Насосы для перекачивания загрязнённых сточных вод.

Состав сточных вод обуславливает некоторые конструктивные особенности насосов для сточных вод, а именно:

рабочее колесо закрытого типа значительно шире и имеет меньшее число лопаток, чем колесо насосов, перекачивающих чистую жидкость;

· на корпусе насоса и на входном патрубке имеются люки ревизии:

· в зону сальникового уплотнения подаётся чистая вода;

· внутренняя полость корпуса защищена сменными дисками.

В большинстве случаев для перекачивания бытовых и промышленных загрязнённых сточных жидкостей используют насосы динамические сточно-массные, грунтовые, песковые, шламовые и др.

Пример условного обозначения сточно-массных насосов.

СМ 150-125-315а. Агрегат электронасосный;

150 - диаметр входного патрубка в мм;

125 - диаметр выходного патрубка в мм;

315 - диаметр рабочего колеса в мм;

а - обозначение варианта рабочего колеса, уменьшенного по внешнему диаметру.

Пример условного обозначения динамических насосов.

СД 100/40 б.

СД - тип насоса: сточно-динамический;

100 - номинальная подача, м³/ч;

40 - напор, соответствующий номинальной подаче, м;

«б» - обозначение варианта рабочего колеса, уменьшенного по внешнему диаметру.

Рис. 36. Насос СД

По принципу действия насосы выпускаются: центробежного типа (СМ, СД) и свободно-вихревого типа (СМС, СДС). Насосы изготавливаются с сальниковым (С) или торцовым сальниковым уплотнением вала.

Рис. 37. Основные детали насоса СД

Основные детали: 1 – вал; 2 – корпус; 3 – рабочее колесо; 4 – передняя крышка корпуса; 5 – входной патрубок; 6 – люки-ревизии; 7 – защитные уплотняющие кольца; 8 – передний и задний диски рабочего колеса; 9 – выходной патрубок; 10 – подвод чистой воды; 11 – сальниковое уплотнение; 12 – защитная втулка.

Насос состоит из спирального корпуса, рабочего колеса, укреплённого на валу и опорного кронштейна. Корпус насоса имеет спиральный отвод упрощённой формы без выступающих частей и притянут к опорному кронштейну шпильками. Между торцами спирального корпуса и опорного кронштейна установлен корпус уплотнения. К спиральному корпусу со стороны входа крепится патрубок с люком для прочистки проточного тракта перед колесом при его засорении.

Всасывающий патрубок расположен по оси насоса, напорный направлен вертикально вверх. При необходимости по условиям отвода жидкости напорный патрубок может быть повёрнут на 90, 180 или 270⁰. У насосов СД 2400/75 напорный патрубок расположен в нижней части корпуса под углом 90⁰ к вертикальной оси насоса (конструкция насоса не позволяет разворачивать патрубок).

У крупногабаритных насосов вал расположен вертикально и вращается в подшипниках скольжения, имеющих разъёмный резиновый или лигнофолевый вкладыш. Подшипник скольжения смазывается и охлаждается чистой водой под давлением, на 0,1 МПа превышающим давление в напорном патрубке насоса. Вал вертикального насоса соединяется с валом электродвигателя фланцами через трансмиссионный вал-проставку длиной не менее 1,5 м. Для охлаждения сальникового уплотнения и создания гидравлического затвора во время работы насоса к сальнику подводится чистая вода под давлением, превышающим напор в выходном патрубке на 2-10 м.

Для перекачивания загрязнённых жидкостей можно использовать насосы массные типа ФСД, ФМ, БМ. ФМД (Ф - фекальный, С - смесительный, Д - двусторонний, М - массный, Б - бумажный). Конструкция этих насосов близка к насосам СД.

Для перекачивания небольших объёмов воды рекомендуется применять канализационные погружные насосы ГНОМ, ЦМК, ЦМФ и др. Данные насосы изготавливают в двух исполнениях: в переносном - для откачивания сточных вод из ёмкостей и аварийного откачивания из канализационных колодцев; в стационарном - для установки на канализационных станциях.

Рис. 38 ГНОМ

Переносные погружные насосы ГНОМ (Г - для грязной жидкости, Н - насос, О - одноступенчатый, М - моноблочный) могут работать при полном или частичном погружении в откачиваемую жидкость, при подпоре величиной не менее расстояния середины входных кромок рабочего колеса до верхней кромки всасывающей сетки. Электронасосы не могут работать «всухую», без охлаждения откачиваемой жидкости. Насосы ГНОМ охлаждаются откачиваемой жидкостью, а электродвигатель - перекачиваемой жидкостью, перекачиваемой по кольцевому каналу корпуса.

Насос типа ЭЦК (Э - электрический, Ц - центробежный, К - канализационный) (рис. 38 б) представляет собой моноблочный агрегат, состоящий из герметизированного встроенного электродвигателя и насоса. Рабочее колесо лопастное центробежного типа. Лопасть выполнена в виде спирали.

Центробежный моноблочный канализационный (ЦМК) предназначен для откачки бытовых и производственных сточных вод. Электродвигатель специальный «сухой», встроенного типа. Между полостью электродвигателя и проточной частью насоса расположена разделительная камера, в которую залито масло. Масло является своего рода гидравлическим затвором, препятствующим проникновению перекачиваемой жидкости в полость статора электродвигателя.

Электронасос - погружной моноблочный центробежный ЦМФ предназначен для перекачивания фекальной жидкости на животноводческих комплексах. Насос обеспечивает забор и перекачивание плавающих в фекальной жидкости твёрдых включений (соломы, кормовых отходов и др.) Электронасос представляет собой вертикальный насосный агрегат с приводом от электродвигателя, узлы которого входят в конструкцию насоса. Электродвигатель охлаждается водой (из сети), которая подаётся по трубкам в его полость.

Данные насосы предназначены для откачивания загрязненных, фекальных жидкостей, бытовых и производственных сточных вод. Материал основных деталей - чугун, алюминиевый сплав, сталь, бронза. Электронасосы широко применяются для откачивания гравийно-глинистых, грунтовых канализационных вод из котлованов, траншей, зумпфов в промышленном и гражданском строительстве при эксплуатации гидросооружений, метрополитенов и шахт, а также в сельском хозяйстве для орошения и осушения. Подача 10 - 160 м3/час, напор 10 - 27 м.

За рубежом погружные электронасосы для перекачивания сточных вод получили большое распространение. Например, фирма Lowara DL (рис. 39 а) выпускает ряд типоразмеров погружных насосов для сточных вод, включая и крупные насосы. Применение погружных насосов для перекачки сточных вод позволяет существенно уменьшить размеры насосных станций, а следовательно, снизить их стоимость. Насосы серии DL с рабочим колесом одностороннего входа или Vortex (DLV) для перекачивания жидкостей с высоким содержанием твердых частиц. Подача - до 100 м ³/ч, напор - до 20 м.

Рис. 39 а. Vortex (DLV

Электродвигатель помещен в диэлектрическую масляную ванну, которая обеспечивает смазку подшипников и эффективное охлаждение. Механическое уплотнение, защищенное лабиринтом. 2-х полюсные (мощность 0,6 - 1,5 кВт) и 4-х полюсные (мощность 1,8-4 кВт).Однофазный электродвигатель с напряжением 220-240 В, с частотой 50 Гц. Поставляется с защитой от перегрузок. Трехфазный электродвигатель с напряжением 220-240 В и 380-415 В, с частотой 50 Гц.

Рис. 39 б. Насос ЭЦК 16-6

Грунтовые насосы.

Грунтовые насосы в основном применяются для перекачивания пульп и производственных вод с большим количеством тяжёлых механических примесей, в том числе абразивных (песок, окалина, шлак, шлам и т.п.).

Грунтовые насосы изготавливаются двух типов Гр и ГрА. По конструктивному исполнению грунтовые насосы изготавливаются: с увеличенными размерами проходного сечения на 25% по сравнению с номиналом (У); с уменьшенным проходным сечением на 15% от номинала (О); с деталями из резины (Р), абразивных материалов - корунд на органической связке (К); одно- и двухкорпусными (Т) - внутренний корпус из износостойкого металла. Насосы всех типов изготавливаются с горизонтальным и вертикальным расположением вала. Грунтовые насосы это насосы консольного типа с разъёмным корпусом (разъём в плоскости, перпендикулярной оси ротора). Насосы допускают регулировку зазора между корпусом и рабочим колесом при регулировочном стакане в задней стенке кронштейна.

Рис. 40 Грунтовый насос ГрТ

Насос ГрТ состоит из наружного и внутреннего корпусов, рабочего колеса, защитного диска, защитной втулки и вала. Рабочее колесо закрытого типа, четырёхлопастное, установлено с торцевыми зазорами. Внутренняя улитка насоса выполнена из износостойких материалов. Для предохранения крышек грунтовых насосов от истирания абразивным транспортируемым материалом между крышками и рабочим колесом устанавливают защитный диск толщиной 25 мм. Кроме того, в это пространство подводится промывная вода, выносящая из него твёрдые частицы. В насосах типа ГрУ защитные диски не устанавливают. Зазор между колесом и защитным покрытием регулируют в пределах 1...2 мм.

Рис. 41 Насос ГРАК 170/40-1 Рис. 42. Насос ГРАТ 85/40-1

Песковые насосы.

Песковые насосы предназначены для перекачивания продуктов обогащения руд, глинозёмного производства, песчаных и других абразивных гидросмесей (включая бытовые и производственные сточные воды) плотностью до 1300 кг/м³ и с концентрацией твёрдых включений до 25%.

Песковые насосы по конструкции консольные, одноступенчатые с открытым рабочим колесом одностороннего входа. Данные насосы изготавливают двух типов: ПБ - с боковым входом жидкости (рис. 43); П - с осевым. Детали проточной части выполнены из изностостойких металлов с покрытиями: резиной (Р), корунда на органической связке (К). Рабочее колесо,

Рис. 43. Песковый насос.

спиральный корпус и диск отлиты из чугуна, хорошо противостоящего истиранию. Остальные детали насоса выполняются из обычного конструкционного чугуна. Песковые насосы изготавливаются с подачей 5...1500 м³/ч при напоре 7...65 м. Песковые насосы большой подачи с диаметром напорного патрубка до 200 мм могут подавать смеси с крупностью частиц до 25 мм и развивать подачу до 500 м³/ч. Эти насосы характеризуются боковым подводом смеси к рабочему колесу.

Преимуществом песковых насосов ПБА является идентичность насосной части для различных диапазонов параметров, что обеспечивается применением привода с различной частотой вращения. Простота обслуживания и надежность в работе при умеренной цене, а также выгода в использовании большого количества насосов этой серии привлекательны для потребителя. Детали рабочей полости песковых насосов типа 1 ПБА: рабочее колесо, отвод, диск изготовлены из высококачественного хромоникелевого сплава.

1 ПБА 100-112/17-СП-УХЛ4 или 1 ПБА 150-300/30-СП-УХЛ4,

1 - номер модернизации;

ПБА - тип пескового насоса с боковым входом;

100 или 150- внутренний диаметр напорного патрубка, мм;

112 или 300- подача, м3/ч;

17 или 30 - напор, м;

СП - сальниковое уплотнение вала с подачей промывочной воды;

УХЛ - климатическое исполнение: умеренно-холодный климат;

Шламовые (грязевые) насосы конструктивно сходны с песковыми, но применяются для перекачки смесей с включением более мелких фракций твёрдых веществ. На рис. 44 показан шламовый насос 6Ш8.

Рис. 44. Габаритные и присоединительные размеры насосных агрегатов на основе шламовых насосов типа 6ш8 (6ш8-2). 1. Насос 2. Кожух 3. Рама 4. Электродвигатель

Агрегат электронасосный 6ш8 предназначен для перекачки гидросмесей с мелкой твёрдой фракцией плотностью 1200-1500 кг/м3, объёмной концентрацией твёрдых включений до 25%. Твёрдость взвешенных частиц не более 3 по шкале Мооса. Крупность отдельных взвешенных частиц не более 20 мм. Температура перекачиваемой гидросмеси 4 + 400С.

Насос 6ш8 – консольный, одноступенчатый центробежного типа. Рабочее колесо закреплено на валу при помощи резьбового соединения, возможна посадка со шпонкой.

Подшипники и масляная ванна защищены от попадания в них перекачиваемых гидросмеси и пыли лабиринтным уплотнением и резиновыми манжетами. Уплотнением вала служит сальниковая набивка. По мере износа набивки её поджимают при помощи корпуса сальника. Для охлаждения и смазки сальникового узла предусмотрена подача чистой воды через штуцер в корпусе уплотнения. По требованию заказчика возможна установка торцевого уплотнения. Уплотнение всасывающей стороны – подвижное торцевое. Дополнительно предусмотрена регулировка торцевого зазора с помощью регулировачных винтов и уплотнительного кольца.

Широко используются разновидности шламовых и грязевых насосов серии 5000. На рис. 44 показан насос – изделие 5570

Производительность: 320 л/сек (50 Гц);

Давление: 85 м в. Ст. (50 Гц);

Температура: 40°C;

Мощность двигателя: 3,1 - 54 кВт (50 Гц);

Материал: Подверженные износу детали изготовлены из хрома.

Преимущества насосов 5570: Сменная износная обкладка улитки; обрезиненный отвод насоса; сенсоры протечки (FLS, CLS).

Рис. 45. Грязевый насос

Земляные насосы (землесосы) служат для перекачки больших количеств грунтосмеси (пульпы) при весьма разнородном её составе. Конструктивно они выполняются в виде консольных центробежных насосов с колёсами, спиральными камерами и внутренними дисками, изготовленными из твёрдых белых чугунов.

Рис. 46. Земляные насосы

Насосы для химически агрессивных жидкостей.

Центробежные насосы типа Х (химические), горизонтальные, одноступенчатые, с рабочим колесом одностороннего входа жидкости предназначены для перекачивания агрессивных жидкостей, без содержания взвешенных частиц. Насосы этого класса предназначены главным образом для химической отрасли. В системах водного хозяйства такие насосы применяют для перекачивания коагулянта, хлорной извести, регенерационных кислот, растворов и других коррозионных жидкостей. Изготавливают насосы следующих типов: Х, АХ, ТХ -горизонтальные, консольные на отдельной стойке; ХБ - горизонтальные, межопорные, одноступенчатые и многоступенчатые, с рабочими колёсами одностороннего входа; ХД - горизонтальные, с рабочими колёсами двустороннего входа; ХИ, АХИ, ТХИ - погружные, вертикальные, с опорами вне перекачиваемой жидкости.

Особые требования предъявляются при эксплуатации химических насосов: при пуске корпус насоса и всасывающий трубопровод должны быть заполнены жидкостью; во избежания нагревания жидкости в корпусе насоса он может работать при закрытой напорной задвижке не более 3 мин.; для образования гидрозатвора, а также для смазки и охлаждения сальника с мягкой набивкой в него подаётся 30...50 л затворной жидкости в 1 ч под давлением, превышающим давление всасывания на 0,1 Мпа. Насосы типа Х выпускают с подачей 2,2...700 м³/ч при напоре 10...90 м.

Рис. 47. Насос химический

Осевые насосы.

Осевые насосы относятся к классу лопастных машин, но с повышенным коэффициентом быстроходности быстроходности (n_s > 500). Они предназначены для работы при малых напорах и больших подачах. На рис. показана схема осевого насоса с вертикальным расположением вала

Рис. 48. Насос осевой

Осевые насосы предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).

Особенность рабочего колеса осевого насоса, в отличие от колеса центробежного насоса, заключается в том, что лопасти его размещены между цилиндрической втулкой и цилиндрической внешней стенкой корпуса. Число лопастей у осевых насосов 2...4. В непосредственной близости за рабочим колесом в корпусе размещён выправляющий аппарат. Он представляет серию неподвижно закреплённых лопастей, образующих диффузорные каналы, служащие для преобразования кинетической энергии жидкости в давление и придания потоку осевого направления. Лопастная система насоса получается как бы встроенной в цилиндрическую трубу, что позволяет заметно упростить конструкцию насоса. Отвод выполнен в виде коленообразной трубы, обеспечивающей вывод вала наружу. Вал насоса покоится в двух опорных подшипниках: верхнем и нижнем. Последний обычно изготавливается вместе с выправляющим аппаратом. В месте выхода вала из корпуса имеется уплотнительное устройство - сальник.

Существуют 2 основных разновидности осевых насос: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах. Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности (ns от 500 до 1500 об/мин). При малых подачах характеристики Н — Q и N — Q круто снижаются. Максимальные значения Н и N соответствуют режиму холостого хода.

Рис. 49. Внешний вид осевого насоса ОПВ 11-185Г.

Отечественная промышленность изготавливает осевые насосы с подачей от 0,072 м³/с до 41 м³/с и напором от 2,5 до 26 м. Насосы предназначены для подачи воды с температурой не более 35⁰С и содержанием взвешенных веществ не более 3 г/л. Они изготавливаются двух типов, имеющих следующие буквенные обозначения: «О» - с жёстко закреплёнными лопастями рабочего колеса диаметром до 800 мм; «ОП» - с поворотными лопастями рабочего колеса диаметром больше 800 мм. Осевые насосы могут быть «Г» - с горизонтальным расположением вала или «В» - с вертикальным. Их рабочие колёса в зависимости от формы профиля имеют 7 моделей: 2, 3, 5, 6, 8, 10, и 11. По типу подводов такие насосы различаются на «К» - с камерным подводом; «МК» - малогабаритный с камерным подводом; «МБК» - моноблочный с камерным подводом; «Э» - с электрогидроприводом разворота лопастей.

Характеристики осевых насосов также как и центробежных, представляют собой зависимость напора, мощности и КПД от подачи при постоянном значении частоты вращения рабочего колеса. В связи с тем, что у большинства осевых насосов имеется возможность изменения угла установки лопаток для подбора насосов пользуются совмещёнными характеристиками, полученными при различных значениях угла установки лопастей. Такие характеристики называются универсальными.

К особенностям характеристик осевых насосов относят:

1. крутое падение кривой Q - Н и наличие на ней точки перегиба; максимальный напор, соответствующей подаче Q = 0, примерно в 1,5...2 раза превышает напор при максимальном КПД;

2. напорная характеристика Q - Н и зависимость Q - КПД у осевого насоса более крутые, чем у центробежного насоса;

3. максимальная мощность у осевого насоса соответствует нулевой подаче;

4. небольшая область рабочей зоны.

Исходя из указанных свойств зависимости между напором и мощностью, пуск осевого насоса производят при открытой задвижке, так как в этом случае он потребляет минимальную мощность.

Поршневые насосы.

Поршневые насосы относятся к объёмным насосам, у которых вытесняющее тело совершает возвратно-поступательное движение. Поршневой кривошипный насос представляет собой гидравлическую машину, в которой преобразование механической энергии двигателя в гидравлическую энергию перемещаемой жидкости осуществляется при помощи поршня или плунжера, совершающего возвратно-поступательное движение.

На рис. 50 изображена схема простейшего поршневого насоса. В цилиндре 3 помещён поршень 4, плотно прилегающий своей боковой поверхностью к стенке цилиндра. Поршень получает движение от двигателя при помощи кривошипно-шатунного механизма 6 и штока 5. К цилиндру прикреплена (или отлита за одно целое) клапанная коробка 2. В которой размещены всасывающий 9 и напорный (нагнетательный) 10 клапаны. К клапанной коробке присоединены всасывающая 7 и напорная 1 трубы. Насос забирает жидкость из резервуара 8.

Рис. 50. Поршневой насос

Клапаны насоса самодействующие и пропускают жидкость только в одном направлении – снизу вверх. Пространство, заключённое между поршнем и клапанами, называется рабочей камерой насоса. Расстояние между крайними положениями поршня называется его ходом S = 2r (r – радиус кривошипа). Во время работы насоса поршень передвигается внутри цилиндра возвратно-поступательно на длину хода.

При движении поршня из крайнего левого положения вправо объём рабочей камеры увеличивается и давление в ней понижается. Так как клапаны насоса самодействующие, то всасывающий клапан 9 откроется и жидкость по всасывающей трубе 7 под действием внешнего давления устремится из резервуара 8 в рабочую камеру насоса. В дальнейшем поршень при движении справа налево будет давить на находящуюся в рабочей камере жидкость и вытеснять её через напорный клапан 10 и напорную трубу 1.

Теоретическая или геометрическая подача поршневого насоса равна

Q_т = F S n, об/мин., (76)

где F – площадь поршня, м²; S – ход поршня, м; n – частота вращения кривошипа, об/мин.

За счёт запаздывания закрывания напорного и всасывающего клапанов, утечек через клапаны, выделения воздуха или газов из перекачиваемой жидкости, действительная подача насоса составит Q_д = F S n ђ_о, где ђ_о – объёмный кпд насоса, что есть отношение действительной подачи насоса к теоретической.

Поршневые насосы классифицируются по различным признакам. По устройству коловратные насосы делятся на собственно поршневые, или насосы с дисковым поршнем, и плунжерные. Плунжерные насосы применяются в основном для средних и высоких напоров, а насосы с дисковым поршнем – для малых напоров.

По расположению оси цилиндров насосы делятся на горизонтальные и вертикальные. По числу поршней насосы делятся на одно-, двух-, трёх- и коловратныее. По возможности регулирования подачи насосы делятся на регулируемые и нерегулируемые. Регулирование подачи обычно осуществляется одним из следующих способов: изменением длины хода поршня или плунжера; изменением длины хода поршня; изменением частоты вращения приводного двигателя; перепуском жидкости из нагнетательной части насоса во всасывающую. Чаще всего применяются первые два способа как наиболее экономичные. По способу действия различают насосы одностороннего (простого) и двустороннего (двойного) действия. У насосов одностороннего действия жидкость вытесняется из цилиндра при движении поршня только в одну сторону, а у насосов двустороннего действия жидкость вытесняется при движении поршня в обе стороны.

Основные достоинства поршневых насосов:

n пригодность для перекачивания самых разнообразных жидкостей – горячих и холодных, вязких, химически активных;

n незначительная зависимость подачи от развиваемого напора;

n способность к сухому всасыванию;

n возможность достижения весьма высоких напоров при любых, даже незначительных подачах;

n высокий коэффициент полезного действия.

Однако наряду с достоинствами рассматриваемые насосы обладают и недостатками. К ним относятся:

- тихоходность, влекущая за собой большие размеры и массу насоса при большой подаче; - относительная сложность конструкции;

- необходимость специальных устройств для регулирования подачи при постоянной частоте вращения привода;

У поршневого насоса теоретически подача не зависит от напора, им создаваемого. В действительности с увеличением напора наблюдается незначительное уменьшение подачи, что объясняется возрастанием протечек жидкости в насосе.

На рис. 50 показаны теоретическая (сплошной линией) и действительная (штриховой линией) напорные характеристики поршневого насоса при постоянной частоте вращения

Из рисунка видно, что поршневые насосы обладают жёсткой напорной характеристикой.

Рис. 51. Характеристики поршневого насоса

Диафрагменные насосы.

У диафрагменных насосов рабочий орган выполнен в виде упругой диафрагмы, герметично закрывающей рабочую камеру, к которой присоединены всасывающий и напорный патрубки. Диафрагма прикреплена к штоку, совершающему возвратно-поступательные движения. При перемещении штока вверх в рабочей камере создаётся разряжение и через отверстие всасывающего клапана перекачиваемая среда поступает в насос. При ходе штока вниз давление под диафрагмой повышается и через отверстие нагнетательного клапана перекачиваемая среда выталкивается в напорный трубопровод.

Отсутствие трущихся частей в диафрагменном насосе даёт возможность перекачивать с их помощью загрязнённые жидкие среды, а изготовление деталей насосов из химически стойких материалов позволяет применить их для подачи жидких агрессивных сред. Диафрагменные насосы имеют небольшие напоры. Они используются для водоотлива при производстве строительных работ, для откачки воды из колодцев на водопроводных сетях и при авариях. Диафрагменные насосы находят широкое применение и для перекачивания илов и шламов, а также в качестве дозировочных аппаратов в сооружениях для очистки природных и сточных вод.

Рис. 52. Диафрагменный насос

1-диафрагма 2-крышка насоса 3-электродвигатель

Рис. 53. Общий вид диафрагменного насоса

Зубчатые насосы.

Зубчатыми называются роторно-вращательные насосы, у которых перекачиваемая среда перемещается в плоскости перпендикулярной оси вращения рабочих органов. К ним относятся шестерённые, коловратные и шланговые. Наибольшее распространение имеют шестерённые насосы, состоящие из двух одинаковых шестерён с внешним зацеплением эвольвентного профиля, помещённые в плотно охватывающий их корпус. Одна из шестерён – ведущая, другая – ведомая. Принцип действия насоса основан на изменении его рабочего объёма во всасывающей и напорной полостях и переносе жидкости впадинами в направлении вращения шестерён из всасывающей полости в нагнетательную.

Большинство выполняемых насосов имеют шестерни с числом зубьев 6…30. Зубья, как правило, коловратные, что обеспечивает увеличение срока службы шестерён и повышение экономичности насоса. Шестерни насосов могут быть с прямым, косым и шевронным зубом. Следует отметить, что шестерённые насосы с большим числом зубьев имеют большие размеры. Однако чрезмерное уменьшение числа зубьев может привести к нарушению их прочности и ухудшению режима работы. Насосы с большим числом зубьев имеют более равномерную подачу (меньшую пульсацию) и применяются чаще при малых и средних давлениях.

Рис. 54. Внешний вид шестеренного насоса

Подача шестерённого, как и любого другого насоса объёмного действия, зависит от его геометрических размеров и частоты вращения.

,

где z – число зубьев шестерён; F – площадь впадины, м²; b – ширина шестерни, м; n – частота вращения, об/мин.

Шестерённые насосы изготавливаются следующих исполнений: «Ш»-с внутренними опорами на лапах; «ШФ»-с внутренними опорами, фланцевые; «ШВ»-с выносными опорами на лапах. Насосы данного типа имеют параметры; подачу до 58м³/час, давление до 2,5 Мпа и предназначены для перекачивания чистой жидкости с вязкостью до 100 см²/с, с температурой от -40 до +250 ⁰С. Условное обозначение насоса состоит из букв, характеризующих его исполнение, и цифр, первая из которых указывает на округлённое значение подачи жидкости в литрах на 100 оборотов, а вторая – наибольшее давление насоса в Мпа, увеличенное в 10 раз; далее даётся обозначение стандарта.

Основными преимуществами шестерённых насосов перед поршневыми являются: простота конструкции и изготовления, сравнительно малые габаритные размеры и масса, способность надёжно работать при большой частоте вращения, независимость создаваемого давления от подачи. Вид напорной характеристики насоса такой же, как у поршневого насоса.

Шестерённые насосы используются в основном для подачи вязких жидкостей, в качестве масляных, топливных насосов. На водопроводных и канализационных насосных станциях данные насосы используются во вспомогательных системах (системы смазки, гидроуплотнения и др.).

Насосы-дозаторы. Данные насосы применяются в реагентном хозяйстве станций водоподготовки и очистки питьевой воды.

Условное обозначение насоса (например НД 2,5-100/250ДI4А) (рис.54): первые буквы тип насоса (НД - насос дозировочный первая цифра после букв категория дозирования; вторая-подача, л/с;третья-напор, м; первая буква после цифр материал гидроцилиндра (Д - сталь 20Х1З последние цифра и буква – исполнение двигателя и механизма (14A – невзрывозащищенное исполнение).

Насосы типа НД приводные горизонтальные (или вертикальные) одноплунжерные одинарного действия применяют для перекачивания чистых нейтральных и агрессивных жидкостей, эмульсий и суспензий с температурой не более 850 С. Конструкция насосов этого типа максимально унифицирована. Вся серия насосов создана на базе одного регулирующего механизма.

Рис. 55. Насос-дозатор НД

1 шатун; 2 эксцентрик; 3 вал; 4 червячное колесо; 5 червяк; 6 упругая муфта; 7 корпус редуктора; 8 кронштейн; 9 ползун; 10 плунжер; 11 корпус гидроцилиндра.

Насос состоит из гидроцилиндра, коробки регулирующего механизма, коробки привода, электродвигателя. Проточная часть гидроцилиндра выполнена из хромоникелевой стали. Уплотняющие манжеты плунжера изготовлены из маслобензостойкой резины.

Подача насоса регулируется от нуля до максимума изменением длины хода штока и плунжера. Регулирующий механизм обеспечивает плавное бесступенчатое изменение подачи.

Коловратные насосы выполняются с двумя роторами. Рабочими органами насоса являются роторы, каждый из которых имеет по два кулачка (зуба) специальной формы. Роторы размещены в корпусе с минимальным зазором. В отличие от шестерённого роторы коловратные насоса являются разгруженными, т.е. крутящий момент от ведущего ротора к ведомому передаётся не через кулачки, а через дополнительные синхронизирующие шестерни, насаженные на валы роторов. Рабочий процесс коловратного насоса осуществляется аналогично шестерённому.

Коловратные насосы (рис. 56) изготавливаются с подачей до 160 м³_/час при максимальном давлении до 1,6 Мпа и предназначены для перекачивания жидких сред с кинематической вязкостью 0,2…2000 см²/с при температуре до 250 ⁰С.

Рис. 56. Коловратный насос.

Перистальтический насос. Перистальтика - волнообразное сокращение стенок трубок, способствующее продвижению их содержимого.

Принцип действия перистальтического насоса (рис. 57) заключается в следующем: при вращении ротора специальный башмак полностью пережимает шланг, расположенный по окружности внутри заполненного смазочно-охлаждающей жидкостью корпуса, и выдавливает рабочую среду в напорную линию. За башмаком шланг восстанавливает свою форму и обеспечивает.

Абразивные частицы вдавливаются в эластичный внутренний слой шланга, не повреждая его, а затем выталкиваются в поток. В зависимости от вида перекачиваемой жидкости насосы комплектуются абразивостойкими шлангами для перекачки нейтральных слабокислых и щелочных сред, кислот и пищевых продуктов.

Рис. 57. Перистальтический насос

Втулки насоса, контактирующие с рабочей средой, изготавливаются из титана, углеродистой или нержавеющей стали. Основное преимущество такого насоса заключается в простоте конструкции: его единственная изнашивающаяся деталь - шланг заменяется без демонтажа насоса в течение часа. Перистальтический насос абсолютно герметичен, не имеет уплотнений и обеспечивает самовсасывание до 9 м вод. ст. без предварительной заливки. При отсутствии жидкости насосы могут работать в режиме сухого хода. В рабочем состоянии сохраняется структура перекачиваемой среды, т. к. она не контактирует с движущимися металлическими частями. Подобные шланговые насосы в комплекте с преобразователем частоты обеспечивают регулирование подачи в диапазоне от 10 до 100% с точностью 1,5% и наиболее эффективны при откачке из емкостей вязких загрязненных сред, перекачивании сред с повышенным содержанием абразивных частиц и длинноволокнистых включений.

Австрийская фирма Bredel разработала малогабаритный шланговый насос, где в качестве рабочего шланга используется упругая, толстостенная резина NR или NBR с усилением нейлоновыми нитями. Внутренняя часть корпуса заполняется глицерином, который постоянно смазывает шланг. Замена шланга возможна без демонтажа насоса, нет износа подшипников и уплотнений, простая чистка всех узлов, беспрепятственное протекание жидкости, отсутствие клапанов. Фирма выпускает шланговые насосы двух типов SP/10 и SP/15 с внутренним диаметром шланга 10 и 15 мм. Производительность насосов составляет 15…600 л/час. И давлением до 15 бар.

Шланговые насосы в основном используются как насосы – дозаторы. В зависимости от материала шланга они могут быть использованы для перекачки нейтральных, так и химически активных жидких сред.

Винтовые насосы

Винтовые насосы так же, как и шестерённые, принадлежат к классу объёмных насосов. Преимуществами винтовых насосов перед другими объёмными насосами будут: меньшие габаритные размеры и масса, бесшумность в работе, отсутствие перебалтывания перекачиваемой жидкости, способность к перекачиванию жидкостей с различной вязкостью, большая допустимая частота вращения.

Рабочими органами насоса являются роторы с винтовыми нарезками. Число роторов может быть один, два, три и пять. У многороторных насосов один из роторов является ведущим, остальные - ведомые. Роторы помещены в плотно охватывающем их корпусе. Всасывающие и нагнетательные камеры размещены по сторонам торцов винтовых роторов. Принцип действия такого насоса основан на изменении рабочего объёма корпуса. При вращении винтовых роторов в раскрывающуюся впадину винтового канала, находящуюся во всасывающей камере, поступает жидкость. При дальнейшем повороте роторов эта впадина замыкается, и жидкость, находящаяся в ней, переносится в нагнетательную камеру. В нагнетательной камере впадина размыкается и так же, как в шестерённом насосе, жидкость, находящаяся между входящими в зацепление витками, выталкивается в нагнетательный трубопровод.

Рис. 58. Винтовой насос

Основное требование, предъявляемое к винтовым насосам, - это герметичное перекрытие всасывающей камеры от нагнетательной. Винтовые насосы предназначены для перекачивания чистых и загрязнённых жидкостей (t 80⁰ С), в том числе химически активных, не вызывающих разрушения рабочих органов насоса. Промышленность выпускает одно, двух и трёхвинтовые насосы (вертикальные и горизонтальные). Электронасос состоит из насоса и двигателя, установленных на общей раме и соединённых эластичной муфтой.

Обозначение винтового насоса, например, 1В 1,6/5, где 1-одновинтовой насос; 1,6-подача литры на сто оборотов вала насоса; 5-давление насоса (Атм.).

Насосы трения и гидроструйные насосы.

Вихревые насосы. Основным рабочим органом вихревого насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками, помещённое в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами. Боковые и периферийные стенки корпуса имеют концентрический канал, начинающийся у всасывающего отверстия и оканчивающийся у напорного. Канал перекрывается перемычкой, которая служит уплотнением между напорной и всасывающей полостями. Особенность вихревого насоса заключается в том, что он способен всасывать и перекачивать жидкости, их эмульсии с воздухом или парами жидкости.

Рис. 59 Вихревой насос

1—крышка; 2 —корпус; 3 —рабочее колесо; 4 —сальниковая набивка; 5 —диск обогрева; 6 —крышка втулки сальника; 7—крышка подшипника; 8 —кронштейн; 9 —торцовое уплотнение; 10 —вал; 11—подшипник; 12 —кольцо сальника; 13 —прокладка регулировочная; 14 —крышка обогрева; 15 —отсекатель; 16 —входной патрубок; 17 —выходной патрубок

Ввиду сложности рабочих процессов, происходящих в вихревом насосе, до сих пор нет установившейся для него теории. Способность вихревого насоса к самовсасыванию, по всей вероятности, следует объяснить свойствам вихрей создавать вблизи себя вакуум. Рабочее колесо насоса засасывает жидкость из внутренней части канала и перемещает её во внешнюю. В результате этого возникает продольный вихрь. Скорость жидкости при прохождении ею рабочего колеса растёт, следовательно, происходит увеличение кинетической энергии потока. Значит, в вихревом насосе, так же как и в центробежном, суммарный напор состоит из статической и динамической частей.

Таким образом, при прохождении межлопаточных полостей колеса на пути от входа в кольцевой канал до выхода из него жидкость многократно получает приращение энергии. В силу этого при одном и том же диаметре рабочего колеса вихревые насосы развивают напоры в 2-4 раза большие, чем центробежные. Благодаря этому вихревые насосы имеют меньшие габаритные размеры вес по сравнению с центробежными насосами таких же рабочих параметров. Важным преимуществом вихревых насосов является то, что они обладают самовсасывающей способностью, благодаря чему намного упрощается их эксплуатация.

Рабочее колесо вихревых насосов бывают открытого и закрытого типа. Закрытое колесо представляет собой плоский диск с короткими лопатками, расположенными на периферии диска. Открытое колесо - это ступица с длинными радиальными лопатками.

К недостаткам вихревых насосов относятся сравнительно невысокий КПД (25...45 %) и быстрый износ рабочих колёс и уплотняющих плоскостей при подаче жидкости, содержащей абразивные примеси. Промышленность выпускает одноступенчатые вихревые насосы типов ВК, ВКО и ВКС Насосы типа ВКС - самовсасывающие, типа ВКО - с обогревом для перекачивания загустевших жидкостей. На напорных патрубках насосов ВКС имеются воздушные колпаки и воздухоотделительные устройства. Характеристики Q - H и Q - N вихревых насосов линейные. В обозначении насоса буквы означают тип насоса, первые цифры - подачу в л/с, вторые - напор в м., например, ВКС-2/26.

Вихревые насосы применяются в тех случаях, когда требуется малая подача при относительно больших напорах. Самовсасывающие вихревые насосы типа ВКС применяют как дренажные для откачки воды из заглублённых насосных станций.

В центробежно-вихревых насосах имеются два рабочих колеса - центробежное и вихревое. Как правило, центробежное колесо расположено перед вихревым, т.е. жидкость попадает сначала в центробежное колесо. Где создаётся небольшое давление, которое затем повышается вихревым колесом. При таком сочетании рабочих колёс достигаются большие напоры при относительно малой подачи. Центробежно-вихревые насосы типа ЦВК изготавливают с подачей 14...36 м³/ч и напором до 280 м. Насосы имеют осевой подвод воды. Данные насосы применяют как питательные для котлов малой мощности, а также для систем водоснабжения небольших объектов в случаях, когда требуется создать большой напор.

Для перекачивания сточных вод используют свободно-вихревые насосы (СДС, СМС), которые по принципу действия относятся к лопастным насосам трения. Эти насосы отличаются тем, что открытое рабочее размещено в кармане задней стенки корпуса насоса. При этом между торцом колеса образуется камера, свободная от вращающихся частей. Через рабочее колесо проходит только часть общего потока поступающей в насос жидкости - так называемый циркуляционный поток, составляющий 15...25% подачи насоса. Остальной части жидкости энергия передаётся путём вихревого энергообмена с циркуляционным потоком. В настоящее время промышленность выпускает насосы СМС с подачей до 250 м³/ч

Дисковые насосы просты по устройству и обладают некоторыми преимуществами перед насосами других. Дисковый насос состоит из нескольких дисков, насаженных на вал так, что между дисками образованы полости небольшой ширины. При вращении ротора насоса жидкость, находящаяся в зазоре между дисками, закручивается ими за счёт трения, и энергия от рабочего колеса передаётся перекачиваемой жидкости. К преимуществам дисковых насосов относятся: возможность перекачивания высоковязких жидкостей, а также жидкостей с включением мелких абразивных примесей; простота конструкции; высокие кавитационные качества и малошумность. Дисковые насосы применяются как вакуум-насосы для перекачивания абразивных жидкостей.

Шнековые насосы по принципу действия также относятся к насосам трения. Рабочим органом насоса является длинный шнек, конструктивно оформленный в виде полого (трубчатого) вала с навитой на него спиралью из листового металла. Для обеспечения равномерности подачи, повышения КПД насоса и усиления прочности шнека его выполняют многозаходным (обычно 3-заходным). Устанавливают шнек в лоток из металла наклонно под углом 25...30⁰ к горизонту. Длина шнека обычно составляет 5...8 м, частота вращения 20...100 об/мин., КПД насоса составляет 50...75 %.

Рис. 60. Шнековый насос

Наибольшее распространение шнековые насосы получили в системах канализации, где они перекачивают сточную жидкость не сравнительно небольшую высоту 5...6 м. Отечественная промышленность в настоящее время серийно не выпускает шнековые насосы. Институтом «Гипрокоммунводоканал» разработаны типоразмеры шнековых насосов с подачей до 16 м³/ч и напором до 5 м.

Рис. 61. Насосная станция со шнековым насосом

Лабиринтные насосы по принципу действия близки к вихревым. Насос состоит из цилиндрического шнека и обоймы корпуса. На этих элементах насоса имеются винтовые каналы противоположного направления. При вращении ротора насоса с гребня канала срываются вихри, в результате чего жидкость увлекается по винтовым каналам обоймы в направлении к напорному патрубку насоса. КПД таких насосов не велико и составляет около 30...35 %. Детали проточной части лабиринтных насосов изготавливают из коррозионно-стойких материалов. Насосы используются в химической промышленности, но могут быть использованы и для подачи реагентов в системах водоподготовки и очистки сточных вод.

Струйные насосы (аппараты).

Струйные насосы не имеют подвижного рабочего органа, передающего жидкости механическую энергию. Поэтому они просты по конструктивному оформлению и надёжны в действии. Рабочей средой, с помощью которой происходит перемещение и повышение (понижение) давления перекачиваемой жидкости (газа, сыпучего вещества), могут быть жидкость, воздух, любой газ, пар. Непременным условием при этом должно быть то, что рабочая среда при входе в струйный насос обладала большей удельной энергией, чем перемещаемая.

Рис. 62. Схема струйного аппарата

Гидроструйный насос, как правило, состоит из следующих основных элементов: рабочего сопла 1, камеры смешения 3, диффузора 4 и входного участка горловины 2 (конфузора).

В сопле жидкость за счёт сужения поперечного сечения приобретает большую скорость, кинетическая энергия её возрастает, а потенциальная, следовательно, уменьшается. При этом давление снижается и при определённой скорости становится меньше атмосферного, т.е. во всасывающей камере возникает вакуум. Под действием вакуума жидкость поступает во всасывающую камеру и далее в камеру смешения. В этой камере происходит перемешивание потока рабочей жидкости Q_Р и перекачиваемой жидкости Q_x, при этом рабочая жидкость отдаёт часть энергии перекачиваемой жидкости. Пройдя камеру смешения, поток поступает в диффузор, где его скорость постепенно уменьшается, а статический напор увеличивается.

В струйном насосе происходят очень сложные гидродинамические и тепловые процессы. В настоящее время, несмотря на большое количество работ в этой области, нет единой, установившейся теории, с помощью которой можно было бы определить наиболее выгодные параметры рабочей среды, оптимальные размеры данного насоса, установку сопла и т.д. Все эти вопросы решаются, базируясь на данных эксперимента.

Рис. 63. Гидроструйный насос

Достоинствами гидроструйных насосов являются простота конструкции, надёжность в работе, небольшие габариты и невысокая стоимость. К недостаткам можно отнести низкий КПД и необходимость подачи к соплу относительно больших расходов жидкости под высоким давлением.

Гидроструйные насосы используются для подъёма воды из артезианских скважин, для водоотлива и водопонижения при производстве строительных работ, для подмешивания горячей воды в системах отопления. На канализационных сооружениях их используют, например, для удаления осадка из песколовок и перемешивания ила в метантенках. Гидроструйные насосы можно применять также для откачивания воздуха из центробежных насосов перед их пуском.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: