Осевые, вихревые, струйные насосы: устройство, принцип действия, обслуживание в работе. Область применения

Лопастные насосы с коэффициентом быстроходности n_s> 500 характеризуются малым отношением диаметров D₂/D1,жидкость в их рабочем колесе движется в осевом направлении. Поэтому их называют осевыми. Конструктивная схема осевого насоса очень проста. Рабочее колесо осевого насоса, напоминающее гребной винт, состоит из втулки и лопастей, число которых составляет обычно 3—4. За рабочим колесом устанавливается выправляющий аппарат. В нем часть кинетической энергии потока за колесом преобразуется в энергию давления.]

Осевые насосы имеют низкие напоры и большие подачи по сравнению с центробежными. Вследствие отсутствия потерь на дисковое трение они имеют высокий к. п. д., достигающий у насосов большой мощности 0,90—0,92. За редким исключением осевые насосы изготовляют одноступенчатыми консольными.

Различают следующие основные виды осевых насосов: по типу установки лопастей рабочего колеса — жестколопастные, поворотно-лопастные; по расположению вала — с горизонтальным и вертикальным расположением вала; по способу подвода жидкости — с осевым и камерным подводом; по типу привода механизма разворота лопастей — с электроприводом и электрогидравлическим приводом.

Осевые насосы широко применяют в шлюзах судоходных каналов. На судах осевые насосы применяют в качестве циркуляционных насосов главных конденсаторов, в балластных системах транспортных судов и плавучих доков, в качестве водоотливных, для создания подпора на линии всасывания грузовых насосов танкеров, в водометных движительно-рулевых устройствах, а также в подруливающих устройствах крупных судов.

Вихревые насосы относятся к динамическим насосам трения. Напор вихревого насоса в 3—7 раз больше, чем центробежного,при тех же размерах и частоте вращения. Большинство вихревых насосов отличается свойством самовсасывания. Вихревые насосы могут работать на смеси жидкости и газа. Они непригодны для работы на жидкостях, содержащих твердые частицы, так как при этом быстро увеличиваются торцовые и радиальный зазоры на перемычке, что приводит к снижению подачи и к. п. д. Их изготовляют на небольшие подачи (до0,01м³/с) и большие напоры (до 250 м). Коэффициент быстроходности вихревых насосов находится в пределах 6—40. Их применяют для перекачивания жидкости и газа. На судах вихревые насосы применяются в санитарных, питательных системах, в холодильных установках

Вихревые насосы бывают закрытого и открытого типа. Наиболее широкое применение на судах получили вихревые насосы закрытого типа.

Принцип действия вихревого насоса. При вращении рабочего колеса в его ячейках возникает поток, обладающий радиальной и окружной составляющими скорости. Под действием центробежной силы поток выходит из ячеек и поступает в канал, сообщая импульс силы в направлении вращения колеса находящейся в канале жидкости. Одновременно с выходом потока из ячеек в них поступает новое количество жидкости у корневой части лопаток.

При движении жидкости в ячейке ее энергия повышается, и жидкость вновь выбрасывается в канал. В результате многократного обмена энергия жидкости в канале повышается по мере удаления от всасывающего патрубка.

В связи с тем, что частицы жидкости движутся в канале с разными скоростями, наблюдаются интенсивное вихреобразование и значительные потери энергии.

Струйным называется динамический насос трения, в котором жидкая среда перемещается внешним потоком жидкой среды. Для перемещения перекачиваемой жидкой среды необходимо передать ей энерегию внешнего потока. Передача энергии от одного потока другому производится силами действующими на поверхности рабочей струи.

Принцип действия струйного насоса заключается в следующему Рабочая струя выходит из сопла с высокой скоростью. В результате взаимодействия сил турбулентного трения, вызывающего появление вихрей рабочей струи и перемещаемой среды, во входном сечении камеры смешения устанавливается давление р1_г, которое ниже давления перемещаемой среды р вх. Сложение вихревого и поступательного движения создает по теореме Кутта — Жуковского подъемную силу, поперечную по отношению к поступательному движению. В результате разности давлений перемещаемая среда поступает в камеру смешение через приемную камеру. В приемную камеру рабочая струя и перемещаемая среда входят в виде двух раздельных потоков. В общем случае они могут различаться по скорости, температуре, плотности и агрегатному состоянию. При смешении турбулентных потоков эти параметры приобретают осредненные значения по живому сечению.

Различают следующие виды струйных насосов. По состоянию взаимодействующих сред—равнофазные, разнофазные и с изменяющейся фазностью одной из сред; по свойствам взаимодействующих сред - со сжимаемыми средами, с несжимаемыми и сжимаемо-несжимаемы ми (разнофазные); по назначению — эжекторы, откачивающие среду из какого-либо резервуара, и инжекторы, подающие среду в резервуар.

Основное достоинство струйных насосов заключается в простоте конструкции. Они не имеют движущихся частей и несмотря на низкий к. п. д., получили широкое применение. Струйные насосы удобно использовать в труднодоступных местах, они надежно работают на загрязненных и агрессивных жидкостях, обладают свойствами самовсасывания. В связи с простотой и компактностью струйные насосы часто применяют в качестве подпорных на входе в лопастные насосы для предотвращения кавитации. На речных судах струйные насосы используют в качестве вакуум-насосов для удаления воздуха из крупных центробежных насосов перед их пуском. Однако наиболее широко струйные насосы (эжекторы) применяются в осушительной и водоотливной системах для удаленияводы из трюмов.