Центробежные насосы

В состав конструкции центробежного насоса входят следующие основные части: корпус (монолитный или состоящий из отдельных секций), рабочие колеса, вал с крепежными деталями колес, защитные и дистанционные втулки, диафрагмы, направляющие аппараты, подшипники, уплотнения, крепежные болты, диск гидропяты (в некоторых конструкциях).

Р абочие колеса могут иметь различную форму, определяемую значением коэффициента быстроходности насоса (рис. 10.1).

Рабочие колеса насосов общего назначения для подачи чистой воды и неагрессивных жидкостей с температурой до 353°С отливают из серого чугуна. Питательные насосы котлов высокого давления подают воду высокой температуры при высокой частоте вращения: рабочие колеса таких насосов выполняются литыми из сталей высокой прочности, легированных никелем и хромом. Колеса насосов, подающих абразивные жидкости, -золовые, грунтовые и шлаковые смеси - выполняются отливкой из белого чугуна, хорошо противостоящего истиранию. Насосы, перекачивающие химические вещества, имеют колеса, выполненные из специальных сплавов, керамики, пластмасс.

Д ля повышения гидравлического КПД насоса литые поверхности должны иметь незначительную шероховатость.

Механической обработке у рабочего колеса подлежат внутренняя и торцевые поверхности уплотнений на входе в колесо.

Колеса с двусторонним входом имеют длинную ступицу, и поэтому для облегчения посадки на вал ступицу выполняют на два внутренних диаметра, из которых только один (меньший) является точным, посадочным, выполненным расточкой (рис. 10.2).

Вал насоса является ответственной деталью, воспринимающей в крупных конструкциях значительные крутящие моменты и, кроме того, при недостаточно строгой балансировке колес подверженной большим поперечным нагрузкам.

Расчет вала на прочность и жесткость производят на крутящий момент, передаваемый от двигателя, и на изгиб от поперечных сил, возникающих при несимметричном подводе и отводе жидкости, неточности балансировки колес и собственного веса вала и насаженных на него деталей.

Валы изготовляются из проката и поковок углеродистой конструкционной и легированной сталей.

Вал с насаженными на него деталями - ротор насоса.

Роторы подлежат балансированию, в малых насосах статическому, в крупных - статическому и динамическому.

Р отор трехступенчатого насоса показан на рис. 10.3. Уравновешивание осевой силы в этом роторе достигается разгрузочным диском 2. Насадка деталей на вал производится в следующем порядке: на резьбу правого конца вала ставится втулка 1, фиксирующая осевое положение разгрузочного диска 2 и одновременно предохраняющая вал от истирания набивкой уплотнения. В левый конец втулки 1 упирается торцевая поверхность ступицы разгрузочного диска 2, стопорящегося от проворачивания на валу закладной шпонкой 3. В левый конец ступицы диска упирается торец ступицы третьего рабочего колеса 4, которое крепится на валу закладной шпонкой 5, рассчитанной на передачу колесу с вала мощности, равной сумме внутренней мощности колеса и мощности дискового трения.

Рабочие колеса отделяются друг от друга и фиксируются в осевом направлении дистанционными втулками 6. К ступице первого рабочего колеса примыкает левая втулка 7, плотно затягивающая на валу все детали при помощи резьбы. Собранный таким образом ротор при сильной затяжке втулки 7 образует как бы одно жесткое целое.

Обработка торцевых поверхностей ступиц колес разгрузочного диска, дистанционных и концевых втулок должна быть особо точной. В противном случае при затяжке втулки возникает изгиб вала, вызывающий биение вала и вибрацию ротора при эксплуатации насоса.

В насосах применяются подшипники различных конструкций.

Насосы малой мощности имеют подшипники качения - шариковые и роликовые - нормальных типов. Смазка их обычно консистентная (солидол различных марок) и реже жидким маслом, подаваемым насосом из ванны в корпусе насоса.

М ощные насосы высокого давления и подачи выполняются с подшипниками скользящего трения. Смазка обычно кольцевая: в особо ответственных случаях применяется принудительная подача масла специальным насосом через маслоохлаждающую систему.

В крупных насосах с неуравновешенной осевой силой применяются подпятники сегментного типа. Корпус насоса выполняется в двух основных конструктивных формах: секционный и с разъемом в осевой плоскости.

Секционный корпус состоит из нескольких одинаковых и двух замыкающих секций, имеющих всасывающий и напорный патрубки (рис. 10.4).

Каждая секция состоит из цилиндрической, литой из чугуна или стали толстостенной оболочки, включающей разделительную диафрагму, а также прямой и обратный направляющие аппараты.

Достоинством секционной конструкции корпуса является возможность создания из одинаковых секций насосов различных давлений. При этом изменяются только размеры вала, стяжных болтов и плиты.

Недостаток секционной конструкции - сложность монтажа и недоступность рабочих колес для осмотра без разборки насоса в целом.

Корпус с осевым разъемом состоит из двух цельнолитых половин - верхней (крышки) и нижней, имеющих всасывающий и напорный патрубки. Обе половины корпуса имеют фланцы, примыкающие плоскости которых простроганы и хорошо прошлифованы. Фланцы с помещенной между ними тонкой прокладкой или реже слоем мастики стягиваются болтами. Преимущество такой конструкции корпуса состоит в том, что при снятии крышки, не нарушая соединения насоса с трубопроводами, можно осмотреть все рабочие колеса и изъять ротор из корпуса для ремонта.

В энергетике, нефтяной и химической промышленностях при высоких давлениях применяются двухкорпусные насосы. Такие насосы состоят из двух корпусов, вмонтированных друг в друга. Внутренний корпус является секционным или разъемным по осевой плоскости, наружный представляет собой толстостенную, кованую из стали оболочку. Применение таких конструкций вызвано жесткими требованиями надежности и безопасности эксплуатации.

При наличии избыточного давления или вакуума во внутренних полостях насоса в местах прохода вала через стенки корпуса применяются особые устройства, называемые концевыми уплотнениями. Их назначение - герметизация насоса, т.е. полное разобщение его корпуса и атмосферы. При отсутствии или неисправности уплотнений происходит выброс жидкости наружу на напорной стороне корпуса и подсасывание наружного воздуха внутрь корпуса при наличии вакуума на стороне всасывания.