Центробежный насос в разрезе

Содержание

Устройство насоса лопастного типа принципиально аналогично, но наиболее широким разнообразием отличаются центробежные насосы.

Для того, чтобы разобраться в чём же секрет высокой эффективности и большой популярности центробежных аппаратов, необходимо разобраться в устройстве и принципе действия насоса.

Устройство и работа насоса

Центробежный насос состоит из следующих элементов. Лопастное колесо поз.2 представляет собой ограниченную двумя поверхностями вращения камеру, в которой расположена система лопастей. При вращении колеса лопасти приводят протекающий поток во вращательное движение, увеличивая этим его механическую энергию.

Корпус поз.3 служит для конструктивного объединения всех элементов в насосе, для подвода жидкости к лопастному колесу, отвода потока от него и для преобразования скоростной энергии потока, выходящего из колеса, в давление.

Для исключения обратного возврата жидкости из области нагнетания в область всасывания, через пространство между колесом и корпусом служит уплотнение 1. Зазор в этом уплотнении делается возможно маленьким, поэтому обратный ток жидкости сводится к минимуму

Лопастное колесо закреплено на валу поз.4. Вал служит как проводник механической энергии от двигателя к колесу. Вал и двигатель соединены муфтой поз. 6.

В месте выхода вала из корпуса с рабочим колесом наружу установлено сальниковое уплотнение. Уплотнение выполняет функция блокировки выхода жидкости из корпуса наружу.

Вал держится на подшипниках поз.5. Подшипники воспринимают как радиальную (перпендикулярно валу), так и осевую (по оси вала) нагрузки, возникающие вследствие действия гидравлических сил и веса.

Наряду с одним рабочим колесом в центробежном насосе могут быть установлено и два. Такое устройство насоса позволяет существенно расширить область его применения и вносит ряд конструктивных преимуществ. Каждое лопастное колесо в насосном агрегате фактически является элементарным насосом.

Принцип работы центробежного насоса состоит в следующем. При пуске корпус насоса должен быть заполнен капельной жидкостью. При быстром вращении рабочего колеса его лопасти оказывают непосредственное силовое воздействие на частицы жидкости. Кроме того, создается поле центробежных сил в жидкости, находящейся в межлопастном пространстве рабочего колеса. Таким образом, жидкость, подвергаясь силовому воздействию лопастей рабочего колеса, с большой скоростью перемешается от центра к периферии, освобождая межлопастные каналы рабочего колеса.

Поэтому в центральной части рабочего колеса давление снижается и под действием внешнего, чаще всего атмосферного давления, жидкость входит во всасывающий патрубок и вновь подводится к центральной части рабочего колеса.

Жидкость, выходящая из каналов рабочего колеса по его выходному диаметру, попадает в межлопастное пространство неподвижного направляющего аппарата.

В направляющем аппарате жидкость, имеющая большую скорость, как бы тормозится и ее энергия частично преобразуется в энергию давления через каналы направляющего аппарата.

Большинство насосов оборудованы спиральными корпусами. Спиральная форма корпуса насоса обусловлена следующим: в корпусе насоса по направлению вращения рабочего колеса собирается все больший объем жидкости. Вся эта жидкость направляется к нагнетательному патрубку и отводится в трубопровод. Спиральная форма обеспечивает увеличение внутреннего объема корпуса насоса, примерно пропорциональное количеству жидкости направляющейся к нагнетательному патрубку. Поэтому скорость жидкости, проходящей через корпус насоса, во всех сечениях примерно одинакова.

Когда вода выходит наружу, середина рабочего колеса формирует участок пониженного атмосферного давления, что приводит к засасыванию внутрь новой порции жидкости. Такого рода цикл повторяется бесконечно, пока насос находится в работе.

Узнав принцип действия центробежного насоса, например насоса для отопления, нетрудно догадаться и о слабом месте таких приспособлений: они могут работать только при стабильном притоке жидкости. Устройство центробежного насоса не предусмотрено для работы без жидкости. В таком случае перестает формироваться поток жидкости, происходит разрыв потока и как следствие пропадает расход жидкости в трассе – рабочее колесо вращается в воздухе.

При работе насоса без жидкости пропадает и возможность смазывать и охлаждать вращающиеся элементы, такие как уплотнения и подшипники, в результате эти элементы перегреваются и выходят из строя.

Для исключения поломок такого типа предусмотрены специальные датчики-поплавки, которые не позволят вам запустить устройство, если воды в источнике не хватает. Устройство центробежного насоса предусматривает разные варианты назначения. Насосы могут быть не только погружными, но и поверхностными, причем в этом случае риск поломки был бы весьма высок, если бы не предусмотрительность инженеров, благодаря которой конструкция поверхностного водяного насоса дополнена обратными клапанами и автоматическими системами контроля. Они отключают механизмы, как только обнаруживают сухой ход.

Читайте также:  Моторчик шуруповерта 12 вольт

Центробежные насосы — и погружные, и поверхностные — все же лучше справляются с подкачкой воды при нормальных условиях работы. Однако это не означает, что их нельзя использовать при слабом напоре воды.

Устройство погружного насоса

Устройство погружного насоса предусматривает его использование как помощника в загородном доме или коттедже. Такие насосы необходимы для подъема воды из скважины и колодца или откачки жидкости из водоема.

Исходя из назначения погружные насосы подразделяют на:
– скважинные – способны поднимать воду с большой глубины
– колодезные – в сравнении со скважинными отличаются меньшей производительностью и напором, но могут работать в воде, содержащей мелкие частицы песка или извести
– дренажные – предназначены для работы в загрязненной воде. Используются для откачки жидкости из, водоема или откачки из подвала дома.

Устройство погружного насоса в зависимости от исполнения и области применения оборудования бывает.
– вибрационного типа
– центробежного типа
– вихревого типа
– шнекового типа

Устройство вибрационного погружного насоса включает в себя
силовой агрегат, внутри которого располагается электрический магнит;
камера для набора воды, соединенная с выводящим патрубком;
всасывающая камера. Отсек, куда в первую очередь попадает вода из источника;
вибратор или вторая часть электромагнита, приводящего в действие ходовой поршень;
амортизатор, необходимый для обеспечения плавного хода рабочего поршня;
В продаже есть устройства, не оснащенные амортизаторами. Однако они быстро выходят из строя, так как резкие движения поршня приводят к механическим повреждениям.
шайбы, влияющие на производительность погружного устройства. За счет увеличения или уменьшения количества шайб можно самостоятельно изменять мощность насоса;
шток или основа для движения поршня;
обратный клапан. Устройство устанавливается для того, чтобы предотвращать обратный отток жидкости из насоса. За счет обратного клапана можно увеличить номинальную производительность оборудования;
гайка, необходимая для фиксации поршня на штоке;
поршень, являющийся основным рабочим элементом насоса;
каналы, предназначенные для перевода воды из сборной камеры в водопроводную систему.

Основные элементы оборудования вибрационного типа

Работа погружного насоса вибрационного типа происходит за счет движения поршня. При подаче электрического питания создается электромагнитное поле в силовом агрегате, и вибратор притягивается, придавая поршню движение. В это время в наборной и всасывающей камерах создается разряженное давление, и свободное пространство заполняется водой через обратные клапаны. Аналогичным образом жидкость проходит через каналы и попадает в трубопровод.

За секунду происходит несколько движений поршня, что обуславливает напор воды в трубопроводе.

Центробежные насосы

Устройство погружного насоса центробежного типа уже описано выше.
Напорный трубопровод, передающий воду от насоса к системе водопровода;
Обратный клапан, предотвращающий выход воды из насоса в источник;
Защитная сетка, необходимая для предохранения рабочей части насоса от примесей, негативно влияющих на работу устройства.

Эксплуатация погружных насосов центробежного типа, оснащенных защитной сеткой, возможна и в слегка загрязненной воде.

Устройство вихревого и шнекового насоса

Вихревые насосы

Теперь рассмотрим, как работает погружной насос вихревого типа. Устройство и принцип работы оборудования аналогичен центробежному насосу. Различия заключаются в следующих аспектах:
рабочее колесо вихревого насоса является цельным, а центробежная сила, создающая вихревой поток, образуется в результате движения ребер жесткости;
вода, поступающая через обратный клапан, накапливается в ячейках и именно из них переводится в напорный трубопровод.

Вихревые насосы в силу своей конструкции способны выдавать больший напор жидкости при небольших энергетических затратах.

Шнековые насосы

Шнековые насосы их еще называют винтовыми работают за счет вращения рабочего винта, расположенного внутри неподвижного корпуса.

От скорости вращения шнека зависит производительность насоса.

Управление погружным насосом любого типа может производиться вручную или с помощью автоматической системы, которая устанавливается дополнительно. Любой насос можно оснастить поплавком, предотвращающим работу в «сухом» режиме, недопустимую при использовании погружных устройств.

Для исключения перепадов напряжения электрической сети, способной вывести оборудование из строя, используются стабилизаторы. Чтобы усовершенствовать конструкцию погружного насоса и максимально продлить срок его службы, в систему водоснабжения дома встраивается гидроаккумулятор.

Устройство насосов на видео

Устройство любого – топливного, маслянного центробежных, вакуумного или водяного насоса это сложная взаимосвязь различных составляющих его узлов.

Читайте также:  В чем заключается подготовка поверхности к разметке

Основные узлы это:
рабочее колесо на валу и направляющий аппарат, которые составляют гидравлическую часть
ротор и электродвигатель, которые составляют электрическую часть.

И множество других узлов, таких как отводящие и подводящие патрубки, подшипники, уплотнения и многие другие о которых подробно написано на соседних статьях этого раздела.

Жидкость в насосе поступает к рабочему колесу вдоль его оси вращения, а затем направляется непосредственно в межлопаточный канал. Жидкая среда, которая находится в межлопаточном канале, при вращении рабочего колеса отбрасывается лопастями к периферии, далее выходит в отвод и затем – в напорный трубопровод, а в многоступенчатых насосах – подается к входу следующего рабочего колеса. Отвод предназначается для сбора жидкости, исходящей из рабочего колеса.

В отводе кинетическая энергия потока жидкости преобразуется в потенциальную энергию (в энергию давления). Это происходит таким образом: движение жидкости в отводе замедляется, поэтому (согласно закону Бернулли) давление ее возрастает. Такое преобразование энергии должно осуществляться с минимальными гидравлическими потерями. На практике это достигается благодаря специальной форме отвода (чаще всего имеющей спиральную форму). Иногда отвод оборудуется специальным направляющим аппаратом, обеспечивающим наиболее оптимальные условия для всасывания насосом жидкости. Такой направляющий аппарат состоит из двух кольцевых дисков, между этими дисками размещаются направляющие лопасти (они изгибаются в сторону, которая противоположна направлению изгибов лопастей рабочего колеса).

Направляющие аппараты конструктивно являются более сложными устройствами, по сравнению со спиральными отводами. Гидравлические потери в направляющих аппаратах довольно существенны, и поэтому их применение ограничивается только некоторыми моделями многоступенчатых насосов. Жидкость в них отбрасывается рабочим колесом к периферии, благодаря чему в центральной части (перед входом в рабочее колесо) создается область пониженного давления, и под воздействием атмосферного давления каждая новая порция жидкости из источника водоснабжения попадает в насос через всасывающий трубопровод. Таким вот образом создается беспрерывный поток жидкости.

Перед запуском в насос необходимо залить воду. Если предварительно не залить в насос жидкость, то на входе не создастся низкое давление, необходимое для всасывания жидкости, и в таком случае насос будет просто работать вхолостую. С целью удержания воды в центробежном насосе, производители обычно рекомендуют перед входным патрубком устанавливать специальный обратный клапан. Выпускаются модели центробежных насосов, в которых обратный клапан уже встроен в насос.

Центробежные насосы являются самыми распространённым насосами в мире. Благодаря своей конструкции и стабильной работе этот тип насосов нашел широкое применение, как для решения бытовых задач, так и для основных технологических процессов в самых различных отраслях промышленности. В данной статье будет дано полное описание центробежных насосов, рассказано как работает центробежный насос, его классификация и основные области использования.

Принцип действия центробежного насоса

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо (импеллер), расположенное внутри спирального корпуса (улитка), которое имеет лопасти, направленные в обратную сторону относительно вращению самого колеса. Импеллер устанавливается на вал, который соединен с приводом насоса. При старте работы агрегата рабочее колесо начинает вращаться, и жидкость через всасывающий патрубок поступает вдоль оси вращения колеса.

Под действием центробежной силы, жидкость перемещается по каналам между лопастями в радиальном направлении (от центра импеллера к его периферии) в спиральную камеру корпуса насоса, а затем и в нагнетательный патрубок насоса. На периферии рабочего колеса располагается зона повышенного давления. В центре же давление понижено, что обеспечивает постоянное поступление жидкости в насос.

Конструкция центробежных насосов

Центробежный насос состоит из следующих основных частей:

  • Всасывающий патрубок
  • Нагнетательный патрубок
  • Спиральный корпус (проточная часть насоса)
  • Рабочее колесо (импеллер)
  • Уплотнение вала
  • Картер насос

Классификация центробежных насосов

Центробежные насосы можно классифицировать по конструктивным исполнениям его основных элементов, по типу установки и назначению.

По расположению патрубков насосов

  • Насос «ин-лайн» типа. У данного типа насоса всасывающий и нагнетательный патрубок находятся на одной линии друг напротив друга. Перекачиваемая жидкость проходит сквозь насос. Насос устанавливается на прямых участках трубопровода.

Насос ин-лайн

  • Консольные насосы. Жидкость поступает в центр рабочего колеса (импеллера). Патрубки расположены под 90˚С относительно друг друга.

Консольные насосы

По количеству ступеней насоса

  • Одноступенчатый насос. Насос с одним рабочим колесом на валу. Данные насосы используются при задачах, где не требуется обеспечивать высокий напор. Максимальный напор у одноступенчатых насосах обычно не превышает.

Одноступенчатый насос

  • Многоступенчатый насос имеет на валу более одного последовательно соединённых колес. Такой тип насосов используется для обеспечения высокого напора при сравнительно небольшом расходе. Высокий напор создается благодаря сумме напоров, создаваемых каждым отдельным колесом. Перекачиваемая жидкость переходит последовательно от одной ступени к другой.
Читайте также:  Ручные гильотинные ножницы для профиля
  • Многоступенчатый насос
  • По типу уплотнения вала

    Для защиты от попадания перекачиваемой жидкости в окружающую среду и в механическую часть центробежного насоса используются различные уплотнительные системы. По типу применяемой системы насосы можно разделить на:

    • Центробежные насосы с сальниковым уплотнением (ссылка на сальниковое уплотнение)
    • Центробежные насосы с торцевым уплотнением (одинарным или двойным) (ссылка на торцевое уплотнение)
    • Центробежные насосы с магнитной муфтой (ссылка на магнитную муфту)
    • Центробежные насосы герметичные с мокрым ротором (ссылка на мокрый ротор)
    • Центробежные насосы с динамическим уплотнением (ссылка на динамическое уплотнение)

    По типу соединения с электродвигателем

    Центробежные насосы разделяются также по типу соединения гидравлической части насоса с электродвигателем. Выделяют типы:

      Насос с соединительной муфтой. Упругая муфта — это элемент, позволяющий соединить вал электродвигателя и вал, на котором крепится рабочее колесо. Для этого используется, как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Использование промежуточного элемента позволяет не отсоединять электродвигатель при техническом обслуживании насоса, например при замене торцевого уплотнения.

    Обычная муфта

    Муфта с промежуточным элементом
    Моноблочный насос. У данного типа насосов рабочее колесо крепится либо сразу на удлиненном валу электродвигателя, либо для соединения вала двигателя и насоса используется неподвижная постоянная глухая муфта. Центробежный насос с глухой муфтой

    По назначению

    Благодаря своим конструкционным возможностям назначение центробежного насоса может быть самым различным. По данному показателю выделяют следующие типы центробежных насосов:

    • Дренажные
    • Скважинные
    • Фекальные
    • Шламовые
    • Пищевые
    • Санитарные
    • Пожарные
    • Самовсасывающие

    Материальное исполнение центробежных насосов

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности, перекачивают самые различные жидкости, начиная с воды и заканчивая высоко агрессивными и абразивными суспензиями.

    Поэтому выбор материалов для основных элементов центробежных насосов очень широкий и чаще всего он основывается на стойкости данного материала к свойствам перекачиваемой жидкости (ссылка на таблице хим. стойкости) и условиям работы самого насоса.

    Можно выделить следующие основные материалы:

    Металлическое исполнение

    • Чугун
    • Бронза
    • Углеродистая сталь
    • Нержавеющая сталь
    • Дуплекс
    • Супер-дуплекс
    • Титан
    • И.т.д

    Футерованные и пластиковые исполнения

    При работе с высоко агрессивными жидкостями, например с кислотами, металлическое исполнение не всегда может обеспечить необходимой коррозионной защиты. Либо применения сверхстойких сплавов может привести к значительному удорожанию всей конструкции.

    Поэтому широкое распространение приобрело использования самых различных пластиков, в качестве основного материала контактирующего со средой в центробежных насосах.

    Можно выделить два основных типа:

    • Футерованные насосы. Футеровка – это процесс нанесения пластикового покрытия на металлический корпус насоса. Все элементы контактирующие с перекачиваемой средой покрыты слоем полимера, что значительно увеличивает коррозионною устойчивость всей проточной части. Современные технологии обеспечивают отличное сцепление между покрытием и корпусом, т.к при отливке полимер заполняет все полости и зазоры.

    • Пластиковые центробежные насосы. Основные элементы насоса, контактирующие со средой, выполнены из цельного пластика, обработанного на специальных станках.

    Материалы для футерованных и пластиковых насосов:

    • PP — полипропилен
    • PVDF- поливинилденефлуорид
    • PE – полиэтилен
    • PVC – поливинилхлорид
    • PFA – перфторалкоксил
    • PTFE – политетрафторэтилен
    • ETFE – этилентетрафторэтилен (Tefzel)
    • FEP – фторэтиленпропилен

    Материалы уплотнительных колец

    В качестве уплотнительных колец в центробежных насосах чаще всего используют следующие эластомеры:

    • EPDM — Этилен-пропиленовые каучук
    • NBR — Бутадиен-нитрильный каучук
    • FPM/FKM/Viton — Фторкаучук
    • FFKM — Каучук перфторированный

    Преимущества и недостатки центробежных насосов

    Преимущества:

    • Простая конструкция
    • Немного движущихся частей, большой срок службы
    • Высокий КПД
    • Высокие показатели производительности
    • Постоянная подача, без пульсаций
    • Регулировка производительности с помощью дроссельного клапана на линии нагнетания или частотного преобразователя

    Недостатки

    • Невозможность «самовсасывания»
    • Большой риск кавитации
    • Производительность сильно зависит от напора
    • Наиболее эффективны только в одной заданной рабочей точке. При регулировании подачи с помощью частотного преобразователя эффективность понижается
    • Не может работать с мультифазными жидкостями с содержанием воздуха или газа
    • При перекачки абразивных жидкостей возможный быстрый износ основных элементов из-за высокой скорости вращения рабочего колеса (около 1500 об/мин).
    • Не может работать с высоковязкими жидкостями (макс. 150 сСт)

    Области применения

    Центробежные насосы применяются практически во всех отраслях промышленности.

    Основные из них:

    Водоснабжение и водоотведение

    Нефтяная и газовая промышленность

    Основные производители

    Крупных игроков на рынке центробежных насосов можно также разбить по отраслям в которых они наиболее сильны:

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector