Устройство узлов и деталей центробежных и осевых насосов.

К основным узлам и деталям центробежных насосов относятся рабочее колесо, направляющий аппарат, корпус насоса, вал, подшипники и сальники. Рабочее колесо - важнейшая деталь насоса. Оно предназначено для передачи энергии от вращающегося вала насоса жидкости. Различают рабочие колеса с односторонним и двусторонним входом воды, закрытые, полуоткрытые, осевого типа.

 

Рисунок 2.1.12 Рабочие колеса центробежных и осевых насосов.

 

Закрытое рабочее колесо с односторонним входом воды (рис. 2.1.12, а) состоит из двух дисков: переднего (наружного) и заднего (внутреннего), между которыми расположены лопасти. Диск 3 с помощью втулки закреплен на валу насоса. Обычно рабочее колесо отливается целиком (диски и лопасти) из чугуна, бронзы или других металлов. Но в некоторых насосах применяют сборные конструкции рабочих колес, в которых лопасти вварены или вклепаны между двумя дисками.

Полуоткрытое рабочее колесо отличается тем, что у него отсутствует передний диск, а лопасти примыкают (с некоторым зазором) к неподвижному диску, закрепленному в корпусе насоса. Полуоткрытые колеса применяют в насосах, предназначенных для перекачивания суспензий и сильно загрязненных жидкостей (например, илов или осадка), а также в некоторых конструкциях скважинных насосов.

Рабочее колесо с двусторонним входом жидкости имеет два наружных диска и один внутренний диск с втулкой для крепления на валу. Конструкция колеса обеспечивает впуск жидкости с двух сторон, вследствие чего создается более устойчивая работа насоса и компенсируется осевое давление.

Колеса центробежных насосов обычно имеют шесть - восемь лопастей. В насосах, предназначенных для перекачивания загрязненных жидкостей (например, канализационных), устанавливают рабочие колеса с минимальным числом лопастей. Рабочее колесо насосов осевого типа представляет собой втулку, на которой закреплены лопасти крыловидного профиля.

Очертания и размеры внутренней (проточной) части колеса определяются гидродинамическим расчетом. Форма и конструктивные размеры колеса должны обеспечивать его необходимую механическую прочность, а также удобство отливки и дальнейшей механической обработки.

Материал для рабочих колес выбирают с учетом его коррозионной стойкости к воздействию перекачиваемой жидкости. В большинстве случаев рабочие колеса насосов изготовляют из чугуна. Колеса крупных насосов, выдерживающие большие механические нагрузки, изготовляют из стали. В тех случаях, когда эти насосы предназначены для перекачки неагрессивной жидкости, для изготовления колес используется углеродистая сталь. В насосах, предназначенных для перекачивания жидкостей с большим содержанием абразивных веществ (пульп, шламов и т. п.), применяются рабочие колеса из марганцовистой стали повышенной твердости. Кроме того, в целях повышения долговечности рабочие колеса таких насосов иногда снабжают сменными защитными дисками из абразивно-стойких материалов.

Рабочие колеса насосов, предназначенных для перекачивания агрессивных жидкостей, изготовляют из бронзы, кислотоупорных чугунов, нержавеющей стали, керамики и различных пластмасс. Корпус насоса объединяет узлы и детали, служащие для подвода жидкости к рабочему колесу и отвода ее в напорный трубопровод. На корпусе монтируют подшипники, сальники и другие детали насоса.

 

Рис. 2.1.13. Многоступенчатый насос с торцевым разъемом.

 

Рис. 2.1.14. Насос с осевым разъемом и колесом двустороннего входа.

 

Корпус насосов может быть с торцевым или осевым разъемом. В насосах с торцевым разъемом корпуса (рис. 2.1.13) плоскость разъема перпендикулярна оси насоса, а в насосах с осевым разъемом "(рис. 2.1.14) она проходит через ось насоса. Корпус насоса включает в себя подводящее и отводящее устройства.

Подводящее устройство (подвод) - участок проточной полости насоса от входного патрубка до входа в рабочее колесо - предназначено для обеспечения подвода жидкости во всасывающую область насоса с наименьшими гидравлическими потерями, а также для равномерного распределения скоростей жидкости по живому сечению всасывающего отверстия.

Конструктивно насосы изготовляют с осевым (рис. 2.1.15, а), боковым в виде колена (рис. 2.1.15, б), боковым кольцевым (рис. 2.1.15, в) и боковым полуспиральным (рис. 2.1.15, г) входом.

Осевой вход характеризуется наименьшими гидравлическими потерями, однако при изготовлении насосов с таким входом увеличиваются размеры насосов в осевом направлении, что не всегда удобно конструктивно. Боковой кольцевой вход создает наибольшие гидравлические потери, но обеспечивает компактность насоса и удобное взаимное расположение всасывающего и напорного патрубков.

 

Рис. 2.1.15. Схемы входа жидкости в рабочие колеса центробежных насосов.

 

В насосах с двусторонним входом рабочие колеса разгружены от осевого давления, возникающего при работе насоса. В этих насосах применяют, как правило, боковой полуспиральный вход, который обеспечивает равномерное поступление жидкости в рабочее колесо. Отводящее устройство (отвод) - это участок, предназначенный для отвода жидкости от рабочего колеса в напорный патрубок насоса. Жидкость выходит из рабочего колеса с большой скоростью. При этом поток обладает высокой кинетической энергией, а движение жидкости сопровождается большими гидравлическими потерями. Для уменьшения скорости движения жидкости, выходящей из рабочего колеса, преобразования кинетической энергии в потенциальную (увеличения давления) и уменьшения гидравлических сопротивлений применяют отводящие устройства, а также направляющие аппараты.

Рис. 2.1.16. Схемы отводов центробежных насосов.

 

Различают спиральный, полуспиральный, двухзавитковый и кольцевой отводы, а также отводы с направляющими аппаратами. Спиральный отвод - это канал в корпусе насоса, охватывающий рабочее колесо по окружности (рис. 2.1.16, а). Поперечное сечение этого канала увеличивается соответственно расходу жидкости, поступающей в него из рабочего колеса, а средняя скорость движения жидкости в нем уменьшается по мере приближения к выходу или остается примерно постоянной. Спиральный канал оканчивается выходным диффузором, в котором происходит дальнейшее уменьшение скорости и преобр Кольцевой отвод - это канал постоянного сечения, который охватывает рабочее колесо так же, как и спиральный отвод (см. рис. 2.1.16, б). Кольцевой отвод применяют обычно в насосах, предназначенных для перекачивания загрязненных жидкостей. Гидравлические потери в кольцевых отводах значительно больше, чем в спиральных. Полуспиральный отвод - это кольцевой канал, переходящий в спиральный расширяющийся отвод. Направляющий аппарат (см. рис. 2.1.16, в) представляет собой два кольцевых диска, между которыми размещены направляющие лопасти, изогнутые в сторону, противоположную направлению изгиба лопастей рабочего колеса. Направляющие аппараты - более сложные устройства, чем спиральные отводы, гидравлические потери в них больше и потому их применяют только в некоторых конструкциях многоступенчатых насосов. В крупных насосах иногда применяются составные отводы (см. рис. 2.1.16, г), представляющие собой сочетание направляющего аппарата и спирального отвода.

Вал насоса служит для передачи рабочему колесу вращения от двигателя насоса. Колеса закрепляют на валу с помощью шпонок и установочных гаек. Для изготовления валов чаще всего применяют кованые стали. Подшипники, в которых вращается вал насоса, бывают шариковыми и скользящего трения с вкладышами. Шариковые подшипники применяют, как правило, в горизонтальных насосах. В некоторых конструкциях подшипников крупных насосов предусматриваются устройства для охлаждения и принудительной циркуляции масла. По расположению подшипниковых опор различают насоси с выносными опорами, изолированными от перекачиваемой жидкости, и насосы с внутренними опорами, в которых подшипники соприкасаются с перекачиваемой жидкостью. Сальники служат для уплотнения отверстий в корпусе насоса, через которые проходит вал. Сальник, расположенный со стороны нагнетания, должен предотвращать утечку воды из насоса, а сальник, расположенный со стороны всасывания - предупреждать поступление воздуха в насос.

Виды центровки насосно-компрессорного оборудования:

- центровка горизонтальных машин;

- центровка вертикальных машин;

- центровка валов с промежуточной вставкой (промвалом). Проводится только при наличии более одного муфтового соединения между машинами;

- центровка линии валопровода. Проводится только при наличии более 2-х машин на линии валов;

- центровка валов с карданным соединением. Проводится только при наличии карданного соединения;

- центровка отверстий и проточных частей. Проводится только на основании требований технической документации производителя насоса, компрессора, машины или с периодичностью, установленной внутренним регламентом предприятия;

- центровка шкивов. Обязательная процедура для машин с ременным типом передачи.