Насосне обладнання

Основні типи сучасних насосів.
Центробіжні насоси є найбільш поширеними і призначаються для подачі холодної або гарячої (t° > 60°C) води, в'язких або агресивних рідин (кислот і лугів), стічних вод, сумішей води з грунтом, золою і шлаками, торфом, роздробленим кам'яним вугіллям і т. п. Їх дія заснована на передачі кінетичної енергії від обертового робочого колеса тим частинок рідини, які знаходяться між його лопастями. Під впливом виникає при цьому відцентрової сили Р частинки подається середовища з робочого колеса переміщуються в корпус насоса і далі, а на їх місце під дією тиску повітря надходять нові частинки, забезпечуючи безперервну роботу насоса

Робочі колеса насоса можуть бути не тільки з одностороннім підведенням рідини, але і з двостороннім, що дозволяє майже повністю зрівнювати тиск рідини на зовнішні бокові поверхні колеса. Однією з важливих практичних характеристик робочих коліс відцентрових і деяких ін. насосів є коефіцієнт швидкохідності ns - число обертів за 1 хв такого робочого колеса, яке геометрично подібно до розглянутого і при подачі Q = 75 л/сек розвиває напір Н = 1 м. Класифікація робочих коліс відцентрових насосів по швидкохідності представлена в табл. 1, в якій кожен тип колеса характеризується відношенням зовнішнього діаметра Dвн до його діаметру вхідного отвору Doтв.


Значення ns < 50 мають вихрові насоси, а область ns = 400-1500 об/хв відповідає осьовим, а також діагональним насосів, займає проміжне положення між відцентровими та осьовими насосами.

Для створення великих напорів застосовують багатоступінчасті насоси, в яких рідина проходить послідовно кілька робочих коліс, отримуючи від кожного з них відповідну енергію. Найважливішою особливістю відцентрових насосів є безпосередня залежність напору, а також потужності, ккд і допустимої висоти всмоктування від подачі, яка для кожного типу насос виражається відповідними графіками, які називаються характеристиками. Ккд відцентрового насоса при певному режимі його роботи досягає максимального значення, а потім зі збільшенням подачі знижується. Найбільші відцентрові насоси вітчизняного виробництва можуть забезпечити подачу води до 65 000 м3/год при напорі 18,5 м, споживаючи потужність 7,5 Мвт, максимальний ккд дорівнює 88-92%. У США для насосної станції Гранд-Кулі створений вертикальний одноступінчатий відцентровий насос з подачею 138 000 м3/год і напором 95 м при потужності 48 Мвт.

Осьові насоси призначаються головним чином для подачі великих обсягів рідин. Їх робота обумовлена передачею тієї енергії, яку отримує рідина при силовому впливі на неї лобовій поверхні обертових лопатей робочого колеса. Частинки рідини, що подається при цьому мають криволінійні траєкторії, але, пройшовши через выправляющий апарат, починають переміщатися від входу в насос до виходу з нього, в основному вздовж його осі (звідки і назва).

Існують 2 основних різновиди осьових насос: жестколопастные з лопатями, нерухомо закріпленими на втулки робочого колеса, звані пропелерними, і поворотно-лопатеві, обладнані механізмом для зміни кута нахилу лопатей. Насоси обох різновидів будують зазвичай одноступеневими, рідше двоступінчастими.

Зміною нахилу лопатей робочого колеса досягається регулювання подачі з підтриманням ккд на високому рівні в широких межах. Робочі колеса осьового насоса мають дуже високий коефіцієнт швидкохідності (ns від 500 до 1500 об/хв). При малих подачах характеристики Н - Q N - Q круто знижуються. Максимальні значення Н і N відповідає режиму холостого ходу. Найбільший вітчизняний осьової поворотно-лопатевої насос розрахований на Q = (45?50)?103 м3/год при H від 13 до 10 м, N = 2 Мвт і 11 = 86%. Марка цього насос: ОП2-185. де ВП - осьовий поворотно-лопатевої, 2 - тип робочого колеса і 185 - діаметр робочого колеса (по кінцях лопатей, в см).

Вихрові насоси володіють хорошою здатністю самовсмоктування, тобто можливістю починати дію без попереднього заповнення всмоктуючої труби подається середовищем, якщо вона мається в корпусі насоса. Завдяки цьому вони застосовуються для подачі легкоиспаряющихся чи насичених газами крапельних рідин і в комбінації з відцентровими насосами. Існують 2 різновиді вихрових насосів: закритого і відкритого типу. У вихровому насосі закритого типу частинки рідини з комірок, розташованих по периферії робочого колеса, під впливом відцентрових сил будуть переходити в канал корпусу насоса і потім, передавши частину своєї кінетичної енергії, що знаходиться там середовищі, повернуться в інші комірки. Здійснюючи гвинтоподібне вихровий переміщення, кожна частинка за час її перебування в насосі кілька раз побуває в комірках ротора і отримає від нього певну енергію. В результаті такого багатоступінчастого дії вихрові насоси порівняно з такими ж (за розмірами і швидкості обертання) відцентровими насосами розвивають у 3-7 разів більший натиск, але працюють з більш низьким (в 2-3 рази) ккд. У вихрових насосах відкритого типу рідина підводиться поблизу валу насоса, проходить між лопатками робочого колеса і відводиться до вихідного отвору в корпусі з відкритого (без перемички) периферійного каналу. У зарубіжній літературі вихрові насоси називаються фрикційними, регенеративними, турбулентними, самоусмоктувальними та ін

Поршневі насоси відрізняються великою різноманітністю конструкцій і широтою застосування. Дія поршневих насосів складається з чергуються процесів всмоктування і нагнітання, які здійснюються в циліндрі насоса при відповідному напрямку руху робочого органу - поршня або плунжера. Ці процеси відбуваються в одному і тому ж обсязі, але в різні моменти часу. За способом повідомлення робочого органу поступально-поворотного руху насоси поділяють на приводні (зазвичай з колінчастим валом і шатунним механізмом) і прямодействующие. Щоб періодично з'єднувати робочий об'єм то зі стороною всмоктування, то зі стороною нагнітання, в насос передбачені всмоктуючий і нагнітальні клапани. Під час роботи насоса рідина отримує головним чином потенційну енергію, пропорційну її нагнітання тиску. Нерівномірність подачі, пов'язана із зміною у часі швидкості руху поршня або плунжера, зменшується зі збільшенням кратності дії насоса і може бути майже повністю усунена застосуванням повітряно-гідравлічного компенсатора. Поршневі насоси класифікують на горизонтальні і вертикальні, одинарної і багатократної дії, одно - і багатоциліндрові, а також по швидкохідності, роду рідини, що подається та ін. ознаками. У порівнянні з відцентровими насосами поршневі мають більш складну конструкцію, відрізняються тихохідності, а отже, і великими габаритами, а також масою на одиницю проведеної роботи. Але вони мають порівняно високим ккд і незалежністю (в принципі) подання від напору, що дозволяє використовувати їх в якості дозувальних. Поршневі насоси можуть створювати при нагнітанні рідини тиску близько 100 Мн/м2 (1000 кгс/см2) і більше.

Роторні насоси набули поширення головним чином для здійснення невеликих подач рідини. За особливостями конструкції робочих органів роторні насоси можна підрозділити на зубчасті (у тому числі шестеренні), гвинтові, шиберні, коловратные, аксіально - і радіально-поршневі, лабіринтові та ін. Кожен з них має свої різновиди, але об'єднує їх ознака - спільність принципу дії, в основному аналогічного дії поршневих насос Роторні насоси відрізняються відсутністю всмоктуючого і нагнітального клапанів, що є великою перевагою і спрощує конструкцію.

Зубчатий насос з зовнішнім зачепленням двох шестерень - найбільш поширений - всмоктує рідину при виході зубів одного колеса з западин іншого і нагнітає її при вході зубів однієї шестерні в зачеплення з іншого. Зубчасті насоси оснащені запобіжним клапаном, який при досягненні максимально допустимого тиску перепускает рідина зі сторони нагнітання на бік всмоктування. Зубчасті насоси використовують для подачі нафтопродуктів та інших рідин без абразивних домішок.

Шиберний пластинчастий насос діє у результаті зміни робочих об'ємів, укладених між сусідніми пластинами і відповідними ділянками поверхонь ротора і корпусу насос В лівій частині насос при обертанні за годинниковою стрілкою ексцентрично розташованого ротора цей обсяг збільшується, з-за чого тиск в ній знижується і створюється можливість для всмоктування рідини. В іншій частині насоса при обертанні ротора межлопаточной простору зменшуються, що забезпечує нагнітання подається середовища. Ці насоси бувають одинарними і здвоєними. Вони призначені для нагнітання чистих не дуже в'язких мінеральних масел до тиску 6 Мн/м2 (60 кгс/см2) і більше і застосовуються в системах гідроприводу та ін. пристроях.

Струменеві насоси з числа насос-апаратів мають найбільш широку область застосування і найбільша різноманітність конструкцій. Одним з них є водоструминний насос, дія якого складається в основному з трьох процесів - перетворення потенційної енергії робочої рідини в кінетичну (у конічному сходящемся насадці), обміну кількістю руху між частинками робочої рідини і подається середовища (в камері змішування), а також переходу кінетичної енергії робочої суміші і транспортується рідин в потенційну (в дифузорі). Завдяки цьому в камері змішування створюється розрідження, що забезпечує всмоктування подається середовища. Потім тиск робочої суміші і транспортується рідин значно підвищується внаслідок зниження швидкості руху, що робить можливим нагнітання. Струминні насоси прості по пристрою, надійні і довговічні в експлуатації, але їх ккд не перевищує 30%.

Області застосування. Особливості конструкції та принцип дії різних насос визначають діапазони подачі і напору, в межах яких доцільно застосовувати насос того чи іншого типу. Використання трьох основних типів насосів характеризується даними.

Рассматривая области применения устройств для напорной подачи жидкостей, следует также иметь в виду, что ещё в 19 в., особенно в Великобритании, насосы использовались (до внедрения электропривода) как генераторы гидравлической энергии. Эта энергия от центральных энергетических установок (с поршневыми насос и паровыми машинами) по специальным водопроводам высокого давления передавалась на промышленные предприятия к потребителям. С начала 20 в. стали застосовувати відцентрові і роторні насоси в якості генераторів гідравлічної енергії в гідравлічних передачах і системах гідроприводу машин, в яких поряд з гідравлічними двигунами вони є основним елементом.