Посадка рабочего колеса на вал насоса

Добавил пользователь Cypher
Обновлено: 19.09.2024

Основной диск имеет ступицу для крепления рабочего колеса к валу насоса. Рабочее колесо крепится к фланцу вала при помощи шпилек, ввернутых в резьбовые отверстия ступицы. Крутящий момент передается радиальными цилиндрическими штифтами, установленными между фланцами вала и ступицы. Для улучшения обтекания рабочего колеса водяным потоком снизу к основному диску крепится обтекатель. [4]

Проверить визуально крепление лопаток к дискам, крепление рабочего колеса вентилятора на валу двигателя - ослабления крепления лопаток к дискам не должно быть; рабочее колесо вентилятора должно быть закреплено. [5]

За одно целое с рабочим диском выполняются ступица 10 для крепления рабочего колеса на валу и кольцо 8 для размещения гребней 7, заднего лабиринтового уплотнения. [6]

Фланец вала 9 имеет двенадцать отверстий, восемь из которых предназначены для болтов 19 крепления рабочих колес , а четыре - для установки балансировочных болтов и снятия колес. Болты 19 закреплены гайками 1 с замками и кольцами. [7]

Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам и представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес . Со стороны протектора конец вала имеет шлицы. Длина и диаметр вала регламентируются габаритами насоса. Вал с укрепленными на нем колесами образуют ротор насоса. [9]

Наиболее типичными причинами вибрации в эксплуатации являются: неравномерный износ и частичное разрушение рабочих лопаток, дисков и покрышек, износ вкладышей подшипников, ослабление крепления рабочего колеса на валу, нарушение уравновешенности рабочего колеса после наплавки металла на лопатки или их замены ( полной или частичной), коробление колеса из-за неравномерного обогрева, вследствие резонанса между дымососом или вентилятором с рядом работающими машинами или строительной частью здания. [10]

Лопатки рабочего колеса закреплены между сплошным задним диском, в центре которого находится ступица, и передним диском в виде кольца. Ступица предназначена для крепления рабочего колеса к валу вентилятора. [11]

В насосе, имеющем 100 - 200 ступеней, трудно закрепить все рабочие колеса на валу в осевом направлении, так как даже в пределах допусков на обработку разница в осевых размерах колес и направляющих аппаратов может быть настолько ощутимой, что потребует индивидуальной подгонки деталей и затруднит сборку. А если все же удалось бы осуществить крепление рабочих колес на валу, то возникла бы другая проблема - необходимость разгрузки вала от чрезмерных осевых сил, создаваемых рабочими колесами. Потребовалось бы создание мощного упорного подшипника, способного воспринять нагрузку в несколько сот килограммов, что практически невыполнимо при столь малых диаметрах. Кроме того, большие осевые силы увеличили бы деформацию вала от продольного изгиба, что повлекло бы за собой и увеличение радиальных нагрузок в местах трения втулок рабочих колес в отверстиях направляющих аппаратов. [12]

Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам. Представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес . Длина и диаметр вала регламентируется габаритами насоса. [14]

Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам. Представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес . Со стороны протектора конец вала име-ет шлицы. Длина и диаметр вала регламентируются габаритами насоса. Вал с укрепленными на нем колесами образует рдтор насоса. [15]

Рабочее колесо является важнейшей деталью насоса, так как оно непосредственно осуществляет силовое воздействие на протекающую жидкость и тем самым передает ей энергию двигателя.

По своей конструкции колеса могут быть с односторонним и двусторонним входом жидкости.

Рабочее колесо с односторонним входом жидкости (рис. 33) обычно состоит из переднего (наружного) диска 1, заднего (внутреннего) диска 2 со ступицей 3 и лопаток 4, расположенных между дисками. В ступице 3 прорезается шпоночная канавка.

Рис. 33. Рабочее колесо с односторонним входом:
а — общий вид; б — чертеж колеса в двух проекциях; 1 — передний диск; 2 — задний диск; 3 — ступица; 4 — лопатки.

Для насосов малой производительности (ЦНШ-40, артезианские насосы и пр.) рабочие колеса с односторонним входом иногда не имеют наружного диска (колеса открытого типа). В таких насосах корпус должен прилегать к лопаткам с минимально возможным зазором, но в эксплуатации указанное требование по разным причинам не выдерживается, и работа насосов вследствие увеличения щелевых потерь часто оказывается неэкономичной. Это обстоятельство и является причиной ограниченного применения открытых колес в насосостроении.

К преимуществам насосов с закрытыми рабочими колесами следует отнести также наличие в их характеристиках пологой кривой мощности, при которой исключается перегрузка электродвигателей при всех практически возможных эксплуатационных режимах.

Лопатки рабочих колес центробежных насосов изогнуты по ходу вращения назад. Их входной край должен иметь закругление, а выходной — срез. Число лопаток обычно колеблется от 6 до 8, но специальные насосы для загрязненных жидкостей с целью увеличения сечения каналов в колесе устраивают с меньшим числом лопаток (от 2 до 4 шт.).

Рабочее колесо с двусторонним входом, представленное на рисунке 34, имеет два наружных и один внутренний диск со ступицей. Таким образом,

Рис. 34. Рабочее колесо с двусторонним входом:
а — общий вид; б — чертеж колеса в двух проекциях

обе половинки являются как бы нормальными рабочими колесами с односторонним входом; конструктивно они соединены так, что одна сторона колеса представляет зеркальное изображение другой.

Так же рекомендуем посмотреть:

Колесо рабочее центробежного насоса и ее роль в конструкции

Фото центробежного насоса

Оборудование, с помощью которого накачивают воду, называется насосным, оно делится на несколько групп: объемные и динамические. В этой статье мы поговорим о динамических насосах, к которым относится центробежный агрегат, и что такое рабочее колесо центробежного насоса.

Центробежный насос: общее представление

Итак, что же такое центробежный насос. Как уже говорилось раньше, это оборудование, с помощью которого накачивается вода.
Как работает конструкция:

Это происходит с помощью центробежной силы. Проще говоря, внутри насоса находится вода, которая с помощью лопастей и центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса.
После чего вода под действием давления начинает поступать к напорному и всасывающему трубопроводу.

Таким образом, вода непрерывно начинает качаться. Чтобы лучше понять, каким образом это происходит, необходимо разобраться из чего состоит насос.

Для чего используется насос

В разрезе видно рабочее колесо и принцип работы агрегата в целом

Каким образом происходит накачивание воды через насос в теории уже понятно, а вот какие его части помогают в этом деле — нет.
Поговорим о том, из каких частей он состоит:

Примечание. Центробежные насосы используются не только для добычи воды, так же ими добывают химические жидкости, поэтому, составные насосов могут различаться в зависимости от способа их применения.

Рабочее колесо

Работа колеса центробежного насоса

Одна из важнейших деталей насоса это рабочее колесо, так как именно оно создает центробежную силу, вода под действием давления, начинает накачивать.
Итак, давайте подробнее разберем, из чего оно состоит, и как происходит его работа, оно состоит из:

Переднего диска.
Заднего диска.
Лопасти, которые находятся между ними.
Когда колесо начинает вращаться, вода, находящаяся внутри лопастей, тоже начинает свое вращение, из-за чего возникает центробежная сила, появляется давление, вода примыкает к периферии и ищет выход наружу.

Так как насосы качают не только воду, но и химические жидкости, поэтому рабочие колеса и корпус центробежного насоса изготавливаются из разнообразных материалов:

Так, например, для работы с водой используется бронза или чугун.
Для улучшения износостойкость при работе с водой, в которой содержатся механические примеси, можно использовать рабочее колесо сделанного из хромистого чугуна.

А если насос предназначен для работы с химикатами, необходимо использовать стальное рабочее колесо.

Характеристики рабочего колеса

Насос с открытым рабочим колесом

Ниже будет представлена таблица классификаций рабочих колес:

Причины поломок рабочего колеса

Зачастую основной причиной поломки рабочего колеса является кавитация, то есть — парообразование и образование пузырьков пара в жидкости, которое влечет за собой эрозию металла, так как в пузырьках жидкости имеется химическая агрессивность газа.
Основными причинами возникновения кавитации является:

Высокая, более 60 градусов температура
Не плотные соединения на всасывающем напоре.
Большая протяженность и малый диаметр всасывающего напора.
Засорение всасывающего напора.

Совет. Все эти факторы влекут за собой поломку рабочего колеса насоса, поэтому, нужно внимательно следить за соблюдением условий работы вашего насоса. Ведь не зря для каждого насоса существуют свои условия эксплуатации, которые созданы для большей износостойкости.

Признаки поломки рабочего колеса

Поломка рабочего колеса центробежного насоса может быть заметна не сразу, однако, есть общие признаки, которые указывают на то, что с вашим насосом что-то не так:

Совет. Если вы заметили в работе своего насоса вышесказанные признаки, необходимо прекратить его работу. Так как кавитация уменьшает КПД насоса, его напор и соответственно производительность.

Более того, она влияет не только на работу колеса, но и на другие его детали. При длительном воздействии кавитации, детали становятся шероховатыми, и единственное что им поможет — это ремонт или покупка нового насоса.

Ремонт рабочего колеса

Если рабочее колесо все же сломалось, или сломался насос, его можно отремонтировать своими руками.

Совет. Но, лучше обратиться в специализированный ремонт, так как для этого необходимы специальные инструменты.

Все же, вот небольшая инструкция, каким образом производится ремонт рабочих колес центробежного насоса самостоятельно.
Разборка:

С помощью съемщика полумуфту.
До упора разгрузочного диска подают ротор в ту сторону, где производится всасывание.
Помечают положение стрелки сдвига оси.
Разбирают подшипники.
Вынимают вкладыши.
С помощью специального съемщика вытаскивают разгрузочный диск.
С помощью отжимный винтов поочередно, не допуская задания, снимают рабочее колесо с вала.

Ремонт рабочего колеса:

Как производится ремонт самостоятельно

Для того, чтобы произвести ремонт делается расчет рабочего колеса центробежного насоса.
Сталь:

Если колесо стерлось, то сначала его направляют, после чего вытачивают на токарном станке.
Если колесо сильно изношено, то его удаляют, а затем приваривают новое.

Чугунные колеса, как правило, просто меняют, если можно обойтись заточкой, то необходимые места заливают медью, а потом протачивают.

После того как колесо отремонтировано или заменено, насос собирают обратно:

Протирают делать центробежного насоса.
Проверяют наличие заусенцев и забоин, если он есть, их устраняют.
Рабочее колесо собирают на валу.
Возвращают разгрузочный диск.
Устанавливают мягкую набивку сальников.
Заворачивают гайки.
Обкатывают сальник.
До упора разгрузочного диска в пятку подают ротор.

Для большего понимания процесса ремонта вы можете посмотреть видео в этой статье.

Цена на рабочее колесо в разных магазинах своя, все зависит от материала самого насоса. Начальная стоимость 1800 рублей, конечная — 49 т.р. Все зависит от того, какой у вас центробежный косо, для чего вы его используете, и какого он размера, а также, сколько в нем колес.
Поэтому, для того чтобы избежать расходов за ремонт, необходимо внимательно следить за его работой. А также, при возникновении каких-либо признаков, указывающих на его неисправность, не нужно использовать его до того момента, пока он не прекратит работу, его следует отнести специалисту, который заменит или отремонтирует вам те детали, которые подверглись поломке.

Что такое рабочее колесо насоса, как оно устроено и где применяется?

Часто в сельском хозяйстве, в промышленности и в частных домах используют насосное оборудование. Их предназначение заключается в перемещении разных видов жидкости. Именно поэтому насосные агрегаты имеют много разновидностей,особое место среди которых занимают центробежные насосы.

Основной рабочий элемент этого оборудования — рабочее колесо. В данной статье подробно рассматривается понятие рабочего колеса, устройство этого конструктивного элемента, а также его виды.

1 Понятие рабочего колеса и его устройство

Рабочее колесо (крыльчатка) насоса — основной рабочий элемент насосного оборудования, который передаёт энергию, получаемую от мотора. Внешний и внутренний диаметр по лопаткам, форму лопаток, ширину колеса можно определить с помощью расчетов.

Главное назначение рабочего колеса насоса – генерирование центробежной силы. которая создаёт давление, которое приводит в движение поток жидкости.

В конструкцию рабочего колеса входят следующие основные элементы:

передний (ведущий) диск;
задний (ведомый) диск;
крыльчатка, которая состоит из лопастей, находящихся между дисками.

Виды рабочих колес насосов

Лопасти крыльчатки насосного оборудования, зачастую, имеют изогнутость к стороне, противоположной к направлению, к которому они движутся.
к меню ↑

1.1 Функции рабочего колеса насоса

Принцип работы крыльчатки: когда начинается рабочий цикл жидкость накапливается между лопастей одновременно с началом вращения крыльчатки. Под воздействием вращения появляется центробежная сила, способствующая появлению давления; затем жидкость отходит от середины крыльчатки и постепенно прижимается к стенкам. Перекачиваемая среда, под напором выводится наружу через нагнетательный патрубок, при этом в середине крыльчатки создается минимальное давление, способствующее поступлению следующей порции жидкости для крыльчатки.

Также следует обратить внимание, что данный процесс происходит циклично, благодаря этому работа насосного оборудования стабильная и бесперебойная.

1.2 Виды и отличия

Рабочие колеса бывают таких типов:

Вибрация.
Потрескивания во время всасывания.
Шумы.

Совет :в случае присутствия в работе насоса вышеуказанных признаков, лучше прекратить его использование. Так как кавитация снижает КПД устройства, его напор и производительность, детали насосного агрегата становятся шероховатыми, и в последствии будет необходим ремонт или покупка нового аппарата.
к меню ↑

2.1 Ремонт

Если прибор, все же отказался работать, его можно починить своими руками. Для ремонта устройства необходимо выполнить его разборку:

Первым шагом с помощью специального съемщика снимают полумуфту.
Следующим шагом до упора разгрузочного диска направляют ротор в сторону, которая производит всасывание.
Помечают расположение стрелки сдвига оси.
Разбирают подшипники, вынимают вкладыши.
Посредством съемщика вытаскивают разгрузочный диск.
При помощи отжимных винтов снимают рабочее колесо с вала.

Далее, чтобы произвести ремонт делается расчет рабочего колеса центробежного насоса.

В случае если материал — сталь, если колесо стерлось, то сперва его направляют, а затем вытачивают на токарном станке. При сильной изношенности колеса его снимают, после чего приваривают новое.

В случае если материал — чугун, если колесо стерлось, то необходимые места заливают медью, а потом протачивают, но чугунные колеса, как правило, просто меняют.

Шлифовка рабочего колеса насоса

Последним шагом насос собирают обратно в такой последовательности:

Протирают детали центробежного насоса.
Если есть заусенцы или забоины, их устраняют.
Крыльчатку собирают на валу.
Ставят на место разгрузочный диск.
Устанавливают мягкую набивку сальников.
Закручивают гайки.
Обкатывают сальник.
До упора разгрузочного диска в пятку подают ротор.

3 Основные характеристики современных центробежных насосов

Наилучшими представителями современных насосов являются: погружной насос с периферийным рабочим колесом Calpeda серии B-VT, а также, самовсасывающий насосный агрегат 1СВН-80А и электронасос 1АСВН-80А.
к меню ↑

3.1 Предназначение насосов CALPEDA B-VT

Насосы CALPEDA B-VT применяют для перекачки чистых (для загрязненных жидкостей можно применить полупогружные насосы Calpeda VAL или Calpeda SC) невзрывоопасных жидкостей, в которых отсутствуют абразивные, взвешенные или высокоагрессивные для материалов, из которых изготовлен насос, частицы.

Благодаря небольшим размерам эти электронасосы весьма хорошо подходят для установки в разных устройствах и аппаратах систем охлаждения, циркуляции и кондиционирования.

Центробежные насосы – одни из наиболее распространенных машин промышленности. По количеству они уступают только электрическим двигателям. Т.к. электрические двигатели используются для приведения в действие насосов, то, можно сказать, что львиная доля электроэнергии мира расходуется на транспортировку жидкости центробежными насосами.

Центробежные насосы получили своё название от способа, в котором жидкость передаётся энергии.

Когда жидкость подводится к насосу, она соприкасается с вращающимся колесом и выталкивается в напорный патрубок с центробежной силой через полость специальной формы, называемой спиральным кожухом. Все центробежные насосы работают по такому принципу, но среди них могут быть конструктивные различия.

Насос передает кинетическую энергию жидкости. Кинетическая энергия подразумевает скорость жидкости. Скорость – это всего лишь половина уравнения.

Рис.1 – Центробежный насос

Жидкость входит в насос по центру колеса через всасывающее отверстие. Трение между частицами жидкости и рабочим колесом заставляет жидкость вращаться. Например, как трение между дорогой и резиной шины заставляет машину двигаться.

Рабочее колесо тянет частички жидкости, поэтому они вращаются при контакте с ними. Жидкость выталкивается наружу колеса с помощью центробежной силы – явление, которое выталкивает прочь любой объект из центра круга к его границам. Вот так жидкость получает кинетическую энергию от колеса.

Поэтому эти насосы называются центробежными.

Количество энергии, передаваемое жидкости зависит от трех факторов:

плотности жидкости:
частоты вращения рабочего колеса:
диаметра рабочего колеса:

После рабочего колеса жидкость попадает в полость спирального корпуса, откуда попадает в напорный патрубок.

Давление. Насос также должен создавать избыточное давление, чтобы отвечать требованиям системы. Обычно это преодоление гравитации при подъёме жидкости из низшего уровня на высший, и сопротивление трения трубопроводов.

Проще говоря, давление – это возможность выполнить задание. А скорость жидкости – это то, как скоро оно будет выполнено.

Насосы должны превращать динамическое давление в статическое.

По мере прохождения жидкости по спиральному корпусу она замедляется, так как площадь прохода увеличивается, потому что производительность или количество жидкости, перекачиваемое за какое-то время, зависит от двух факторов: первое – это скорость жидкости, второе – размеры полости, через которую она продвигается.

Если поток постоянный, то увеличение проходного сечения ведёт к уменьшению скорости и росту давления. Достигая напорного патрубка, большая часть кинетической энергии превращается в давление.

Если скорость падает, то увеличивается давление.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

вид колеса;
вид подшипника;
расположение корпуса;
крепление двигателя;
число ступеней.

Корпус

Он сделан в форме спирали с уменьшающимся радиусом, похожим на раковину улитки. Полость этого корпуса не остается одной и той же везде. Площадь проходного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку.

Там, где заканчивается спиральный корпус и начинается напорный патрубок, есть выступающий клин, называемый водорезом.

Он физически разделяет спиральный корпус и напорный патрубок и гарантирует, что жидкость будет покидать насос, а не просто крутиться по кругу в спиральном корпусе.

Расширяющаяся часть спирального корпуса очень важна, т. к. с помощью неё насос создает давление.

Рабочее колесо

Есть 3 вида рабочих колёс:

открытые,
полузакрытые
закрытые

Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

Открытое колесо

Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

Полузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

Закрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

Консольное закрепление

При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Расположение вала

Центробежные насосы обычно расположены горизонтально. Но иногда вертикально.

Вертикальные насосы применяются для уменьшения места под установку. Вы можете встретить их на дне скважины или колодца, соединенными длинным-длинным валом с двигателем сверху. Это подводит нас к соединению с двигателем. Обычно электрического.

Тип присоединения вала

Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

Соединение муфтой

Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

Второй способ соединения – прямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

Количество ступеней

Насос классифицируется по количеству ступеней, которое он имеет. Большинство насосов имеет одну ступень с одним рабочим колесом и одним спиральным кожухом. Тем не менее, некоторые насосы имеют дополнительные ступени, соединённые последовательно для увеличения давления.

Ротор многоступенчатого насоса

Суть в том, что одно колесо придает энергию жидкости, а затем направляет его в следующее колесо, которое добавляет еще энергии жидкости, а затем направляет ее к следующему колесу, и так далее, пока, в конце концов, жидкость не попадает в напорный патрубок.

Центробежным называют насос, в котором энергия от рабочего колеса жидкости передается путем динамического взаимодействия лопастей с обтекающей их жидкостью, в результате этого взаимодействия жидкость движется от центра к периферии.

Центробежный насос - гидравлическая машина динамического типа, движение жидкости в нем осуществляется за счет сил инерции.

Принцип работы центробежного насоса

Схема центробежного насоса показана на рисунке.

При вращении рабочего колеса, лопатки воздействуют на жидкость, передавай ей энергию, в результате действия центробежной силы жидкость перемещается ее от центра к периферии колеса. В центральной части колеса создается разряжение, и туда поступает жидкость из всасывающего патрубка.

Жидкость с периферии рабочего колеса поступает в спиральный отвод, а затем в диффузор, где часть скоростного напора преобразовывается в статический.

Рабочее колесо центробежного насоса

Основными элементами рабочего колеса являются:

обод
обтекатель
ступица
лопатки
ведущий диск

Рабочее колесо имеет 5 - 8 лопаток, толщина которых назначается конструктивно. Лопатки, как правило, изогнуты в сторону, противоположную направлению вращения колеса.

Типы рабочих колес

Различают три типа рабочих колес:

Самым распространенными являются колеса закрытого типа. Колеса этого типа состоят из ведущего диска, обода, лопаток и обладают самым высоким КПД.

В колесах полузакрытого (полуоткрытого) типа обод отсутствует. Это позволяет избежать засорения колеса, повышает надежность насоса. Однако отсутствие обода отрицательно сказывается на КПД насоса, и снижает прочность колеса.

В колесах открытого типа диск и обод отсутствуют, а ведущий вал соединяется непосредственно с лопастями. Большие зазоры между лопастями позволяют перекачивать жидкости с крупными включениями. КПД насосов с открытым рабочим колесом не превышает 40%, по этой причине такие колеса практически не встречаются в составе современных насосов.

Расчет подачи и напора центробежного насоса

Напор насоса определяется как разница между полным напором на всасывании насоса и полным напором в линии нагнетания, согласно уравнению Бернулли, напор насоса можно определить используя зависимость.

где z - геометрическая высота (в - всасывания, н - нагнетания)
p - давление
v - скорость
ρ - плотность жидкости
g - ускорение свободного падения

Подачей центробежного насоса называют расход жидкости через напорный патрубок.

Зависимость напора насоса от подачи называют основной характеристикой насоса.

Многоступенчатые центробежные насосы

Для увеличения напора используют многоступенчатые насосы, в которых жидкость от рабочего колеса поступает не в напорный патрубок, а в центральную часть следующего рабочего колеса, которое вновь передает энергию рабочей жидкости, что позволяет увеличить напор.

Таких ступеней может быть несколько.

Принципиальная схема центробежного насоса показана на рисунке.

Применение центробежных насосов

Центробежные насосы применяют для подачи жидкости в системах водоснабжения, водоотведения в системах канализации, транспортировки нефти, для осуществления циркуляции теплоносителя в системах отопления и охлаждения, для перекачивания жидкости в пищевой промышленности.

Во многих отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и в частном домовладении очень часто используется такой вид вспомогательного оборудования, как насосы.

Как правило, насосные агрегаты предназначены для перемещения жидкостей различных видов. Вот поэтому и неудивительно, что насосное оборудование имеет множество разновидностей, среди которых особое место занимают центробежные насосы.

Широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека центробежные агрегаты заслужили благодаря своим эффективным характеристикам, которые заключаются в следующих моментах:

длительный период бесперебойного функционирования;
высокий коэффициент полезного действия;
экономный расход энергии, затрачиваемый на перекачку жидкости;
достаточно компактные размеры агрегата.

Для того, чтобы эффективно и правильно использовать центробежные насосы, прежде всего, необходимо знать, как устроен агрегат, а также из каких узлов он состоит. Основным конструктивным элементом насосного оборудования этого вида является рабочее колесо.

Поэтому в этой статье мы подробно расскажем о том, что собой представляет рабочее колесо, какое его устройство, а также опишем существующие виды этого конструктивного элемента.

Назначение и устройство

Рабочее колесо является важнейшим узлом в конструкции центробежного насоса.

Основное его назначение заключается в передаче энергии от вращающего вала к жидкости.

Иначе говоря, рабочее колесо является генератором центробежной силы, с помощью которой и создается давление, двигающее поток жидкости.

Как правило, рабочее колесо состоит из следующих основных элементов:

передний или ведущий диск;
задний или ведомый диск;
крыльчатка, состоящая из лопастей, которые находятся между дисками.

Замечание специалиста: лопасти крыльчатки насоса, как правило, имеют изогнутость в сторону, которая противоположна направлению движения рабочего колеса.

Как функционирует

Принцип действия рабочего колеса заключается в следующих важных моментах:

в начале рабочего цикла жидкость скапливается между лопастей;
с началом вращения крыльчатки одновременно начинает вращаться и жидкость;
при вращении возникает центробежная сила, которая способствует появлению давления;
под давлением жидкость отходит от центра рабочего колеса и начинает прижиматься к стенкам насоса;
жидкость под напором выходит наружу через нагнетательный патрубок;
в этот момент в центре крыльчатки создается минимальное давление, которое способствует поступление к рабочему колесу новой порции жидкости.

При этом стоит отметить, что весь описанный процесс проходит циклично, что в свою очередь, способствует стабильной и бесперебойной работе всего центробежного насоса в целом.

Возможно, Вас заинтересует статья о многоступенчатых центробежных насосах.

Интересную статью о консольных центробежных насосах читайте здесь.

На сегодняшний день существуют следующие варианты исполнения рабочих колес:

И это отнюдь не недостаток, а скорей всего преимущество, которое заключается в том, что такой тип колес имеет высокий уровень износостойкости, а также эффективного может очищаться от различного рода засорений.

Открытое колесо состоит из таких элементов:

единственный диск;
крыльчатка с лопастями, которая непосредственно находится на поверхности диска.

диск, который расположен противоположно всасывающему входу;
лопастная крыльчатка на диске расположена таким образом, что непосредственно примыкает к корпусу центробежного насоса, имея при этом небольшой зазор.

Такое расположение лопастей способствует повышенному коэффициенту полезного действия всего насоса, что в свою очередь, делает центробежные агрегаты с таким типом рабочим колесом весьма востребованными.

Стоит также знать о том, что закрытые колеса также различают в зависимости от способа их изготовления:

штамповка;
литье;
клепка;
точечная сварка.

Возможно, Вас также заинтересует статья о правилах расчета центробежного насоса.

Познавательную статью о центробежных насосах для воды читайте здесь.

Таким образом, мы подробно рассказали о типах рабочих колес, а также об их конструкции и применении. Надеемся, информация статьи окажется для вас достаточно полезной.

Смотрите интересное видео, демонстрирующее работу нового рабочего колеса центробежного насоса Grundfos:

Читайте также: