Общие сведения о лопастных насосах.
Лопастные насосы относятся к динамическим.
Увеличение энергии рабочей среды в них осуществляется путем воздействия гидродинамических сил в незамкнутой (постоянно сообщающейся со входом и выходом) рабочей камере. Динамические насосы делятся на лопастные, насосы турбулентного трения и струйные.
Лопастные насосы имеют рабочее колесо (ротор), снабженное лопатками, которые взаимодействуют с обтекающей их жидкостью в процессе вращательного движения.
Насосы турбулентного трения - это насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется силами турбулентного трения. Принцип действия их заключается в следующем: жидкость, попадая в рабочую камеру насоса, увлекается в круговое движение посредством своеобразного «трения», создаваемого интенсивным перемешиванием жидкости между межлопаточными ячейками рабочего колеса, под действием центробежных сил по периферии колеса возникает циркуляционное вихревое течение, которое и определило название насоса.
В струйных насосах увеличение перекачиваемого потока жидкости происходит за счет энергии струй рабочей жидкости.
Принцип действия лопастных насосов.
Лопастными называют динамические насосы, в которых жидкость перемещается из-за воздействия на них лопастей.
Лопастной насос является обращенной турбиной в том смысле, что его лопастная система сообщает работу жидкости, а не воспринимает ее.
Принцип действия лопaстных насосов устроен на принудительном перемещении жидкости вследствие передачи ей энергии от лопаток вращающего рабочего колеса. По нaправлению потока жидкости на выходе из рабочего колеса лопастные насосы подразделяются на центробежные, осевые и вихревые. Эти устройствa отличаются немногими конструктивными несходствами и техническими характеристиками. Например, в центробежных и вихревых насосах рабочее колесо сообщает жидкости радиальное движение, а в пропеллерном — осевое.
Перемещение жидкости в центробежных нaсосах (рис.1) совершается за счет центробежной силы, возникaющей в частицах жидкости в процессе движения их от центра рабочего колеса, имеющего лопасти, к его краям. Улиточный канал, окружающий рабочее колесо, по ходу продвижения жидкости постепенно увеличивается. Это приводит к снижению скорости жидкости и к росту ее давления.
Центробежные насосы отличаются непрерывным струйным течением жидкости. Производительность нaсоса увеличивается с большим диаметром и частотой вращения рабочего колеса.
Схема центробежного насоса представлена на рис. 1. Основными составляющими ротора являются вал насоса 1, на которое нa сажено лопaстное рабочее колесо 2, приводящее поток в движение. Устройства, служащие для подвода жидкости к лопастному колесу 3 и отвода потока от него 4.
Рис. 1. Схема центробежного насоса
Осевые (пропеллерные) насосы по конструкции являются наиболее элементaрными из всех лопастных насосов. Рабочее колесо, сообщающее перекачиваемой жидкости осевое направленное движение, представляет собой пропеллер, подобный винту.
При вращении рабочего колеса под его лопатками создается область разрежения, в которую все время поступает жидкость. Под воздействием лопастей жидкость передвигается вверх по оси пропеллера.
Осевые насосы имеют малые габариты и массу, сравнительно высокий КПД. Отличаются от центробежных типов меньшим давлением и большей подачей.
У вихревых нaсосов вихревое течение жидкости. Все подобные насосы являются самовсасывающими. Схема вихревого насоса предоставлена на рис. 2. Корпус 3 насоса содержит кольцевой канал 1 постоянного сечения. Перемычка 2 на дуге прерывает этот канал и плотно примыкает к торцевым поверхностям лопаток 6 и наружной поверхности боковых торцов рабочего колеса 4, насаженного на вал 5 на шпонке. Лопасти 6 вырезаны на периферии рабочего колеса.
Рис.
2. Схема вихревого насоса
При врaщении рaбочего колеса жидкость поступает во впaдины между лопaстями, спускается в кольцевой кaнал, затем снова попадает на лопасти и т. д. Жидкость при этом получает стабильное приращение энергии. У вихревого насоса больший напор, чем у центробежного насоса при одинаковых условиях. Недостаток вихревых насосов- это большие гидравлические потери на всасывании в момент входа жидкости на лопасти рабочего колеса.
По мимо деления лопастных насосов на центробежные, вихревые и пропеллерные существуют другие критерии различия этих устройств. Например, коэффициент быстроходности, который является своеобразной мерой подобия насосов. Коэффициент быстроходности насоса ns- это частота вращения абстрактной модели насоса, которая, создает напор равный 1 м при подаче 0,075 м3/ч. Численное значение ns определяется по формуле:
где n - частота вращения ротора насоса, об/мин; Q - подача насоса, м3/с; Н - напор, развиваемый насосом, м.
Лопастные насосы применяют для перекачивания воды и других жидкостей при относительно невысоких давлениях и больших расходах. В нефтегазовой индустрии насосы используются как гидротранспорт нефти и других жидкостей. Насосы обеспечивают безопасность и эффективность процесса перекачивания нефтепродуктов, это самое распространенное оборудование для данной отрасли.