Основные области применения осевых насосов
Применяются осевые насосы для циркуляционного водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в оросительных системах и других отраслях народного хозяйства.
принцип работы осевого насоса
Осевой насос представляет собой лопастной насос, у которого рабочее колесо 1 имеет ряд лопастей, закручивающих поток, движущейся параллельно оси (рисунок 2.1):
1 — рабочее колесо, 2 — направляющий аппарат, 3 — цилиндрический корпус.
Рисунок 2.1 –схема осевого насоса
Для выпрямления потока и направления его в напорный патрубок или на следующую ступень после рабочего колеса устанавливается направляющий аппарат 2, снабженный неподвижными лопатками. Направляющий аппарат служит для преобразования кинетической энергии вращения потока в потенциальную энергию давления.
Во втулке направляющего аппарата проходит вал насоса, на котором насажено рабочее колесо, и устанавливается подшипник.
Вся проточная часть насоса располагается в цилиндрическом корпусе 3, который по существу является продолжением трубопровода. Насос как бы настраивается в трубопровод, образуя с ним одно целое. Для вывода вала напорной части насоса придается форма отвода.
В осевом насосе поток жидкости движется параллельно оси и одновременно лопасти сообщают ему вращательное движение по окружности, на валу насоса. Так как движение жидкости в радиальном направлении отсутствует, то исключается возможность работы центробежных сил. Повышение давления происходит за счет гидродинамического воздействия лопаток на жидкость и преобразования кинетической энергии при раскручивании потока в направляющем аппарате. Таким образом, принцип действия осевого
насоса заключается в силовом взаимодействии лопастей с потоком жидкости и использовании диффузорного элемента.
3. Особенности осевых насосов
У осевых насосов поток жидкости, проходящий через рабочее колесо, направлен параллельно оси. В связи с большими размерами насосов, для которых строится насосная станция, с учётом конкретной марки насоса, вопрос о взаимозаменяемости не стоит в практическом плане.
1-ротор эл. двигателя, 2-статор эл. двигателя, 3-штуцер подачи подпорного воздуха, 6-узел уплотнения вала,
7-рабочее колесо, 8-сигнализатор протечек, 9-сборник.
Рисунок 3.1 - основные узлы насоса типа ОПВ
Несколько исполнений рабочего колеса для оптимизации КПД и производительности. Конусообразная сальниковая камера увеличивает срок службы. Возможность отсоединения привода без отключения насоса от трубопровода в стандартном исполнении для типоразмеров с присоединениями вплоть до 914.4 мм. Осевые насосы имеют достаточно простое устройство. Их масса гораздо меньше по сравнению с центробежными конструкциями. Кроме того, эти системы вполне подходят для того, чтобы использовать их для перекачивания не совсем чистой воды. Следует также отметить, что осевые насосы допустимо устанавливать на вертикальной, горизонтальной или на наклонной поверхности.
Существуют две основных разновидности осевых насосов: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.
Пропеллерные насосы используются в тех случаях, когда нужно получить высокую производительность при низкой величине напора. Служат для перекачки агрессивных, загрязненных и чистых сред с твердыми включениями или без них, таких как масла, сырая нефть, грязная и чистая вода и другие вещества. Прибегают к услугам данного типа насоса в очистных технологиях, например, для получения пресной воды из морской. Также этот агрегат используется в химической промышленности для перекачки различных жидкостей и веществ. Устройством пропеллерный насос очень схож с винтовыми насосами. Существует большое количество пропеллерных насосов в различном исполнении, с разным устройством и для различных видов работ. Агрегаты классифицируются по числу колес или ступеней, по способу отвода воды, по расположению вала насоса и по другим признакам. Важной и основной характеристикой рабочего колеса пропеллерных насосов и некоторых других агрегатов является коэффициент быстроходности, который обозначается как ns. То есть коэффициент ns – это количество оборотов рабочего колеса, которые он делает за минуту, при подаче определенной жидкости Q и соответствующем напоре Н. Отмечен очень низкий уровень шума. Подшипники и детали смазаны специальной долговечной консистентной смазкой, что является надежным фактом. Эти насосы очень мощны с хорошим коэффициентом полезного действия, также оптимизирована полностью гидравлика. Корпус насоса изготовлен из прочного коррозиестойкого материала, который не чувствителен к механическому воздействию и другим различным механическим повреждениям.
Отличительной особенностью осевых насосов является - конструкция и функционирование рабочего колеса. Оно состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей, представляющих собой удобообтекаемое изогнутое крыло с закрученной передней, набегающей на поток, кромкой. При перемещении профиля лопасти, вызываемого вращением рабочего колеса, в жидкости, за счет изменения скорости её течения вдоль нижней и верхней поверхности профиля, давление над профилем должно повыситься, а под профилем - понизиться. Благодаря этому создается напор насоса.
Осевой насос представляет собой литой корпус в виде отвода с двумя фланцами (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 – корпус осевого насоса
В корпусе консольно на валу расположено лопастное колесо с коком (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3 – рабочее колесо осевого насоса
За колесом находится неподвижный направляющий аппарат (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 – направляющий аппарат осевого насоса
Вал выпущен наружу через сальник и соединен с валом фланцевого электродвигателя. Рабочее колесо осевого насоса является основной деталью, преобразующей механическую энергию электродвигателя в энергии перекачиваемой жидкости. Рабочее колесо представляет собой один из наиболее ответственных узлов, который состоит из большого числа сложных по форме и значительных по габаритам и массе деталей. Рабочее колесо имеет следующие основные части: втулку, в расточках которой установлены лопасти, верхний и нижний обтекатели. Рабочие колеса имеют от трех до шести лопастей. Колеса у моделей 06-трехлопастные, у моделей- -5 и 11-четырехлопастные, у моделей 02 – пятилопастные, а у моделей 03 и 10 – шестилопастные.
1-лопасть; 2-втулка; 3,4-обтекатели верхний и нижний
Рисунок 3. 5. Рабочее колесо осевого насоса.
Лопасть рабочего колеса находится под воздействием значительного гидравлического давления, поэтому ее форма и размеры должны быть хорошо обтекаемыми, обеспечивать оптимальные энергетические и кавитационные свойства и отвечать условиям прочности, что обеспечивает длительную и надежную работу насоса.
1-перо;2-фланец;3-цапыа;4,5-входная и выходная кромки;6,7-максимальный и минимальный развороты
Рисунок 3.6.Лопасть рабочего колеса(а) и сечения, выполненные на расчетных радиусах(б):
1-болт;2-лопасть;3-обтекатели;4-манжета;5,8-втулки;6-крестовина;7-штифт;9-рычаг;10-шток;11-шпонка;12-кольцо;14-планка;14-втулка;15-подшипник;16-палец;17-проушина;18-ограничительная шайба
Рисунок 3.7.Схема рабочего колеса с кривошипно-шатунным механизмом разворота лопастей
10-болт;2-ползун;3-втулка-камень;4-обтекатели;5-рычаг;6-кожух;7,14-шпилька;8,17,18-штифты;9,10,12-втулки цапфы;11-лопаасть;13-втулка рабочего колеса;15-верхний обтекатель;16-кольцо;19,23-балансировочные грузы,20,22-втулки ползуна,21-винт.
Рисунок 3.8. Схема рабочего колеса с кулисно-клиновым механизмом разворота лопастей
1-проушина;2-серьга;3-втулка рабочего колеса;4,5- втулки цапфы;6,14-штифты;7-лопасть;8-цапфа;9 болт;10-рычаг;11-манжета;12-шпилька;13-штанга;15-верхний обтекатель,16-крышка;17,19,20-втулки штока;18-поршень;21-крестовина;22-кольцо;23-шток;24-обтекатель;25-сливная пробка
Рисунок 3.9. Схема рабочего колеса с электрогидравлическим приводом механизма разворота лопастей