9. Вихревые насосы

Вихревые насосы относятся к динамическим насосам трения. Они бывают с открытым и закрытым рабочим колесом.

Открытое рабочее колесо представляет собой диск постоянной толщины с длинными радиальными лопастями, образующими открытые межлопастные каналы колеса.

У закрытых рабочих колес лопасти короче и разделены перегородкой на две части, выполняются радиальными или с наклоном в перегородке.

Насос имеет боковые каналы, всасывающее и нагнетательное отверстие в корпусе и перемычку между ними.

Принцип действия вихревого насоса с закрытым колесом Рис.11

1 – нагнетательный патрубок

2 – корпус

3 – всасывающий патрубок

4 – перегородка

5 – радиальные лопатки

6 – вал

7 – рабочее колесо

8 – радиальный канал

9 – торцевой зазор

а ^_ рабочая полость

б-отверстие

При вращении рабочего колеса в ячейках возникает поток, обладающий радиальной и окружной составляющей скорости. Под действием суммарной (окружной и центробежной) силы поток выходит из ячеек и поступает в канал, сообщая импульс силы в направление вращения колеса находящейся в канале жидкости. Одновременно, с выходом потока из ячеек в них поступает новое количество жидкости у корневой части лопаток.

При движении жидкости в ячейке ее энергия повышается, и жидкость вновь выбрасывается в канал. В результате многократного обмена энергия жидкости в канале повышается по мере удаления от всасывающего патрубка.

В связи с тем, что частицы движутся в канале с разными скоростями, наблюдается интенсивное вихреобразование и значительные потери энергии.

Достоинства:

1. напор вихревого насоса в 3-7 раз больше, чем у центробежного;

2. большинство насосов обладают самовсасыванием;

3. могут работать на смеси жидкости и газа;

4. можно соединять непосредственно с быстроходным электродвигателем.

Недостатки:

1. КПД не превышает 45-50% (потери на трение);

2. непригодны для работы на вязких жидкостях (падает КПД и напор);

3. непригодны для работы с жидкостями с твердыми частицами (увеличиваются торцевые и радиальные зазоры, т.е. снижается подача и КПД).

Область применения:

Эти насосы изготавливаются на небольшие подачи Q до 0,01 м³/с и большие напоры Н до 250 м.вод.ст. Применяются на судах в санитарных и питательных системах, в холодильных установках.

Работа вихревых насосов в режиме самовсасывания

Большинство насосов обладают способностью самовсасывания, для чего насос должен быть заполнен небольшим количеством перекачиваемой жидкости (хватает того, что осталось от предыдущего пуска).

Вихревой насос с закрытым

рабочим колесом для работы в Рис.12 режиме самовсасывания оборудован воздушным колпаком, в котором имеется воздуховод.

В канале насоса вследствие интенсивного перемешивания образуется газожидкостная эмульсия. Проходя через воздуховод, поток эмульсии совершает круговое движение, и газ под действие центробежных сил отделяется от жидкости и скапливается в центре закругления воздуховода. Оттуда он отводится по двум трубкам в напорный трубопровод, а жидкость в отверстие между воздуховодом и опорной стойкой возвращается в корпус насоса и смешивается с газом. Этот процесс происходит до тех пор, пока газ не будет полностью удален из всасывающего трубопровода и самого насоса.

Для обеспечения самовсасывания насоса с открытым рабочим колесом воздушный колпак не требуется.

При вращении рабочего колеса на периферии корпуса образуется жидкостное кольцо. В районе перемычки это кольцо деформируется таким образом, что объем полости, заключенный между двумя соседними лопатками, жидкостным кольцом и стенками корпуса при прохождении всасывающего отверстия увеличивается, происходит всасывание воздуха. Пройдя выпускное отверстие объем полости уменьшается, воздух выталкивается в напорный трубопровод через выпускное окно.