2. Центробежные насосы - устройства, в которых перемещение жидкости проис-ходит под действием центробежных сил, возникаю­щих при вращении рабочего колеса.

Рис .11. Центробежный насос консольного типа.

Устройство центробежного насоса типа К (консольный) приведено на рис. 11, (выпускаются 13 типоразмеров на расходы от 0,0016 до 0,1 м³/сек и на напоры от 14 до 80 м). Главными ра­бочими органами являются рабочее колесо 4, всасывающий па­трубок 16, изготовляемый за одно целое с крышкой 1, и сборная

улитка (спираль), выполняемая в корпусе 2.

Для запуска насоса необходимо залить его (заполнить жидкостью) и полностью выпустить воздух с помощью вантуза 3.

Рабочее колесо крепится на валу 9 при помощи гайки 5, име­ющей обтекаемую форму. Уплотнение обеспечивается набивкой 7 сальника 8 в корпусе 6, а для предупреждения прорыва воздуха используется гидравлический замок 12. Опоры 10 и 11 размеще­ны вне насоса; уменьшение объемных потерь достигается применением уплотняющих колец 13 и 15.

Для уменьшения значительного осевого усилия на рабочее колесо исполь-зуются дренажные отверстия 14, выполненные в ра­бочем колесе.

Рабочее колесо при вращении осуществляет закрутку потока (таким способом и передается энергия от рабо­чего колеса рабочей жидкости) и отбрасывание частиц на пери­ферию, что создает перед колесом вакуум и обеспечивает его всасывающую способность.

Конструкции рабочих колес и спиральной камеры показаны на рис 12-15.

Рис.12. Рабочее колесо открытого типа: 1-большая разгрузочная лопатка; 2-малая разгрузочная лопатка; 3-диск с втулкой; 4-направляющая лопатка.		Рис.13. Рабочее колесо закрытого типа: 1-диск с втулкой; 2-диск в виде широкого кольца; 3 направляющие лопатки;
Рис.14.Рабочее колесо с двухсторон-ним всасом: 1,2-наружные диски; 3-внутрен-ний диск ; 4-направляющие лопатки.	Рис.15.Спиральная камера

Центробежные насосы (ГОСТ 17398-72), используемые в тех­нологии неорганических веществ, бывают одно- и многоступенча­тые. Первые предназначены для создания напоров до 50 м, вто­рые - для создания высоких напоров. У многоступенчатых насо­сов (рис 16.)

Рис.16. Многоступенчатый центробежный насос спирального типа: 1, 13-соеди-нительные муфты; 2,12-подшипники скольжения; 3, 10-сальники; 4-подводящие трубы; 5-крышка корпуса;6-сменная втулка;7- грундбукса;8гидравлическое уплотнение;9-хлопчатобумажная набивка уплотнения; 11крышка сальника; 14вал насоса;15рабочее колесо;16-корпус; 17-уплотняющеее кольцо;

рабочие колеса соединены последовательно и снабжены на­правляющими аппаратами и переливными каналами, служащими для направления жидкости из одного колеса в другое. Все рабо­чие колеса смонтированы на одном валу, имеют одну всасываю­щую и одну нагнетательную линию. Для подачи большого объема жидкости применяют насосы двухстороннего всасывания. Чем больше число ступеней, диаметр и частота вращения колеса, тем больше напор.

Центробежные насосы, в отличие от поршневых, не обладают способностью засасывать жидкость в начале работы, ввиду чего перед пуском насос и всасывающий трубопровод должны быть залиты жидкостью.

Высоту всасывания центробежных насосов определяют по фор­муле для порш-невых насосов [см. уравнение (2)]. Отличие со­стоит в том, что для создания нор-мальных условий работы цент­робежного насоса необходимо обеспечить на всасы-вании так называемый кавитационный запас, т. е. минимально допустимое пре­вы-шение атмосферного давления над давлением насыщенных па­ров жидкости, для предотвращения возможного вскипания жидко­сти в насосе.

При перекачивании горячих жидкостей во избежание кавита­ции следует со-здавать подпор, т. е. насос должен быть ниже уров­ня жидкости, находящейся в ре-зервуаре. Для достижения лучшей всасывающей способности скорость жидкости

на входе в насос должна быть равна 1 м/с (и не более 2 м/с), а сопротивление всасывающего трубопровода - минимальным. Высота всасывания центробежных насосов не превышает 5 м.

В отличие от поршневых насосов, имеющих при постоянной частоте вращения двигателя постоянную среднюю подачу, центро­бежные насосы имеют различную подачу (и различный напор) в зависимости от сопротивления линии. Поэтому каждый насос снабжается заводом-изготовителем рабочей характеристикой, по­лучаемой опытным путем.

При подборе насоса и частоты вращения рабочего колеса не­обходимо учи - тывать характеристику линии, т. е. трубопровода и присоединенных к нему аппаратов.

Включение насоса в работу производят при полностью закры­той задвижке на нагнетательном трубопроводе, так как в этом случае насос потребляет минимальную мощность. Задвижка (вен­тиль) на всасывающем трубопроводе перед пуском должна быть открыта полностью, чтобы предупредить кавитацию.

Регулирование подачи насоса осуществляют вентилем, распо­ложенным на нагнетательной линии. Этот метод является наибо­лее простым и удобным, хотя и приводит к снижению к.п.д. насоса. Подобное регулирование на всасывающей линии не допускается ввиду возможности возникновения кавитации.

При необходимости повысить подачу насосы включают парал­лельно, для увеличения напора - последовательно.

При перекачивании высоковязких жидкостей вследствие увели­чения сопро-тивления на трение подача, напор и к. п. д. насоса уменьшаются. Поэтому для этих случаев рекомендуется подбирать насосы с высокими значениями частоты враще-ния рабочего ко­леса. Иногда бывает экономически выгодно подогревать жидкость перед перекачиванием, так как при этом уменьшаются ее вязкость и плотность.

Промышленность выпускает (ГОСТ 10168-75) центробеж­ные насосы типа Х с широким интервалом подачи (от 2,2 до 700 м^З/ч при напоре столба жидкости 10-30 м) для перека­чивания жидкостей с содержанием частиц до 0,2 % (по массе). Они укомплектованы двигателями с частотой вращения 960, 1450 и 2900 об/мин и мощностью от 2,8 до 200 кВт. Технические ха­рактеристики неко-торых из них приведена в табл.2.

Таблица 2.

Технические характеристики некоторых насосов типа Х

Марка насоса	Подача м3/ч	Напор, м	Допустимый кавитационный запас, м	Частота вращения рабочего колеса, мин-1	Мощность на валу (при 1000кг/м3), кВт
1,5Х-6(К, Е, И)-5(1) 2Х-9(К, Е, И)-5(1) 3Х-9(А, К, Е, И)-5 4Х-12(К, Е, И)-5 6Х-19(К, Е, И)-1	8 20 45 90 160	18 18 31 33 29	4 4,5 5 6 5	2900 2900 2900 2900 1459	1,4 2,2 7,5 13 20

Насосы типа Х маркируют следующим образом. Например, 8Х-12К-1 означает: первая цифра - диаметр всасывающего патрубка в дюймах ; буква Х - химический; следующая цифра - коэффициент быстроходности, умень­шенный в 10 раз; буква К- условная марка материала (А-углеродистая сталь, Д - хромистая сталь, К - хромоникелевая сталь, Е - хромоникельмолибденовая сталь, И - хромоникельмолибденмедистая сталь, Л – ферро-силид); последняя цифра - вид уплотнения.

Насосы можно устанавливать в помещениях и на открытых площадках.

Центробежные гуммированные насосы выпускают следующих марок: lX-2Р-l(2), 8Х-12Р-l(2), 4АХ-5Р-l, 4ПХ-4Р-l.

Принцип маркировки тот же, что и у насосов типа Х. Буква Р означает, что насос гуммирован, т. е. проточная часть покрыта резиной; буквы АХ - хи­мический для абра-зивных суспензий [содержание частиц - 20 % (по массе)]; ПХ - пульповый для неабразивных суспензий [40 % (по массе)].

Допускаемая температура перекачиваемой жидкости находится в зависимости от марки резины, применяемой для гуммирования. Обычный температурный интервал от -30 до 80 ⁰С.

Погружные центробежные насосы типа ХП для за­бора и перекачки жидкости из резервуаров имеют подачу от 2 до 600 м^З /ч и напор до 54 м. В сернокислотных производствах ис­пользуют насосы типа ХПА (Q = 10 700 м^З/ч; Н = 15 50 м). Для перекачивания фосфорнокислотной суспензии, сульфата каль­ция, желтого фосфора, различных кислот, растворов с большим числом твердых частиц нашли применение насосы ПХП. Техниче­ская характеристика некоторых из них приведена в табл.3.

Достоинства центробежных насосов: компактность; малая мас­са; равномерность подачи и легкость ее регулирования, простота эксплуатации. Недостатком является необ-ходимость заливки жидкости перед запуском.

Таблица 3.

Технические характеристики некоторых одноступенчатых погружных насосов

Марка насоса	Подача м3/ч	Напор, м	Допустимый кавитационный запас, м	Частота вращения рабочего колеса, мин-1	Мощность на валу ,кВт
1ХП-3(А, К, Е)-1 3ХП-6(А, К, Е)-6 3ПХП-5(А, К)-7 9ПХП-9(А, К,)-7	2 45 45 600	15 54 31 20	3,5 5,0 3,0 6,0	2900 2900 1450 735	1,5 28 22 160

Подбор центробежных насосов. Центробежные на­сосы подбирают в зависимости от их назначения и условий работы. Из требующихся данных в условиях производства обычно известны объем транспортируемой жидкости и напор Н. Если на­пор неиз-вестен, его можно определить по формуле:

H=Z₁+Z₂+[(P₂-P₁)/( g)]+ + .

Здесь Z₁ - геометрическая высота всасывания; Z₂ - геометрическая высота на-гнетания; Р₁ - давле­ние на поверхность жидкости в резервуарах на ли­нии всасы-вания; Р₂ - давление на поверхность жид­кости в резервуарах на линии нагнетания; - ­гидравлическое сопротивление трубопроводов на линии всасывания; – ги-дравлическое сопротивле­ние трубопроводов на линии нагнетания.

Для подбора насоса необходимо также знать характер взаимных изменений пода­чи Q и напора Н в процессе эксплуатации. По своим конструк­тивным особенностям центробежные насосы могут иметь Q-H-xa­рактеристики различной кривизны: крутые, средней крутизны и пологие (рис. 4).

Если предполагают, что при существенном изменении подачи напор должен изме-няться незначительно, то выбирают насос, имеющий пологую характеристику. Напри-мер, питательные насосы в котельных должны обладать пологой Q-H- характеристикой, так как объем подаваемой для питания котлов воды мо­жет значительно изменяться, но давление в котлах практически постоянно.

Для подбора насоса необходимо также знать характер взаимных изменений пода­чи Q и напора Н в процессе эксплуатации. По своим конструк­тивным особенностям центробежные насосы могут иметь Q-H-xa­рактеристики различной кривизны: крутые, средней крутизны и пологие (рис. 4).

Если предполагают, что при существенном изменении подачи напор должен изме-няться незначительно, то выбирают насос, имеющий пологую характеристику. Напри-мер, питательные насосы в котельных должны обладать пологой Q-H- характеристикой, так как объем подаваемой для питания котлов воды мо­жет значительно изменяться, но давление в котлах практически постоянно.

Рис.4. Изменение характерис-тик центробежного насоса в зависимости от подачи.

Для подачи суспензии на фильтровальные ап-параты (напри­мер, фильтр-прессы) следует выби-рать насосы с крутой характе­ристикой, посколь-ку в процессе фильтрования резко изменяется со-противление слоя осадка. При правильном вы-бо-ре таких насо­сов их подача будет незначительно изменяться даже при суще­ственном увеличении гидравлического сопротивления фильтро­вальных аппаратов. Если в процессе эксплуатации изменяются и подача насоса и его напор, то применяют насосы с Q-Н-характеристикой средней крутизны. Таким образом, для подбора центробеж-ного насоса в общем случае необходимо

и достаточно знать его производительность, напор и назначение, Затем по катало-гам заводов-производителей выбирают насос, удовлетворяющий поставленным требованиям.

3. Роторные насосы получили большое распространение благо­даря компакт-ности, способности работать с большим числом оборотов, а главное - возможности ряда конструкций изменять подачу в процессе работы. Роторные гидромашины обратимы, т. е. могут работать и в качестве насоса, и в качестве гидромо­тора. Роторные насосы обычно работают на масле, а при соот­ветствующем исполнении могут работать на эмульсии.

3.1. Шестеренчатый насос (рис.1) является одним из наиболее распростра-ненных видов роторных гидро­машин, состоящий из двух сопряженных шестерен: ведущей 3, сидящей на шпонке на приводном валу, и ведомой - 2, свободно вращающейся на оси, размещенных в корпусе 1.

Рис.1 Схема и общий вид шестеренчатого насоса: 1-корпус; 2- ведомая шестерня; 3- ведущая шестерня; 4-всасывающий патрубок; 5- нагнетательный патрубок; 6-торцовая крышка; 7-вал ведущей шестерни.

При вращении ведущей шестерни 3 жидкость будет заполнять меж­зубовые пространства (направление движения рабочей жидкости через гидромашину показано на рис. 1 стрелками), переносить в напорную камеру Б и выдавливать в напорный патрубок 5 из-за входа сопряженных зубьев в межзубовое пространство. При этом некоторая часть рабочей жидкости возвращается из межзубовых пространств в приемную камеру А.

Шестеренчатые насосы выполняются также и с внутренним зацеп­лением: хотя они дороги в изготовлении, но обладают более рав­номерной подачей.