4.5. Вихревые насосы
Для перекачивания чистых жидкостей малой вязкости в небольших установках применяют вихревые насосы. Преобразование кинетической энергии двигателя в потенциальную энергию давления жидкости в вихревых насосах происходит в процессе интенсивного образования и разрушения вихрей, возникающих в проточной части насоса при вращении рабочего колеса.
Вихревые насосы занимают промежуточное положение между объёмными и лопастными насосами. Они характеризуются хорошей всасывающей способностью, небольшой (до 10 л/с) подачей и сравнительно высоким напором. При одинаковой окружной скорости на рабочем колесе напор вихревого насоса в несколько раз выше, чем центробежного.
На рис. 4.9, а представлена схема одноступенчатого самовсасывающего вихревого насоса. Всасывающий 3 и нагнетательный 4 патрубки в корпусе 1 расположены выше рабочего колеса 2, что обеспечивает заполнение рабочей камеры жидкостью после отключения насоса.
При включении насоса жидкость, находящаяся в ячейках между лопатками рабочего колеса, под действием сил трения увлекает в движение жидкость в кольцевом канале между колесом и корпусом. Эта жидкость перемещается от всасывающего патрубка 3 к нагнетательному 4. Под действием центробежной силы жидкость поступает в нагнетательный патрубок, где по мере увеличения площади живого сечения скорость жидкости уменьшается, а давление возрастает. Между всасыванием и нагнетанием насоса имеется перегородка 5, к которой своим периметром прилегает рабочее колесо. Объёмный КПД насоса зависит от качества уплотнения в зазоре между колесом и перегородкой.
К преимуществам вихревых насосов относят простоту конструкции, малые габариты и способность к самовсасыванию, к недостаткам — сравнительно низкий КПД (рис. 4.9, б) и пригодность только для чистых маловязких жидкостей. Пуск вихревых насосов проводят при открытой задвижке на выходе, так как напор и мощность при уменьшении подачи резко возрастают.
4.6. Шестерённые и винтовые насосы
Шестерённые насосы. Для перекачивания жидкостей большой вязкости при малых расходах применяют шестерённые насосы (рис. 4.10). Рабочий орган насоса — пара широких цилиндрических зубчатых колёс 1 и 2, находящихся в зацеплении внутри корпуса. Для уменьшения габаритов насоса выбирают колеса с числом зубьев не более 8...12.
Колесо 1 приводится во вращение от двигателя и является ведущим, передавая движение ведомому колесу 2. Жидкость из всасывающего патрубка заполняет впадину между зубьями и переносится в этой впадине к нагнетательному патрубку. Там жидкость вытесняется из впадины зубом противоположного колеса, что приводит к увеличению давления в несжимаемой жидкости.
Особенность шестерённых насосов — возможность изменить направление подачи жидкости простым изменением направления вращения колёс. Серийные шестерённые насосы обеспечивают подачу от 0,1 до 10 л/с при давлении до 300·105 Па и частоте вращения до 90 об/мин. Их применяют для перекачивания масел, сиропов и других вязких жидких продуктов. Недостатки шестерённых насосов — небольшой КПД из-за больших потерь на трение между зубьями, малая подача и повышенный износ рабочих органов.
Винтовые насосы. Равномерную подачу жидкости при минимальном перемешивании в насосе обеспечивают винтовые насосы. Серийно выпускаются одно, двух и трёхвинтовые насосы. Один винт — ведущий, а один или два других — ведомые.
В корпусе 3 трёхвинтового насоса (рис. 4.11) вращается ведущий винт 1, находящийся в зацеплении с двумя ведомыми винтами 2. Жидкость из всасывающей части насоса 4 заполняет пространство между выступами ведущего винта и переносится в направлении к нагнетанию 5.
Преимущества винтовых насосов — небольшие габариты и простота конструкции при сравнительно высоком (до 90 %) КПД. Насос может перекачивать загрязнённые жидкости. Главный недостаток винтовых насосов — малая высота всасывания.