Водоподъемные машины и установки.
Служат для подъема и подачи воды к потребителям. Для этих целей используются различные насосы и водоподъемники. Насосы создают свободный напор, достаточный для подъема воды на некоторую высоту над поверхностью земли и подачи потребителю. Водоподъемники в отличие от насосов воду только поднимают из источника на поверхность земли.
По принципу действия насосы подразделяют на лопастные, объемные, струйные.
Лопастные, в свою очередь, подразделяются на центробежные, вихревые и пропеллерные или осевые.
Центробежный насос (рис. 4) при вращении рабочего колеса 2 воды, залитой в насос перед пуском, увлекается лопастями 3 и под действием центробежной силы устремляется по межлопастным каналам от центра колеса к его периферии. Выброшенная из колеса с большой скоростью в расширяющееся русло спирали вода постепенно теряет свою скорость, создавая при этом возвращающее по мере приближения к нагнетательной полости насоса давление (напор), и далее под этим давлением поступает через нагнетательный (напорный) трубопровод 1 в водопроводную сеть. При вытеснении воды из рабочего колеса в центре его создается разряжение, вследствие чего вода из источника под действием атмосферного давления через приемный канал 4 и всасывающую трубу 5 поступает в насос. Таким образом, в насосе устанавливается равномерное и непрерывное движение воды от источника к напорному трубопроводу. Клапан 7 предотвращает обратный слив воды и защищает насос от гидравлического удара при внезапной остановке.
Рисунок 4. Схема центробежного насоса:
1 – трубопровод; 2 – рабочее колесо; 3 – лопасть; 4 – приемный клапан; 5 – всасывающая труба; 6 – корпус насоса; 7 – клапан.
Особенность центробежных насосов – с увеличением подачи напор насоса уменьшается, а с уменьшением подачи возрастает.
Вихревые насосы засасывают жидкость без предварительного заполнения всасывающего трубопровода перекачиваемой жидкостью. Они отличаются от центробежных конструкцией рабочего колеса (диск с фрезерованными по окружности радиальными пазами), вследствие чего уменьшаются потери энергии в рабочей камере. В равном скоростном режиме они создают в 3 – 5 раз больший напор, чем центробежные. При повторном запуске не требуют залива водой, т.е. являются самовсасывающими.
Пропеллерные насосы имеют лопасти у рабочего колеса, расположенные наклонно по отношению к оси вала, которые перемещают жидкость вдоль оси насоса.
Объемные насосы, или насосы вытеснения, разделяют на поршневые, плунжерные, ротационные (винтовые, шестеренчатые, пластинчатые), диафрагменные и насосы замещения. Работа этих насосов основана на попеременном изменении объема рабочей камеры. В первой половине рабочего процесса объем рабочей камеры увеличивается, в камере создается разряжение, и жидкость из источника вследствие разностей давления засасывается в камеру. В течение второй половины рабочего процесса объем рабочей камеры уменьшается, и жидкость из неё вытесняется.
Погружные насосы применяют для забора воды трубчатых колодцев большой глубины. Такой насос имеет многоступенчатую схему рабочих колес и составляет с электродвигателем единый блок, устанавливаемый на фланец напорного трубопровода. Обмотка статора гидроизолирована, и электродвигатель может работать в воде под динамическим уровнем на глубине не менее 1…1,5 м.
Плавающие насосы предназначены для подачи воды из открытых водоемов и шахтных колодцев. Они создают напор до 30 м при подаче до 6,5 м3/ч.
Ленточный и шнуровой водоподъемники применяют для подъема воды из шахтных и трубчатых колодцев глубиной до 30 м. Их работа обеспечивается силами сцепления воды с бесконечной лентой или шнуром, обегающими верхний и нижний блоки. Последний вместе с грузом опущен в воду. Захватываемая рабочим органом вода поднимается с ним, а при переходе через верхний блок отбрасывается центробежным силами на стенки кожуха, сливаясь наружу. Труба, охватывающая подъемную ветвь шнура (с зазором), за счет создания в ней столба воды позволяет увеличить водоподъемные свойства установки. При скорости подъема шнура 5 м/с и высоты подъема воды до 20 м он подает до 8 м3/ч. Мощность на привод установки 3,5 кВт.
Диафрагменные насосы применяют при небольших высотах всасывания и нагнетания (5 – 6 м), при перекачке жидкостей, требующих спокойного режима, а также – загрязненных стоков и вод.