Конструкции центробежных насосов и их промышленное применение.

а) Насосы для водоснабжения. На рис. 28 изо­бражен одноколесный горизонтальный центробежный насос консольного типа. Рабочее колесо с односторонним входом закреплено на конце вала. Последний имеет два шариковых подшипника, сидящих в опорной стойке, к фланцу которой крепится корпус насоса.

Насос типа К состоит из корпуса 2, крышки / кор­пуса, рабочего колеса 4, узла уплотнения вала и опор­ной стойки. Крышка корпуса отлита за одно целое со всасывающим патрубком насоса. Рабочее колесо за­крытого типа закреплено на валу 9 насоса с помощью шпонки и гайки 5. У насосов мощностью до 10 кВт рабочие колеса неразгруженные, а у насосов мощностью 10 кВт и выше разгруженные от осевых усилий. Разгрузка осуществляется через разгрузочные отвер­стия в заднем диске рабочего колеса и уплотнительный поясок на рабочем колесе со стороны узла уплотнения. Благодаря разгрузке снижается давление перед узлом уплотнения вала насоса.

Для увеличения ресурса работы насоса корпус (только у насосов мощностью 10 кВт и выше) и смен­ные корпуса (у всех насосов) защищены сменными уплотняющими кольцами 3. Небольшой зазор (0,3— 0,5 мм) между уплотняющим кольцом и уплотнитель-ным пояском рабочего колеса препятствует перетоку перекачиваемой насосом жидкости из области высоко­го давления в область низкого давления, благодаря че­му обеспечивается высокий КПД насоса.

Для уплотнения вала насоса применяют мягкий на­бивной сальник. Для повышения ресурса работы насоса и предотвращения износа вала в зоне узла уплотнения на вал надета сменная защитная втулка 7. Набивка сальника 6 поджимается крышкой сальника 8. Опор­ная стойка представляет собой опорный кронштейн 10, в котором в шарикоподшипниках 11 установлен вал насоса. Шарикоподшипники закрыты крышками. Смаз­ка шарикоподшипников консистентная.

В целях улучшения гидравлических свойств насоса отвер­стий о теперь не делают и воспринимают осевую силу либо упорным подшипником, либо полость а насоса соединяют при помощи обводной трубки с всасывающим патрубком. Всасы­вающий патрубок насоса расположен по оси. Отвод жидко­сти—помощью спирального канала в напорный патрубок, на­правление которого может быть различным. Привод насоса— обычно непосредственно от электромотора помощью упругой муфты.

Подобные насосы выпускались заводом им. Калинина на подачу до 150 л!сек и напор до 90 м. Меньшие размеры, на подачу до 14 л/сек—заводом «Красный факел».

В вертикальной конструкции такие насосы строят и на очень большие подачи, верхний предел которых не огра­ничен.

Консольные насосы выпускают с параметрами по ГОСТ 8337—57: Q=8,6÷288м³/ч, Н = 8,7÷110 м, п = 2900÷1450 об/мин.

Базовой деталью насоса является опорный крон­штейн, в котором на двух шарикоподшипниках устанавливают вал. К кронштейну шпильками крепят спиральный корпус, напорный патрубок которого в нормальном исполнении направлен верти­кально вверх. При необходимости патрубок можно повернуть на угол 90, 180 и 270° от нормального положения. В корпусе выполняют отверстия для выпуска воздуха, слива воды и подсоединения манометров.

На консольном конце вала крепят рабочее колесо. Со стороны входной воронки колеса корпус закрывают крышкой с входным патрубком, обеспечивающим осевой подвод жидкости к рабочему колесу.

Концевое уплотнение насоса сальникового типа, которое при необходимости можно заменить торцовым. Незначительные осевые усилия воспринимаются шарикоподшипниками, которые смазы­ваются консистентной смазкой. Плавающий подшипник со стороны насоса воспринимает только радиальную нагрузку, а зафиксиро­ванный со стороны муфты шарикоподшипник — радиальную и осевую нагрузки. Для уравновешивания осевого усилия в насосах мощностью больше 10 кВт выполняют разгрузочные отверстия в рабочем колесе. Насос с электродвигателем устанавливают на общей фундаментной плите и соединяют упругой муфтой.

За рубежом большое распространение получила конструкция консольных насосов, базовой деталью которых служит спиральный корпус. Входной и напорный патрубки отлиты совместно с корпусом. К корпусу через промежуточную проставку прикре­плен опорный узел, в котором на шарикоподшипниках установлен вал насоса. Насосы выпускают с сальниковым или торцовым уплот­нением по согласованию с заказчиком. Для создания гидрозатвора в крышке корпуса предусмотрены специальные сверления. Осевое усилие уравновешивается с помощью разгрузочных отверстий.

Отличительной особенностью насосов этого типа является компактность конструкции, малая масса, отсутствие необходимо­сти демонтажи трубопроводов при разборке насосов. Чтобы не снимать электродвигатель при разборке насоса, соединительная упругая муфта выполнена с промежуточной проставкой.

Наиболее перспективными с точки зрения массы и габаритных размером являются консольные насосы моноблочной конструкции. Спиральный корпус насоса через промежу­точный фонарь прикреплен к фланцу электродвигателя. Напорный патрубок можно установить в разных положениях аналогично насосам типа К. Рабочее колесо установлено на валу электродвигателя.

Наряду со стандартными, консольные насосы нашли широкое распространение в передвижных насосных установках. Консоль­ное расположение рабочего колеса на валу применяется для ертикальных центробежных насосов. Обычно по такой схеме выполняют крупные насосы, используемые в системах орошения, промышленного водоснабжения. На рис. 29 приведен продольный разрез насоса В17-16/55 с параметрами: Q = (52÷58)10³ м³/ч; Н = 57÷51 м; N= 9400 кВт; п = 250 об/мин. Масса собственно насоса около 100 т.

Спиральный корпус насоса состоит из двух частей и имеет торцовый разъем в плоскости, перпендикулярной оси рабочего колеса. В верхней части корпус закрыт крышкой, служащей одно­временно корпусом концевого уплотнения. Насос поставляют с двумя вариантами уплотнений: двойным торцовым или сальнико­вым. К верхней крышке прикреплен корпус направляющего подшипника скольжения с самоустанавливающимися сегментами, залитыми баббитом. Для смазки подшипников предусмотрена масляная ванна с системой охлаждения.

Для уравновешивания гидравлического осевого усилия ротора в рабочем колесе выполнены разгрузочные отверстия. Остаточное осевое усилие и вес ротора воспринимается пятой электродвига­теля. Валы насоса и электродвигателя жестко соединены фланцевым соединением. В нижней части к корпусу присоединяется проставок и колено всасывающего трубопровода.

Горизонтальные одноколесные насосы для больших производительностей имеют колесо с двухсторонним входом. Приведенная на рис. 30 конструкция такого насоса изготов­ляется заводом им. Калинина для средних напоров 40—70 м но является типовой и для ряда других заводов (ЛМЗ им. Сталина, завод им. Фрунзе).

Эффективным способом разгрузки ро­тора одноступенчатого насоса от осевого усилия являет­ся применение насосов с колесами двустороннего вса­сывания типа Д (рис. 30), у которых благодаря симметрии не возникает осевого усилия. У этих насо­сов имеется раздваивающийся полуспиральный под­вод 3. В рабочем колесе 1 эти потоки соединяются и выходят в общий спиральный отвод. Разъем корпуса насоса горизонтальный, благодаря чему; обеспечивается возможность вскрытия, осмотра, ремонта, замены от­дельных деталей и всего ротора без демонтажа трубо­проводов (напорный и всасывающий патрубки подсое­динены к нижней части корпуса). Вал насоса защищен от износа закрепленными на валу смежными втулками. Эти же втулки крепят рабочее колесо в осевом направлении. Сальники, уплотняющие подвод насоса, имеют кольца гидравлического затвора 2. Жидкость подво­дится к ним под давлением из отвода насоса по тру­бам. Радиальная нагрузка ротора воспринимается под­шипниками скольжения. Для фиксации вала в осевом направлении и восприятия осевого усилия, которое мо­жет возникнуть при неодинаковом изготовлении или износе одного из уплотнения рабочего колеса, в левом подшипнике имеются радиалыю-упорные шарикопод­шипники 4. Насосы двухстороннего всасывания имеют большую высоту всасывания, чем насосы односторон­него всасывания при тех же подаче и частоте враще­ния вала.

Корпус насоса литой из чугуна имеет разъем по горизон­тальной плоскости вдоль оси вала, что удобно для осмотра и замены деталей насоса без разборки трубопроводов, присо­единяемых к нижней части корпуса. Сальники имеют водяной затвор, осуществляемый помощью трубок из спиральной ка­меры насоса. Опорами вала служат два подшипника с коль­цевой смазкой. Случайные осевые силы воспринимаются радиальным шариковым подшипником. Насос помощью упругой муфты непосредственно соединяется с двигателем.

На рис. 31 представлена конструкция вертикального од­ноколесного насоса с двухсторонним входом завода «Борец». Этот насос рассчитан на подачу 1 000 л!сек при напоре 105 м и числе оборотов 1 000 об/мин. Такие насосы устанавливают в неглубоких колодцах шахт, почему они называются шахт­ными насосами.

Длинным валопроводом насос непосредственно соединяется с вертикальным электромотором, который устанавливается наверху для защиты от сырости. Насосы с напором выше 60—110 м в зависимости от их размера выполняются много­ступенчатыми.

Два типа горизонтальных многоступенчатых насосов пред­ставлены на рис. 32 и 33. У первого из них, конструкции за­вода им. Кирова, корпус состоит из отдельных секций а. На­сосы эти турбинного типа и снабжены направляющими аппа­ратами б. Каналы между ступенями имеют направляющие ребра. Осевое давление воспринимается гидравлической пя­той. Сальник со стороны всасывания снабжен подводом воды из области нагнетания для устранения присасывания воздуха. Подшипники выполняются с кольцевой масляной смазкой, иногда резиновые со смазкой водой.

В нормальном исполнении эти насосы имеют секции, рабо­чие колеса и направляющие аппараты чугунные, уплотняю­щие кольца бронзовые, валы стальные.

Такие насосы строятся на производительность от 30 до 300 м³/час при напоре 150—700 м с числом оборотов 2 950 и 1 450 об/мин, главным образом, для шахтных водоотливных установок.

Многоступенчатые насосы спирального типа рис. 33 по сравнению с первыми имеют следующие преимущества:

1) меньшее количество деталей; 2) упрощение и ускоре­ние сборки и разборки; 3) уменьшение количества стыков; 4) устранение возможности перекосов; 5) разгрузку осевого давления попарно-взаимообратным расположением колес. Недостатком их является сложность обработки и отливки корпуса.

Завод им. Калинина выпускал подобные насосы произво­дительностью от 150 до 1000 м³\час при напоре от 100 до 250 м. Для получения более высоких напоров два насоса со­единяются последовательно с приводом от общего двигателя.

Одноступенчатые насосы имеют ограниченный напор. Поэтому когда необходимый напор насоса не может быть создан достаточно экономично одним рабочим ко­лесом, в конструкции многоступенчатого насоса при­меняют ряд последовательно расположенных колес. Схема многоступенчатого секционного центробежного насоса показана на рис. 34 Каждая ступень такого насоса состоит из рабочего колеса / и направляющего аппарата 2, который направляет поток к следующему рабочему колесу. В таком насосе напор повышается пропорционально числу колес.

Задача уравновешивания осевых сил для многосту­пенчатых насосов является особенно важной из-за бо­лее высоких напоров этих насосов и суммирования осе­вых сил, действующих на отдельные ступени. Одним из способов уравновешивания осевых сил многоступенча­тых насосов (рис. 35) является применение самоуста­навливающейся гидравлической пяты. Принцип работы этой пяты состоит в следующем. Все рабочие колеса расположены так, что поток при входе в них направлен а одну и ту же сторону. За колесом последней ступени находится разгрузочная камера, сообщаемая через па­трубок с полостью всасывания, находящейся перед пер­вым колесом. Осевая сила стремится переместить ро­тор, а следовательно, и гидравлическую пяту в сторону начнет перемещаться в обратную сторону до тех пор, пока не наступит равновесие сил, действующих на гид­равлическую пяту.

Спиральные насосы (рис. 36) выпускают, как правило, для средних напоров. Число ступеней не более шести. Параметры насосов: Q = 90÷3600 м³/ч; Н=64÷1120 м; п= 1000÷2900 об/мин.

Корпус насоса имеет торцовый разъем в горизонтальной пло­скости. Входной и выходной патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены горизонтально в противоположные стороны. Ступени насоса соединены между собой переводными каналами или трубами. Для уравновешивания осевого усилия в насосах спирального типа рабочие колеса обычно насажены на вал с симметричным расположением входных воронок. Оста­точное неуравновешенное осевое усилие воспринимается радиально-упорными шарикоподшипниками, фиксирующими одновре­менно положение ротора в насосе. Рабочее колесо первой ступени обычно имеет повышенную всасывающую способность или дву­сторонний вход. Сальниковое уплотнение со стороны первой сту­пени имеет гидравлический затвор. Для загрузки сальникового уплотнения другого конца вала используют отвод жидкости после дросселирующей щели во входной патрубок.

Опорами ротора могут быть как подшипники скольжения, так и качения устанавливаемые в разъемные корпуса. Смазка подшип­ников — жидкая кольцевая. В корпусах подшипников предусмо­трены камеры или змеевики для охлаждающей воды.

В зависимости от размеров насосы поставляют на раздельных или на общих фундаментных плитах с электродвигателем.

Секционные насосы с направляющим аппаратом в соответствии с ГОСТ10407—70 по высоте всасывания разделяют на две группы: нормальную и высокооборотную. Насосы ЦНС (центробежный насос секционный) выпускают на параметры: Q = 8÷850 м³/ч; Н = 60÷900 м; п = 1475÷2950 об/мин.

Насос (рис. 37) представляет собой обычную секционную конструкцию с односторонним расположением рабочих колес. Направляющие аппараты в насосах одних типов изготовляют совместно с секциями, в других — запрессовывают в секции. Секции и крышки со стороны входа и выхода соединены стяжными

шпильками и образуют корпус насоса. В стыках корпуса проло­жены резиновые уплотнительные кольца. К крышкам корпуса на заточках шпильками прикреплены подшипниковые кронштейны. Совместно с крышками отлиты патрубки и опорные лапы. Осевое усилие ротора уравновешивается гидравлической пятой. Вода от разгрузочного устройства по трубопроводу отводится в кольцевую камеру подвода к первой ступени.

Концевые уплотнения ротора сальникового типа с гидравли­ческим затвором. Опорами ротора служат самоустанавливающиеся шарикоподшипники. Смазка подшипников — консистентная. Кор­пуса подшипников уплотнены резиновыми манжетами. Перед подшипниками на валу установлены водоотбойные кольца. В круп­ных насосах применяют подшипники скольжения с кольцевой смазкой.

Насос с электродвигателем соединен упругой пальцевой муф­той. Узел гидравлической разгрузки требует постоянного вни­мания при эксплуатации и часто служит причиной выхода насоса из строя. В зарубежном насосостроении довольно распространены конструкции секционных насосов без гидропяты. Так, например, в Германии многоступенчатые насосы общего назначения с напором до 200 м выполняют с рабочими колесами, осевое усилие которых уравновешивается с помощью разгрузочных отверстий. В насосах типа HGV (ГДР) осевое усилие уравновешивается благодаря симметричному расположению рабочих колес, и необходимость применения гидропяты исключается (рис. 38). Входной патрубок направлен вертикально вверх, напорный — горизонтально. Группы ступеней соединены между собой переводной трубкой. Со стороны высокого давления предусмотрена гидравлическая раз­грузка сальникового уплотнения. Остаточные неуравновешенные осевые усилия воспринимаются упорным шарикоподшипником. Насосы такого типа изготавливают с четным числом ступеней, достигающим 12.

Для перекачивания относительно небольших количеств жидко­стей часто применяют многоступенчатые насосы консольного типа (рис. 39). Число ступеней такого насоса i=1÷6. Осевое усилие уравновешивается с помощью разгрузочных отверстий. Концевые уплотнения могут быть либо сальникового, либо тор­цового типов. Такие насосы выполняют с опорным кронштейном, или как моноблок горизонтального или вертикального типов. При значительном вылете вала во входном патрубке можно пре­дусмотреть дополнительную опору скольжения со смазкой пере­качиваемой жидкостью.

Своеобразная американская конструкция вертикального многоступенчатого насоса (так называемого «гидропресса») дана на рис. 40. Насос этот применяется для

гидравлических прессов, перекачки горячей нефти до 900°, для очистки от­ливок, для котельных установок и водоснабжения небоскре­бов. Эти насосы, преимущественно небольших размеров (внешний диаметр корпуса до 400 мм), имеют внутренний корпус а разъемный из двух половин, в котором размещены спиральные каналы. Внешний кожух б— стальная труба или кованый цилиндр.

Число колес в них доходит до 54, а созда­ваемый напор до 3 000 м при n=3 500 об'мин.

Особым типом многоступенчатых насосов являются так называемые глубокие артезианские или скважинные насосы, имеющие широкое применение при водоснабжении из арте­зианских скважин. На рис. 41 показана установка такого насоса для скважин диаметром до 1 000 мм.

Трехступенчатый насос а подвешен на отводных трубах 6 к верхней станине б, ча которой установлен вертикальный электромотор г. Вес вращающихся частей и осевое давление воспринимаются пятой п, расположенной вверху. Электромо­тор г имеет свою пяту. Отдельные элементы валопровода, ко­торый помещен внутри отводных труб, соединяются муфтами и направляются резиновыми или бакаутовыми подшипниками. Соединение вала насоса с валом электромотора—помощью эластичной муфты. Всасывающая труба насоса снабжена сет­кой. Насосы этого типа изготовляются для расходов до 650 м³/час и напоров до 250 м при числе оборотов от 1450 до 2950 об/мин. Наибольший внешний диаметр насоса до 850 мм, глубина скважины допустима до 120 м. Дальней­шее углубление скважин, особенно малых диаметров, связано с их искривлением, а поэтому применение таких насосов ста­новится затруднительным. Для этих случаев более удобной является конструкция, в которой электромотор, непосредственно связанный с насосом, опускается вместе с ним в скважину под уровень жидкости, чем устраняется необходимость в длинных валопроводах. К электромотору ток подводится бронирован­ным кабелем, а его конструкция имеет защиту от проникнове­ния жидкости. Подобные насосы американская фирма изготовляет для перекачки нефти на ежесуточную подачу до 6 500 м³ при глубине скважин до 1 400 м.

В ряде случаев для разгрузки насосов от осевого усилия используются многоступенчатые насосы со встречным расположением колес. На рис. 42 изобра­жен двухступенчатый спиральный насос. Жидкость по­ступает из первой ступени во вторую по внутреннему каналу. Разъем корпуса продольный. Напорный и вса­сывающий трубопроводы присоединены к нижней части корпуса, что облегчает осмотр и ремонт насоса. Уплот­няющие зазоры рабочих колес выполнены между смен­ными уплотняющими кольцами, защищающими корпус и рабочие колеса от износа. Фиксация ротора в осевом направлении осуществляется радиально-упорными ша­рикоподшипниками, расположенными в правом подшип­нике. Расположенный со стороны всасывания сальник имеет кольцо гидравлического затвора, к которому жидкость подводится по трубке, идущей из отвода пер­вой ступени. Сальник, расположенный справа, уплот­няет подвод второй ступени. Жидкость подводится под напором, создаваемым отводом первой ступени.

б) Насосы для горячей жидкости. До темпера­туры 90—110° С используются обычные конструкции центро­бежных насосов, разве только дополнительно вводится охлаждение подшипников.

Особую конструкцию имеют насосы, предназначенные для питания горячей водой паровых котлов высокого давления и перемещения горячей нефти.

На рис. 43 приведена конструкция питательного электро­насоса для горячей воды с температурой до 180° С. Данные насоса : Q =350 т /час, развиваемое давление р=46кг/см², п=1 470 об/мин.

При таких высоких температурах воды происходит значи­тельное расширение внутренних частей насоса и его корпуса. Чтобы избегнуть искривления осей двигателя и насоса при расширении корпуса последнего от нагревания, крепление его к опорной плите осуществлено на высоких стойках так, что опорные лапы находятся в горизонтальной плоскости на уровне оси насоса. Со стороны привода корпус насоса кре­пится наглухо, а остальная его часть может скользить в гори­зонтальном направлении по стойкам. Таким образом, насос как бы подвешен и может свободно расширяться при сохра­нении неизменного положения своей оси, а следовательно, не нарушается связь с двигателем.

Насос имеет охлаждение проточной водой сальников и подшипников. Осевое усилие воспринимается гидравличе­ской пятой. Тип насоса секционный. В стыках секций ставятся асбестовые прокладки.

В качестве двигателей для питательных насосов приме­няются электромоторы и паровые турбины. В последнем слу­чае они называются турбонасосами и ставятся, главным об­разом, как паровой резерв на случай отсутствия тока.

На рис. 44 приведена конструкция питательного турбона­соса завода АЕG. Насос одноступенчатый, без направляю­щего аппарата, число оборотов может изменяться от 5 000 до 8 000 об/мин. Развиваемое насосом давление доходит до 25 ат.

Иногда насосы питательные и для подачи воды в эконо­майзер соединяются в одно целое. Такой насос изображен на рис. 45. Здесь холодная вода входит в насос через патру­бок а, проходит два колеса и через патрубок б идет в подо­греватель, из которого подводится к патрубку в насоса, про­ходит следующую его часть и подается в котел по трубе г.

Очень интересная конструкция, в которой осуществлено подо­гревание питательной воды непосредственно в насосе путем введения конденсата в последние ступени, приведена на рис. 46. Через патрубок а происходит подача внутрь насоса конденсата, который проходит специальное устройство (рис. 47), имеющее по окружности соплообразные отвер­стия, и поступает с температурой около 305^◦С в направляющий ап­парат, где происходит его смеше­ние с питательной водой темпера­туры около 200^◦ С. При згом полу­чается равномерное смешивание воды, и устраняется возможность парообразования в самом насосе.

Между конденсационным горшком и указанным патрубком а установлен обратный клапан, прекращающий доступ конден­сата в насос, когда последний не работает.

в) Насосы для загрязненных и густых жидкостей. В настоящее время центробежные насосы ши­роки применяются для перемещения канализационных и фекальных вод, подчас сильно загрязненных бумагой, песком, золой и металлическими предметами. Они используются в строи­тельном деле для подачи всякого рода растворов, а также в качестве землесов и торфонасосов, на сахарных и целлю­лозных заводах для перекачивания жома и шлама, в цемент­ной промышленности для подачи клинкера, для удаления золы и шлаков из котельных (багерные насосы). В соответ­ствии со своим назначением эти насосы имеют особую конст­рукцию.

Рабочие колеса выполняются специальной формы с до­статочно большими проходными сечениями; предусмотрены устройства для легкой очистки или промывки насоса, а также для предварительного измельчения перекачиваемого ма­териала; иногда вводится защита важнейших деталей насоса от быстрого износа путем сменных облицовок.

Насосы эти в большинстве своем одноколесные, с кон­сольным расположением колеса на валу, без направляющих аппаратов, с большими проходными сечениями спирали. Раз­личные типы рабочих колес подобных насосов приведены на рис. 48. Колеса а и b применяют для транспортировки цел­люлозы с концентрацией до 8%. Они имеют радиальные от­крытые лопатки, связанные со втулкой. Колеса c и i, из ко­торых первое имеет 5-образный канал, а второе такой же формы лопатку, наиболее пригодны для жидкостей, содержа­щих весьма грубые примеси (например, свекловичная резка).

Для сильно загрязненных сточных вод и жидкостей, содержащих песок, применяются колеса (d,c,g,h) закрытого типа, двух- или трехлопастное. При наличии волокнистых при­месей применяются лопасти с заостренной входной кромкой, перед которой часто помешают специальные ножевые очи­стители, разрезающие задержавшиеся волокна.

Наряду с этим, особенно если жидкость перед поступле­нием в насос предварительно очищается, применяются и обычные рабочие колеса. Встречаются конструкции для перекачки земляной пульпы с колесами из резины с металли­ческим каркасом и втулкой.

В подобных насосах рабочие колеса часто имеют на на­ружной стенке так называемые «обратные лопатки», которые отбрасывают загрязняющие воду материалы от сальников. Помимо этого в тех случаях, когда это оказывается возмож­ным, к сальникам подводят в качестве «защищающей» их жидкости чистую воду.

При колесах закрытого типа особое внимание, приходится также обращать на конструкцию уплотнений, которые должны быть легко доступными и сменными, не засоряющимися во время работы и допускающими регулировку зазора между ними и колесом по мере износа.

Для жидкостей, содержащих очень твердые примеси (шлак, зола, земляная пульпа), кожух насоса имеет обли­цовку о (рис. 49). Такая сменная облицовка изготовляется из хромистой стали или резины. Для предотвращения попада­ния твердых частиц уплотнения и сальник промываются чи­стой водой под давлением, а кроме того, наружные стенки рабочего колеса снабжены обратными лопатками, л. Вал на­соса из нержавеющей стали подвергается поверхностной тер­мообработке для повышения твердости; кроме того, он еще имеет защитные легко сменяемые втулки из такой же стали.

Конструктивно насосы для загрязненных жидкостей предста­вляют собой одноступенчатые консольные насосы горизонтального или вертикального исполнений. Отличительной особенностью их является значительная ширина проходных сечений проточной части, обусловленная размером твердых частиц в перекачиваемой жидкости. Специальная форма проточной части, выбираемая обычно из условия обеспечения равномерного износа, обуслов­ливает, как правило, более низкое значение к. п. д. по сравнению с к. п. д. насосов для чистой воды. В насосах для загрязненных жидкостей часто применяют специальные промывочные устройства, которые предотвращают попадание перекачиваемой среды в пе­реднее уплотнение рабочего колеса и в сальниковое концевое уплотнение вала. В корпусе насоса выполнены специальные люки для очистки проточной части в процессе эксплуатации насоса. Для повышения ресурса работы на абразивных гидросмесях про­точную часть насоса изготовляют из износоустойчивых матери­алов.

Характеристики насосов могут существенно изменяться в за­висимости от концентрации твердых веществ в перекачиваемой жидкости, что должно учитываться при эксплуатации.

По назначению насосы для загрязненных жидкостей можно объединить в три группы.

Фекальные насосытипа Ф применяют для перекачивания быто­вых и промышленных канализационных стоков, волокнистых сред и других нейтральных загрязненных жидкостей.

По ГОСТ 11379—73 определены параметры фекальных насо­сов с диаметром входного патрубка до 400 мм: Q = 14,5÷2700 м³/ч, Н =8÷95 м, п=730÷2900об/мин. Насосы с диаметром вход­ного патрубка более 400 мм изготовляют по индивидуальным заказам.

Разработаны типовые унифицированные конструкции кон­сольных насосов с рабочими органами, имеющими n_s = 60, 90, 120 и рассчитанными на перекачивание крупных взвешенных частиц. Рабочие колеса имеют широкое меридианное сечение и малое число цилиндрических лопастей: z = 2÷3. Отводы насосов имеют полуспиральную форму с широкими проходными сече­ниями.

Базовой деталью насоса является чугунный литой кронштейн, на котором устанавливают ротор и крепят корпусные детали насоса.

Опорой ротора со стороны рабочего колеса служит роликовый подшипник со свободным осевым перемещением. Со стороны при­вода установлен шарикоподшипник (зафиксированный в осевом направлении) для восприятия радиальных и осевых усилий. Подшипники смазываются консистентной смазкой. К концевому уплотнению сальникового типа подводится чистая вода и вода для охлаждения. Корыто сальника закрыто прозрачным щитом. В корпусе насоса и на входном патрубке выполнены люки, за­крытые крышками для осмотра и очистки проточной части насоса.

Крупные фекальные насосы имеют разъемный в горизонтальной плоскости корпус, который устанавливается на собственных опорных лапах.

Центробежные насосы для бумажной массытипа БМ предна­значены для перекачивания бумажной массы концентрацией до 8% при температуре не более 100°С.

Параметры насосов определены ГОСТ 11377—73 при работе на воде: Q = 18÷ 2088 м³/ч, Н = 8÷79 м, п = 730÷2960 об/мин.

В приложении к ГОСТ даны ориентировочные характеристики для различной концентрации бумажной массы.

Для нормальной работы насосов скорость движения массы во входном трубопроводе надо выбирать по паспортным данным в зависимости от размеров насоса и концентрации массы.

Типовая конструкция массного насоса приведена на рис. 50. Насосы имеют рабочие органы с n_s = 70, 140 и 200. Насосы — обычного консольного типа.

Для удобства сборки и разборки насосы выполняют с горизонталь­ным разъемом корпуса и кронштей­на. Насосы малых размеров делают неразъемными. Для очистки проточной части в отводе и выход­ном патрубке выполняют люки. Между выходным патрубком на­соса и трубопроводом устанавливают переходный патрубок (на рис. 50 не показан), размеры которого зависят от концен­трации массы.

Рабочее колесо закрытого типа имеет малое число лопастей z = 2÷ 3. При z = 3 меридианное сечение колеса расширяется по радиусу к выходу.

К сальниковому уплотнению через кольцо гидрозатвора под­водится чистая вода. Передней опорой ротора служит роликопод­шипник. Задняя опора состоит из двух шарикоподшипников: радиального и радиально-упорпого, воспринимающего осевое уси­лие. Смазка подшипников консистентная.

Допускается подрезка рабочего колеса по наружному диаметру на 10—15% для изменения параметров и последовательная ра­бота двух насосов.

Грунтовые насосытипа ГР предназначены для транспортиро­вания земляных, угольных, лаковых и других гидросмесей.

Параметры грунтовых насосов определяются ГОСТ 9075—75: Q= 27÷ 16000 м³/ч, Н = 9,5÷ 100 м, п = 300÷1450 об/мин. Насосы могут быть горизонтального и вертикального типов.

По исполнению их разделяют на легкие (однокорпусиые) и тяжелые (двухкорпусные) с защитной футеровкой специальными сплавами, резиной, электроко-

рундом и др. Насосы с расширенной проточ­ной частью для крупных фракций обозначают индексом ГРУ. Допускается последовательная работа двух насосов на общую систему.

Конструкции насосов типа ГР во многом похожи на конструк­ции массных насосов. Отличительной чертой является подача чистой промывочной воды в уплотнения ступени для уменьшения их износа. К сальнику подводится чистая вода под давлением, на 0,5 кгс/см² превышающим давление в насосе.

Детали проточной части изготавливают из абразивностойких материалов: легированного чугуна ИЧХ28Н2 и ИЧХ16МТ, ле­гированных сталей 35ХНВФЛ и 40ХГСНЛ.

Для ряда производств поставляют грунтовые насосы, проточ­ная часть которых покрыта электрокорундом на бакелитовой связке.

Некоторые типы грунтовых насосов имеют гуммированную проточную часть, обеспечивающую высокую долговечность насоса при перекачивании химически активных жидкостей, содержащих твердые частицы размером до 8 мм (рис. 51).

По технологическим причинам рабочее колесо гуммированных насосов выполняют без покрывающего диска.

Насос приводится от электродвигателя через ременную пере­дачу. Это дает возможность изменять частоту вращения насоса при эксплуатации путем замены шкива для регулирования подачи, так как подрезать гуммированное рабочее колесо нельзя.

Перспективным для применения в целлюлозной и некоторых других отраслях химической промышленности считается исполь­зование свободновихревых насосов (рис. 52).

Рабочее колесо открытого типа с радиальными или наклонными прямыми лопастями располагается в спиральном или кольцевом отводе с широкими проходными сечениями. При вращении колеса происходит закрутка жидкости и образуется вихревой шнур, ко­торый распространяется во входной патрубок. Под действием вихревого шнура жидкость засасывается в насос и направляется в выходной патрубок. Основной поток жидкости проходит через насос, минуя рабочее колесо. По имеющимся данным к. п. д. таких насосов не меньше к. п. д. центробежных насосов для пере­качивания специальных взвешенных сред.

г) Насосы для химических жидкостей. От­личительной особенностью химических насосов является при­менение для изготовления их деталей, соприкасающихся с пере­качиваемой жидкостью, стойких в отношении коррозии ма­териалов, а также специальное устройство сальника. Суще­ствуют также бессальннковые конструкции этих насосов.

В зависимости от рода перемещае­мой жидкости здесь находят примене­ние различные сорта чугуна с боль­шим содержанием кремния, высокохромистые чугуны, хромистые нержа­веющие стали, сплавы свинца с сурь­мой, а так же керамика, фарфор, отливки из горных пород диабаз, базальт.

Широко практикуется облицовка внутренних поверхностей эбонитом, пластмассой, каучуком (гуммирова­ние).

Из специальных конструкций хи­мических насосов отметим в первую очередь кислотный насос Гана (рис. 53). Он состоит из корпуса а, сред­ней части о и крышки с кронштейном, в котором подвешен вертикальный вал с. На нижнем конце вала посажено рабочее колесо g, погруженное всегда в кислоту. Кислота поступает через отверстие е и находится все время на некоторой высоте, не достигая верхней опоры.

На случай внезапной остановки на­соса корпус его имеет отверстие d, через которое отводится излишек кис­лоты трубкой, соединенной с прием­ным баком. Подобные насосы имеют подачу 10—15 м³/час с напором до 20 м. У них совершенно отсутствует сальник, который является наиболее уязвимым местом кислотных насо­сов. IIo своим габаритам насос недостаточно компактен.

На рис. 54 представлен термосилидовый насос, изготов­ляемый заводом «Большевик». Этот материал плохо под­дается обработке, поэтому сверление и тем более нарезка отверстий в нем избегается. В соответствии с этим всасываю­щий и нагнетательный патрубки насоса выполнены конус­ными с накидными фланцами из обычного чугуна. Кроме кор­пуса и его крышки, из термосплида выполняются также рабо­чие колеса, во втулку которых заливается кольцо из стали, служащее для крепления его на валу. Насос этот имеет двой­ной сальник, набивкой для которого служит асбест, провариваемый в соляной кислоте и смешиваемый затем с воском и графитом. Насосы эти используются для перекачки серной и азотной кислоты в количестве от 1 400 до 1 500 л/мин с напо­ром до 50 м при числе оборотов п = 1 450÷2 900 об/мин.

Особой кислотоупорностью отличаются керамиковые на­сосы, которые противостоят всем кислотам, за исключением плавиковой. Керамика хорошо работает на сжатие, но плохо противостоит растяжению (допустимое напряжение 5—7 кг/см²), поэтому корпус насоса обычно заключается в чугунный панцирь или скрепляется металлическими обоймами.

Разрез насоса такой конструкции показан на рис. 55. Ра­бочее колесо имеет хвостовик, которым надевается на сталь­ной вал. Сальник имеет гидравлический затвор.

Подобные насосы выполняются для напоров до 30 м про­изводительностью 500÷1 000 л/мин. Насосы гуммированные или с эбонитовой облицовкой (рис. 56) выполняются из обычного чугуна. Колеса представляют собой металлический каркас b, покрытый с передней и задней стороны эбонитовой облицовкой. Вал предохраняется от разъедания эбонитовой втулкой а. Такие насосы для удобства выполнения их вну­тренней облицовки о имеют разъем корпуса в вертикальной плоскости.

Насосы для нефтепродуктов.В нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленно­сти применяют различные типы лопастных насосов, которые от­личаются друг от друга по конструкции, свойствам перекачивае­мой среды, компоновке в системе и т. д.

Отличительной особенностью специальных нефтяных насосов является преобладающее распространение насосов спирального типа. В нефтеперерабатывающей промышленности широко исполь­зуют насосы с обогреваемым или охлаждаемым корпусом.

Ниже приводится описание наиболее характерных типов насосов.

Нефтяные магистральные насосыпредназначены для перекачки по трубопроводам нефти с температурой до 80° С, кинематиче­ской вязкостью до 3 см²/с, с механическими примесями размером не более 0,2 мм и содержанием до 0,05% по объему. Для мощных трубопроводов по ГОСТ 12124-74 выпускают насосы с параме­трами: Q = 125÷10 000 м³/ч; Н = 550÷210 м; п_синх =3000 об/мин.

Насосы имеют однотипную унифицированную конструкцию (рис. 57). Насос одноступенчатый, горизонтальный с рабочим колесом двустороннего входа, с двухзавитковым спиральным отводом. Разъем корпуса уплотнен паронитовой прокладкой и снаружи закрыт защитным щитком. Сварно-литое рабочее колесо плотно посажено на вал по двум шпонкам.

Концевые уплотнения торцовые, механические, гидравлически разгруженные. Уплотнения можно вынуть из корпуса без демон­тажа электродвигателя. Для этого в зубчатой муфте предусмотрена проставка. Для разгрузки уплотнения имеется кольцевая щель и разгрузочный трубопровод. Во избежание парения нефти ко­рыта корпуса закрыты уплотняющими кожухами.

Опорами ротора служат подшипники скольжения с принуди­тельной смазкой от маслоустановки агрегата. Для обеспечения смазки во время выбега насоса при повреждении маслосистемы предусмотрены смазочные кольца.

Насос приводится синхронным электродвигателем, который располагается в изолированном помещении.

В зарубежной практике наряду с насосами двустороннего входа применяют также двух-, четырехступенчатые насосы спи­рального типа.

Насосы для нефтеперерабатывающей промышленностиобеспе­чивают технологический процесс переработки нефти на нефтепро­дукты. Широко используют одно- и двухступенчатые насосы кон­сольного типа с рабочими колесами одностороннего и двусторон­него входа. Многоступенчатые насосы спирального типа также нашли широкое распространение в нефтепереработке.

Отличительной особенностью нефтяных насосов является при­менение механических торцовых концевых уплотнений. В насосах обычно предусмотрена возможность замены торцовых уплотнений сальниковыми. В «горячих» насосах имеются камеры для интен­сивного охлаждения уплотнений. Для повышения всасывающей способности рабочее колесо первой ступени выполняют с дву­сторонним входом.

Из условий удобства компоновки в системе входной и выход­ной патрубки консольных насосов часто выполняют направлен­ными вертикально вверх.

Высоконапорные «горячие» насосы, в первую очередь кре­кинг-насосы, изготовляют двухкорпусными, что обеспечивает их полную внешнюю герметичность, малую чувствительность к боль­шим температурным расширениям, малую затрату времени на ревизию и ремонт. Принципиальное отличие этих насосов заклю­чается в конструкции внутреннего корпуса.

В качестве привода насосов для нефтеперерабатывающей про­мышленности рекомендуется применять взрывонепроницаемые (взрывобезопасные) электродвигатели.

Насосы для заводнения нефтяных пластовиспользуют во мно­гих нефтедобывающих районах страны. Широко применяют серию насосов ЦНС 180 на параметры: Q =180 м³/ч; Н = 950÷1900 м; п = 2950 об/мин. Насосы предназначены для закачивания ней­тральных или агрессивных вод в нефтеносные пласты.

Насосы (рис. 58) горизонтальные, однокорпусные, секцион­ного типа с односторонним расположением рабочих колес. Осевое усилие уравновешивается гидравлической пятой. Различные на­поры получаются изменением числа ступеней от 8 до 16.

В насосах применяют комбинированное концевое уплотнение. Щелевое уплотнение предназначено для разгрузки сальникового уплотнения, которое препятствует выходу воды из насоса. В на­сосе можно установить торцовое уплотнение. Детали проточной части выполняют из хромистой стали, что обеспечивает ресурс до капитального ремонта порядка 15—20 тыс. ч. Насосы этой серии максимально унифицированы. Насосные агрегаты имеют индивидуальные маслоустановки.

Для откачки нефти из скважин широко используют погружные скважинные насосы. Они создают высокий напор (до 1500 м) и состоят из отдельных секций с общим числом ступеней до 300.

Химические насосы.Согласно ГОСТ 10168-75 химические насосы выпускают на параметры: Q=2÷2200 м³/ч; Н = 18÷390 м; п = 960÷2900 об/мин.

Конструкции химических насосов мало чем отличаются от конструкций насосов общего назначения. Как правило — это одноступенчатые насосы консольного типа с рабочими органами низкой быстроходности п_s = 30÷90.

Основным конструктивным отличием химических насосов яв­ляется концевое уплотнение, в качестве которого применяют сальниковое уплотнение с набивкой из специальных материалов с гидрозатвором; одинарное или двойное торцовое уплотнение со специальными материалами пар трения (керамика, углеграфит, спецсплавы фторопласт), часто его выполняют с сильфоном; стояночное уплотнение или динамическое уплотнение специаль­ной конструкции.

Другим основным отличием является применение разнообраз­ных материалов для изготовления насосов. Выбор материала обуславливается свойствами перекачиваемой жидкости, требуемой долговечностью работы и др. Детали насосов изготовляют из обычных металлов, высоколегированных сталей (например, 10Х18Н12МЗТЛ, Х23Н28МЗДЗЛ), железокремнистого сплава С15, титана и др. Широко используют для этого синтетические материалы (фенолит РСТ, полипропилен) или гуммирование про­точной части резиной (ИРП1025, ИР1258). Отечественной про­мышленностью начат выпуск химических насосов из фарфора, а также насосов с эмалированной проточной частью.

Сильно нагруженные опоры химических насосов часто должны работать в условиях смазки маловязкой перекачиваемой жид­костью. В качестве материала вкладышей подшипников скольже­ния используют керамику ТК-21, хастеллой Д, композицию фторопласта-4 с коксом и дисульфид молибденом. В насосах при­меняют гидростатические подшипники (хастеллой Д по хастеллою Д).

Рабочие колеса химических насосов (особенно из неметалли­ческих материалов) часто выполняют открытого типа. Со стороны покрывающего диска делают импеллер открытого или закрытого типа для уравновешивания осевого усилия и разгрузки концевого уплотнения.

В различных процессных насосах необходимо применять обо­грев или охлаждение корпуса насоса, для чего в нем изготавливают специальные полости для подводимой от внешнего источника жидкости.

Выпускаемые отечественной промышленностью химические насосы можно разделить на три группы: консольные, погружные и герметичные.

Консольные насосытипа X (рис. 59) выполняют на отдельной стойке. В зависимости от типа применяемого материала в обоз­начение насоса вводят дополнительные буквенные обозна­чения.

Корпус насоса и крышка со стороны входа из ферросилида стяжными болтами прижимается к чугунной опорной стойке. Консольно посаженное на вал рабочее колесо имеет закрытый импеллер со стороны покрывающего диска. В качестве концевого уплотнения в насосе применено стояночное уплотнение, состоящее из конической втулки, уплотняющей вал при неработающем на­сосе, и импеллера, уплотняющего вал при работе насоса. Ротор насоса может сводобно перемещаться в осевом направнении в опре­деленных пределах. Опорами ротора являются шариковый и роли­ковый подшипники. Для обеспечения работы стояночного уплот­нения на роторе имеется центробежный регулятор, который прео­долевает силу возвратной пружины и обеспечивает зазор между конической втулкой и ступицей до 0,5 мм.

Насос со стояночным уплотнением может надежно работать с подпором на входе не более 1,6 кгс/см² и перекачивании недымящих и неиспаряющихся жидкостей.

Эксплуатировать насосы со стояночным уплотнением на пони­женных частотах вращения не рекомендуется.

Насосы типа X выпускают и в моноблочном исполнении с тор­цовым уплотнением.

Погружные насосысерийно выпускают двух типов: ХП и ПХП.

Вертикальные насосы типа ХП (рис. 60) выполняют с рабо­чими колесами одностороннего входа. Насосы изготовляют одно-, двух- и трехступенчатыми.

Корпус насоса погружают в жидкость на опре­деленную глубину, минимальная величина которой определяется паспортными данными насоса. Корпус может

быть выполнен в виде двух полуспиральных отводов или секционного типа с на­правляющими аппаратами. По отводящим трубам жидкость по­дается на поверхность емкости. Обычно отводяшие трубы объе­диняют в общий коллектор. Наряду с двухтрубным широко применяют также однотрубное исполнение погружных насосов.

Осевое усилие воспринимается опорно-упорным шарикопод­шипником, который смазывается консистентной смазкой. Нижний опорный подшипник скольжения смазывается либо перекачивае­мой жидкостью, либо чистой водой, которая подводится к под­шипнику от внешнего источника. Средний подшипник часто служит ограничителем колебаний при разгоне ротора насоса.

Насосы типа ПХП имеют выносные нижний и верхний подшип­ники, расположенные над поверхностью (не менее 100—150 мм) жидкости в емкости. Подшипники имеют консистентную смазку. Для предотвращения попадания паров перекачиваемой жидкости в подшипники в них выполнены специальные уплотнения.

Герметичные насосывыпускают для подачи агрессивных, ток­сичных и взрывоопасных жидкостей. Отечественные насосы типа ХГ имеют следующие параметры: Q = 1÷300 м³/ч; Н = 10÷200 м.

Конструктивное исполнение герметичных насосов отличается большим разнообразием.Герметичные насосные агрегаты могут иметь общие и раздельные контуры циркуляции жидкости в насосе и двигателе. Выпускают насосы вертикального и гори­зонтального исполнения.

Типовая конструкция герметичного насоса приведена на рис. 61. Вся проточная часть и полость электродвигателя надежно герметизированы. Перекачиваемая жидкость попадает в нижний подшипник скольжения, а затем по пространству между ротором и статором электродвигателя к верхнему подшипнику. Обмотка статора отделена от перекачиваемой жидкости тонкой металличе­ской рубашкой. После прохождения подшипников жидкость отводится во входной патрубок насоса. Циркулирующая жидкость служит также для отвода тепла электродвигателя.

Подшипниковый узел представляет собой совмещенный ради­альный подшипник скольжения и пяту для восприятия осевых сил. В качестве материала вкладышей широко применяется пара-керамика ТК-21 и композиция фторопласта-4 с коксом и дисульфидмолибденом. В насосах применяют подшипники как гидроста­тического, так и гидродинамического типа. Для смазки подшипни­ков необходима чистая жидкость. Если в перекачиваемой жидкости содержатся включения, то перед подшипниками выполняют очистительные устройства или фильтры.

Герметичные насосы, предназначенные для перекачивания сжиженных газов, обычно имеют рабочее колесо с повышенной всасывающей способностью. При перекачивании жидкостей с ми­нусовой температурой вокруг статора электродвигателя выпол­няют либо змеевик, либо камеру для обогрева.

Обычно герметичные насосы не допускают работы при непол­ном заполнении. Для контроля заполнения насоса делают спе­циальные сигнализаторы.

В зарубежной практике имеется тенденция создания мало­габаритных химических насосов с высокой частотой вращения. Так, например, фирмой Зундстранд (Швеция) выпускает одно­ступенчатые высокооборотные насосы с параметрами: Q = 8÷80 м³/ч, Н = 500÷ 1700 м, п = 24 000÷ 35 000 об/мин, = 30÷ 60%, t = 100÷ 280° С. Для насосов применяют электро­двигатели с частотой вращения 3000/4800 об/мин.

Насосы вертикального типа имеют встроенный мультиплика­тор с внутренним зацеплением. Долговечность редуктора при максимальной нагрузке 35 000 ч, мощность 150÷ 200 л. с.

Рабочее колесо одностороннего входа с радиальными лопастями. Для повышения всасывающей способности перед рабочим колесом устанавливают предвключенный шнек. Насос имеет кольцевой отвод и одноканальный диффузор. Насосы снаб­жают торцовыми уплотнениями: вольфрамо-карбидное вращаю­щееся кольцо работает в паре с неподвижным графитным. Для отвода твердых частиц перед уплотнением предусмотрен спе­циальный гидроциклон.

В Германии выпускают консольные насосы из твердого фарфора, который является стойким материалом для всех кислот (кроме плавиковой) и щелочей при температурах до 40° С.