Багатоступеневі горизонтальні насоси.

Багатоступеневі насоси розвивають високі напори при відносно невеликих подачах. Промисловість випускає два типи таких насосів. Перший тип - відцентрові багатоступеневі секційні насоси з робочими колесами однобічного входу з вертикальними торцьовими роз’ємами корпусу. Ці насоси позначаються буквами ЦНС. Другий тип - відцентрові багатоступеневі насоси спірального типу з робочими колесами однобічного входу, які згруповано попарно назустріч одне одному. Ці насоси мають горизонтальний роз’єм корпусу і позначаються буквами ЦН. Різновидністю насосів другого типу є відцентрові багатоступеневі насоси з горизонтальним роз’ємом корпусу і з першим робочим колесом двобічного входу. Решта робочих колес - одностороннього входу,які згруповано попарно назустріч одне одному.

Рисунок 36. Схеми руху рідини в багатоступеневих насосах. а) - в насосах типу ЦНС; б) - в насосах типу ЦН.

Рисунок 37. Розріз багатоступеневого насоса типу ЦНС. 1 - напірна кришка з вихідним патрубком; 2 - спрямовуючий апарат;    3 - корпус секції; 4 - шпилька; 5-захисно-ущільнююче кільце; 6 -рези-новий шнур; 7 -вхідна кришка з вхідним патрубком; 8 -канал в криш-ці для гідравлічного ущільнення сальника; 9 - муфта; 10 - радіальний роликопідшипник; 11-кронштейн; 12 - сальник; 13 - кільце гідравліч-ного ущільнення; 14 - грундбукса; 15 - захисна втулка; 16 - робоче колесо;17 - вал; 18 - шпонка; 19 - щілина підведення води до гідрав-лічної п’яти; 20 - дистанційна втулка; 21 - втулка розвантаження; 22 - гайка-втулка; 23 - ущільнення в кришціпідшипника; 24 - захисно-ущільнююче кільце; 25 - гідравлічна автоматична п’ята.

Якщо воду заставити проходити послідовно через кілька колес, які змонтовано в одному корпусі насоса, то напір насоса буде дорівнювати сумі напорів послідовно розміщених колес, які пропускають одну і ту ж подачу. На рисунку 36 показано схеми руху рідини через робочі колеса багатоступеневих насосів різного типу.

На рисунку 37 показано розріз п’ятиступене-вого (п’ятиколесного) секційного насоса марки ЦНС.

Секційні насоси мають вертикальний торцьовий роз’єм корпуса і складаються із окремих секцій, які стягуються шпильками. Демонтаж таких насосів при профілактичних оглядах та при ремонті дуже незручний. Він вимагає більших затрат часу ніж демонтаж насосів К тому що, крім роз’єднання з трубопроводами приходиться робирати підшипники і сальники

Вода з одного робочого колеса на друге відводиться за допомогою лопаток спрямовуючого апарата 2. Напрям початку цих лопаток співпадає з напрямом абсолютної швидкості рідини на виході із робочого колеса. Потім по спеціальному каналу вода підводиться до вхідного отвору наступного робочого колеса.Від останнього робочого колеса вода відводиться в напірний патрубок насоса.

Секційність насоса дозволяє при одній і тій же подачі змінювати напір насоса міняючи кількість секцій. При цьому будуть змінюватися довжини вала, шпильок і трубки відводу води від гідравлічної п’яти.

Нерівні площі бокових поверхонь робочих колес (переднього і заднього дисків) є причиною виникнення осьових зусиль, які направлені в сторону всмоктування. Ці зусилля сприймаються спеціальною гідравлічною п’ятою 25. Вода від останнього робочого колеса поступає через щілину 19 в гідравлічну п’яту, і створюється протитиск осьовим зусиллям. Від п’яти в одних насосах вода відводиться для ущільнення сальників, а потім попадає в всмоктувальну трубу, в інших насосах, де є спеціальний підвід води для ущільнення сальників, вода від гідравлячної п’яти зразу виходить в всмоктувальний трубопровід, або назовні.

Гідравлічна п’ята - відповідальний пристрій, який вимагає старанного догляду. Неполадки в її роботі можуть вивести із ладу весь насос.

Обертаюче зусилля електродвигуна передається насосу через упругу дискову втулочно-пальцеву муфту 9, яка складається із двох полумуфт. Обидві полумуфти з’єднуються між собою циліндричними стальними пальцями з надітими на них резиновими втулками. Ці пальці жорстко закріплюються в полумуфті електродвигуна і вставляються в отвори полумуфти насоса.

Насоси типу  ЦНС  призначені для умовно чистої неагресивної води із вмістом механічних домішок до 0,1% по масі і з розмірами твердих часток до 0,1 мм, або рідин, які схожі з водою за в’язкістю та хімічною активністю.

Секційні насоси мають подачу 8 - 850 м³/годину, а за створюваним напором діляться на нормальні і високонапірні. Насоси нормальної групи створюють напір від 50 до 1440 метрів, а високонапірної - від 600 до 1900 метрів водяного стовпа.

В позначення марки насоса, крім букв, входять два числа, які дають подачу і напір насоса при максимальному К.К.Д. Наприклад, марка насоса ЦНС180-212 (6МС-7 ´ 5) розшифровується так: відцентровий (в російській мові «центробежный») насос секційний з подачею 180 м³/год при напорі 212 метрів водяного стовпа. Якщо після букви С в позначенні марки насоса стоїть буква Г, то це значить, що насос для гарячої води (в деяких марках буква Г значить, що насос для грязної води). Якщо після букви С стоїть буква К, то це насос для кислої води, а якщо буква М, то це насос для роботи на маслі. В дужках наведена марка того ж насоса за попереднім стандартом. В ній 6 - діаметр вхідного патрубка в дюймах (6 дюймів» 150 мм), МС - багатосекційний («многосекционный») насос, 7 - коефіцієнт швидкохідності, зменшений у 10 раз і округлений, 5 - кількість секцій.

До недоліків багатосекційних насосів, крім названих раніше, відносять наявність великих осьових зусиль, відносно низький К.К.Д. (0,6 - 0,75) і неможливість обточування робочих колес (це визвано наявністю спрямовуючих апаратів). До переваг - їх малі габарити при високих напорах.

Багатоступеневі насоси спірального типу марки ЦН конструктивно більш досконалі і мають більш високий К.К.Д., ніж секційні насоси. Вони мають горизонтальний (осьовий) роз’єм корпуса і робочі колеса, які розміщені попарно назустріч одне одному (дивися рисунок 36 б)

Рисунок 38. Розріз чотирьохступеневого насоса типу ЦН. 1 - корпус; 2 - спіральний відвід; 3 - вхідний патрубок; 4 - підшипник; 5 - вал; 6 - сальник; 7 - канали для підведення води на гідравлічне ущільнення; 8 - захисно - ущільнююче кільце; 9, 11, 13, 14 - робочі  колеса; 10 - перетічні канали; 12 - кришка насоса; 15 - підшипник; 16 - муфта; 17 - канали для охолодження підшипників; 18 - канал в корпусі насоса для перетікання води від другого (11) до третього колеса (14); 19 - вихідний патрубок.

На рисунку 38 зображена конструкція насоса марки ЦН, який має 4 робочих колеси. Кришка 12 знімається, як у насосів типу Д, і ротор насоса можна витягати. Вода від першого робочого колеса 9 по внутрішньому каналу 10 переходить на друге робоче колесо 11, з нього по каналу 18 - на третє робоче колесо 14, а потім, через інший внутрішній канал 10 - на четверте робоче колесо 13. Далі по спіральному каналу вода поступає в напірний патрубок 19. Підвід води до робочих колес спіральний, як у насосів з двобічним входом. Гідравлічне ущільнення (вода підводиться трубкою 7) улаштовується тільки у першого робочого колеса, щоб не допускати порушення вакууму. На вході в третє робоче колесо гідравлічне ущільнення не потрібне, тому що там уже створено значний тиск.

Урівноваження осьових зусиль, в основному, досягається взаємно протилежним розміщенням робочих колес, а залишкові та випадкові осьові зусилля сприймаються радіально-опорним підшипником 15. Вхідний і вихідний патрубки направлені в різні сторони (як у насосів типу Д) і розміщені в корпусі нижче валу, що полегшує монтаж та демонтаж насоса.

Наряду з перевагами (високий К.К.Д., осьовий роз’єм корпуса, можливість обточування робочих колес, урівноваження осьових зусиль) насоси цього типу мають і недоліки (вони громіздкі, складна форма корпусу, значні габарити, висока вартість).

Позначення марки насосів ЦН аналогічне позначенню насосів ЦНС. Наприклад марка насоса ЦН400-210-У3 розшифровується так: відцентровий («центробеж-ный») насос має подачу 400 м³/год. При напорі 210 метрів водяного стовпа. Буква У позначає кліматичне виконання, а цифра 3 - вимоги до розміщення. Якщо після числа, яке позначає напір, добавляється буква а, або б, то це свідчить про обточку робочих колес.

Насоси типу ЦН часто застосовуються як конденсатні на теплових електростанціях.

Насоси для стічних вод.

Каналізаційні насоси призначені для транспортування побутових і виробничних стічних вод, а також інших забруднених рідин з рН = 6 - 8,5, з густиною до 1050 кг/м³ і вмістом твердих абразивних часток розміром до 5 мм не більше 1% по об’єму. Промисловість виробляє для перекачування стічних рідин відцентрові насоси таких типів: СД - динамічні, для стічних рідин, горизонтальні; СДВ - динамічні, для стічних вод, вертикальні; СМ - стічно-масні; СМС - стічно-масні з вільновихровим колесом; ЦМК - відцентрові моноблочні каналізаційні (занурювальні); ЭЦК - електронасоси відцентрові каналізаційні (занурювальні); ЦМФ - відцентрові моноблочні фекальні (занурювальні); ГНОМ - для грязної води насоси одноступеневі моноблочні (занурювальні). Виробляються, також, насоси для специфічних рідин. Деякі із них будуть розглянуті в наступних параграфах.

Насоси для стічних вод мають більші прохідні канали, які гарантують безперебійну роботу при подачі забруднених рідин. З цією метою робочі колеса таких насосів виготовляють з невеликою кількістю (2 - 4) лопаток округленої форми. Крім того, в корпусі насоса роблять спеціальні отвори з кришками (люки) для огляду і прочистки насосів.

На рисунку 39 показано розріз горизонтального одноступеневого насоса типу СД. Насос консольного типу з однобічним осьовим підводом рідини. Опора насоса виконана у вигляді кронштейна 9, до фланця якого прикріплено корпус 4 з кришкою 1. В корпусі розміщено робоче колесо 3, яке насаджене на вал 8 і закріплене гайкою 5. Вал обертається в підшипниках 7 і 10. Для ущільнення вала в місті проходу через корпус передбачено сальник 6. Для ущільнення зазору між корпусом і робочим колесом установлено з’ємне ущільнююче кільце 2.Для охолодження, промивки і гідравлічного ущільнення сальника до нього із стороннього джерела підводиться чиста вода. Цю воду слід подавати під тиском на 0,03-0,05 Мпа (0,3-0,5 атм) більше, ніж тиск в напірному патрубку насоса.

Рисунок 39. Розріз каналізаційного насоса типу СД. 1 - вхідний патрубок; 2 - захисно-ущільнююче кільце; 3 - робоче  колесо; 4 - корпус;5 - гайка; 6 - сальник; 7, 10 - підшипники; 8 - вал; 9 - опорний кронштейн.

Горизонтальні насоси СД випускають з подачами до 2500 м³/годину. В позначеннях марки насосів типу СД, СМ і СМС, після букв, які розшифровано раніше, наводяться подача (в м³/год) і напір (в метрах) насоса при максимальному К.К.Д. Якщо після напору в марці насоса стоїть буква а або б, то це значить, що робоче колесо обточено.

Вертикальні насоси СДВ випускають для подач більше 2500 м³/год. За конструкцією вони схожі з уже розглянутими водопровідними вертикальними насосами. Корпус насоса виконується з роз’ємом в горизонтальній площині. Рідина до насоса підводиться в осьовому напрямі знизу. Насоси СДВ, подібно насосам СД, мають розширені проточні канали. Чиста вода для ущільнення сальників також подається із стороннього джерела. Насос і двигун установлюються на окремих фундаментах. Осьові зусилля і вага рухомих частин насоса і двигуна сприймається п’ятою електродвигуна, яку розміщено в масляній ванні.

Крупні вертикальні насоси для стічних вод мають подачу до 9000 м³/годину.

Останнім часом все більшого поширення набувають занурювальні насоси для забруднених рідин, в тому числі і для стічних вод. Це насоси типів ЦМК, ЭЦК, ЦМФ і ГНОМ.

На рисунку 40 зображено насос типу ЦМК. Це занурювальний моноблочний агрегат із вбудованим електродвигуном, який загерметизовано від попадання в нього стічної рідини. Насосна частина агрегату - це одноступеневий відцентровий насос з двохлопасним робочим колесом, яке закріплено на консольно виступаючому валу електродвигуна.

Робоче колесо закритого типу. Між зоною всмоктування та зоною нагнітання передбачено лабіринтне ущільнення.

Насоси ЦМК комплектуються спеціальним пристроєм для автоматичного стикування його з напірним трубопроводом. Це дозволяє демонтувати насос при наповненому колодязі або резервуарі, де його уста-

Рисунок 40. Занурювальний насос ЦМК. 1 - напірний патрубок;  2 - електродвигун; 3-ручка; 4-робоче колесо; 5-корпус

Рисунок 41. Занурювальний насос ГНОМ. 1 - ручка; 2 - напірний патрубок; 3 -ротор;4 -статор електродвигуна; 5 - корпус насоса; 6 - торцьове ущільнення; 7 - камера розділен- ня; 8 - прорезинений відвід;        9 - робоче колесо

новлено. Насоси цієї марки можуть використовуватися як для стаціонарної установки, так і в переносному варіанті для викачування води із затоплених колодязів, або для спорожнення резервуарів.

При виконанні будівельних робіт для відкритого водовідливу, а також для перекачки забрудненої води (в тому числі і стічної) останнім часом часто застосовують насоси типу ГНОМ (рисунок 41).

Робоче колесо насоса типу ГНОМ напіввідкрите (без переднього диску), консольно закріплене на валу електродвигуна. Електродвигун спеціального виконання асинхронний з короткозамкненим ротором. Ротор обертається в двох шарикопідшипниках, які установлено в верхній і нижній кришках. Між робочим колесом і нижнім підшипником розташована масляна камера з вузлом ущільнення. Масло в камері призначено для змащування і охолодження пар тертя торцьових ущільнень. Воно ж запобігає проникненню грязної перекачуваної рідини в електродвигун. Наявність масляної камери дещо ускладнює експлуатацію насоса типу ГНОМ у порівнянні з експлуатацією насосів типу ЦМК.

Рідина, яку перекачує насос, засмоктується робочим колесом і подається в кільцеву щілину між електродвигуном і корпусом. Далі рідина потрапляє в напірний патрубок і нагнітається через резиновий рукав. Насоси типу ГНОМ здатні транспортувати рідину густиною до 1250 кг/м³ при вмісті твердих механічних домішок розміром до 5 мм не більше 10 % по масі. Стандартом передбачено випуск насосів типу ГНОМ з подачею до 400 м³/годину, але, на сьогодні, промисловість виробляє їх тільки до 100 м³/годину.

Занурювальні насоси можна установлювати безпосередньо в приймальних камерах, резервуарах стічних вод і т.п. без спеціальних приміщень насосних станцій.

За кордоном занурювальні насоси для стічних вод отримали широке розповсюдження. Наприклад, германська фірма «Флюгт» випускає великий ряд типорозмірів занурювальних насосів для стічних вод (з подачами до 4000 м³/годину). Застосування занурювальних насосів для транспортування стічних вод дозволяє суттєво зменшити розміри насосних станцій і, як наслідок, зменшити їх вартість.