Конструкции центробежных насосов

В химической промышленности, помимо обычных водяных центробежных насосов, широко применяют центробежные насосы для перекачки жидкостей, отличающихся большой вязкостью, химической агрессивностью или содержанием твердых взвешенных частиц. Поэтому к конструкциям центробежных насосов для химических производств предъявляются требования долговечности и надежности работы, простоты эксплуатации. Детали насосов должны быть массивны и иметь простую форму, облегчающую их отливку и обработку.

Весьма распространенным типом насоса в химической промышленности является одноступенчатый горизонтальный насос с односторонним всасыванием, изготовленный из химически стойкого материала. В качестве конструкционных материалов для изготовления таких насосов широко применяют кислотоупорные чугуны (ферросилид), нержавеющие стали, сурьмянистый свинец, а также керамику, диабаз и другие химически стойкие материалы. Внутренние части насосов для защиты от коррозии обкладывают эбонитом и резиной (гуммируют).

На чугунной станине кислотоупорного насоса (рис. 57) при помощи чугунного фланца 3 укреплен на болтах корпус 4 насоса, изготовленный из ферросилида.

1 – гайка; 2 – крыльчатка; 3 – фланец; 4 – корпус; 5 – станина; 6 – вал; 7 – сальник; 8 – втулка; 9 – шарикоподшипники

Рисунок 57– Кислотоупорный центробежный насос

Массивный консольный вал 6 надежно центрируется на шарикоподшипниках 9. Роль добавочного подшипника для вала, в непосредственной близости от рабочего колеса насоса, выполняет сальник 7. Часть вала, соприкасающаяся с кислотой, защищена ферросилидовой втулкой 8. Рабочее колесо закреплено на валу при помощи шпонки и натяжной гайки 1.

С другой стороны оно пришлифовано к соприкасающейся с ним торцовой поверхности втулки 8. Насос имеет развитый сальник с мягкой набивкой (обычно - асбестовый шнур, пропитанный кислотостойким составом). Для разгрузки сальника на втулке рабочего колеса имеется крыльчатка 2, при помощи которой кислота отводится от сальника к всасывающему патрубку насоса. Сальник и весь корпус насоса вынесены за пределы фундаментной плиты, с тем, чтобы предотвратить попадание на нее капель кислоты.

Для насосов с сальниками большое значение имеет надежность их конструкции, так как неудовлетворительная работа сальников влечет за собой повышенный износ вала, длительные простои насоса, резкое увеличение эксплуатационных расходов.

I – сальник с гидравлическим затвором: 1 – фонарь; 2 – сальник; II – сальник для кислот: 1, 2 – кольцевые полости; 3, 4 – отводные отверстия; III – сальник пружинный: 1 – прокладка; 2 – пружина

Рисунок 58 – Типы сальников

Для увеличения срока службы эластичной набивки сальника не следует допускать вибрации (биения) вала насоса и сальник необходимо разгружать от воздействия давления рабочей жидкости. Это достигается устройством сальника с гидравлическим затвором (рис. 58, I). Жидкость (вода или смазка, нерастворимая в рабочей жидкости) подводится через фонарь 1 в среднюю часть сальника 2 с давлением, большим давления перекачиваемой жидкости, и идет по валу в обе стороны - внутрь насоса и наружу, с понижением давления до атмосферного. Вследствие такого устройства набивка испытывает значительно меньшее давление. Так как абсолютной герметичности набивки нельзя достичь, часто применяют сальники (рис. 58, II), имеющие втулку с кольцевыми полостями 1, 2, в которых скапливается кислота; просачивающаяся через набивку кислота отводится наружу через отверстия 3, 4. Иногда в качестве дополнительной меры, для предупреждения утечки кислоты по валу насоса, устраивают сальник насоса с двойным уплотнением.

В некоторых конструкциях насосов применяют также пружинные сальники (рис. 58, III).

Для перекачки кислот применяют также бессальниковые насосы, в которых кислота, попадающая за рабочее колесо, через зазор между колесом и корпусом отсасывается к входу на лопатки в специальные эжекторные каналы, отлитые в колесе.

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – рабочее колесо; 4 – втулка корпуса; 5 – фасонная втулка; 6 – втулка; 7 – левый диск; 8 – шпилька; 9 – правый диск; 10 – стяжная шпилька; 11 – пружина; 12 – вал; 13, 14 – кольца

Рисунок 59 – Бессальниковый насос

На рис. 59 изображен бессальниковый насос, изготовляемый из ферросилида или сурьмянистого свинца. Особенностью конструкции наcoca является разгрузочное приспособление, состоящее из левого диска 7 и правого диска 9, соединенных стяжными шпильками 10 с пружинами 11. Если насос не работает, то пружины удерживают вал 12 в положении, изображенном на рисунке, т.е. сдвинутым вправо. При этом между гайками двух противолежащих шпилек 8, не имеющих пружин, и левым диском имеется зазор 0,5 мм; фасонная втулка 5, служащая для защиты вала от кислоты, просачивающейся через отверстие корпуса, укреплена неподвижно на валу и пришлифована к втулке 4 корпуса. При остановке насоса втулка 5 зажимается между втулками 4 и 6, создавая необходимое уплотнение. При пуске насоса в ход вал вследствие действия осевого давления перемещается влево, сжимает пружины 11 и на 0,5 мм перемещает влево втулку 4, создавая зазор между ней и кольцами 13 и 14 корпуса. Этим предотвращается быстрый износ втулки 4.

Разновидностью бессальникового насоса являет­ся центробежный насос с вертикальным валом (рис. 60).

Корпус насоса состоит из нижней части 1 и верхней 2, на которой укреплен вертикальный вал 3. На нижнем конце вала находится рабочее колесо 4, по­груженное в кислоту. Кислота поступает через штуцер 5 и находится все время на некоторой высоте, не достигая, однако, места расположения подшипников. На случай внезапной остановки насоса корпус снабжен переливным штуцером 6, соединенным с питающим сборником кислоты. Через этот штуцер при остановке насоса избыток кислоты, поступающей обратно в насос через штуцер 7 нагнетательного трубопровода, сливается в сборник.

1 – нижняя часть корпуса; 2 – верхняя часть корпуса; 3 – вал; 4 – рабочее колесо; 5 – всасывающий штуцер; 6 – переливной штуцер; 7 – нагнетательный штуцер

Рисунок 60 – Насос с вертикальным валом

Производительность насоса 10-15 м³/час, высота подачи ~22 м. Насос приводится в действие непосредственно от двигателя, установленного на крышке. Достоинства конструкции - отсутствие сальников, что устраняет возможность попадания кислой жидкости в подшипники; недостатки - малый к.п.д. и значительная длина вала.

Для перекачки соляной, азотной и других кис­лот, за исключением плавиковой, применяют кера­миковые насосы.

Вследствие низкой механической прочности кера­мики корпус насоса заключают в стальной кожух или скрепляют обоймами.

Имеются также самовсасывающие центробежные насосы, которые не требуют заливки жидкостью перед пуском и установки обратного клапана на входе во всасывающий трубопровод. Такие насосы снабжаются вспомогательным вакуум-насосом, приводимым в движение от вала рабочего колеса.

1 – корпус; 2 – вал; 3 – рабочее колесо

Рисунок 61 – Горизонтальный пропеллерный насос

На рис. 61 показана конструкция пропеллерного насоса, предназначенного для циркуляции горячих щёлоков в выпарных аппаратах. Ввиду агрессивности перекачиваемой жидкости и высокой ее температуры (140°) подшипники и сальники насоса вынесены наружу и для них предусмотрено специальное охлаждение.