Центобежные насосы

Устройство и  принцип работы центробежных консольных насосов типа К 

        Центробежные насосы составляют  весьма обширный класс насосов.  Перекачивание жидкости или создание  давления производится в центробежных  насосах вращением одного или  нескольких рабочих колес. Большое число разнообразных типов центробежных насосов, изготовляемых для различных целей, может быть сведено к небольшому числу основных их типов, разница в конструктивной разработке которых продиктована в основном особенностями использования насосов.

         В результате воздействия рабочего  колеса жидкость выходит из  него с более высоким давлением  и большей скоростью, чем при  входе. Выходная скорость преобразуется  в корпус насоса в давление  перед выходом жидкости из  насоса. Преобразование скоростного напора в пьезометрический частично осуществляется в спиральном отводе 1 или направляющем аппарате 3. Несмотря на то что жидкость поступает из колеса 2 в канал спирального отвода с постепенно возрастающими сечениями, преобразование скоростного напора в пьезометрический осуществляется главным образом в коническом напорном патрубке 4. Если жидкость из колеса попадает в каналы направляющего аппарата 3, то большая часть указанного преобразования происходит в этих каналах. 

      a) - без направляющего аппарата 

б) - с направляющим аппаратом

рис. 1.  Схема  насоса со спиральным отводом 

        Направляющий аппарат был введен  в конструкцию насосов на основании  опыта работы гидравлических  турбин, где наличие направляющего  аппарата является обязательным. Насосы ранних конструкций с направляющим аппаратом назывались турбонасосами.

         Наиболее распространенным типом  центробежных насосов являются  одноступенчатые насосы с горизонтальным  расположением вала и рабочим  колесом одностороннего входа. 

        Одноступенчатые насосные консольного типа - типа К с приводом от электродвигателя через соединительную муфту, предназначенны для подачи чистой воды и других малоагрессивных жидкостей.

         Насос типа К состоит из  корпуса 2, крышки 1 корпуса, рабочего  колеса 4, узла уплотнения вала и опорной стойки. Крышка корпуса отлита за одно целое со всасывающим патрубком насоса. Рабочее колесо закрытого типа закреплено на валу 9 насоса с помощью шпонки и гайки 5. У насосов мощностью до 10 кВт рабочие колеса неразгруженные, а у насосов мощностью 10 кВт и выше разгруженные от осевых усилий. Разгрузка осуществляется через разгрузочные отверстия в заднем диске рабочего колеса и уплотнительный поясок на рабочем колесе со стороны узла уплотнения. Благодаря разгрузке снижается давление перед узлом уплотнения вала насоса.

1 - крышка корпуса 

2 - корпус насоса 

3 - сменные уплотняющие  кольца 

4 - рабочее колесо 

5 - гайка 

6 - набивка сальника 

7 - сменная защитная  втулка 

8 - крышка сальника 

9 - вал насоса 

10 - опорный кронштейн 

11 - шарикоподшипник

рис.2 . Устройство консольного насоса одностороннего всасывания типа К

        Для увеличения ресурса работы  насоса корпус (только у насосов  мощностью 10 кВт и выше) и сменные  корпуса (у всех насосов) защищены сменными уплотняющими кольцами 3. Небольшой зазор (0,3— 0,5 мм) между уплотняющим кольцом и уплотнитель-иым пояском рабочего колеса препятствует перетоку перекачиваемой насосом жидкости из области высокого давления в область низкого давления, благодаря чему обеспечивается высокий КПД насоса.

         Для уплотнения вала насоса  применяют мягкий набивной сальник.  Для повышения ресурса работы  насоса и предотвращения износа  вала в зоне узла уплотнения  на вал надета сменная защитная  втулка 7. Набивка сальника 6 поджимается крышкой сальника 8. Опорная стойка представляет собой опорный кронштейн 10, в котором в шарикоподшипниках 11 установлен вал насоса. Шарикоподшипники закрыты крышками. Смазка шарикоподшипников консистентная.

         Рабочие колеса одностороннего всасывания подвержены воздействию осевой силы, которая направлена в сторону входа жидкости в рабочее колесо. Осевая сила возникает из-за того, что расположенная против входного сечения колеса площадь A1 = π D1 / 4 передней стороны заднего диска находится под действием давления всасывания р1, а также по величине площадь задней стороны этого диска — под давлением нагнетания р2.

         Осевая сила Т может быть  вычислена из уравнения T = π  / 4 (D1 - Ds2)(p2 - p1). 

где D1 — диаметр  входа в рабочее колесо; Ds — диаметр вала.

         В действительности осевая сила  несколько меньше, чем вычисленная  по этой формуле. Это объясняется  тем, что, во-первых, разность давлений p2 - p1 меньше, чем полный напор  насоса, так как жидкость за  колесом находится во вращении, и, во-вторых, в связи с изменением направления движения жидкости в рабочем колесе от осевого к радиальному возникает противоположно направленное осевое усилие. Однако разгружающая осевая сила существенно мала по сравнению с той, которая возникает под действием разности давления на задний диск рабочего колеса.

         Если в одноступенчатых насосах  одностороннего всасывания осевая  сила может быть надежно воспринята  упорным подшипником, то это  будет самым экономичным решением. В противном случае необходимо принять меры для уменьшения осевой силы, действующей на упорный подшипник. Это уменьшение может быть достигнуто только при понижении КПД насоса.