Відцентрові насоси
В результаті впливу робочого колеса рідина виходить з нього з більш високим тиском і більшою швидкістю, ніж при вході. Вихідна швидкість перетвориться в корпус насоса в тиск перед виходом рідини з насоса. Перетворення швидкісного напору в п'єзометричного частково здійснюється в спіральному відвід 1 (див. малюнок 1) або спрямовуючий апараті 3. Незважаючи на те що рідина надходить з колеса 2 в канал спірального відводу з поступово зростаючими перерізами, перетворення швидкісного напору в п'єзометричного здійснюється головним чином у конічному напірному патрубку 4. Якщо рідина з колеса потрапляє в канали направляючого апарату 3, то більша частина зазначеного перетворення відбувається в цих каналах.
рис. 1. Схема насоса зі спіральним відводом
a - Без направляючого апарату; б-з напрямним апаратом
Направляючий апарат був введений в конструкцію насосів на підставі досвіду роботи гідравлічних турбін, де наявність направляючого апарату є обов'язковим. Насоси ранніх конструкцій з напрямним апаратом називалися турбонасос.
Найбільш поширеним типом відцентрових насосів є одноступінчасті насоси з горизонтальним розташуванням валу і робочим колесом одностороннього входу. На малюнку 2 показана насосна установка, що складається з відцентрового насоса 3 типи НЦС, електродвигуна 5, службовця приводом для насоса і змонтованого разом з ним на рамі 6.
ис. 2. Схема відцентрового самовсмоктуючого насоса НЦС-1
Цей насос застосовується в основному для відкачування чистої води при розробці котлованів під фундаменти і траншеї, також для інших подібних робіт у різних галузях промисловості і будівництва. Насос обладнаний всмоктуючим рукавом 2, обладнаним фільтром 1 і напірним патрубком 4. Привід насосів цього типу, крім електродвигуна, може здійснюватися бензиновими двигунами внутрішнього згоряння.
Характеристика насоса НСЦ-1 приведена на малюнку 3.
Рис. 3. Характеристика насоса НЦС-1
Одноступінчасті насосні установки можуть бути обладнані насосами консольного типу - типу К (Див. малюнок 4) з приводом від електродвигуна через сполучну муфту, призначеними для подачі чистої води та інших малоагрессівних рідин.
Насос типу К складається з корпусу 2, кришки 1 корпусу, робочого колеса 4, вузла ущільнення вала й опорної стійки. Кришка корпусу відлита за одне ціле зі всмоктуючим патрубком насоса. Робоче колесо закритого типу закріплено на валу 9 насоса за допомогою шпонки і гайки 5. У насосів потужністю до 10 кВт робочі колеса нерозвантаженими, а у насосів потужністю 10 кВт і вище розвантажені від осьових зусиль. Розвантаження здійснюється через розвантажувальні отвори в задньому диску робочого колеса і ущільнювальний поясок на робочому колесі з боку вузла ущільнення. Завдяки розвантаженні знижується тиск перед вузлом ущільнення валу насоса.
Рис. 4. Схема консольного насоса одностороннього всмоктування типу К
Для збільшення ресурсу роботи насоса корпус (тільки у насосів потужністю 10 кВт і вище) і змінні корпуси (у всіх насосів) захищені змінними ущільнюючими кільцями 3. Невеликий зазор (0,3 - 0,5 мм) між ущільнюючим кільцем і ущільнювальним пояском робочого колеса перешкоджає перетіканню перекачується насосом рідини з області високого тиску в область низького тиску, завдяки чому забезпечується високий ККД насоса.
Для ущільнення валу насоса застосовують м'який набивний сальник. Для підвищення ресурсу роботи насоса і запобігання зносу валу в зоні вузла ущільнення на вал надіта змінна захисна втулка 7. Набивання сальника 6 підтискається кришкою сальника 8. Опорна стійка являє собою опорний кронштейн 10, в якому в шарикопідшипниках 11 встановлений вал насоса. Шарикопідшипники закриті кришками. Мастило шарикопідшипників консистентне.
Робітники колеса одностороннього всмоктування піддані впливу осьової сили, яка спрямована у бік входу рідини в робоче колесо. Осьова сила виникає через те, що розташована проти вхідного перерізу колеса площа A1 = ПЂ D 12 /4 передньої сторони заднього диска знаходиться під дією тиску всмоктування р1, а також за величиною площа задньої сторони цього диска - Під тиском нагнітання р2.
Осьова сила Т може бути обчислена з рівняння
T = О /4 (D 12 - Ds 2 ) (p 2 - p 1 ).
де D 1 - діаметр входу в робоче колесо; D s - діаметр валу.
В Насправді осьова сила дещо менше, ніж обчислена за цією формулою. Це пояснюється тим, що, по-перше, різниця тисків p 2 p 1 менше, ніж повний напір насоса, так як рідина за колесом знаходиться під обертанні, і, по-друге, у зв'язку зі зміною напрямку руху рідини в робочому колесі від осьового до радіального виникає протилежно спрямоване осьове зусилля. Однак розвантажувати осьова сила суттєво мала в порівнянні з тієї, яка виникає під дією різниці тиску на задній диск робочого колеса.
Якщо в одноступінчатих насосах одностороннього всмоктування осьова сила може бути надійно сприйнята наполегливим підшипником, то це буде найбільш економічним рішенням. В іншому випадку необхідно вжити заходів для зменшення осьової сили, що діє на упорний підшипник. Це зменшення може бути досягнуто тільки при пониженні ККД насоса.
Зазвичай застосовують один з двох методів усунення або зменшення осьової сили. За першому методу за робочим колесом розташовують камеру 4 (див. малюнок 5), відокремлену від напірної порожнини ущільнювальними кільцями з малим радіальним зазором. Камера повідомляється із вхідними порожниною 1 робочого колеса 2 через отвори 5, просвердлені в задньому диску 3. У деяких випадках розвантажувальну камеру 4 за допомогою каналу 6 повідомляють з вхідним патрубком. Пристрій спеціального каналу, що з'єднує розвантажувальну камеру з вхідним патрубком, є кращим рішенням, ніж свердління отворів в диску колеса, так як струмінь рідини, що виходить через ці отвори, спрямована проти потоку на вході в робоче колесо і порушує його.
Рис. 5. Схема можливої вЂ‹вЂ‹розвантаження робочого колеса від осьового зусилля
При другому методі врівноваження осьової сили застосовують ребра, розташовані з зовнішнього боку заднього диску. При обертанні робочого колеса внаслідок наявності ребер знижується тиск в порожнині між колесом і корпусом. На малюнку 6 зображені характерні криві осьової сили для неврівноваженого колеса (крива 1), для колеса з розвантажувальної камерою біля заднього диска і дев'ятьма отворами діаметром 10 мм в маточині (крива 2) і ребрами на задньому диску (крива 3).
Як видно з графіків, зображених на малюнку, другий метод є більш дешевим і ефективним в порівнянні з першим; при цьому збільшення потужності відповідає потужності, що втрачається в звичайних умовах за витоків.
Рис. 6. Графік зміни осьової сили
Однак найефективнішим способом розвантаження ротора одноступінчатого насоса від осьового зусилля є застосування насосів з колесами двостороннього всмоктування - типу Д (Див. рисунок 7), у яких завдяки симетрії не виникає осьового зусилля. У цих насосів є роздвоюється полуспіральний підведення 3. У робочому колесі 1 ці потоки з'єднуються і виходять в загальний спіральний відвід. Роз'єм корпусу насоса горизонтальний, завдяки чому забезпечується можливість розтину, огляду, ремонту, заміни окремих деталей і всього ротора без демонтажу трубопроводів (напірний і всмоктуючий патрубки приєднані до нижньої частини корпусу). Вал насоса захищений від зносу закріпленими на валу змінними втулками. Ці ж втулки кріплять робоче колесо в осьовому напрямку. Сальники, що ущільнюють підведення насоса, мають кільця гідравлічного затвора 2. Рідина підводиться до ним під тиском з відведення насоса по трубах. Радіальне навантаження ротора сприймається підшипниками ковзання. Для ф...
