Вивчення конструкцій лопасних насосів. 2.1. Загальний устрій та принципдії лопасних насосів.

Вивчення конструкцій основнихталів насосів, трубопроводів та арматури, що застосовуються в насосних установках

1. Мета роботи:вивчення конструктивного влаштування, принципу дії насосних установок та їх складових елементів.

Вивчення конструкцій лопасних насосів. 2.1. Загальний устрій та принципдії лопасних насосів.

Рис, 1.1

З 4 5

 

В.Г. Городецький І.С. Рябенко

Відповідальний редактор Рецензент

Підп. до друкуїЗ. 12.01 формат бОхвО'/кЛапір друк. №З.Друк офсетнийУмовн.друк.арк. 2.79. Умови, фарбо-відб. 2.9. Облік.-вид. арк. 3.05. Тираж 50. Зам. №1555

КИЇВ 03056, Київ-56, проспект Перемоги, 37

Фірма "ВШОЛ" 03151, Київ,вул.Волинська, 60

І

Лопасними — називаються насоси, в яких перетворення механічної енергії в гідравлічну виконується взаємодією лопасного (робочого) колеса, яке обертається, з рідиною.

В приведеній на рис. 1.1 найпростішій конструкції робоче колесо насоса складається з двох дисків (переднього 1 і заднього 2), між якими розташовані лопасті 3. Передня кришка 4, відвід 5 і задня кришка 6 утворюють герметичний корпус насоса, в якому обертається робоче колесо і до якого за допомогою підвідного 7 і нагарного 8 патрубків приєднуються відповідні трубопроводи насосної установки. Вал 9 з закріпленим на ньому робочим колесом розташовується в підшип-никових опорах 10 на станині 11 і приводиться в рух електродвигуном, з валом якого він з'єднаний за допомогою муфти 12.

При обертанні робочого колеса на рідину, що знаходиться в його каналах, діюгь відцентрові сили, направлені від осі обертання до периферії колеса. Переміщення рідини здійснюється у відвід 5, що представляє кільцеву камеру, яка поступово переходить в напірний патрубок 8

Напірний патрубок 8 виконується у формі спірального дифузора, що дозволяє, з мінімальними втратами енергії знизити швидкість рідини на виході з насоса. При цьому динамічний напір (кінетична енергія) рідини частково перетворюється в статичний напір (тиск). Між виступом вхідного отвору робочого колеса і корпусом насоса встановлені ущільнюючі кільця 13, щоб зменшити перетоки рідини з відводу 5 через зазори між колесом і корпусом в зворотньому напрямку до підвідного патрубка 7. Сальникові ущільнення 14 попереджають відтік рідини між корпусом і приводним валом 9.

і

Ч

шшш.

Рис. 1.2.

Величина напору, що розви­вається одним робочим колесом, обмежується його допустимою ок­ружною швидкістю. Для створення високих напорів використовують багатоступіневі насоси (рис. 1.2), у яких декілька робочих коліс з'єднуються послідовно та знахо­дяться на одному валу в одному корпусі. Основними вузлами ба­гатоступеневого насоса є корпус 1

та ротор, який складається з вала 2 та робочих коліс 3. При роботі насоса рідина, проходячи через підводячий патрубок 4, послідовно проходить проточні канали робочих ступінів, кожний з яких включає в себе підвід 5, робоче колесо 3 та відвід 6.

2.2. Конструкції робочих коліс лопасних насосів,

В залежності від форми проточних каналів робочого колеса лопасні насоси ділять на три класи: відцентрові, діагональні та осьові. Зовнішню різницю між вказаними класами насосів зв'язують з напрямом виходу рідини з міжлопасного каналу (рис. 1.3): у відцентрових насосах він перпендикулярний, а у осьових паралельний до вісі обертання робочого колеса; у діагональних - утворює гострий кут з віссю обертання насосу.

 

 

Тип			центрові хан			Дів	і-о-	осьовс
колеса	тихоходиі	нормальні	Ш&НШКОХО.ДШ	пальне
схеми	г
колеса	І			11 1
	Ти		фіг		ш
т	4О-.		80+ 150	150 + 300	300 + 600	600 + 1200
	2,		2,О	1,8-і	у 1,4	іа* і,і	0,8

Рис.13. 4

Таке поділення насосів на класи має принципову основу: у відцентрових насосах перетворення механічної енергії у гідравлічну здійснюється, в основному, за рахунок відцентрових сил, а сили густинної взаємодії логастей з рідиною мають другорядне значення; робочий процес осьового насоса визначається головним чином турбінною дією лопасного колеса; у діагональних насосах однаково мають значення як відцентрові, так і густинш сили.

Геометрія лопастей у насосів цих класів різна: у відцентрових насосах лопасп переважно загинаються у площині, яка перпен­дикулярна до вісі обертання робочого колеса (циліндричні лопасті); у діагональних насосах лопасті мають двояку кривизну; у осьових лопасті загнуті відносно радіальної вісі. Конструкція робочого колеса визначає експлуатаційні параметри лопасних насосів. При переході від від центрових до діагональних та осьових колес підвищується ККД насосів та збільшується швидкість їх обертання. Так осьові машини роблять відносно малі напори при відносно великих подачах рідини у режимі максимального ККД. Відцентрові машини є високонапірними. ККД цих насосів нижче, чим у швидкохідних осьових та діагональних. Пара метрами класу проточної частини робочого колеса є:

а) відношення середнього діаметру робочого колеса на виході з
міжлопасного каналу ЕЬ до діаметра вхідного отвору Т)\;

б) коефіцієнт швидкохідності насоса п₈ який визначається з
наступного відношення: /тг~

3/4

л, = 3.65

Н

де: О_т, та Н_т- відповідно витрати (м^с) та напір (м) машини в режимі максимального ККД, а п- частота обертання робочого колеса (об/хв). В залежності від коефіцієнта швидкохідності відцентрові насоси умовно ділять на три групи (рис. 1.3): тихохідні, нормальні та швидкохщні.Осьове робоче колесо не має переднього та заднього дисків. Відцентрові та діагональні робочі колеса також можуть не мати переднього диску. У цьому випадку вони, як і осьові, носять назву відкритих робочих коліс.

2.3. Осьова сила в насосах та способи її врівноваження.

При роботі відцентрового насоса на робоче колесо діє сила, яка намагається зсунути його разом з валом в сторону, протилежну напряму входу рідини в колесо (в сторону всмоктування). У відцентрових маши­нах поява осьової сили пов'язана з різним тиском рідини на зовнішні поверхні дисків робочого колеса (рис. 1.4.). Тиски рідини на диски в

Рисі.4.

Рисі.5.

міжлопасному каналі однакові по величині та взаемокомленсовані. Різниця між сумарними тисками на зовнішні поверхні дисків визначає величину осьової сили в насосі. У високонапірних машинах вона досягає значних величин, в зв'язку з чим розроблено ряд засобів її повної або часткової компенсації з метою зменшення осьового тиску на

підшипникові опори.

КОЛІС 1.5). підвід якість

Застосування робочих
двобічного всмоктування (рис.
У ідеальному випадку, коли
рідини симетричний та
кільцевих ущільнень на вході у
робоче колесо однакова, епюри

Рис. 1.6.

розподілу тисків з обох боків колеса однакові, і сумарна осьова сила дорівнює нулю.

Симетричне встановлення

робочих коліс на приводному валу багатоколісних машин (рис. 1.6). Розміри окремих робочих коліс, які встановлені на валу, і послідовність переводу рідини вибирають так, щоб сумарна осьова сила, яка діє на

підшипникові опори, дорівнювала нулю. При такому способі врівноваження необхідні великі за розмірами, перепускні канали між окремими колесами.

Штучне вирівнювання тисків на зовнішні
поверхні дисків робочого колеса. На задньому
диску колеса встановлюють додаткові

Рисі 7.

ущільнення, які поділяють поверхню диска на дві частини. Центральна частина, яка дорівнює площині підвідного проходу, з'єднується з.останнім з допомогою обвідної трубки (рис. 1.7), або отворів у задньому диску (рис. 1.8), внаслі­док чого тиск на цю частину поверхні заднього

 

Рис. 1.8. вході рідини у робоче колесо. Застосування розвантажувального надітий на привідний вал диск 1 корпуса 2 герметичну камеру

диску стає приблизно рівним тиску у
підводячому тракті.Відповідним підбором
діаметру частини заднього диску, яка
ущільнюється, та розмірів перепускних
отворів можна досягти повної компенсації
осьової сили. Але при такому способі
врівноваження осьової сили збільшуються
внутрішні перетоки рідини в машині, які
знижують об'ємний ККД, а зустрічний потік
через отвори у задньому диску (рис, 1.8)
призводить до додаткових втрат енергії при

диска утворює

Жорстко поверхнею

(рис. 1.9). з торцевою

З, в яку через щілину 4 надходить вода
після останньої ступіні насосу. Вода
тисне на диск 1 в напрямі,
зворотньому осьовій силі. При цьому в
будь-який момент часу автоматично
досягається рівність осьової сили та
сили тиску рідини на розвантажувальний
диск. У випадку, якщо остання
більша за осьову силу, вал зміщується
вправо, збільшується зазор 5 у
кільцевому ущільненні між диском та
Рис. 1.9. корпусом, із-за витоку рідини і втрат

тиску в щілині 4 падає тиск у камері 3, що призводить до зменшення сили тиску на розвантажувальний диск і встановлення рівноваги.

Застосування розвантажувальних лопаток на задньому диску

робочого колеса (рис. 1.10). Розванта
жувальні лопатки 1 на зовнішній
стороні заднього диску мають найбіль
шу товщину, а їх геометрія аналогічна
профілю робочих лопастей 2 робочого
колеса. Підбором розмірів розванта­
жувальних лопаток можна досягти
необхідного розрядження на задньому
диску та повної компенсації осьової сили.
Але при цьому втрачається частина
"енергії, що підводиться на вал насоса.
^ис' ' Цей спосіб використовують в сучасних

конструкціях ґрунтових насосів.

У діагональних та осьових машинах осьова сила сприймається упорними підшипниками.