2.4. Вихревой насос

Вихревой насос по современной классификации – это насос трения, в котором жидкая среда перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении.

В настоящее время они получили широкое применение при малых подачах и относительно высоких напорах, там, где центробежные насосы недостаточно эффективны из-за больших объемных и механических потерь.

Компактность и малая металлоемкость вихревых насосов, способность к самовсасыванию и крутопадающая напорная характеристика делают их незаменимыми для подачи легколетучих жидкостей и жидкостей, насыщенных газами.

Рабочими органами вихревого насоса (рис. 2.4) являются рабочее колесо 4 с лопатками, расположенными в его периферийной части, и рабочий канал 1, выполненный концентрично рабочему колесу в корпусе 2. Всасывающая и напорная полости разделены перемычкой 6. Колесо установлено в корпусе с небольшими торцевыми зазорами порядка 0,1 мм на сторону, такой же порядок имеет величина радиального зазора между колесом и перемычкой.

Рис. 2.4. Конструктивные схемы вихревых насосов

Рабочий процесс вихревого насоса основан на передаче энергии лопастями рабочего колеса потоку жидкости в канале в результате переноса импульса (количества движения) от жидкости, движущейся в ячейках рабочего колеса, к жидкости, движущейся в рабочем канале насоса. Перенос импульса осуществляется за счет увлекающего действия колеса и вследствие возникновения продольных и радиальных вихрей. Передача энергии сложной системой продольных и радиальных вихрей сопровождается большими потерями энергии, поэтому КПД вихревых насосов на оптимальных режимах работы ниже (0,20…0,60), чем у центробежных, несмотря на существенно большую (в 1,5…2 раза) напороспособность при одинаковых значениях окружных скоростей.

Из принципа действия вихревых насосов ясно, что они эффективны только для подачи чистых маловязких жидкостей. Они имеют более низкие кавитационные качества по сравнению с центробежными насосами.

2.5. Струйный насос

Струйные насосы не имеют подвижных частей, энергосообщителем является поток жидкости (рис. 2.5).

Насос состоит из входного устройства, к которому подводится жидкость под большим давлением. В сопле происходит преобразование потенциальной энергии активного потока жидкости Q_акт в кинетическую энергию. В камере смешения происходит передача энергии основному или пассивному потоку жидкости Q, затем в диффузоре кинетическая энергия суммарного потока жидкости преобразуется в потенциальную энергию.

Активный и пассивный поток могут быть различными жидкостями, например чистой и грязной водой или водой и воздухом.

Лекция 3

3.1. Гидродинамические передачи

3.1.1. Общие сведения о гидродинамических передачах

Гидропередача − это устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости. В состав гидропередачи входят насос, гидравлический двигатель и соединительные трубопроводы с рабочей жидкостью. Гидропередачи, использующие динамические гидромашины, называются гидродинамическими.

В гидродинамических передачах применяют лопастные насосы и, в качестве гидравлических двигателей, лопастные турбины. В реальных конструкциях лопастный насос и гидравлическая турбина предельно сближены и располагаются соосно в общем корпусе. Так как эти две гидромашины имеют общий корпус, то в дальнейшем насос будем называть насосным колесом, а турбину − турбинным колесом. В такой конструкции отсутствуют трубопроводы, поэтому жидкость из насосного колеса сразу попадает на лопатки турбинного колеса, а из турбинного − вновь на лопатки насосного колеса.

Гидродинамические передачи, применяемые в машиностроении, подразделяют на гидравлические муфты (гидромуфты) и гидравлические трансформаторы (гидротрансформаторы).

Гидромуфты, состоящие из насосного и турбинного колес, служат для передачи энергии без изменения крутящего момента, т. е. моменты на входном и выходном валах гидромуфты практически одинаковы.

Гидротрансформаторы, кроме насосного и турбинного колес, имеют хотя бы одно дополнительное колесо. Оно на большинстве режимов работы неподвижно, т.е. является неактивным (реактивным), и поэтому его принято называть реактором. Включение в состав гидротрансформатора реактора позволяет ему изменять (трансформировать) передаваемый крутящий момент. Таким образом, моменты на входном и выходном валах гидротрансформатора на большинстве режимов работы различны.

Комплексным называют гидротрансформатор, который в широком диапазоне изменения своих передаточных отношений работает как гидротрансформатор, а при больших значениях передаточных отношений переходит в режим гидромуфты и работает как гидромуфта. Это позволяет существенно повысить его коэффициент полезного действия.