15. Роторные насосы

Действие роторных (зубчатых и винтовых) насосов основано на изменении объема рабочих камер, через которые проходит подаваемая жидкость. Рабочие камеры образуются внутренними стенками корпуса насоса и поверхностями движущихся деталей.

Зубчатый насос состоит из ведущей и ведомой шестерен, заключенных в корпус. При вращении шестерни переносят перекачиваемую жидкость во впадинах зубьев из полости всасывания вдоль стенок корпуса насоса в полость нагнетания.

Т еоретическая производительность насоса за один оборот равна объему впадин между зубьями обоих шестерен.

Рабочие параметры: подача от 0,3 до 200м3/час; Н до 20 кГ/см2; КПД 55 – 65%. Их преимущество: простота изготовления, недостатки: неуравновешенность внутренних усилий, пульсация подачи, шум, вибрация, ограниченное давление нагнетания.

Рисунок 16.1 Схема действия

роторного насоса.

16. Винтовой насос

П араметры винтового насоса:

Q = 2 ÷ 500м3/час;

Н до 175кГ/см2;

КПД = 60 ÷ 85%.

Винтовые насосы долговечны, бесшумны, компактны, высокий КПД, малый вес, отсутствует пульсация подачи. Их производитель ность мало меняется с увеличением давления, т.к. его действие аналогично многоцилиндровому поршневому насосу.

Производительность регулируется либо скоростью, либо перепуском части подаваемой жидкости обратно во всасывающую трубу.

Роторные насосы применяют для подачи чистых масел, нефтепродуктов и других смазывающих жидкостей с вязкостью от 3 до 300ºЕ и температурой не выше 80ºС. Их высокая скорость вращения дает возможность непосредственного соединения с электродвигателем.

17. Лопастные центробежные насосы

Действие центробежных насосов (рис. 17.1) основано на том, что жидкость, находящаяся между вращающимися лопастями колеса, под действием центробежной силы перемещается с большой скоростью к периферии. В спиральном корпусе скорость движения жидкости уменьшается, и кинетическая энергия движения жидкости превращается в потенциальную, и жидкость поступает в отливной патрубок под напором, зависящим от окружной скорости лопастей.

1 – лопастное колесо

2 – лопасти

3 – невозвратный клапан

4 – приемная сетка

Когда жидкость перемещается между лопастями от центра к периферии, за ней образуется разрежение и создается разность давлений, вследствие чего к насосу поступают новые объемы жидкости. Насос может начать работу только при наличии жидкости во всасывающем трубопроводе. Напор, создаваемый насосом, связан со скоростью вращения рабочего колеса и производительностью.

Производительность.

Если насос работает без противодавления, то

Q ≈ Sv = c1n,

где S – площадь поперечного сечения лопастного колеса на выходе.

- окружная скорость. .

Скоростной напор при отсутствии противодавления

.

Мощность, необходимая для вращения насоса

.

; .

Э ти формулы справедливы, если производительность насоса изменяется прямо пропорционально оборотам. Чтобы правильно выбрать насос для определенной системы необходимо располагать характеристикой Н = f(Q).

При постоянной скорости вращения основным фактором, влияющим на характеристику Н = f(Q) является угол, образованный касательными к направлению конца лопатки и направлению вращения колеса. Этот угол носит название угла схода.

Е сли лопасти расположены радиально или загнуты вперед по направлению вращения, напор будет мало меняться.

Е сли лопасти отогнуты назад, напор с увеличением производительности будет резко падать.

Повышение напора в обоих случаях приводит к уменьшению производительности.

Если закрыть нагнетательную, то прекратиться подача и это не приведет к опасным последствиям, что повышает надежность работы системы и облегчает автоматизацию ее работы.

Насосы с жесткой характеристикой Н=f(Q) применяются, например, в качестве питательных, где требуется постоянство напора.

С мягкой характеристикой, например в качестве циркуляционных, где постоянство напора не существенно, а требуется регулировка производительности.

Если скорость насоса отличается от номинальной, то характеристики смещаются параллельно друг другу и примерно подчиняются упомянутым выше закономерностям.

Кроме рассмотренных есть еще так называемые универсальные характеристики, определяющие зависимость между основными параметрами при постоянном и переменном значениях скорости. Эти кривые строятся в долях номинальных значений напора, производительности, скорости вращения и КПД. Располагая универсальной характеристикой насоса и характеристикой трубопровода, можно определить наивыгоднейший режим работы системы, при котором КПД будет наибольшим.

Преимуществами центробежных насосов являются: простота конструкции, минимум изнашиваемых частей, малый объем текущего ремонта, равномерная подача жидкости, возможность работы с загрязненной жидкостью, отсутствие высокого давления при закрытии нагнетательного патрубка, возможность применения высокооборотных электродвигателей.

Недостатки: необходимость заполнять жидкостью всасывающий трубопровод перед пуском, изменение в широких пределах напора при изменении производительности, снижение КПД при повышении вязкости жидкости.