Насосы и насосные станции

Раздел: Техника. Производство

К динамическим насосам относятся центробежные, осевые, вихревые, струйные и другие насосы.

Центробежные осевые и вихревые насосы отличаются вращающимся в неподвижном корпусе рабочим колесом, снабженным лопатками. Колесо, приводимое в движение двигателем, взаимодействуя с жидкостью, сообщает последней некоторое количество энергии, которое и расходуется на создание давления или напора.

Центробежный иасос состоит из: рабочего колеса /, корпуса насоса 2, подводящего капала 5 (входная часть корпуса от приемного патрубка насоса до рабочего колеса), отводящего каналаЗ (часть корпуса, по которому жидкость, выброшенная из рабочего колеса, отводится к напорному патрубку 7).

Центробежные насосы обычно располагают выше уровня жидкости в приемном резервуаре (), поэтому насос перед пуском необходимо заполнить этой жидкостью. Заливать насос при наличии обратного клапана 4 с сеткой можно через воронку 8 до полного вытеснения воздуха из всасывающего трубопровода 3 и корпуса насоса 2. Если пет обратного клапана, то для заливки воды нужно отсасывать воздух из корпуса насоса (при закрытой за- дпижке 6) специальным вакуум ом-пасосом.  

В центробежных насосах жидкость подается за сче1 центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Она увлекается лопатками и под действием центробежной силы движется от центра колеса к периферии вдоль лопаток. Затем жидкость попадает Б отводящий канал, где за счет уменьшения скорости увеличивается напор, а из пего поступает в напорный трубопровод. В результате в рабочем колесе насоса у входа на лопатки получается разрежение. Поэтому жидкость из приемного резервуара под действием наружного атмосферного давления станет подниматься по всасывающему трубопроводу в насос, где рабочее колесо ее подхватит и направит в напорный трубопровод. Так устанавливается непрерывное движение жидкости из приемного резервуара через всасывающую трубу и насос в напорный трубопровод. Центробежные насосы — очень распространенные водоподъемные машины.

Так как все центробежные насосы рассчитаны на привод от стандартных электродвигателей л непосредственно соединяются с ними специальными муфтами, то такие установки характеризуются довольно высоким к. п. д., компактностью и надежностью эксплуатации. Эти насосы выпускаются с подачей от 1,5 до 20 000 л/с и напором от 10 до 1000 м.

Осевые насосы () имеют следующие основные детали: рабочее колесо 1, корпус насоса 2 и выправляющий аппарат 3. Рабочее колесо ( 10, 6) состоит из массивной втулки, на которой закреплено от 3 до 6 лопастей, и наноминает пароходный гребной винт или пропеллер вентилятора. Корпус насоса представляет собой трубу с отбортованным нижним входным участком и коленообразно загнутым верхним се участком. Нижний, плавно очерченный, входной участок корпуса служит подводящим каналом насоса, а участок корпуса за колесом, в пределах выпрямляющего аппарата — отводящим каналом па coca. Лопатки выправляющего аппарата загнуты противоположно лопаткам рабочего колеса и закреплены на неподвижной втулке, Выправляющий аппарат раскручивает поток, закрученный рабочим колесом насоса.

Рабочее колесо этого насоса, так же как и у центробежных, является основным рабочим органом, Его действие на жидкость можно пояснить следующим образом. При движении самолета в воздухе, на его крылья действует подъемная сила, уравновешивающая вес самолета, Подобно этому на лопатках рабочего колеса насоса при его вращении в жидкости возникают аналогичные силы, по уравновешивают они вес столба жидкости, под которым это колесо находится.

Ввиду того, что окружные скорости вдоль радиуса рабочего колеса неодинаковы (в центре окружности скорость равна нулю, а на торце лопаток она имеет максимальное значение), то и давления в жидкости вдоль радиуса окажутся разными, возникнут вихреоб-

разования н большие потери энергии. Чтобы не допустить этого, в рабочем колесе насоса устраивается массивная втулка с короткими лопатками. В крупных насосах эта втулка делается пустотелой для размещения механизма поворота лопаток рабочего колеса ка равные углы атаки. Разворотом лопаток достигается широкий диапазон регулирования подачи насоса при сохранении высоких к. п. д.

Вращение рабочего колеса осуществляется двигателем. В осевых насосах жидкость по выходе из рабочего колеса, кроме поступательного движения, приобретает также и некоторое вращательное движение вокруг оси вала, на что бесполезно тратится часть энергии двигателя. Для устранений этого ля колесом устанавливают выправляющий аппарат, который выравнивает движение и повышает к. п. д. насоса.

Осевые насосы находят применение и мелиорации и техническом водоснабжении для подъема расходов от 200 до 90 000 л/с на высоту до 15—20 м.

Вихревые насосы ( 11)—разновидность лопастных, Л;: гидравлическая часть включает рабочее колесо 1 и корпус насоса 4 с крышкой. Рабочее колесо насоса представляет массивный стальной диск с фрезерованными по окружности пазами, образующими лопатки. Внутри корпуса копцептрнчно расположен к оси вала насоса отливной канал 5, идущий по направлению вращения от входного до напорного патрубка. Между этими патрубками расположена перемычка, подходящая к рабочему колесу с минимальным зазором и перекрывающая не менее двух его лопаток. Перемычка служит для отделения всасывающей области от напорной. Всасывающий й напорный патрубки насоса обычно расположены в верхней части корпуса, что обеспечивает последующее его самовсасывание после одноразового залива при первоначальном пуске. Вихревые насосы предназначены для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных примесей. Минимальный зазор между рабочим колесом и корпусом не должен превышать 0,15— 0,2 мм.

Принцип действия вихревых насосов, так же как и центробежных, основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Однако в их работе имеются и некоторые особенности, При вращении рабочего колеса насоса по направлению стрелки (рис, 11) некоторый объем жидкости из всасывающего трубопровода через всасывающий патрубок 6 поступает в пазы рабочего колеса и двигается при этом it направлении от периферии к центру, то есть иначе, чем у центробежных насосов. Затем этот объем жидкости под воздействием центробежной силы начинает двигаться вдоль лопатки, от центра к периферии колеса ( 11, б) и, получив скоростную энергию, отбрасывается в сливной канал. В канале скоростная энергия жидкости переходит в энергию давления (в напор). Под действием напора и подсасывающего действия лопаток колеса этот обьем жидкости снова -попадает на лопатки и цикл повторяется. Таким образом, за полный оборот рабочего колеса указанный цикл повторяется многократно, причем каждый раз происходит приращение энергии и, следовательно, напора. Благодаря этому вихревой насос развивает напор в 2—4 раза больший, чем центробежный с таким же диаметром рабочего колеса.

Недостатки этих насосов: сравнительно невысокий к. ii. д. (20 -50%) и быстрый износ частей при подъеме поды, содержащей песок.

Вихревые насосы выпускают подачей от 8 до GO м3/ч с напором от 25 до 250 м. Выпускаются также комбинированные пасосы, у которых в одном корпусе размещаются колеса центробежного л вихревого типа. Эти насосы отличаются более высоким к. п. д.

Водоструйные насосы. Струйные водоподъемники приводятся в действие аа счет энергии рабочей (вспомогательной) жидкости, подводимой к ним со стороны. Эта жидкость, проходя с большой скоростью через жидкость, подаваемую насосом, смешивается с последней и, передавая ей часть энергии, увлекает за собой. Рабочая жидкость может быть капельной (например, вода) и газообразной (пар). Подаваться насосом могут и капельная, и газообразная жидкости.

На рисунке 12 представлена водоподъемная установка с водоструйным насосом ВН-2-8. Эта установка с центробежным насосом 2К.-6 обеспечивает подачу от 1 до 4,5 л/с с глубины Hi, равной от 28 до 8 м. Свободный напор над скважиной составляет в среднем 20 м.

Рассмотрим работу водоструйного насоса ВН-2-8 ( 12). Рабочая пода под давлением подводится по трубе 4 к соплу 8, а из него с увеличенной скоростью попадает в цилиндрический участок—смеситель 9. Здесь в силу создавшегося разрежения вода из колодца или скважины подсасывается и перемешивается с рабочей водой. Далее смешанный лоток воды поступает в расширяющийся участок насоса — диффузор 10, где (в связи с понижением скорости) давление (напор) увеличивается до такого предела, который обеспечивает дальнейший подъем и перемещение воды по трубе 5 в насос 2 и далее по напорной трубе через задвижку 3 к потребителю.

В Советском Союзе, кроме водоструйного насоса ВН-2-8, имеются и другие конструктивные разработки для водоподъема из колодцев и скважин.

Водоструйные насосы отличаются простотой устройства и обслуживания, так как не имеют трущихся частей и клапанов. Они малочувствительны к загрязненной воде, и потому их часто применяют для перекачки пульпы, угольного шлама, ливневых и сточных канализационных вод.

Недостатки водоструйных насосов — низкий к. п. д., не более 31—35% и необходимость утепления резервной емкости воды для заливки насоса.

В практике сельского водоснабжения водоструйные насосы обычно используют в комбинация с центробежными ( 12). Достоинство такой установки состоят в том, что в скважине нет вращающихся деталей, а центробежный насос и электродвигатель располагаются на дневной поверхности, в удобном для осмотра месте.