Описание работы центробежных насосов

Рисунок 6 – Рабочая схема центробежного насоса

Рабочее колесо а (Рисунок 6), снабженное лопатками и насаженное на вал, вращается с большой угловой скоростью в спиральном кожухе С. К двум патрубкам кожуха присоединяется всасывающий Тв и напорный Тн трубопроводы. Механическая энергия подводится в виде вращающегося момента и передается жидкости через лопатки вращающегося рабочего колеса. Вода, залитая в насос перед пуском, увлекается лопастями и под действием центробежной силы - протекает по межлопастным каналам от центра колеса к его периферии и выбрасывается в спиральный корпус.

В дальнейшем движении жидкость поступает в напорный трубопровод. Благодаря описанному движению перед входом в рабочее колесо создается пониженное давление (вакуум, если Р_а=Р_атм), и уходящая отсюда жидкость будет непрерывно заменяться вновь поступающей из приемного резервуара через всасывающий трубопровод под действием атмосферного давления. Таким образом, создается непрерывный ток жидкости.

Многоступенчатые центробежные насосы. Для создания высоких давлений появляется необходимость в последовательном включении нескольких рабочих колес (Рисунок 7), насаженных на общий вал. В этом случае один и тот же поток жидкости проходит через ряд ступеней повышения давления, причем общий создаваемый напор будет равен сумме напоров, создаваемых каждым колесом. Обычно колёса выполняются одинаковыми, поэтому принято считать что общий напор равняется Н=І · Н_к, где Н_к – напор одного колеса, І – число рабочих колес.

Две распространенные схемы таких многоступенчатых насосов с различным расположением колес приводятся на рисунке 7- а) и 7- б). В первой все колеса повернуты в одну сторону, во второй их направление попарно обратное.

а)	б)
Рисунок 7 - Схемы насоса: а) - с двухсторонним подводом жидкости; б) - смешанного соединения колес

На рисунке 7 - а) насос имеет одно колесо, к которому жидкость подводится с двух сторон, что по существу является параллельным соединением двух односторонних колес, причем каждое из них дает половину общего расхода, напор же остается равным напору, развиваемому одним колесом.

Более сложная схема с двумя параллельно включенными группами последовательно работающих колес (смешанное соединение) приведена на рисунке 7-б).

В центробежных насосах спирального типа (Рисунок 8 –а) жидкость из колеса непосредственно поступает в спиральный канал кожуха и затем либо отводится в напорный трубопровод, либо по переточным каналам, поступает к следующему колесу.

В турбинных центробежных насосах (Рисунок 8-б) жидкость, прежде чем попасть в спираль или канал, ведущий к следующему колесу, сначала проходит через специальные направляющие жидкость устройства.

а)	б)
Рисунок 8 - а) Схема многоступенчатого насоса спирального типа б) Схема многоступенчатого насоса турбинного типа

Консольные насосы — это вид центробежных насосов с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу, расположенному на конце вала, удаленном от привода, см. рисунок 9.

Рисунок 9 – Размещение рабочего колеса консольного насоса

Консольные насосы служат для перекачки воды, химически активных жидкостей, жидкостей включающих примеси и твердые включения, для откачивания чистой воды при разработке котлованов под фундаменты и траншеи, также для других подобных работ в различных отраслях промышленности и строительства.

а)	б)
Рисунок 10 – а) консольные насосы; б) консольный насос одностороннего всасывания типа К

Таблица 1 - Техническая характеристика центробежных насосов К и КМ

Погружной насос — это насос, погружаемый ниже уровня перекачиваемой жидкости, что обеспечивает подъем жидкости с большой глубины, охлаждение узлов насоса, а так же иногда и подъём жидкости с растворенным в ней газом. Устанавливается в буровых скважинах, шахтных колодцах, технологических ёмкостях.

Для подъема воды с больших глубин используют многоступенчатые насосы типа АП и ЭЦВ (Рисунок 11).

а – общий вид; б – установка в скважине; 1 – электродвигатель; 2 – приемный фильтр; 3 – насос; 4 – водоподъемная труба; 5 – электрический кабель.

Рисунок 11 - Скважинный погружной центробежный насос

Существуют также бытовые погружные насосы, используемые, например, для перекачивания жидкости из бассейнов и подвальных помещений, а также для местного водоснабжения.

Таблица 2 - Техническая характеристика погружных насосов

Плавающие центробежные насосы типа ПН применяют для забора воды из открытых источников и шахтных колодцев. Это трехступенчатые центробежные насосы с вертикальным расположением вала. Привод - от электродвигателя.

Насос 2 (Рисунок 12) с электродвигателем 1 смонтирован на цилиндрическом

Рисунок 12 – Плавающий насос

понтоне 3, что позволяет насосному агрегату находиться на воде в плавающем состоянии. Понтон 3 выполнен из листовой стали толщиной 1 мм. На всасывающей стороне насоса установлена крышка с сетчатым фильтром, через который поступает вода при работе насоса. К нагнетательным патрубкам подсоединяются напорные шланги 4, позволяющие понтону опускаться или подниматься одновременно с уровнем воды в источнике. Подача этого насоса 3.5…6.5 м3/ч при напоре 20…28 м.   1- электродвигатель; 2 центробежный 2- насос; 3 – понтон; 4 – напорные шланги

2 Вихревые насосы применяютсядля подъема чистой воды, не содержащей абразивных примесей (песка) (Рисунок 13 - а, б). В корпусе насоса смонтирована перемычка, разделяющая всасывающий и нагнетательный патрубок.

Такие насосы обладают способностью самовсасывания и не требуют заливки воды перед повторным пуском. В связи с чем они находят широкое применение в системах автоматизации.

В начале работы воздух из всасывающей трубы удаляется самим насосом, в результате чего в трубе создается разрежение и вода под действием атмосферного давления поступает в корпус.

При вращении рабочего колеса вода, находящаяся между рабочими лопастями, приходит во вращение и силами трения приводит в движение воду в кольцевом канале. При движении воды по лопастям между ними и каналом образуются вихревые течения. Под действием вихрей и центробежной силы вода отбрасывается лопастями в канал, приобретает дополнительную энергию. При таком движении воды скорость и напор ее возрастают, а в конце канала достигают максимального значения. При выходе из канала кинетическая энергия преобразуется в давление. Напор воды еще более увеличивается.

а) б)

1 – корпус; 2 – всасывающий патрубок; 3 – напорный патрубок; 4 – перемычка; 5 – кольцевой канал; 6 – лопасть рабочего класса; 7 – рабочее колесо.

а)

б)

Рисунок 13 – а) Вихревой насос; б) Рабочее колесо

Недостаток вихревых насосов – низкий КПД (до 35 %) и быстрый износ при наличии в воде песка.

Таблица 3 - Самовсасывающиеся вихревые насосы

3 Осевые насосы применяются для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах и других отраслях народного хозяйства.

Отличительной особенностью осевых насосов является - конструкция и функционирование рабочего колеса (Рисунок 14).

1 – корпус (камера трубчатая); 2 – выправляющий аппарат; 3– втулка; 4– лопасть   Рисунок 14 – Схема осевого насоса

Оно состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей, представляющих собой обтекаемое изогнутое крыло с закрученной передней, набегающей на поток, кромкой. При перемещении профиля лопасти, вызываемого вращением рабочего колеса, в жидкости, за счет изменения скорости её течения вдоль нижней и верхней поверхности профиля, давление над профилем должно повыситься, а под профилем - понизиться. Благодаря этому создается напор насоса.

Рабочее колесо насоса вращается в трубчатой камере, в результате чего основная масса потока в пределах колеса движется в осевом направлении, что и

определило название насоса. Двигаясь поступательно, перекачиваемая жидкость одновременно несколько закручивается рабочим колесом. Для устранения вращательного движения жидкости служит выправляющий аппарат, через который

она проходит перед выходом в коленчатый отвод, соединяемый с напорным трубопроводом.

Осевые насосы имеют высокий КПД - 90% и выше.