Общие сведения об общепромышленных насосах, их классификация и основные характеристики

 

 

Рабочие колеса могут быть с односторонним подводом жидкости, как это показано на рис.4 т.е. жидкость подводится к рабочим органам с двух противоположных сторо н.

Рис. 4. Рабочее колесо с двухсторонним входом жидкости.

 

По конструктивному оформлению рабочие колеса бывают закрытые

(рис. 5,а), имеющие передний  и задний диски, полузакрытые ( рис.5, б), в которых отсутствует  передний диски лопасти крепятся  к заднему диску, и открытые( рис. 5, в), имеющие втулки с закрепленными на ней лопастями.

Межлопаточыне каналы в последнем случае образуются лопастями и стенками корпуса.[1,2]

Рис. 5.  Схематическое изображение  колес различного типа:

а – закрытое колесо; б  – полузакрытое; в – открытое;

1 – лопасть колеса; 2 –  корпус насоса

Осевые насосы

Осевые насосы так же относятся  к лопастным насосам, но с повышенным коэффициентом быстроходности (n_s> 600). Они предназначены для работы при малых напорах и больших подачах. С увеличением n_s изменяется форма меридианной проекции рабочего колеса, уменьшается отношение , колесо центробежное с ростом постепенно преобразуется в диагональное ( полуосевое ) и далее в осевое.

Осевые насосы используются в качестве циркуляционных на тепловых и атомных  электрических станциях, на шлюзовых насосных станциях магистральных каналов, на станциях оросительных систем, на шлюзовых насосных станций городского и промышленного  водоснабжения.

На рисунке 6 представлена схема этого насоса.

Рис. 6 схема устройства осевого  насосаю

1 – рабочее колесо; 2 –  выправляющий аппарат; 3 – цилиндрический  корпус

 

Особенность рабочего колеса, в отличие от колеса центробежного  насоса заключается в том, что  лопасти его размещены между  цилиндрической втулкой и цилиндрической внешней стенкой корпуса. На рисунке 7. изображено рабочее колесо осевого насоса типа ‹‹0››.Число лопастей у осевых насосов z = 2– 6.

В непосредственной близости за рабочим колесом в корпусе  размещён выправляющий аппарат. Он представляет собой серию неподвижно закрепленных лопастей, образующих диффузорные каналы, служащие для преобразования кинетической энергии жидкости в давление и придание осевого направления. Таким образом, лопастная система насоса получается как бы встроена в цилиндрическую трубу, что позволяет заметно упростить конструкцию насоса.

Отвод выполнен в виде коленообразной трубы, обеспечивающей вывод вала наружу. Вал насоса покоится в двух опорных  подшипниках:  верхнем и нижнем. Последний обычно изготавливается вместе с выравнивающим аппаратом. [1,7]

Рис. 7. Рабочее колесо осевого насоса.

Диагональные  насосы

Диагональные насосы, в  которых давление развивается как  за счет центробежной силы, так и  за счет подъемного действия лопастей. В них жидкость входит в колесо в осевом направлении и выходит под углом к оси,  чаще применяют при оборудовании артезианских скважин, так как диагональные колеса позволяют уменьшить габаритные размеры насоса и, следовательно, диаметр артезианской скважины.

Диагональный насос отличается малыми габаритами, бесшумной работой  и монтируется непосредственно  на трубопроводе в горизонтальном или вертикальном положениях. Диагональные насосы ( полуосевые полурадиальные) выпускают в вертикальном и горизонтальном исполнениях. Их используют для создания больших подач и средних напоров при перекачивании загрязненной воды, очищенных стоков, подпиточной и оборотной воды. Они относятся к низко- и средненапорным насосам. Бывают одно- и многоступенчатыми, со спиральными или осевыми отводами.[5,6]

Вихревые насосы

Вихревые насосы по принципу действия относятся к классу насосов  увлечения. Он примечательны тем, что  на небольших подачах они создают  напоры, которые в 2-5 раз выше напоров, развиваемых центробежными насосами при одинаковых диаметрах колеса и частоте вращения вала.

Вихревые насосы имеют  невысокий КПД, делятся на насосы закрытого и открытого типов.

Рис. 4. Вихревой насос.

При вращении колеса жидкость всасывается через всасывающее  окно, поступает в межлопаточное  пространство, откуда под действием  центробежных сил вытекает в боковой  канал, образуя осевой вихрь. В канале жидкость отстает по скорости от вращающегося колеса, вихревой поток многократно  своими полями входит в межлопаточное  пространство, приобретая дополнительную энергию от рабочего колеса. Рабочий  канал заканчивается напорным окном. Лопатки колеса направляет поток  жидкости под давлением нагнетания в напорное окно.

Вихревые насосы успешно  перекачивают жидкости, смесь жидкости и газа, а также пары нефтепродуктов и газа.

В отличие от центробежных насосов мощность, потребляемая вихревыми  насосами, с увеличением подачи уменьшается. Кавитационные свойства этих машин ниже, чем у центробежных, и поэтому в отдельных случаях делают насосы, в которых первая ступень центробежная, вторая ступень вихревая. Такие центробежно-вихревые насосы находят большое применение в народном хозяйстве. [8]

 

Струйные насосы

В отличие от  всех вышерассмотренных  типов насосов струйные насосы не имеют подвижного рабочего органа, передающего жидкости механическую энергию. Поэтому они просты по конструктивному  оформлению и надежны в действии. С помощью струйных насосов можно  перемещать жидкие, газообразные и  твердые сыпучие среды. Струйные насосы применяются при откачке  воды из глубоких колодцев, артезианских скважин, подвальных помещений, корабельных  трюмов и т.д.

Мощные струйные насосы (гидроэлеваторы) применяются в строительстве  для размытия и удаления грунта. На тепловых электрических станциях, судовых силовых установках струйные насосы используются для создания вакуума  в конденсаторах паротурбинных  установок.

 Рабочей средой, с помощью которой  происходит перемещение и повышение (понижение) давления перекачиваемой жидкости, могут быть жидкость, воздух, любой газ, пар. Непременное условие – рабочая среда при входе в струйный насос должна обладать большей удельной энергией, чем перемещаемая.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Схема водоструйного насоса

Основными деталями струйного насоса (рис. 8) являются корпус (приемная камера), в которой помещен насадок – сопло 2, конфузор 4, цилиндрический участок 5 и диффузор 6. Рабочая среда под давлением подводится по трубе 1 к соплу, в котором потенциальная энергия рабочей среды превращается в кинетическую. Вытекая из сопла с большой скоростью, рабочая среда увлекает с собой воздух, находящийся в приемной камере 3, вследствие чего в ней образуется вакуум, под действием которого перекачиваемая жидкость по трубе 8 поступает в приемную камеру. Происходит смешение потоков. При дальнейшем движении скорости потоков выравниваются. В диффузорной части струйного насоса осуществляется уменьшение скорости потока и повышение его давления до заданной величины. Жидкость, вышедшая из диффузора по напорному трубопроводу 7, направляется к месту назначения.[1]

 

Эрлифты

Эрлифт ( рис. 9. ) - это устройство, предназначенное для подъема жидкости на высоту при помощи сжатого воздуха, а так же для удаления сырого осадка изпервичных отстойников, избыточного ила из вторичных отстойников и циркуляции активного ила. Эрлифты могут быть использованы и для других целей (перекачки воды и стоков, агрессивных жидкостей в реагентных хозяйствах и др.)

Эрлифты применяются:

• для подачи активного циркуляционного ила и подъёма сточной жидкости на небольшую высоту на канализационных очистных сооружениях;
• для подачи химических реагентов на водопроводных очистных сооружениях;
• для подачи воды из скважин;

Опыт показал, что наряду с некоторыми недостатками (сравнительно малый кпд, невозможность подъёма  жидкости с малой глубины), эрлифты  обладают рядом достоинств, особенно сильно проявляющихся в очистных сооружениях:

• простота устройства;
• отсутствие движущихся частей;
• возможность содержания взвеси в транспортируемой жидкости;
• сжатый воздух из воздуходувок в качестве источника энергии.[3,5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Объёмные насосы

Объёмные насосы перемещают жидкость по принципу механического периодического вытеснения жидкости рабочим телом, создающим в процессе перемещения определённое давление на жидкость.[5]

Поршневые насосы

Поршневой насос представляет собой объемную машине с возвратно – поступательным движением рабочих органов, выполненных в виде поршней. На рисунке 10. Изображена принципиальная схема гидравлической части поршневого насоса.

Основными деталями гидравлической части являются: цилиндр 6, поршень 7, клапанные коробки 4, 9 с клапанами 5, 8. Жидкость к насосу подводится по приемному трубопроводу 3,  на конце которого находится сетка1, предохраняющая от попадания в насос посторонних предметов. Отводится жидкость от насоса по напорному трубопроводу 10. Уплотнение полостей цилиндра достигается за счет поршневых колец, в месте выхода из цилиндра имеется уплотнительный сальник. [1]

Рис. 10. Схема гидравлической части поршневого насоса простого действия:

1– приемная сетка; 2– приемный клапан; 3– всасывающий трубопровод;

4– клапанная коробка; 5– всасывающий клапан; 6– цилиндр; 7– поршень;

8– нагнетательный клапан; 9–клапанная коробка; 10– напорный  трубопровод

 

 

 

 

 

 

Шестеренный насос

Наибольшее распространение имеют  шестеренные насосы, состоящие из двух одинаковых шестерен с внешним  зацеплением эвольвентного профиля, помещенные в плотно охватывающий их корпус ( Рис.11).  Одна из шестерен —ведущая, другая — ведомая. Корпус имеет всасывающий и напорный патрубки. Принцип действия насоса основан на изменении его рабочего объема во всасывающей и напорных полостях и переноса жидкости впадинами в направлении вращения шестерен их всасывающей полости в нагнетательную. На  рисунке 11.видно, что при указанном направлении вращении шестерен зубья выходят из зацепления, увеличивая объем полости и создавая в ней разрежение. В правой стороне насоса зубья входят в зацепление, выталкивая жидкость в напорный трубопровод. Процессы всасывания и нагнетания происходят непрерывною Находящиеся в зацеплении зубья представляют собой подвижное уплотнение, разделяющее полости всасывания и нагнетания. Насос подает жидкость и создает давление только в случае хорошей изоляции всасывающей и напорной полостей друг от друга. [1]

Рис. 11. Конструктивная схема  зубчатого насоса

Винтовой насос

Винтовые насосы так же как и шестеренные, принадлежат к классу объемных насосов. Преимуществами винтовых насосов перед другими объемными насосами будут: меньшие габаритные размеры и масса, бесшумность в работе, отсутствие перебалтывания перекачиваемой жидкости, способность перекачивания жидкостей с самой различной вязкостью, большая допустимая частота вращения. Рабочими органами в них являются роторы с винтовыми нарезками. Число роторов может быть один, два, три, или пять. У многороторных насосов один из роторов является ведущим, остальные – ведомые. Роторы помещены в плотно охватывающем их  корпусе. Всасывающие и нагнетающие камеры размещены по сторонам торцов винтовых роторов. Принцип действия такого насоса основан на изменении рабочего объема корпуса. При вращении винтовых роторов в раскрывающую впадину винтового канала (рис. 12.) находящуюся во всасывающей камере, поступает жидкость. При дальнейшем повороте роторов эта впадина замыкается, и жидкость, находящаяся в ней, переносится в нагнетательную камеру. В нагнетательной камере впадина размыкается и так же как и в шестеренном насосе, жидкость, находящаяся между входящими в зацепление витками, выталкивается в нагнетательный трубопровод. [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Многопоточные и многоступенчатые насосы Многопоточные насосы характеризуются тем, что их общая подача  состоит из ряда отдельных, параллельно соединенных рабочих колес. На рисунке 13. представлена схема многопоточного центробежного насоса ( параллельное соединение )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поток при входе делится  на две части, каждая из которых проходит свое рабочее колесо. При выходе из них поток вновь соединяется  и далее поступает в напорный трубопровод. Очевидно, что у многопоточных  насосов напор       Н = , а подача Q = , где —подача одного рабочего колеса, а Z— число параллельных потоков.  Многопоточные насосы применяются для питания систем, требующих больших расходов при относительно низких напорах.

Многоступенчатые насосы. Лопастные насосы с одним рабочим колесом на валу( одноступенчатые) часто не могут обеспечить заданный напор при заданной подаче с высокими  технико-экономическими показателями насоса и насосной установки в целом. Для увеличения напора применяют многоступенчатые насосы, состоящие из нескольких рабочих колес, насаженных на один общий вал. Многоступенчатыми могут быть выполнены как осевые так и центробежные насосы. На рисунке 14.  представлена схема многоступенчатого центробежного насоса с последовательным соединением рабочих колес.[4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение 

В заключении, необходимо отметить, что насосы и компрессоры довольно широко распространены в любых отраслях и в наше время. Несомненно, в применение медицине насосного и компрессорного оборудования позволило сконструировать такие аппараты как искусственная почка или искусственное сердце, которые в свою очередь могут выполнять  функции органов человека. Или высокоспециализированные приборы которые могут выполнять полный анализ крови или ферментов за несколько минут так же не могут обойтись без того или иного компрессора.

Естественно эти приборы  кто-то должен обслуживать, Поэтому в настоящее время для нас так важно для нас расширять свои знания по этому предмету.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. . Дурнов П.И. Насосы и компрессорные машины. М.-Киев : Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960.