3. Центробежные насосы

Принцип действия. В центробежных насосах всасывание и нагнета­ние жидкости происходит под действием центробежной силы, возникаю­щей при вращении заключенного в корпус колеса с лопатками (рис.III-13).

В чугунном корпусе 5 спиралевидной формы вра­щается вал 4, приводимый в движение непосред­ственно от электродвигателя или от трансмиссии, на валу закреплено рабочее колесо 3 с лопат­ками определенной формы, образующими между собой каналы для прохода жидкости.

Корпус насоса снабжен двумя штуцерами. Один находится на осевой части корпуса и не­посредственно сообщается с пространством вну­тренней окружности колеса; к этому штуцеру присоединен всасывающий трубопровод 2. Вто­рой штуцер помещен тангенциально на боковой части корпуса и соединяется с нагнетательным трубопроводом 8.

Приемный клапан служит для того, чтобы залить насос жидкостью перед пуском и предот­вратить опоражнивание всасывающего трубопро­вода (при остановке насоса). Чтобы предотвра­тить обратный слив жидкости и защитить насос от гидравлического удара при внезапной оста­новке, в напорном трубопроводе часто устанавли­вают обратный клапан 7.

Если внутреннее пространство корпуса за­полнено жидкостью, то при вращении колеса лопатки придают жидкости, находящейся в ко­лесе, вращательное движение. При этом возни­кающая при вращении центробежная сила отбра­сывает жидкость от центра к периферии колеса, отсюда она затем выбрасывается в корпус и поступает в нагнетательный трубопровод 8.

При вращении колеса жидкость непрерывно засасывается из бассейна или резервуара в насос и выталкивается из насоса. Таким образом, в центробежном насосе, в отличие от поршневого, всасывание и нагнетание жидкости протекают равномерно и непрерывно.

Давление, развиваемое центробежной силой в насосе, а, следова­тельно, и высота нагнетания зависят от скорости вращения рабо­чего колеса и будут тем больше, чем большее число оборотов делает колесо.

Высота подачи центробежного насоса с одним рабочим колесом ограничена. Поэтому насосы в зависимости от требуемой высоты подачи изготавливают с несколькими рабочими колесами, соединенными друг с другом последовательно.

По числу рабочих колес, соединенных последовательно в одном корпусе, различают насосы: одноступенчатые и много­ступенчатые.

4. Конструкция центробежных насосов

В химической промышленности, помимо обычных водяных центро­бежных насосов, широко применяют центробежные насосы для пере­качки жидкостей, отличающихся большой вязкостью, химической агрес­сивностью или содержанием твердых взвешенных частиц. Поэтому к кон­струкциям центробежных насосов для химических производств предъяв­ляются требования долговечности и надежности работы, простоты эк­сплуатации. Детали насосов должны быть массивны и иметь простую форму, облегчающую их отливку и обработку.

Типы насосов. Весьма распространенным типом насоса в химиче­ской промышленности является одноступенчатый горизонтальный насос с односторонним всасыванием, изготовленный из химически стойкого материала. В качестве конструкционных материалов для изготовления таких насосов широко применяют кислотоупорные чугуны (ферросилид), нержавеющие стали, сурьмянистый свинец, а также керамику, диабаз и другие химически стойкие материалы. Внутренние части насосов для защиты от коррозии обкладывают эбонитом и резиной (гуммируют).

Рис. III-14. Кислотоупорный центробежный насос:

1—гайка; 2—крыльчатка; 3—фланец, 4—корпус; 5—станина, 5—вал; 7—сальник; 8—втулка;

9—шарикоподшипники.

На чугунной станине кислотоупорного насоса (рис.III-14) при помощи чугунного фланца 3 укреплен на болтах корпус 4 насоса, изготовленный из ферросилида. Массивный консольный вал 6 надежно центрируется на шарикоподшипниках 9. Роль добавочного подшипника для вала, в непосредственной близости от рабочего колеса насоса, выполняет сальник 7. Часть вала, соприкасающаяся с кислотой, защищена ферросилидовой втулкой 8. Рабочее колесо закреплено на валу при помощи шпонки и натяжной гайки 1, запрессованной в головку из ферросилида. С другой стороны оно пришлифовано к соприкасающейся с ним торцо­вой поверхности втулки 8. Насос имеет развитый сальник с мягкой набив­кой (обычно – асбестовый шнур, пропитанный кислотостойким соста­вом). Для разгрузки сальника на втулке рабочего колеса имеется крыльчатка 2, при помощи которой кислота отводится от сальника к всасы­вающему патрубку насоса. Сальник и весь корпус насоса вынесены за пределы фундаментной плиты, с тем, чтобы предотвратить попадание на нее капель кислоты. Привод насоса осуществляется непосредственно от электродвигателя через эластичную муфту; двигатель монтируется с насосом на одной плите.

Насосы такого типа изготовляют производительностью от 1 до 110 м³/час.

Рис.III-15. Типы сальников:

I – сальник с гидравлическим затвором: 1 – фонарь; 2 – сальник.

II – сальник для кислот: 1, 2 – кольцевые полости; 3, 4 – отводные отверстия. III – сальник пружинный: 1 – прокладка; 2 – пружина.

Для насосов с сальниками большое значение имеет надежность их конструкции, так как неудовлетворительная работа сальников влечет за собой повышенный износ вала, длительные простои насоса, резкое увеличение эксплуатационных расходов. Для увеличения срока службы эластичной набивки сальника не следует допускать вибрации (биения) вала насоса и сальник необходимо разгружать от воздействия давления рабочей жидкости. Это достигается устройством сальника с гидравличе­ским затвором (рис.III-15, I). Жидкость (вода или смазка, нерастворимая в рабочей жидкости) подводится через фонарь 1 в среднюю часть саль­ника 2 с давлением, большим давления перекачиваемой жидкости, и идет по валу в обе стороны — внутрь насоса и наружу, с понижением давле­ния до атмосферного. Вследствие такого устройства набивка испыты­вает значительно меньшее давление. Так как абсолютной герметичности набивки нельзя достичь, часто применяют сальники (рис. III-15, II), имеющие втулку с кольцевыми полостями 1, 2, в которых скапливается кислота; просачивающаяся через набивку кислота отводится наружу через отвер­стия 3, 4. Иногда в качестве дополнительной меры, для предупреждения утечки кислоты по валу насоса, устраивают сальник насоса с двойным уплотнением.

В некоторых конструкциях насосов применяют также пружин­ные сальники (рис. III-15, III).

Сальники насосов требуют внимательного надзора и частой смены набивки, неправильная затяжка сальника вызывает его перекос, что приводит к одностороннему и носу вала насоса.

Поэтому для перекачки кислот применяют также бессальнико­вые насосы, в которых кислота, попадающая за рабочее колесо через зазор между колесом и корпусом отсасывается ко входу на лопатки в специаль­ные эжекторные каналы, отлитые в колесе. Отсасывание происходит вследствие того, что давление кислоты за колесом, равное давлению на его окружности, всегда больше, чем у основания лопаток.

Рис.III-16. Безсальниковый насос