ЭЛЕМЕНТЫ УСТРОЙСТВА ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ

Основные рабочие органы

Рабочее колесо состоит из втулки и лопастей, связанных с ней непосредственно или при помощи одного или двух дисков. В зависимости от числа дисков рабочие колеса бывают закрытыми (два диска), полуоткрытыми (один диск) и открытыми (без дисков). Недостаток открытых и полуоткрытых колес — перетоки жидкости из одного межлопастного канала в другой через зазор между колесом и корпусом. Однако они проще в изготовлении, компактнее и менее подвержены засорению при перекачивании взвешенных веществ.

Колеса изготовляют с односторонним (рис. 1.3, а, в, д, е) или двусторонним входом (рис. 1.3, б, г). В последнем случае два колеса, действующие параллельно, соединены в одну деталь.

Поверхности лопастей центробежных колес — цилиндрические, а осерадиальные рабочие колеса имеют сферические лопасти, что благоприятствует потоку в широком искривленном канале.

Рабочее колесо осевого насоса всегда открытого типа, на цилиндрической втулке его, снабженной обтекателем, предусмотрены три—пять лопастей винтовой формы (рис. 1.3, д). В мощных насосах лопасти могут поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной к оси вращения, посредством болтового соединения или при помощи поворотного механизма. Изменением положения лопастей можно в широких пределах регулировать подачу насоса, сохраняя высокий к. п. д.

У насосов предназначенных для перекачивания взвешенных веществ (песка, грунта, шлама, волокнистых масс) и сильно загрязненных канализационных вод каналы в рабочих колесах значительно расширены (рис. 1.3, е), а число лопастей уменьшено (до двух и даже до одной).

Для рабочих колес и других деталей проточной части насосов, в зависимости от их назначения, применяют различные материалы:

чугун и углеродистую сталь (нейтральные жидкости);

хромистые и хромоникелевые стали (кислая вода);

бронзу и цветные сплавы, хромоникелькремнистую сталь, ферросилид, титан, пластмассы, керамику, фарфор, графит, покрытия из резины, смолы, эмали и стекла (химически агрессивные и абразивные жидкости).

Рабочие колеса насосов, предназначенных для откачки из нефтяных скважин жидкости со значительным (до 1%) содержанием Механических примесей, изготовляют из полиамидной смолы.

Отводы. Из рабочего колеса жидкость поступает в отводящее устройство, выполненное непосредственно в корпусе насоса или в отдельных деталях. Функции устройства: 1) снизить скорость с наименьшими гидравлическими потерями; 2) обеспечить осесимметричный поток на выходе из рабочего колеса с тем, чтобы в каналах рабочего колеса поток был установившимся (без пульсаций); 3) отвести поток к выходному патрубку или к следующей ступени насоса.

Один или несколько каналов отвода состоят из двух основных частей: спиральной части и диффузора.

Спиральный отвод с одним каналом (рис. 1.4, а) охватывает колесо по всей окружности. Снижение скорости потока начинается на этом участке и продолжается в коническом выходном патрубке 1 (диффузоре). Форма сечения спирали бывает различной: круговой, трапециевидной, грушевидной, прямоугольной.

При нарушении осевой симметрии потока возникает поперечная гидравлическая сила, изгибающая вал и вызывающая усиленный износ опорных подшипников. Для уменьшения этой силы иногда применяют двухзавитковый отвод (рис. 1.4, б, в). С этой же целью патрубки спиралей многоколесных насосов располагают в шахматном порядке (рис. 1.4, г).

Направляющий аппарат, применяемый в многоступенчатых насосах, состоит из нескольких каналов со спиральным abc и диффузорным bcde участками (рис. 1.4, д). По сравнению со спиральным отводом направляющий аппарат компактнее, вследствие чего уменьшаются габариты многоступенчатого насоса. Максимальный к.п.д. насоса несколько повышается (примерно на 2%). С другой стороны, насосы спирального типа более просты в изготовлении и сборке и удобны для осмотра проточной части. Кроме того, они обеспечивают более высокий средний к. п. д. при эксплуатации (см. § 12).

Переводные каналы многоступенчатых насосов служат диффузорами и соединяют отвод предыдущей ступени с подводом к последующей. В насосах с направляющим аппаратом (рис. 1.4, е) переводной канал 2 соединяет диффузорные участки отвода 1 с каналами обратного направляющего аппарата. Лопасти 3 обеспечивают радиальный подвод жидкости (показано стрелкой). В насосах со спиральным отводом переводные каналы выполняют в корпусе насоса или в примыкающей к нему U-образной трубе и заканчиваются сердцевидным подводом (рис. 1.4, ж). Если отвод от предыдущего колеса двухканальный, то подвод к следующему колесу получается более компактным (рис. 1.4, з).

Подвод обеспечивает плавное изменение скорости жидкости перед входом в колесо с минимальными гидравлическими потерями и осесимметричное поле входной скорости, необходимое для создания установившегося потока в колесе. Для одноступенчатых насосов с односторонним всасыванием осевой подвод (рис. 1.4, и) является предпочтительным из-за простоты и эффективности. Наличие в подводе колена с небольшим радиусом кривизны приводит к ухудшению действия подвода. Боковой подвод применяется в насосах с двусторонним входом и в горизонтальных многоступенчатых насосах с проходным валом. Однородное поле скоростей при входе в колесо обеспечивает полуспиральная или сердцевидная форма канала (рис. 1.4, к).