12.3. Центробежные насосы
В современной технике широко применяются центробежные насосы, отличающиеся друг от друга конструктивными особенностями и эксплуатационными данными. Основным органом всех центробежных насосов является рабочее колесо, преобразующее энергию вращения вала, на котором оно находится, в энергию жидкости, протекающей через колесо.
Центробежные насосы различаются по типу лопастного колеса, по числу колес, по расположению вала колеса в пространстве, по условиям движения жидкости из рабочего колеса в корпус насоса, по способу соединения вала рабочего колеса в корпус насоса, по способу соединения вала рабочего колеса с двигателем, по величине создаваемого напора, по быстроходности.
Наиболее распространенным типом современного центробежного насоса являются насосы с горизонтальным валом, непосредственно соединенный с двигателем и имеющие отвод от рабочего колеса, выполненный в виде спиральной камеры (улитки). Такие насосы имеют наименьшие гидравлические и механические потери, а, следовательно, наиболее высокий КПД.
12.4. Схема и принцип действия центробежного насоса
Для понимания сущности рабочего процесса центробежного насоса разберем схему наиболее распространенного, в то же время простейшего, одноколесного насоса на горизонтальном валу (рис. 12.2).
Центробежный насос состоит из следующих основных частей: рабочего колеса 1, состоящего из диска с изогнутыми лопастями, оно жестко насажено на вал насоса 2; рабочее колесо заключено в неподвижный спиральный кожух – 3, который называется спиральной камерой. Жидкость поступает в насос через всасывающий трубопровод 4, который оборудован сеткой 5, предохраняющий насос от попадания посторонних предметов и обратным клапаном 6, предупреждающим обратное движение жидкости.
Рис. 12.2. Центробежный насос
Из насоса жидкость поступает в нагнетательный трубопровод 7, где также имеется обратный клапан, который автоматически закрывается при остановке насоса и тем самым предохраняет насос от повышения давления. На нагнетательном трубопроводе 7 устанавливается задвижка 8, служащая для регулирования подачи жидкости насосом и отключения нагнетательной линии от насоса. Для заливки насоса перед пуском имеется специальный клапан 9.
В местах прохода вала сквозь стенки корпуса насоса установлены сальниковые уплотнения, которые препятствуют вытеканию жидкости из насоса и засасывание им воздуха.
Для наблюдения за режимом работы насоса на всасывающем трубопроводе перед рабочим колесом устанавливают вакуумметр В, а на нагнетательном перед задвижкой – манометр М.
Принцип действия центробежного насоса основан на работе центробежных сил, возникающих в потоке жидкости при вращении рабочего колеса.
Пуск насоса производится при условии заполнения его жидкостью (включая и всасывающую трубу). После того, как насос будет залит, пускают двигатель, при том, пускают его при закрытой задвижке 8 на напорном трубопроводе во избежание перегрузки. Двигатель приводит во вращение рабочее колесо насоса.
Жидкость, заполняющая рабочее колесо под действием центробежных сил начинает двигаться по каналам между лопастями рабочего колеса от центра к периферии, т.е. от входа в насос к выходу из него. Вследствие этого при входе в рабочее колесо в его центральной области создается вакуум. В результате перепада давления, действующего на свободную поверхность жидкости и давления в центре колеса, открывается обратный клапан и жидкость из резервуара по всасывающему трубопроводу поступает на рабочее колесо и далее в корпус и в напорный трубопровод. Таким образом создается непрерывный ток жидкости по системе, в которую включен насос.
Приведенная схема насоса является простейшей. В более сложных конструкциях вместо спиральной камеры (улитки) может быть поставлен лопаточный направляющий аппарат. Иногда несколько насосов конструктивно объединяют в один многоступенчатый насос с последовательным протеканием жидкости через отдельные ступени. Встречаются и другие усложнения, направленные на повышение мощности и экономичности насоса или на удовлетворение специальных эксплуатационных требований.