Пропеллерные (осевые) насосы

В корпусе 1 пропеллерного насоса (рис. 10) жидкость перемещается

вдоль оси вала 2 с помощью рабочего колеса 3, по форме близкого к гребному винту. По выходе из колеса жидкость движется через направляющий аппарат 4, преобразующий ее вращательное движение в осевое. Гидравлические потери в таких насосах невелики.

Пропеллерные насосы быстроходны, компактны, просты по устройству и пригодны для перекачивания очень больших количеств жидкостей (в том числе загрязненных) при небольших напорах.

В химической промышленности горизонтальные пропеллерные насосы применяются для создания циркуляции растворов в выпарных установках.

Вихревые насосы

В последнее время получили распространение вихревые насосы, пригодные для подачи небольших количеств жидкости (примерно до 40 м³/ч) при высоком напоре (до 250 м), в 2-5 раз превышающем напор, создаваемый центробежным насосом при одинаковых окружных скоростях. В вихревых насосах некоторых конструкций возможно самовсасывание жидкости, такие насосы могут при пуске откачивать (без специальных устройств) воздух из всасывающего трубопровода до тех пор, пока корпус насоса не будет залит рабочей жидкостью.

Вихревой насос (рис. 11) имеет рабочее колесо 2 с радиальными лопатками, установленное концентрически в чугунном корпусе 1, который закрыт спереди крышкой. В боковых стенках крышки и корпуса по обеим сторонам колеса, укрепленного на валу 3, расположены кольцевые боковые каналы 4 и 5. На участке с центральным углом примерно 30^º каждый канал перегорожен глухой перемычкой, разделяющей напорную и всасывающую полости.

Жидкость поступает из всасывающего патрубка только на те лопатки колеса 2, которые в данный момент перекрывают всасывающее окно 6 в стенке корпуса. Пройдя по ячейкам колеса, жидкость увлекается в боковой канал и движется по нему между всасывающим окном 6 и нагнетательным окном 7, расположенным в крышке насоса. На участке канала, совмещенном с окном 7, жидкость вытесняется из канала и через колесо 2 проходит в окно 7 и далее в нагнетательный трубопровод.

При обтекании лопаток вращающегося колеса в жидкости происходит интенсивное образование и разрушение вихрей, которые отрываются от лопаток и передают энергию от жидкости, находящейся в ячейках колеса (между лопатками), к жидкости, движущейся в боковом канале. Такому переносу энергии сопутствует резкое возрастание напора жидкости в боковом канале, одновременно происходит большая потеря энергии, что обусловливает относительно низкий КПД вихревых насосов (20 — 50%).

При пуске насоса в нем образуется кольцо жидкости, заполняющее внешнюю часть колеса и боковые каналы. При этом у ступицы рабочего колеса создается разрежение, благодаря чему воздух поступает из всасывающего патрубка в насос. При вращении колеса давление в его ячейках повышается, воздух сжимается и затем вытесняется в напорное окно жидкостью, поступающей в насос.

Достоинства вихревых насосов:

1) возможность создания высоких напоров;

2) простота и компактность конструкции;

3) простая конфигурация колеса и корпуса, обусловливающая легкость их изготовления из коррозионностойких материалов, трудно поддающихся литью и механической обработке;

4) возможность работы при меньших числах оборотов, чем в центробежных насосах, приводящая к повышению стойкости основных частей насоса против коррозии и эрозии.

Недостатки вихревых насосов:

1) низкий КПД;

2) непригодность для перекачивания вязких жидкостей и жидкостей, содержащих твердые взвеси.

 

Ротационные насосы

Наиболее распространенным насосом ротационного типа является шестеренчатый насос (рис. 12).

 

В корпусе 1 вращаются навстречу друг другу две шестерни 2, одна из которых приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. Когда зубья шестерни выходят из зацепления, в полости а со стороны всасывающего патрубка создается разряжение. Жидкость поступает в корпус, захватывается зубьями шестерни и перемещается в направлении их вращения. Когда зубья вновь входят в зацепление, жидкость вытесняется через полость б в нагнетательный трубопровод.

Струйные насосы

В струйном насосе (рис. 13) струя рабочей жидкости (пара или воды) вытекает с большой скоростью из сопла 1 в камеру смешения 2 и увлекается путем поверхностного трения засасываемую жидкость или газ. При этом в камере 2 создается разряжение, достаточное для подъема жидкости из приемного резервуара в насос. Засасываемая жидкость быстро смешивается с рабочей, и смесь их поступает в коннически расширяющуюся трубу – диффузор. В диффузоре скорость потока уменьшается, и кинетическая энергия потока переходит в потенциальную энергию давления, что приводит к сжатию засасываемого вещества до требуемого конечного давления.

 

В пароструйных насосах, помимо смешения жидкостей и передачи энергии перекачиваемой жидкости, происходит конденсация пара. Поэтому такие насосы применимы только в тех случаях, когда допустимо смешение перемещаемой жидкости с водой, образующейся при конденсации пара.

Струйные насосы применяются не только для нагнетания (инжекторы), но и для отсасывания жидкостей (эжекторы). Пароструйные и водоструйные насосы применяются также для смешения и нагревания жидкостей.

 

Монтежю

Монтежю (рис. 14) представляет собой вертикальный или горизонтальный резервуар, в который жидкость подается самотеком и вытесняется сжатым воздухом. Монтежю работает периодически. При заполнении корпуса 1 открывают кран-воздушник 6 и кран 2, через который поступает жидкость. При передавливании жидкости краны 2 и 6 закрывают и открывают кран 6 на нагнетательной трубе 7 после чего через кран 3 подают сжатый воздух, вытесняющий жидкость. По окончании передавливания закрывают краи 3 и сообщают монтежю с атмосферой, открывая кран 4.

Монтежю часто используют для перемещения химически активных и загрязненных жидкостей.

 

Воздушные подъемники

В воздушных подъемниках, или эрлифтах (рис. 15), сжатый воздух по трубе 1 подводится снизу к подземной трубе 2 и, поступая через смеситель 3, распределяется в жидкости в виде пузырьков. Смесь жидкости и воздуха имеет меньший удельный вес, чем жидкость, окружающая трубу 2, и по закону сообщающихся сосудов поднимается вверх по этой трубе. На выходе из трубы 2 смесь огибает зонт-отражатель 4; при этом из смеси выделяется воздух, а жидкость сливается в резервуар 5.

 

Лекция 3