4.2. Классификация водоподъемных устройств. Устройство и принцип действия центробежных насосов
В системах водоснабжения используются следующие водоподъемные устройства: 1) лопастные, центробежные, осевые и вихревые насосы; 2) объемные (вытеснения) - поршневые и водокольцевые насосы; 3) эрлифты - воздушные подъемники; 4) струйные насосы; 5) гидротараны.
Общим признаком, объединяющем все водоподъемные устройства является то, что проходящий через них поток жидкости приобретает определенное приращение энергии, которое выражается величиной развиваемого напора. Наиболее часто для подъема воды и повышения напора используются 3-х лопастные водоподъемные устройства - центробежные насосы. Центробежные насосы состоят из следующих основных элементов (рис. 4.2):
рабочего колеса (1), которое состоит из переднего диска в виде кольца с отверстием большого диаметра в центре и заднего сплошного диска, на котором закреплены 6-12 рабочих лопаток;
направляющего аппарата (2) в насосах секционного типа, состоящего из неподвижного диска с лопатками, в которых поток жидкости, поступающей из рабочего колеса отводится в требуемом направлении с одновременным преобразованием кинетической энергии потока в давление;
спиральной камеры (3) (улитки), которая в насосах служит для преобразования скоростной энергии в давление, т. к. очертания стенок спиральной камеры способствуют плавному уменьшению скорости движения жидкости с одновременным повышением ее давления;
вала (7) (ротора), посредством которого передается момент вращения от двигателя к рабочим колесам, неподвижно закрепленным на валу (на валу может быть закреплено одно или несколько рабочих колес в зависимости от требуемого напора);
корпуса насоса, который имеет всасывающий (4) (приемный) и напорный (5) патрубки, каналы подвода и отвода жидкости к рабочим колесам (при работе внутренняя полость насоса заполнена жидкостью и находится под давлением);
подшипников, которые являются опорой для валов и уплотняющих колец или сальников, уменьшающих утечки воды из насоса.
Рис. 4.2. Схема центробежного насоса: 1 - рабочее колесо;
2 - направляющий аппарат; 3 - корпус в виде спиральной камеры;
4 - всасывающий и 5 - напорный патрубки; 6 - фильтр
Принцип действия центробежного насоса состоит во взаимодействии лопаток рабочего колеса с обтекающим их потоком воды. При вращении рабочего колеса, вода под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса к периферии, вследствие чего при входе в колесо создается разряжение и происходит всасывание воды через всасывающий патрубок. Вода, выбрасываемая колесом, поступает в спиральную камеру, а затем в диффузор и в нагнетательный патрубок, где за счет увеличения сечения потока часть скоростного превращается в статический напор. Для создания напора лопаткам придается выпуклая параболическая форма. Рабочее колесо должно вращаться выпуклой стороной лопаток вперед.
Центробежные насосы не обладают достаточной способностью засасывать воду в начале работы, поэтому для пуска насоса необходимо:
установить насос под "залив", т.е. ось корпуса насоса находится ниже уровня перекачиваемой воды, что обеспечивает залив насоса после открытия задвижки на всасывающем трубопроводе;
на конец всасывающего патрубка установить фильтр-сетку с обратным клапаном, а к корпусу подвести воду из другого источника;
к всасывающему патрубку присоединить установку, создающую разряжение, достаточное для залива насоса.
Центробежные насосы классифицируются по нескольким признакам:
числу рабочих колес - одно и многоступенчатые;
напору - низко- (Н<20 м вод.ст.), средне- (20<H<60 м вод.ст.), высоконапорные (Н>60 м вод.ст.);
способу подвода воды - с одно- и двухсторонним подводом воды;
расположению вала - горизонтальные или вертикальные;
роду перекачиваемой жидкости - водопроводные, канализационные и др;
степени быстроходности - тихоходные, нормальные и быстроходные насосы.