Статьи Промышленной Тематики

Устройство и принцип работы лопастных насосов

Автор: Мухин Я.П. | ezv3@yandex.ru

Общая информация и классификация лопастных насосов
Название "лопастные насосы" связано с рабочим органом насоса, в качестве которого выступает рабочее колесо с лопатками.
Данная группа динамических насосов является самой массовой по производству и занимает не менее 75% от всех выпускаемых промышленных насосов.
Ряд авторов разделяет лопастные насосы на три основные группы:
- центробежные;
- осевые;
- диагональные.
Общий принцип работы всех лопастных насосов - силовое взаимодействие лопаток рабочего колеса с обтекающим потоком перекачиваемой жидкой среды.
Отличается насос каждой группы друг от друга направлением потока жидкой среды на выходе из рабочего колеса.

Центробежные насосы
Центробежный насос, в качестве основного рабочего органа, имеет рабочего колесо, состоящее из двух дисков (переднего, заднего), которое закреплено на валу и свободно вращается внутри корпуса. Диски отстоят друг от друга на расстоянии, между ними размещены плавно изогнутые лопасти. Лопасти изогнуты в противоположную направления вращения рабочего колеса сторону. В результате образуются "межлопастные каналы", находящиеся между внутренней поверхностью дисков и поверхностью лопастей и, заполняемые жидкостью при работе насоса.
Действие центробежной силы выталкивают жидкость из колеса, в центре которого образуется разряжение, а на его периферии давление повышается.
Вследствие возникшей разности давлений между центром и периферией обеспечивается непрерывный поток жидкости, поступающей в насос через отверстие в переднем диске по всасывающему патрубку из всасывающего трубопровода. Выброс жидкости из рабочего колеса происходит через напорный (выходной) патрубок насоса в напорный трубопровод через расширяющуюся спиральную камеру корпуса (улитку) и короткий диффузор.
Для обеспечения значительной центробежной силы необходима большая частота вращения и диаметр рабочего колеса. Поэтому в качестве приводной силы в центробежном насосе чаще всего используют высокооборотный асинхронный электродвигатель.

В свою очередь центробежные насосы отличаются многообразием конструктивных решений.
Центробежные насосы различаются способом подвода и отвода жидкости от рабочего колеса. Подвод бывает с одной стороны (односторонний подвод) или с двух сторон (двусторонний подвод).
Отводы жидкости в центробежных насосах - спиральные (наличие спиральной камеры перед напорным патрубком) и турбинные (система неподвижных лопаток, образующих направляющий аппарат).

В зависимости от числа рабочих колес насосы бывают одноступенчатые (с одним рабочим колесом) и многоступенчатые (несколько рабочих колес). Рабочие колеса закреплены на одном общем валу. Напор, развиваемый каждым рабочим колесом в многоступенчатом насосе, суммируется.

По типу перекачиваемых жидкостей центробежный насос общего назначения подразделяют на канализационный (фекальный насос), консольный (для чистой и технической воды), теплофикационный, водопроводный и др.

По способу связи с приводом насосы подразделяются на приводные (шикив или редуктор), муфтовые (соединение посредством жесткой муфты), моноблочные (асинхронный двигатель с удлиненным валом.

По расположению вала - горизонтальные и вертикальные насосы.

Осевые насосы
В осевом насосе рабочее колесо состоит из металлической втулки с несколькими закрепленными на ней лопастями. Такая конструкция рабочего колеса имеет вид обтекаемого изогнутого крыла с закругленной передней кромкой. Вращение рабочего колеса происходит в трубчатой камере, которая заполнена перекачиваемой жидкой средой. При воздействии на жидкость лопасти колеса давление над лопастью повышается, а под ней снижается. При таком раскладе образуется подъемная сила, которая начинает перемещать основную массу жидкости в области колеса в осевом направлении.
Чтобы устранить образующееся вращательное движение жидкости ее направляют через направляющий аппарат с дальнейшим ее направлением в коленчатый отвод, связанный с напорным трубопроводом.

Осевые насосы производят в двух модификациях:
с лопастями, имеющими жесткое крепление на втулке и с поворотными лопастями.
Для поддержания высокого уровня КПД осевого насоса используют изменения угла крепления лопастей колеса.

Привод осевых насосов обеспечиваю как синхронные, так асинхронные электродвигатели, соединенные при помощи муфты с насосом.
По конструкции и расположению вала насоса осевые выполняются вертикальные, горизонтальные или наклонные.

Диагональные насосы
В диагональном насосе поток жидкой среды, проходящий через рабочее колесо, имеет наклонное направление, в отличие от центробежных и осевых насосов.
Эта основная конструктивная особенность, а именно расположение лопастей рабочего колеса наклонно к оси насоса и перпендикулярно к потоку. При такой конструкции насоса происходит совместное действие центробежной и подъемной силы, что положительно влияет на величину напора насоса.

В диагональных насосах рабочие колеса могут быть открытыми и закрытыми. Лопасти в открытых рабочих колесах могут выполняться поворотными.
В диагональных насосах отвод жидкой среды может производится как в центробежных насосах при помощью спиральной камеры, так при помощи трубчатого колена, как у осевых насосов.