Вспомогательное оборудование электростанций

сти в таких насосах или организовать несколько потоков, то производят двух или многосекционные насосы. Каждый поток может обеспечивать различную величину подачи.

Область применения

Шестеренные насосы применяются в строительстве, нефтехимической, пищевой промышленностях. Служат для перекачки нефтепродуктов, масла, красок и других жидкостей.

Рабочими органами винтового насоса (рис. 62) являются три винта: центральный ведущий и замыкающие ведомые, помещенные в корпусе. Расточка выполнена так, что зазор между корпусом и внешней поверхностью винта как можно меньше мал. Винты имеют специальную форму резьбы, при которой обеспечивается непрерывное касание между сопрягающими поверхностями, благодаря этому между гребнями винтов и корпусов создаются три группы замкнутых полостей, перемежающихся при вращении винтов по стрелке слева направо. Жидкость из входного патрубка через отверстия в корпусе попадает к винтам, заполняет полости, выносится в первую часть и далее подается к напорному патрубку.

Рис. 79. Винтовой насос

Лопастные насосы делятся на центробежные насосы и осевые. Изготавливаются они как с постоянным положением лопастей, так и с поворотными лопастями. По конструктивным данным и эксплуатационным особенностям насосы различают по частоте вращения рабочего колеса, подаче, по ступеням

201

давления, по условиям подвода жидкости к рабочему колесу, по расположению вала и т.д.

Центробежные насосы (рис. 80) имеют различные частоты вращения вала. В основном, закономерность такова, что чем больше размеры насоса, тем меньше частота вращения. Сравнительно малые насосы работают с частотой вращения 1450-2950 об/мин. С увеличением частоты вращения как подача, так и напор центробежного насоса возрастают. При определенной частоте вращения центробежный насос развивает определенный напор. Иногда требуется получить напор в несколько раз больший, чем это дает определенный типоразмер насоса, без увеличения частоты вращения. В этом случае изготавливается многоступенчатый насос, в котором жидкость из выходного отверстия одного колеса переходит во всасывающее отверстие второго и т.д. до тех пор, пока не получит нужного напора. Все колеса насажены на один общий вал и вращаются синхронно. По количеству ступеней насосы разделяются на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые.

Рис.80. Центробежный насос

Для увеличения подачи центробежного насоса при неизменной частоте вращения применяются рабочие колеса с двухсторонним подводом жидкости. Расположение валов насосных агрегатов может быть горизонтальным или вертикальным.

По условиям отвода потока от рабочего колеса центробежные насосы делятся на насосы с направляющим аппаратам и без него. Наибольшее распростране-

202

ние получили центробежные насосы с горизонтальным валом и спиральной камерой. Насос состоит из рабочего колеса с лопастями, вала, корпуса, всасывающего и нагнетательного патрубков, сборного канала.

Схема центробежного насоса

Устройство центробежного насоса показано на рисунке ниже. Внутри корпуса насоса 1, имеющего, как правило, спиральную форму, на валу 2 жестко закреплено рабочее колесо 3. Рабочее колесо состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти 4, отогнутые от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков 5 и 6 корпус насоса соединен со всасывающим и напорным трубопроводами.

Под действием центробежных сил жидкость выбрасывается в спиральный канал, который образуется корпусом 1 и далее выходит через патрубок 6, а через патрубок 5 происходит всасывание жидкости.

Схема центробежного насоса

Рис.81. Схема центробежного насоса

В осевых насосах (рис. 82) основным рабочим органом является рабочее колесо с лопастями. Вода в этих насосах подводится в направлении его оси. При входе на рабочее колесо абсолютная скорость направлена вдоль оси,

203

а при сходе с рабочего колеса абсолютная скорость направлена под некоторым углом к оси. Это означает, что жидкость, перемещаясь вдоль оси, одновременно вращается, т.е. имеет место винтовое движение жидкости, что приводит к дополнительным потерям энергии. Чтобы выправить закрученный поток и заставить его двигаться только вдоль оси, за рабочим колесом иногда устанавливается так называемый выправляющий аппарат. Рабочее колесо со стороны входа потока снабжается плавным обтекателем. Вал насоса с помощью жесткой муфты соединен с валом двигателя.

Рис. 82. Осевой насос В поворотно-лопастных насосах угол установки лопастей (поворот лопастей)

может изменяться с помощью штанги, проходящей в пустотелом валу. Это улучшает эксплуатационные качества насоса, его КПД.

Схема осевого насоса

Основными элементами конструкции осевых насосов являются:

- корпус и закрепленное на его валу рабочее колесо в форме гребного винта с лопастями. На рисунке ниже приведена схема осевого насоса.

204

Схема осевого насоса

Рис. 83. Схема осевого насоса

1 − колесо с рабочими лопастями;

2 − втулка; 3 − корпус; 4 − всасывающий патрубок; 5 − напорный патрубок.

Работа осевых насосов основана на силовом взаимодействии лопасти с обтекающим ее потоком.

В осевых насосах поток жидкости параллелен оси вращения лопастного колеса. При вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом. Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая ее давление и скорость, то есть механическую энергию. Удельное приращение энергии потока жидкости в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, то есть от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса.

205

Вихревой насос (см. рис. 84) состоит из рабочего колеса и корпуса с кольцевым каналом, имеющим перемычку. Короткие прямолинейные лопасти рабочего колеса частично перекрывают цилиндрический канал, при вращении жидкость увлекается лопастями и одновременно действием центробежных сил закручивается. Таким образом, по кольцевой камере движется спаренный вихревой валец, создающий «сцепление» жидкости с рабочим колесом и заставляющий ее двигаться от входного отверстия к выходному.

Рис. 84. Схема вихревого насоса

206

Плунжерный насос

Принцип работы

Плунжер совершает в рабочей камере вращательно-поступательные движения. В случае движения плунжера вправо давление в камере снижается, его значение ниже, чем в всасывающим насосе. Разность давлений открывает клапан, в результате чего заполняется рабочая камера. При совершении плунжером движения влево давление в рабочей камере растет, а в нагнетательном трубопроводе напротив снижается, в этом случае открывается нагнетательный клапан, после чего жидкость поступает в напорный трубопровод.

207

Сфера применения

Плунжерный гидравлический насос используется в тех отраслях промышленности, где нужно нагнетать жидкую рабочую среду. Аппарат способен дозировано перекачивать большие объемы жидкости под высоким давлением. Существует отдельная группа плунжерных насосов высокого давления, которые применяются при добыче нефти и при бурении. Данные агрегаты не имеют нагнетательных клапанов, эту роль выполняют специальные клапаны в форсунках. Такая структура значительно повышает надежность и безопасность работы плунжерного насоса высокого давления.

Диафрагменный (мембранный) насос

Принцип работы мембранного или диафрагменного насоса заключается в следующем.

•В момент запуска насоса шток, связанный с эластичной мембраной, начинает выгибать ее в сторону, обратную от рабочей камеры, в результате чего объем данной камеры увеличивается.

•За счет резкого увеличения объема в рабочей камере создается эффект вакуума, и в нее через входной патрубок начинает поступать перекачиваемая среда.

•Посредством кривошипно-шатунного механизма мембране сообщается обратное перемещение, и объем рабочей камеры резко уменьшается, что приводит к выталкиванию из нее перекачиваемой среды через выходной патрубок. В тот момент, когда мембрана начинает совершать обратное движение, входной патрубок автоматически блокируется при помощи специального клапана.

208

Сфера применения

Мембранные насосы за счет особенностей своей конструкции являются абсолютно герметичными устройствами, поэтому среда, которая подвергается перекачке с их помощью, не контактирует с окружающим воздухом. Именно благодаря такому качеству, а также принципу, по которому работают мембранные насосы, их применение особенно актуально в тех случаях, когда важны стерильность и отсутствие утечек перекачиваемых сред. Использование абсолютно герметичных мембранных насосов, что также важно, позволяет защитить людей, которые находятся рядом с ними, а также окружающую среду от вредного воздействия перекачиваемой среды, если она характеризуется высокой токсичностью.

Поршневые насосы

Принцип работы

Совершая поступательное движение, поршень создает разрежение воздуха в рабочей камере, за счет чего в камеру и всасывается жидкость из подводящего трубопровода. При обратном движении поршня, жидкость из рабочей камеры выталкивается в нагнетающую магистраль. Поршневые насосы, как

209

уже говорилось выше, оснащаются клапанным механизмом, основная задача которого состоит в том, чтобы не дать перекачиваемой жидкости попасть обратно во всасывающий канал в тот момент, когда она выталкивается в нагнетательную магистраль.

Сферы применения

Область применения жидкостных насосов поршневого типа достаточно широка, что объясняется их высокой универсальностью. Между тем конструкция таких машин не позволяет использовать их в тех случаях, когда перекачивать необходимо значительные объемы воды или другой жидкости. Одним из основных достоинств этих гидравлических машин является то, что их поршни, вытесняя жидкость через нагнетательную магистраль, одновременно всасывают ее новую порцию через подающий канал, что в условиях сухого цилиндра очень важно. Этим качеством и предопределяется назначение поршневых жидкостных насосов как наиболее эффективных устройств, используемых на предприятиях химической промышленности.

Сферы применения жидкостных насосов поршневого типа расширяются и за счет того, что такое оборудование может успешно использоваться для работы с химически агрессивными средами, некоторыми видами топлива и взрывоопасными смесями. Активно применяются насосы данного типа и в бытовых целях, с их помощью можно создавать трубопроводные системы для автономного водоснабжения частных строений и для полива. Между тем, решив использовать такой прибор, не забывайте о том, что для перекачивания больших объемов жидкости он не предназначен.

Еще одной сферой, в которой активно используются жидкостные насосы поршневого типа, является пищевая промышленность. Это объясняется тем,

210