2.4.3.3 Принцип действия и устройство центробежных насосов

Принцип действия.

Схематично центробежный насос показан на рисунке 2.98. В чугунном спиралевидном корпусе 1 вращается вал 8, приводимый в движение от электродвигателя, паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания (непосредственно или через клиноременную передачу). На валу закреплено рабочее колесо 3 с лопатками, пространства между которыми образуют каналы для прохода жидкости.

1 – корпус; 2 – всасывающий штуцер; 3 – рабочее колесо; 4 – нагнетательный штуцер;

5 – задвижка; 6 – обратный клапан; 7 – манометр; 8 – вал; 9 – вакуумметр;

10 – приемный клапан с сеткой

Рисунок 2.98 – Центробежный насос

В корпусе имеются два штуцера – 2 и 4. один из них расположен по горизонтальной оси корпуса (ось его лежит на продолжении оси вала), а другой – касательно к спирали корпуса, в месте ее наибольшего удаления от центра. Первый штуцер служит для ввода жидкости в насос (к нему присоединен всасывающий трубопровод), второй нагнетательный.

На нагнетательном трубопроводе установлена задвижка 5, служащая для перекрытия трубопровода и регулирования производительности насоса. Над ней расположен обратный клапан 6. При внезапной остановке насоса он предотвращает обратный ток жидкости и тем самым защищает насос от гидравлического удара, который может вызвать поломку насоса. На конце всасывающего трубопровода, погруженного в жидкость, установлен приемный клапан 10, препятствующий вытеканию жидкости из всасывающего трубопровода и насоса при остановке последнего.

Если внутреннее пространство насоса и его всасывающий трубопровод заполнены жидкостью, то при вращении рабочего колеса лопатки увлекают жидкость, а возникающая при этом центробежная сила отбрасывает ее в спиральный канал (так называемую «улитку») корпуса. Двигаясь по каналу, жидкость попадает в нагнетательный штуцер и из него – в нагнетательный трубопровод. В результате выхода транспортируемой жидкости в нагнетательный трубопровод во всасывающей полости создается разрежение, и жидкость из опорожняемого резервуара или аппарата начинает подниматься во всасывающей трубе в насос. Таким образом, устанавливается процесс равномерного перекачивания жидкости.

Давление (напор), развиваемое центробежной силой, в действующем насосе прямо пропорционально квадрату числа оборотов рабочего колеса.

Схематически центробежный насос состоит из рабочего колеса 4 (рисунок 2.99), снабженного лопастями и установленного на валу 1 в спиральном корпусе 5. Схема перетока жидкости в корпусе насоса показана на рисунке 2.100.

1 – вал; 2 – нагнетательный патрубок; 3 – лопасть; 4 – рабочее колесо; 5 – корпус Рисунок 2.99 – Схема центробежного насоса	1 – корпус; 2 – рабочее колесо Рисунок 2.100 – Схема перетока жидкости в корпусе насоса

Несмотря на большое разнообразие конструкций центробежные насосы (рисунок 2.101) состоят из следующих основных узлов и деталей: корпус, ротор с рабочим колесом, подшипники, концевые уплотнения вала, уплотнения рабочих колес, соединительные муфты.

Рисунок 2.101 – Центробежный однопролетный горизонтальный многоступенчатый насос с осевым разъемом и боковым входом жидкости со спиральным корпусом

Основные элементы центробежных насосов.

Корпус насоса.

В основном применяются спиральные и секционные корпуса.

Спиральные корпуса применяются для одноступенчатых (с одним рабочим колесом) и многоступенчатых насосов. Корпус насоса спирального типа представляет собой сложную деталь, состоящую из оболочек различной формы, целого ряда различным образом нагруженных и закрепленных пластин произвольной формы и т.д. Такой корпус для консольного насоса может быть выполнен либо в виде отдельной отливки, либо с крышкой и патрубком (рисунок 2.102). Насосы с проходным валом, т.е. однопролетные, когда рабочее колесо или колеса расположены между подшипниками (опорами) имеют спиральный корпус, состоящий из двух частей: нижней части и крышки, соединяемых между собой шпильками (рисунки 2.103).

Рисунок 2.102 – Спиральный корпус консольного насоса

.

Рисунок 2.103 – Спиральный корпус однопролетного насоса

Наличие плоскости разъема и расположение входного и выходного патрубков в нижней части корпуса создает определенные удобства для разборки и сборки насоса. Корпуса насосов спирального типа можно выполнять с различным расположением входного и выходного патрубков.

Спиральные корпуса многоступенчатых насосов (см. рисунок 2.101, 2.103, 2.104) имеют много общих решений с корпусами одноступенчатых насосов. Они представляют отливки сложной формы. Ступени соединяют переводными каналами, выполненных в отливке или при помощи переводных труб. Спиральные корпуса крупных и средних насосов имеют горизонтальный разъем в плоскости, проходящей через ось насоса, что дает возможность разбирать, собирать и контролировать состояние внутренних водопроводящих каналов насоса без демонтажа трубопроводов на месте эксплуатации.

Рисунок 2.104 – Горизонтальный разъем центробежного