Типы центробежных насосов

Центробежные насосы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

На рис. 7-4 показан одноступенчатый насос. Центробежный насос имеет рабочее колесо 1 с загнутыми назад лопатками, ко­торое с большой скоростью вращается в корпусе 2 спиралеоб­разной формы. Жидкость из всасывающего трубопровода 3 по­ступает по оси колеса и, попадая на лопатки, приобретает вра­щательное движение. Под действием центробежной силы давле­ние жидкости увеличивается и она выбрасывается из колеса в неподвижный корпус 2 и напорный трубопровод 4. При этом на входе в колесо создается пониженное давление и, вследствие разности давлений, жидкость из приемного резервуара непре­рывно поступает в насос.

Без заполнения корпуса жидкостью колесо насоса при вра­щении не может создать достаточной разности давлений, необ­ходимой для подъема жидкости по всасывающей трубе. Поэтому перед пуском в ход центробежный насос должен быть залит жидкостью (если она не поступает в насос под напором). Чтобы жидкость не выливалась из насоса и всасывающей трубы при заливке насоса или его остановке, на конце всасывающей трубы устанавливают приемный (обратный) клапан 5 с всасывающей сеткой. Одноступенчатые насосы предназначены для создания небольших напоров — до 50 м.

Для высоких давлений применяются многоступенчатые насо­сы (рис. 7-5), имеющие несколько колес 2, соединенных последо­вательно в корпусе /. Напор, раз­виваемый многоступенчатым на­сосом, равен напору одного ко­леса, умноженному на число ко­лес. Жидкость из колеса попадает в кольцо из двух дисков 3 с лопатками, изогнутыми в сто­рону, противоположную лопаткам рабочего колеса. Такое устрой­ство называется направляющим аппаратом и предназначено для уменьшения скорости (кинетической энергии) жидкости, которая переходит при этом в потенциальную энергию давления.

Рис. 7-4. Схема центробежного одно- Рис. 7-5. Схема центробежного

ступенчатого насоса: многоступенчатого насоса:

1 – рабочее колесо; 2 – корпус; 3 – всасы- 1 – корпус; 2 – рабочие колеса; трубопровод; 4 — напорный труба- 3 – направляющие аппараты

провод; 5— приемный клапан с всасыва-

ющей сеткой

Во многих насосах современных конструкций преобразование скорости в энергию давления осуществляется без направляюще­го аппарата — путем придания плавных очертаний спиральному отводному каналу корпуса.

Центробежные насосы большой производительности изгото­вляются с двухсторонним вводом жидкости в корпус насоса.

В химической промышленности насосы широко применяются для перекачивания кислот, щелочей, рассолов и других вязких жидкостей, часто содержащих твердые взвеси. Такие насосы из­готовляются из коррозионностойких и износоустойчивых метал­лических сплавов (например, хромоникелевые сплавы с присад­кой титана или молибдена, кремнистые и высокохромистые чугуны), для изготовления насосов применяются также пластиче­ские массы (например, фаолит) и керамика.

Чтобы свести к минимуму утечку перекачиваемой жидкости, при конструировании таких насосов уделяется большое внима­ние обеспечению надежного уплотнения вала. Для увеличения срока службы сальниковых набивок их выполняют из специаль­ных материалов (стеклянное волокно, фторопласт и др.), а так­же стремятся более равномерно распределить нагрузку на коль­ца набивки путем установки (в середине слоя набивки) пружины или втулки (фонаря) с отверстием. Через это отверстие подают под давлением жидкость, утечка которой допустима (вода, мас­ло). Эта жидкость поступает в сальник под давлением, превы­шающим давление жидкости, перекачиваемой насосом. Таким способом предотвращают утечку рабочей жидкости, но часть по­даваемой в сальник жидкости попадает внутрь насоса и смеши­вается с перекачиваемой жидкостью. Применяют также торцо­вые уплотнения вала в виде пары трения, например металличе­ского и графитового колец, прижатых друг к другу пружиной.

Разработаны и применяются также бессальниковые насосы. Утечка перекачиваемой жидкости устранена так­же в погружном насосе (рис. 7-7). Рабочее коле­со 1 укреплено на ниж­нем конце вертикального вала 5, привод которого размещен значительно выше уровня жидкости в резервуаре. Корпус 3 на­соса погружен под уровень жидкости в этом резервуаре, из которого перекачивается жидкость. Жидкость поступает в насос через патрубок 2, по­дается в две симметричные напорные трубы 6, на которых подвешен корпус насоса, и далее отводится в патрубок 1. Насос описанной конструкции предназначен для перекачивания сер­ной кислоты; его подшипники 4 смазываются и охлаждаются перекачиваемой жидкостью (кислотой).

1 – рабочее колесо; 2 – всасывающий патрубок; 3 – корпус; 4 – подшипники; 5— вертикальный вал; 6 – напорные трубы: 7 – нагнетательный патрубок.

Рисунок – 7-7 Погружной насос

Для перекачивания жидкостей, утечка которых недопустима вследствие их химической агрессивности, токсичности или высо­кой стоимости, например для перекачивания жидкого хлора, разбавленной азотной кислоты, радиоактивных жидкостей при­меняют герметические насосы (рис. 7-8). Их используют также в случае необходимости работать при повышенном давлении на стороне всасывания.

Осевые насосы

Осевыми называются лопастные насосы, в которых жидкость движется через рабочее колесо в направлении его оси. Основные технические характеристики осевых насосов указаны в ГОСТ 9366-80 с изм. Насосы осевые. Общие технические условия». Согласно этому ГОСТу, осевые насосы изготовляют двух типов: с жестко закрепленными лопастями колеса – жестколопастные насосы (типа О) и с поворотными лопастями колеса – поворотно-лопастные насосы (типа ОП). Возможность изменения угла установки лопастей в насосах типа ОП позволяет регулировать подачу и напор насоса в гораздо более широких пределах, чем в насосах типа О с жестко закрепленными лопастями колеса. Высокий КПД насоса типа ОП при этом сохраняется.

Рабочее колесо осевого насоса состоит из втулки обтекаемой формы, на которой укреплены лопасти. Втулки и лопасти осевого насоса в основном исполнении отливаются из чугуна или стали, а в морском исполнении – из бронзы. Жидкость поступает в насос через входной патрубок. Во входных патрубках насосов некоторых типов имеются направляющие аппараты в виде неподвижных лопастей обтекаемой формы. Непосредственно за рабочим колесом (по ходу жидкости) расположен выправляющий аппарат для устранения вращательного движения жидкости.

В осевых насосах типа О и ОП в основном исполнении (рисунок 1) жидкость отводится под углом 60° к вертикали. В малогабаритных осевых насосах жидкость отводится пол углом 90°. Вал осевых насосов типа ОП полый, внутри него проходит шток механизма разворота лопастей. Механизм разворота лопастей может иметь ручной, электрический или гидравлический привод. Следует иметь в виду, что в случае ручного привода угол установки лопастей можно изменять только при неработающем насосе. Конструкция рабочего колеса осевого насоса предопределяет особенности его работы: такие насосы рассчитаны на подачу больших расходов жидкости (до 140000 м3/ч) при относительно небольших напорах (4÷20 м). Большой коэффициент быстроходности обусловливает и другую особенность осевых насосов – в большинстве случаев они рассчитаны на работу под заливом. Поэтому при проектировании насосных установок осевые насосы устанавливаются так, чтобы рабочее колесо размещалось ниже уровня воды в приемной камере.

Осевые насосы отличаются простотой конструкции и компактностью, меньшей по сравнению с центробежными насосами массой, имеют возможность подачи загрязненных жидкостей. Благодаря компактности конструкции при подаче больших расходов жидкости появляется возможность значительно сократить размеры насосной станции. Осевые насосы применяют в оросительных установках и насосных станциях первого подъема систем водоснабжения, а также для перекачки сточной жидкости и активного ила на канализационных очистных сооружениях.

1 – рабочее колесо; 2 – камера; 3 – нижний подшипник; 4 – выправляющий аппарат; 5 – диффузор; 6 – отвод; 7 – вал; 8 – шток управления поворотом лопастей; 9 – верхний подшипник; 10 – электропривод механизма поворота лопастей; 11 – указатель угла разворота лопастей

Рисунок 1 – Осевой насос типа ОП

В корпусе 1 осевого насоса (рисунок 2) жидкость перемещается вдоль оси вала 2 с помощью рабочего колеса 3, по форме близкого к гребному винту. По выходе из колеса жидкость движется через направляющий аппарат 4, преобразующий ее вращательное движение в осевое. Гидравлические потери в таких насосах невелики.

Осевые насосы быстроходны, компактны, просты по устройству и пригодны для перекачивания очень больших количеств жидкостей (в том числе загрязненных) при небольших напорах.

В химической промышленности горизонтальные осевые насосы применяются для создания циркуляции растворов в выпарных установках.

Осевые насосы имеют характеристику, отличающуюся от характеристики центробежных насосов (при Q=0 потребляемая осевым насосом мощность максимальная).

Пуск осевых насосов производится при открытой задвижке.

1 – корпус; 2 – вал; 3 – рабочее колесо; 4 – направляющий аппарат

Рисунок 2 – Осевой насос