|
К основным деталям центробежных
насосов относятся рабочее колесо, корпус, направляющий аппарат, вал-подшипннкп,
сальники и т. д.
Рабочее колесо — важнейшая деталь насоса, так как оно
непосредственно осуществляет силовое воздействие на протекающую жидкость и
тем самым передает ей энергию двигателя.
По конструкции колеса могут быть с односторонним н
двухсторонним входом жидкости.
Рабочее колесо с односторонним входом жидкости ( 28)
состоит из переднего (наружного) диска 1, заднего внутреннего диска 3 со
ступицей 2 и лопаток 4, расположенных между дисками. 3 ступице 2 прорезается
шпоночная канавка.
Для насосов малой подачи (ЦНШ-40, артезианские насосы и
пр.) рабочие колеса с односторонним входом иногда ire имеют наружного диска
(колеса открытого типа). В таких насосах корпус должен прилегать к лопаткам с
минимально возможным зазором, но при эксплуатации указанное требование'по
разным причинам не выдерживается, и работа насосов вследствие увеличения
щелевых потерь часто оказывается неэкономичной. Поэтому применение открытых
колес в насосострое- 1пш ограничено.
К преимуществам насосов с закрытыми рабочими колесами
следует отнести также наличие в их характеристиках пологой кривой мощности,
при которой ncKJiib1:: чается перегрузка электродвигателей при всех
практически возможных эксплуатационных режимах.
Лопатки рабочих колес центробежных насосов изо-| гнуты по
ходу вращения назад. Их входной край должен иметь закругление, а зыходной —
срез. Число лопаток обычно колеблется от 6 до 8, но специальные насосы для
загрязненных жидкостей с целью увеличения се-| чения каналов в колесе
устраивают с меньшим числом лоцаток (от 2 до 4).
Рабочее колесо с двухсторонним входом имеет два наружных и
один внутренний диск со ступицей ( 29). Таким образом, обе половники являются
как бы самостоятельными рабочими колесами односторонним входом; конструктивно
они соединена так, что одна сторона колеса представляет зеркальное
изображение другой.
В других насосах { 21) корпус и крышка корпуса разделяются
продольным разъемом в горизонтальной плоскости. Подводящий канал в таком
корпусе имеет более сложную форму, а корпус, кроме вышеуказанных функций,
выполняет еще и роль опорной станины.
Подводящий канал (всасывающий подвод) должен обеспечивать
равномерное распределение скоростей в поперечном сечения потока у входа во
всасывающее отверстие рабочего колеса и минимальные гидравлические
сопротивления течению жидкости.
Чаще всего применяют прямооспый конфузорный, кольцевой и
полуспиральный подводы.
Прямоосный конфузорный подвод (сходящийся конус) обычно
используют в насосах консольного типа ( 17). Конус выравнивает распределение
скоростей и имеет незначительные гидравлические сопротивления, поэтому такой
тип подвода жидкости к всасывающему отверстию колеса наилучший.
Кольцевой ттодвод — кольцевой канал постоянного сечения,
расположенный по окружности входа в рабочее колесо, находят применение в
многоступенчатых секционных насосах типа М.С. Этот тип подвода, напоминающий
сплюснутое колено, отличается некоторой неравномерностью распределения
скоростей в сравнении с конфузорный. В новейших конструкциях насосов его не
используют.
Пол у. спиральный подвод — это спиралевидный канал,
расположенный по окружности входа в рабочее колесо ( 30). В отличие от
кольцевого он имеет постепенно увеличивающееся сечение от радиального носика
А. Полуспиральные подводы лучше распределяют скорости у входа на колесо, чем
кольцевые, поэтому они применяются в современных насосах с двухсторонним
всасыванием.
Отводящий канал корпуса насоса, или просто отвод, • собирать
жидкость, выбрасываемую из рабочего колеса, и снижать ее скорость, преобразуя
при этом кинетическую энергию потока в потенциальную энергию давления с
меньшими гидравлическим и потерями. Конструктивные формьг отводов: спиральный
отвод, ггалрав-- дяюший аппарат и кольцевой отвод.
Для защиты валов от истирания в сальниках и от коррозии па
вал надевают сменные защитные втулки. Колеса закрепляются на валу шпонками и
установочными гайками. Ротор насоса (вал в сборе с рабочими колесами) во
избежание вибрации должен быть статически отбалансирован (для длинных роторов
многоступенчатых насосов требуется еще и динамическая балансировка) . На
одном конце зала имеется полумуфта для соединения с палом двигателя или шкив
для рсмениой передачи,
Для восприятия радиальных нагрузок ротора применяют
подшипники скольжения или качения (шарикоподшипники) .
Шарикоподшипники применяются для ротора с
небольшими окружными скоростями вала, поэтому их устанавливают на насосах
тина К и других, имеющих относительно небольшие диаметры вала и,
следовательно, малые окружные скорости. Большой недостаток шарикоподшипников
состоит в том, что при их неисправности возможно повреждение и самого ротора.
Подшипники скольжения работают более спокойно, чем
подшипники качения, поэтому их используют при изготовлении всех крупных
насосов (20НДн, 24НДн, 32Д и др.).
Подшипники скольжения имеют чугунные вкладыши с баббитовой
заливкой. Смазка масляная, чаще всего кольцевая.
При больших нагрузках и окружных скоростях Бала более 8
м/с необходимо искусственное охлаждение масла. Масло в подшипники додается
специальным насосом иод давлением. По выходе из подшипников его пропускают
через фильтр и охладитель, а затем оно поступает в емкость для дальнейшего
употребления. Подобная принудительная циркуляция смазки имеется в круппых
типа В и осевых насосах.
В крупных или специальных насосах, перекачивающих холодную
воду, часто применяют резиновые, текстолитовые, липюфоле- вые и другие
подшипники с водяной смазкой.
Упорные подшипники используют редко, так как они
непригодны для работы на высоких окружных скоростях. Поэтому у крупных
насосов осевые усилия воспринимаются пятой скольжения.
Для фиксирования вала относительно оси и восприятия осевых
давлений в малых и средних насосах устанавливают радиально-упорные
шарикоподшипники.
Сальники предотвращают подсос воздуха из атмосферы внутрь
насоса через зазор между валом и корпусом или утечку жидкости через этот
зазор. Сальник состоит из грундбуксьг 2 ( 32), помещенной между корпусом
сальника 1 и валом, сальниковой набивки 4, крышки сальника (нажимной буксы) 5
и двух шпилек с гайками. В таком исполнении сальниковое уплотнение размещается
с напорной стороны насоса для предупреждения больших утечек жидкости.
Сальниковая набивка приготовляется из специального
хлопчатобумажного шнура квадратного сечения, пропитанного техническим жиром с
графитом, который нарезают отдельными кольцами и укладывают в пространство
между корпусом сальника и валом. После укладки набивку зажимают крышкой
сальника 5 при равномерном затягивании гаек на шпильках.
Вследствие значительного трения в сальнике выделяется
много тепла, которое отводится жидкостью, просачивающейся через сальник.
Поэтому крышку сальника натягивают так, чтобы через него просачивались капли
жидкости. В противном случае сальник будет нагреваться и нужно будет
отпустить гайки на шпильках.
При длительной работе набивка сальника уплотняется,
поэтому гайки его надо периодически подтягивать. Если повторная подтяжка не
дает необходимого уплотнения, то набивку меняют. Набивку сальника меняют
через 200—500 ч работы в зависимости от степени, загрязнения жидкости.
Сальники на всасывающей стороне насоса не должны допускать
засасывания воздуха внутрь насоса. Поэтому, кроме вышеперечисленных деталей,
в этих сальниках имеется еще гидравлический затвор, состоящий из кольца 6
двутавроного сечения, который располагают между кольцами набивки ( 32). К
кольцу по трубке 3 из напорной камеры насоса подводится под давлением жидкость.
Образующееся в сальнике кольцо жидкости препятствует проникновению воздуха в
насос. Жидкость из кольца 6 медленно, по каплям вытекает наружу и внутрь
насоса, при этом сальник охлаждается.
Уплотнение рабочих колес насоса. Ввиду различия давлений
на выходе из рабочего колеса и у входа в него жидкость может перетекать из
отводящего канала (через пространство между передним диском рабочего колеса и
крышкой корпуса) в подводящий капал насоса ( 33).
Объемный к. п. д. центробежного насоса можно повысить,
уменьшив утечку жидкости. Для этого у входа в рабочее колесо делают
уплотнение (небольшой зазор около 0,25—0,3 мм) между колесом и корпусом.
Стенки этого зазора изнашиваются сравнительно быстро из-за большой скорости
течения в нем и особенно при наличии в жидкости абразивных взвесей. Для
предупреждения износа рабочих колес и корпуса изготавливают специальные
сменные уплотнительные кольца. Их закрепляют на корпусе и на рабочем колесе,
и они образуют необходимый уплотняющий зазор. Уплотнительные кольца делают из
материала более стойкого, чем корпус и рабочее колесо насоса.
На рисунке 34 показаны используемые в пасосо- етроении
виды уплотнений рабочего колеса. Наиболее простое плоское кольцевое
уплотнение ( 34, а). Недостатком этой конструкции является то, что поток
жидкости, вытекающий из щели с большой скоростью в направлении,
противоположном основному потоку жидкости во всасывающем отверстии колеса,
может вызывать в нем неравномерное распределение скоростей. Поэтому плоские
уплотняющие кольца применяются для быстроходных колес центробежных (то есть
низконапорных} насосов.
В уголковом кольцевом уплотнении ( 34, б) выходной зазор
значительно больше входного, поэтому скорость па выходе из щели настолько
мала, что не нарушает движения основного потока при входе на лопатки колеса.
Это уплотнение применяют в насосах со средним напором.
При больших напорах, создаваемых колесом центробежного
пасоса, пользуются лабиринтными уплотнениями ( 34, в), отличающимися
минимальными коэффициентом расхода н щелевыми утечками.
Осевое давление и способы его разгрузки. Для уточнения
понятия осевого давления рассмотрим центробежный насос консольного типа (
33),
Отличительная особенность таких насосов, имеющих рабочие
колеса с односторонним входом,—-возникновение во время их работы осевого
гидравлического давления, которое действует против движения жидкости во
всасывающем патрубке насоса и стремится сдвинуть вал с рабочим колесом в эту
сторону. Возникает оно вследствие отсутствия симметрии в рабочем колесе с
односторонним входом. Пусть жидкость во входном отверстии рабочего колеса
имеет давление Р\ (обычно меньше атмосферного), а по выходе из колеса, в
отводящем канале — Рг (больше атмосферного),
Для разгрузки осевого давления в одноколесных насосах:
применяют рабочие колеса с двухсторонним всасыванием (
29). Это наиболее эффективный прием разгрузки. Для восприятия остаточных
случайных осевых усилий используют шариковые или кольцевые пяты (упорные
подшипники) или установочные- кольца на валу насоса, При большой частоте
вращения крупных насосов (больших окружных скоростях вала) применяют
упорно-радиальные и радиальные глубококанавча- тые подшипники;
устанавливают второе кольцевое уплотнение с наружной
стороны заднего диска колеса и отверстий во втулке (рис, 35), что выравнивает
давление по обе стороны рабочего колеса. Суммарная площадь разгрузочных
отверстий во втулке должна превышать площадь зазора ire менее чем в 4 раза.
Здесь возможны остаточные или случайные осевые усилия (появившиеся, например,
в результате неодинакового износа уплотни - тельных колец), для восприятия
которых требуется устройство упорных подшипников.
Разгрузочные отверстия в рабочем колесе насоса уменьшают
его к. п. д. на 4—6%, так как щелевые утечки здесь происходят'с двух сторон
колеса;
устраивают механические пяты в виде упорных подшипников п
опорной части насоса. Этот способ отличается минимальной "затратой
мощности в результате низкого коэффициента трения упорных подшипников.
|