1) ANSI B73.1或ISO 5199泵外壳。泵界的许多人会回答这个问题，说蜗壳是将液体的高速(由叶轮传递)转化为压力能(扬程)的装置，他们是正确的。让我补充一下，如果泵没有连接到管道(管道表现出一定的摩擦阻力)，泵将产生流量，但不会产生压力/扬程。
也许更重要的是要知道，在排出管道连接到泵的实际应用中，蜗壳的工作原理是保持液体速度恒定，围绕叶轮周长360度(至少在BEP附近)。其思想和目标是在BEP时叶轮周围的压力梯度将是均匀的。顺便说一下，扩散器的目的是简单地将速度转换为压力，这是当泵在远离BEP的情况下运行时在蜗壳/壳体中发生的情况。也就是说，在BEP附近，蜗壳就像一个蜗壳，但当你在曲线上向左或向右移动时，蜗壳就像一个扩散器。
对于在BBETVICTOR体育官网EP设计点的右侧或左侧工作的泵，合成径向力在两侧的作用是相同的，但方向相反。对于单个蜗壳壳体和中低比转速叶轮，泵向左(接近关闭)运行时产生的径向推力将在与蜗壳截水(又名分流器、分流器或隔舌)240度处显现。对于运行在曲线最右侧接近或接近跳动的泵，所产生的径向力将在距离截水60度处显现。
注意，叶轮周围有径向分量的力，但当你进行几何分析(矢量分析)时，它是我们所关心的所有力的合力。采用同心壳体时，叶轮中心线与壳体中心线一致，上述径向力的大小显著减小。
你也可以说明外壳/蜗壳的作用是引导和控制液体流动。它是吸入和排出管道的连接点。我跟管道安装工和磨坊匠开玩笑说，泵外壳是管道的锚点。请注意，这是一个笑话，因为泵将是你购买过的最昂贵的管道锚点。永远不要将管道和内容物的重量支撑在套管上。不要与喷嘴加载允许力和力矩混淆。或许可以作为未来专栏的主题?
谁在工作?
关于分工问题，一个常见的公理是，叶轮承担了所有的实际工作，而套管只负责最大限度地减少损失。为了今天的目的，让我们假设这是100%正确的。然而，得出这两个组成部分相互独立运作的结论是错误的。
因此，修正当前的想法可能是一个更好的视角，并看到套管可以在叶轮的工作效率方面发挥重要作用。糟糕的机匣设计会使叶轮效率低下。在离心泵的早期(19世纪50年代)，亨利·贝塞麦(Henry BeBETVICTOR体育官网ssemer)设计了一种泵壳，效率为16%;然而，在同一时期，John Appold使用类似的叶轮设计了效率高达68%的套管。
套管设计(角动量守恒)
给定的套管设计有一个理论扬程与流量的关系，看起来有点像理论泵曲线，只是扬程随着流量的增加而从零上升。叶轮流量与扬程的关系曲线相似，但在无流量时扬程最大，随着流量的增加而减小。
泵的BEP通常是这两条“曲线”相交的地方(理论上，它们看起来更像直线而不是曲线)。设计叶轮和壳体相互匹配将导致最高效和可靠的泵。当然，蜗壳进口面积必须足够大，以允许泵叶轮所需的流量。重要的是液速在叶轮眼周边均匀分布(考虑等载)。
一旦液体离开叶轮并离开泵，壳体设计标准就变得更加关键。与大多数泵一样，套管BETVICTOR体育官网的设计点是基于BEP流量，而不考虑离开BEP的流量。另一种选择是设计一个流量变化增量小的泵，这转化为数百个不同的
同一型号的尺寸。商界并不支持这一立场。
为了使叶轮和蜗壳协同工作，我们需要观察叶轮出口面积的比例，并将其与蜗壳喉部面积进行比较。此外，叶轮出口速度必须与蜗壳喉部的平均速度相适应。
记住，液体离开叶轮的速度是旋转的，也就是旋转速度(角动量)。流动以螺旋路径出叶轮;速度的周向分量与扬程有关，而子午分量与流量有关。如果你看到的所有泵截面图都是二维的，你可能会错过这一点。
以前你可能认为泵的特定转速仅仅是叶轮宽度与直径之比的函数，在较小的程度上，液体进入和退出叶轮时的角度变化，但还有更多。面积与速度的比值表明泵的比转速也是蜗壳喉部面积的平方根与叶轮直径之比的函数。
所以，比速度不仅仅是叶轮的函数;这在一定程度上也与套管设计有关。在较低的特定速度(400)时，该比率是最高的，但是当你增加(向上移动)特定速度尺度到2800左右时，该比率会减小。
对于工程师和技术人员，需要更多关于这个主题的细节，基础方程和推导，请参阅参考文献。
一种海鸟/分流器/分配器
切割水的位置、长度、厚度和与流量相关的角度以及前缘的轮廓都对套管效率和整体泵性能具有重要作用。我将在以后的专栏中讨论这个主题。
希望在阅读完这篇专栏文章后，您对壳体(蜗壳)的作用有更高的评价和更好的理解。每次当你在进行“回拔”时，把套管留在管道中，没有检查或测量套管的磨损情况，或者只是把套管留在车间，直到“我们把叶轮修好”，你都要知道，没有套管的帮助，即使是最好的叶轮也无法做好工作。除非推动力量是克林特·伊斯特伍德。
参考文献
离心泵，约翰弗里德里希GBETVICTOR体育官网ülich
离心和轴流泵，Alexey Joakim StepanBETVICTOR体育官网off
离心泵的设计与应用，VaBETVICTOR体育官网l S. Lobanoff和Robert R. Ross