Види, конструкції і принцип дії відцентрових насосів

Відцентрові насоси - це динамічні лопатеві насоси, які працюють на принципі використання відцентрової сили і в яких робочим органом є робоче колесо. Вони мають свою класифікацію (рис. 2.4).

Відцентрові насоси найбільше розповсюджені в сільськогосподарському виробництві та в комунальному секторі на селі. Вони призначені для перекачування рідин (переважно води) при температурі від+5 до+105 °С.

Відцентровий насос складається з двох основних конструкцій - корпуса, виготовленого у вигляді спіральної (равликоподібної) камери, і розташованого всередині його робочого колеса (рис. 2.5).

Робоче колесо - це два диски (передній і задній), з'єднані між собою лопатями; воно насаджене на вал, з яким і обертається. З торцевої сторони до корпуса приєднаний усмоктувальний патрубок, через який за допомогою усмоктувальної труби до насоса підводиться рідина, яку він перекачує. Напірний патрубок відлитий заодно з корпусом, до якого і приєднується напірний трубопровід.               

Обов'язковою умовою роботи відцентрових насосів є те, що перед пуском усмоктувальна лінія й насос повинні бути заповнені рідиною, яку перекачують.

 

 

 

Рис. 2.4. Класифікація відцентрових насосів.

 

 

Рис 2.5. Схема одноступінчастого (консольного) відцентрового насоса:

1 – вал; 2 – робоче колесо; 3 – лопаті робочого колеса; 4 – спіральна (равликоподібна) камера (корпус насоса); 5 – нагнітальний (дифузор ний) патрубок; 6 – напрямок потоку рідини; 7 – усмоктувальний патрубок; 8 – напрямок обертання робочого колеса.

 

Рідина відцентровими насосами подається за рахунок відцентрової сили, яка виникає при обертанні робочого колеса, тому вони й називаються відцентровими.

Принцип дії відцентрових насосів полягає в тому, що при обертанні робочого колеса на кожен об'єм рідини, що знаходиться в міжлопатевому каналі на відстані r від осі вала і який має масу М, діє відцентрова сила F=ω²·M·r, де ω - кутова швидкість обертання вала. Під дією відцентрової сили рідина викидається з робочого колеса до периферії, а на вході в нього створюється розрідження (вакуумметричний тиск). Під дією атмосферного тиску (у випадку відкритого джерела) рідина по усмоктувальному трубопроводу безперервно надходить до входу робочого колеса. Рідина, яка виходить з робочого колеса, потрапляє у відвідний спіральний канал, який поступово розширюється, у ньому швидкість її зменшується, а напір (тиск, згідно з рівнянням Бернуллі) збільшується. З відвідного каналу рідина надходить у напірний патрубок, а потім у напірний трубопровід.

Таким чином, у відцентрових насосах рідина входить у насос в осьовому напрямку, а виходить у радіальному.

За конструкцією відцентрові насоси поділяються на горизонтальні, до яких належать консольні, консольно-моноблочні, з двостороннім входом рідини та багатоступінчасті, у тому числі й занурювальні, а також вертикальні.

Консольні насоси - К - це одноступінчасті горизонтальні насоси з одностороннім входом води на колесо з подачею від 4,5 до 300 м³/год при напорах від 9 до 90 м. У них робоче колесо розташоване на кінці вала, тобто консольне, від чого і походить назва "консольні" (рис. 2.2 і рис. 2.5). Вони випускаються у двох модифікаціях - консольні K (рис. 2.6) і консольно-моноблочні KМ (рис. 2.7).

 

 

Рис. 2.6. Поздовжній розріз відцентрового горизонтального консольного насоса К:

1 - усмоктувальний патрубок; 2 - отвори (заглушені пробками) для приєднання вакуумметра й манометра; 3 - робоче колесо; 4 - отвір (заглушений пробкою) для підключення вакуум-насоса; 5 - напірний патрубок; 6 - корпус (спіральний відвід); 7 - свердління (канал) для підведення води до кільця гідроущільнення (23); 8 - грундбукса; 9 - захисна втулка; 10 - набивка сальника; 11 - кришка сальника; 12 - вал; 13 - шариковий підшипник; 14 - розпірна втулка; 15 - щуп; 16 - корпус масляної ванни з підшипниками; 17 - розпірна втулка; 18 і 19 – напівмуфти з'єднання насоса з двигуном; 20 - шпонка; 21 - кришка підшипника; 22 - станина; 23 - кільце гідроущільнення; 24 - корпус сальника; 25 - захисні кільця; 26 - отвір (заглушений пробкою) для спорожнення насоса від води: 27 - передня кришка; 28 і 29 - відповідно накидна гайка і шпонка кріплення робочого колеса на валу; ЗО - розвантажувальні отвори; 31 - ущільнююче кільце.

 

Рис. 2.7. Поздовжній розріз відцентрового горизонтального консольно-моноблочного насоса КМ:                    

1 - насос; 2 - подовжений вал електродвигуна; 3 - фонар кріплення насоса до фланцевого щита електродвигуна; 4 - фланцевий щит (фланець електродвигуна); 5 - електродвигун

Консольно-моноблочні насоси - КМ - конструктивно відрізняються від консольних тим, що в них відсутня станина насоса, а корпус насоса безпосередньо кріпиться до фланцевого щита електродвигуна. Робоче колесо насоса кріпиться на подовженому валу електродвигуна. Така конструкція насоса значно зменшує габарити та вагу агрегату.

Для зменшення осьового тиску, який прагне зсунути робоче колесо з валом проти руху рідини в усмоктувальному патрубку, у втулці робочого колеса влаштовуються розвантажувальні отвори. Вони зменшують ККД насоса на 4...6%.

Маркування насосів К і КМ має таку структуру; аК - Q _г /Н і аКМ - Q _г /Н, де а - діаметр усмоктувального патрубка, мм, зменшений у 25 разів (тобто в дюймах); К - консольний; Q _г - годинна подача, м³/год; Н - напір, м; КМ - консольний моноблочний. Наприклад, насос марки 2К-20/30 - консольний насос з діаметром усмоктувального патрубка 50 мм, подачею 20 м³/год і напором 30 м.

Насоси з двостороннім входом рідини в робоче колесо - Д. Це одноступінчасті насоси з горизонтальним роз'ємом корпусу (рис. 2.8).

 

 

Рис.2.8. Поздовжній розріз відцентрового горизонтального насоса з двостороннім входом рідини Д:

1 - радіально-упорний шариковий підшипник; 2 і 15 - радіальні підшипники ковзання; 3 — корпус сальника: 4 - гайка спеціальна; 5 - грундбукса; 6 - захисно-упорна втулка; 7 - трубка гідравлічного ущільнення: 8 - кришка корпуса насоса; 9 - напівспіральний підвід; 10 – захисно-ущільнююче кільце; 11 - робоче колесо; 12 - шпонка; 13 - отвір (заглушений пробкою) для приєднання вакуум-насоса; 14 - вал; 16 - корпус підшипника; 17 - напівмуфта; 18 - гумові втулки; 19 - шпонка; 20 - кільце гідроущільнення; 21 - спіральний відвід; 22 - кронштейн; 23 – масляна ванна; 24 - рухоме кільце: 25 - кришка підшипника

У них рідина в робоче колесо надходить з двох сторін, внаслідок чого зменшується осьове зусилля на валу, мають місце й інші переваги цього типу насосів. Робоче колесо цих насосів складається з двох зовнішніх дисків і одного внутрішнього із втулкою для кріплення колеса на валу.

Маркування їхнє - Д Q _г-Н, де Д - двосторонній вхід; Q _г - подача, м³/год; Н - напір, м.

Багатоступінчасті насоси. У літературних джерелах ці насоси висвітлюються під російськомовною абревіатурою: М (багатоступінчасті); МС (багатоступінчасті секційні); МД (багатоступінчасті з двостороннім входом колеса першого ступеня).

Згідно з вищесказаним, в україномовній абревіатурі вони будуть Б (багатоступінчасті); БС (багатоступінчасті секційні); БД (багатоступінчасті з двостороннім входом колеса першого ступеня).

Ці насоси являють собою декілька насосів, об'єднаних в одну конструкцію (рис. 2.9). Мета цієї конструкції насосів – забезпечення високих напорів, які досягаються за рахунок послідовної роботи декількох робочих коліс.

 

 

Рис. 2.9. Поздовжній розріз відцентрового горизонтального і багатоступінчастого (чотириступінчастого) насоса БС:

1, 3, 4, 5 - робочі колеса; 2 - лівий і правий перепускні канали: 6 - підшипник; 7 - напівмуфта; 8 - канал; 9 - напірний патрубок; 10 - усмоктувальний патрубок; 11 - схема руху рідини в насосі.

Оскільки конструкція окремих вузлів показаного на рис. 2.9 насоса аналогічна раніше розглянутим, то тут вони не наведені. Маркуються ці насоси так: тип Б - аБ - Q _г /Н; тип БС - аБС - Q _г /Н; тип БД - аБД - Q _г /Н, де а - діаметр вхідного патрубка, мм, Б - багатоступінчастий; БС - багатоступінчастий секційний; БД – багатоступінчастий з двостороннім входом колеса першого ступеня; бг - годинна подача, м³/год; Н - напір, м.

Занурювальні насоси - це багатоступінчасті секційні вертикальні відцентрові насоси. Тепер вони випускаються під однією абревіатурою - ЕВВ: Е -електрифікований; В - відцентровий; В - водопідйомний. Вони призначаються для підняття підземних вод зі свердловин (рис. 2.10). Подача цих насосів - 0,63...1000 м³/год при напорі 12...680 м. Марка цих насосів означає ЕВВ d - Q _г /Н, де d₀ - внутрішній діаметр обсадної труби, мм, зменшений у 25 разів (у дюймах); Q _г - годинна подача, м³/год; Н - напір, м.

 

Рис 2.10. Занурювальний відцентровий насос.

а – загальний вигляд;

б – насос;

в– електродвигун;

1 - напірний патрубок;

2 - корпус радіального підшипника;

3 – шаровий зворотний клапан;

4 – стяжка;

5 – радіальний підштпник;

6 – обойма лопатевого відводу (кокрпус секції);

7 – направляючий апарат;

8 – робоче колесо;

9  - вал;

10 – підвід (вхід) води;

11  - сітка;

12 – статор електрдвигуна;

13 – ротор електродвигуна;

14 - радіально-упорний підшипник ковзання;

15  - обмежувач;

16  - діагфрагма;

17  - днище.