Центробежные насосы. Центробежные лопастные насосы относятся к классу динамических машин и обычно используются для создания низконапорных потоков жидкостей (до 1,0 МПа) с большими

Центробежные лопастные насосы относятся к классу динамических машин и обычно используются для создания низконапорных потоков жидкостей (до 1,0 МПа) с большими подачами.

Рис.7.2.

На рис. 4.2 представлен одноколёсный центробежный насос с односторонним входом. 1 – резервуар напорный; 2 – трубопровод напорный; 3 – патрубок нагнетательный; 4 – корпус насоса; 5 – рабочее колесо; 6 – трубопровод подводящий; 7 – фильтр; 8 – патрубок всасывающий; 9 – вал рабочего колеса.

Корпус 4 центробежного насоса выполнен в виде улитки, а на валу 9 рабочего колеса 5 закреплены криволинейные лопасти. Вал с рабочим колесом приводится во вращение от электродвигателя

(на рис. 4.2 не показан). Корпус насоса снабжен двумя патрубками: всасывающим 8 и нагнетательным 3, причём, всасывающий патрубок подходит к центру корпуса насоса, а нагнетательный расположен по касательной к цилиндрической боковой поверхности корпуса. К всасывающему патрубку 8 последовательно подсоединены подводящий трубопровод 6 и фильтр 7. Обязательным конструктивным элементом центробежного насоса является обратный клапан (на рис. 4.2. не показан). Напорный участок насоса состоит из напорного трубопровода 2 и приёмного резервуара 1.

Принцип работы. Центробежные насосы не обладают свойством самовсасывания, поэтому перед пуском подводящий трубопровод заполняют перекачиваемой жидкостью. При наполнении трубопровода рабочей жидкостью обратный клапан закрывается. После включения электродвигателя рабочее колесо начинает вращаться и жидкость, заполняя межлопастное пространство под действием центробежной силы перемещается по профилю лопаток от центра к периферии. В результате такого перемещения в центральной полости корпуса образуется вакуум. Тогда под действием перепада давлений (Р_атм – Р_вак) обратный клапан откроется и жидкость по подводящему трубопроводу будет непрерывно поступать в рабочую камеру насоса.

Напор центробежного насоса Н определяется по основному уравнению лапастных машин (7.5), полученному Л. Эйлером ещё в 1755 г., когда такие насосы серийно ещё не производились:

, м (7.5)

где: u₂ – переносная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с;

v₂ – абсолютная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с;

– угол между векторами абсолютной и окружной скоростей, град.

Подача насоса Q определяется по известной формуле объёмного расхода Q = vS, которая применительно к центробежному насосу имеет вид (7.6):

, м³/с (7.6)

где: D₂ – диаметрвнешней окружности рабочего колеса, м;

b₂ – ширина канала рабочего колеса, м.

Теоретическая мощность центробежного насоса определяется по общей формуле (7.2)

Для увеличения напора центробежного насоса на одном валу устанавливают несколько колёс, через которые жидкость проходит последовательно. Однако, увеличение числа рабочих колёс требует большой длины вала, что при вращении вызывает недопустимые прогибы и биения. Поэтому центробежные насосы для создания больших давлений, как правило, не используются.

4.3. Шестерённые насосы

Шестерённые роторные насосы, так же как и поршневые, относятся к насосам объёмного действия, работающие по принципу вытеснения жидкости. Они применяются когда при сравнительно небольшой подаче необходимо получить высокие давления. В современной технике их успешно используют в гидропередачах, в автоматических устройствах и системах регулирования, в топливных системах газотурбинных и ракетных двигателей, в гидравлических прессах и в смазочных системах двигателей для перекачки вязких жидкостей.

Рис. 7.3.а. Шестерённый насос Рис. 7.3.б. Коловратный насос

1 – корпус; 2 – патрубок всасывающий; 3 – патрубок нагнетательный

4 – шестерни (ведущая и ведомая);

Шестерённый насос (рис. 7.3.а) состоит из пары одинаковых шестерён 4, находящихся в зацеплении и помещённых в корпус 1 с малыми торцевыми и радиальными зазорами. Для подсоединения к внешним трубопроводам корпус насоса имеет всасывающий 2 и нагнетательный 3 патрубки.

Принцип работы. Ведущая шестерня приводится во вращение электродвигателем. При вращении шестерён, находящихся в зацеплении, жидкость, находящаяся во впадинах между зубьями, перемещается из всасывающей полости 2 в нагнетательную 3. При работе насоса возникает большая разность давлений на входе о выходе, что сопровождается действием на шестерни больших по величине радиальных сил и может вызвать заклинивание ротора. Для ограничения максимального перепада давлений в корпусе насоса имеются разгрузочные каналы, соединяющие между собой всасывающую и нагнетательную полости насоса.

→ предложить способ 2…**

Подача шестерённого насоса определяется исходя из условия зацепления зубьев ведущей и ведомой шестерён. Каждый зуб вытесняет из впадины объём жидкости равный bS, где b – длина стороны зуба; S – площадь рабочей части зуба. За один оборот обе шестерни подают в область нагнетания объём жидкости V = 2bSz, где z – число зубьев шестерни. Тогда теоретическая подача Q_T шестерённого насоса с двумя шестернями будет определяться по формуле (7.7):

, м³/с (7.7)

где n – частота вращения ведущей шестерни, 1/с.

Напор насоса определяется по уравнению Бернулли в разностном виде (7.4). Конструктивно кратное повышение напора достигается типовым способом, т.е. использованием многоступенчатой насосной установки, а для увеличения подачи используют насосы с тремя и более шестернями, расположенными вокруг центральной ведущей шестерни.

Шестерённые насосы реверсивны и обладают свойством обратимости, т.е. при подаче к ним жидкости под давлением они могут работать в качестве гидродвигателей. Простота конструкции и многофункциональность определяют их широкое использование в современной технике.

Для перекачки особо вязких жидкостей, таких как смолы, битумы и др., на производстве используются коловратные насосы, являющиеся одной из разновидностей шестерённых насосов (рис. 7.3.б). В коловратном насосе роторы не могут передавать крутящий момент внутри статора, поэтому они кинематически соединены между собой шестерённой парой, расположенной вне корпуса.