Купуємо робочі колеса до насосів. Розміри робочих коліс до насосів марки д. Крильчатка для насоса та причини руйнування

Робоче колесо (крильчатка) – головна деталь насоса. Завдання робочого колеса насоса – перетворення обертальної енергії, яка виходить із двигуна, на енергію протоки води. За допомогою руху крильчатки рідина, що знаходиться в ній, також обертається і на неї впливає відцентрова сила.

Така сила переміщує рідину від центру крильчатки до краю. Після такого переміщення в центрі крильчатки створюється розрідження, що й допомагає всмоктуванню рідини через патрубок пристрою, що всмоктує. Досягши периферії крильчатки, рідина виходить у напірний патрубок агрегату.

1 Види робочих коліс

Робочі колеса можуть бути наступних типів: осьові, радіальні, діагональні, відкриті, напівзакриті та закриті. В основному, в насосні пристроїкрильчатка тривимірної конструкції, яка з'єднує плюси осьових та радіальних коліс.

1.2 Напівзакрите

Відмінність напівзакритого виробу полягає в тому, що він не має другого диска, а лопаті із зазором примикають до корпусу пристрою, який відіграє роль другого диска. Використовують напівзакриті вироби для перекачування дуже забруднених рідин.

1.3 Закрите

Конструкція закритого виробу має два диски, між якими є лопаті. Така крильчатка часто використовується для роботи відцентрових насосів, адже вона створює гарний напір, і характеризується малими витоками води з виходу на вхід. Виробляють такі крильчатки декількома способами: штампуванням, литтям, точковим зварюваннямабо клепкою. На якість та ефективність роботи впливає кількість лопатей. Чим більше лопат має деталь, тим менше пульсації тиску води на виході з пристрою.

1.4 Вид посадки

Посадка крильчатки на вал двигуна в одноколісних агрегатах буває конічною або циліндричною. Посадкове місце коліс у горизонтальних або вертикальних насосних пристроях буває у вигляді шестигранника або шестигранної зірочки, або хрестоподібним.

Виділяють такі види посадок на вал:

1. Конусна посадка. Такий вид посадки забезпечує легку посадкута зняття крильчатки. Недоліком конусної посадки є не зовсім точне положення колеса щодо корпусу пристрою в поздовжньому напрямку. Робочу деталь рухати на валу не можна, адже вона жорстко закріплена. Конічна посадка характеризується великими биттями виробу, що погано для торцевих ущільнень та сальникових набивок.
2. Циліндрична посадка. При такій посадці деталь знаходиться у точному положенні на валу. Закріплюється крильчатка за допомогою кількох шпонок. Циліндричну посадку встановлюють у занурювальних вихрових та вихрових насосних агрегатах. Це з'єднання дозволяє точніше закріпити положення крильчатки на валу. Недоліком циліндричної посадки є точна обробка вала приладу та отвори в маточці крильчатки.
3. Шестигранна (хрестоподібна) посадка. Використовується в основному в насосних апаратах для перекачування води зі свердловин. При цьому типі посадки дуже просто закріпити та демонтувати крильчатку з валу механізму. При цьому вона міцно фіксується на валу в осі обертання механізму. За допомогою шайб у крильчатці та дифузорі можна відрегулювати зазори.
4. Посадка у вигляді шестигранної зірки застосовується у багатоступінчастих високонапірних насосах (вертикальних та горизонтальних). Робочі колеса для цих установок виробляють нержавіючої сталі. Це найважча посадка і потребує найвищого класу обробки. Втулками в дифузорах та крильчатках регулюють зазори.

1.5 Робоче колесо відцентрового насосу

Для виготовлення коліс для відцентрових насосів найчастіше використовують чавун марок СЧ 20-СЧ 40. Якщо електронасос працюватиме з хімічними агресивними речовинами, колеса та корпуси відцентрових насосів виготовляють із нержавіючої сталі. Для функціонування приладу у складних режимах, що характеризуються: тривалим терміном включення; матеріал для перекачування має механічні частинки; високим натиском, - для виробництва крильчаток застосовують хромистий чавун ІЧХ.

1.7 Обточування та розрахунок робочого колеса відцентрового насоса

За допомогою обточування колеса зменшують діаметр зниження сили напору, але ефективність гідравліки пристрою при цьому не погіршується. При невеликому зниженні ККД дуже піднімається натиск і подача.

Якщо характеристики приладу не відповідають необхідним умовамроботи у певних межах, варто застосувати обточування. Кількість обтічок від виробника, як правило, не більше двох. Розмір обточування варіюється від 8 до 15% від діаметра робочої деталі. Але є винятки, коли показник можна збільшити до 20%.

Розрахунок робочого колеса відцентрового приладу не рекомендують робити самостійно – це відповідальний процес, який краще виконувати спеціалісту.

2 Опис відцентрового насоса з відкритим робочим колесом

Відкритим типом крильчаток обладнають дренажні, так і фекальні пристрої. Колеса такого типу можна встановити над робочою камерою агрегату та всередині камери. При встановленні вище камери великі частинки можуть вільно проходити, тому таку схему називають свободновихревою.

Разом з цією перевагою є низка недоліків:

1. Зменшення ККД.
2. Необхідність установки потужнішого двигуна.
3. Слабкий тиск рідини.

У дренажних агрегатах встановлювати свободновихревую схему недоцільно, оскільки вони призначені для перекачування рідини з включеннями. У таких пристроях крильчатку ставлять усередині робочої камери. Буває кілька видів коліс відкритого типу:

• з невеликими лопатками (по висоті), які використовують для установки в дренажних механізмах або в приладах зі вільновихревою схемою;
• з високими лопатками, що застосовують у фекальних насосах. Характеристики такого колеса дозволяють встановлювати його там, де необхідне вільне проходження частинок і більший натиск, ніж при роботі схеми.

В основному крильчатка відкритого типу з однією лопаткою застосовується в агрегатах з різальним механізмом,коли край приладу грає роль ножа. На всмоктувальній кришці є зіркоподібні кромки, які служать нерухомими ножами. При цьому пристрій виконує відразу дві функції: перекачування води з великими частинками та подрібнення довговолокнистих включень. Це дозволяє працювати з такими рідинами, не ризикуючи засмічити прилад.

2.1 Занурювальний насос із периферійним робочим колесом

Занурювальний пристрій з периферійною крильчаткою застосовують для подачі води із свердловин з мінімальним діаметром 4” (100 мм). Такі механізми працюють з рідиною без твердих включень та опадів.

Колесо виготовляють із латуні або бронзи. Особливість таких пристроїв – наявність радіальних лопаток на периферії крильчатки, які передають енергію середовища, що перекачується. Виріб встановлюється між двома пластинами, які виготовлені з нержавіючої сталі.

При циліндричній посадці створюються невеликі зазори всередині робочої камери пристрою. Конструкція лопаток забезпечує радіальну циркуляцію рідини, яка входить в агрегат між пластинами та лопатками крильчатки. Це дозволяє поступово підвищувати тиск води при її переміщенні від забірного патрубка до вихідного. Само колесо встановлюють на вал із нержавіючої сталі.

2.2 Крильчатка насоса 1СВН 80 А

Агрегати 80 А призначені для перекачування чистих рідин: води, паливних матеріалів, дизельного палива, бензину і т.п. Встановлюють механізм 80 А в бензовозах, автоцистернах та подібних видах техніки. Привід механізму 80 А походить від валу відбору потужності або від електродвигуна через коробку відбору потужності і трансмісію. Проточна частина виготовлена ​​із сплаву алюмінію.

Робоча деталь має радіальні лопатки і знаходиться у закритому корпусі механізму циліндричної форми. Між корпусом та крильчаткою є торцеві зазори.

Технічні характеристики 80 А:

• натиск – 32 м;
• частота обертання - 1450 об/хв;
• висота всмоктування – до 6,5 м;
• потужність – 9 квт.

2.3 Заміна основної робочої деталі

Якщо елемент виготовлений неякісно, ​​виникає нерівномірне навантаження на пристрій, що може призвести до порушення рівноваги проточних деталей. І це найчастіше призводить до поломки ротора. При виникненні подібної поломки треба замінити крильчатку.

Заміна крильчатки відбувається так:

1. Розбирається насосна частина.
2. Змінюється колесо чи колеса (залежить від конструкції).
3. Проводиться огляд та перевірка інших деталей агрегату.
4. Пристрій збирається та тестується навантаженням.

При правильної установкита дотримання правил експлуатації робоче колесо, як і сам насосний агрегат, можуть прослужити довго та якісно виконувати свою роботу протягом багатьох років.

Робоче колесо відцентрового насосає основною деталлю пристрою. Це елемент, який перетворює енергію обертання, тиск у корпусі, де перекачується рідина.
Яка роль робочого колеса в відцентровому насосі, як правильно його розрахувати та замінити у пристрої своїми руками пропонує познайомитись ця стаття.

Як працює відцентровий насос

Всередині корпусу насоса, що має форму спіралі, на валу жорстко кріпиться робоче колесо, що складається з двох дисків:

• Задній.
• Переднього.
• Лопатей, між дисками.

Від радіального напрямку лопаті відігнуті у протилежний від обертання колеса бік. Корпус насоса, за допомогою патрубків, з'єднується з напірним та всмоктувальним трубопроводами.
При повному наповненні рідиною корпусу насоса з трубопроводу, що всмоктує, при обертанні робочого колеса від електродвигуна, рідина, що знаходиться між лопатями, в каналах робочого колеса, від центру, під дією на неї відцентрової сили, відкидається до периферії. В цьому випадку створюється розрідження в центральній частині колеса, а на периферії тиск підвищується.
При підвищенні тиску рідина почне з насоса надходити в трубу напірного трубопроводу. Це спричинить утворення розрідження всередині корпусу.
Під його дією рідина почне одночасно надходити з трубопроводу, що всмоктує, в насос. Так рідина безперервно подається в напірний трубопровід із всмоктуючого.
Відцентрові насоси бувають:

• Одноступеневий, у якого одне робоче колесо.
• Багатоступінчасті, мають кілька робочих коліс.

При цьому принцип роботи у всіх випадках однаковий. Рідина під дією на неї відцентрової сили, що розвивається за рахунок робочого колеса, що обертається, починає рух.

Як класифікуються відцентрові насоси

Інструкція з класифікації відцентрових насосів включає:

• Кількість сходів або робочих коліс:

1. одноступінчасті насоси;
2. багатоступінчасті, з кількома колесами.

• Розташування осі коліс у просторі:

1. горизонтальне;
2. вертикальне.

• Тиск:

1. низький тиск, до 0,2 МПа;
2. середня, від 02 до 06 МПа;
3. висока, понад 0,6 МПа.

• Спосіб підведення рідини до робочого елементу:

1. з одностороннім входом;
2. двостороннім входом або подвійним всмоктуванням;
3. закриті;
4. напівзакриті.

• Спосіб роз'єму корпусу:

1. горизонтальний;
2. вертикальний роз'єм.

• Спосіб відведення рідини з робочої зониу канал корпусу:

1. спіральний. Тут рідина одразу відводиться у спіральний канал;
2. лопатковий. У цьому випадку рідина проходить спочатку через спеціальний пристрій, який називається направляючим апаратом і є нерухомим колесом з лопатками.

• Коефіцієнт швидкохідності:

1. тихохідні насоси;
2. нормальні;
3. швидкохідні.

• Функціональне призначення:

1. для водопроводів;
2. каналізації;
3. лужні;
4. нафтові;
5. терморегулюючі та багато інших.

• Спосіб з'єднання з двигуном:

1. приводні, в системі є редуктор або шків;
2. з'єднання з електродвигуном за допомогою муфти.

• ККД насоса.
• Спосіб розташування насоса по відношенню до поверхні води:

1. поверхневі;
2. глибинні;
3. занурювальні.

Особливості робочого колеса пристрою

Порада: Своєчасна заміна зношеного робочого колеса збільшить термін експлуатації відцентрового насоса.

Робоче колесо перетворює енергію обертання валу тиск, що створюється всередині корпусу пристрою, де перекачується рідина. Гідродинамічний розрахунок робочого колеса відцентрового насоса за заданими вимогами проводиться для визначення розміру проточної або внутрішньої та зовнішньої частини колеса, форми та кількість лопаток.
Детально, як виконується розрахунок елемента, можна дізнатися на відео в цій статті.

Форма колеса та його конструктивні розміризабезпечують елементу необхідну механічну міцністьта технологічність виготовлення:

• Можливість отримати якісний виливок.
• Забезпечити подальше дотримання техпроцесу механічної обробки.

При виборі матеріалу до нього мають бути такі вимоги:

• Стійкість до дії корозії.
• Хімічна стійкість до впливу елементів рідини, що прокачується.
• Стійкість до режиму роботи пристрою.
• Тривалий термін експлуатації, згідно з паспортними характеристиками.

Найчастіше виготовлення робочого колеса береться чавун марок СЧ20 – СЧ40.
При роботі зі шкідливими хімічними речовинами та корозійно-агресивними середовищами, робоче колесо та корпус відцентрового насоса виготовляються з нержавіючої сталі. Для роботи пристрою в напружених режимах, що включають: - тривалий термін включення; рідина для перекачування містить механічні домішки; високий напір, для виготовлення коліс береться хромистий чавун ІЧХ, як показано на фото.

Як виконати обточування робочого колеса

При експлуатації іноді доводиться до конкретних умов пристосовувати характеристики насосів. У цьому випадку найкраще зменшити зовнішній діаметр D 2 колеса зробивши його підрізування. (рис. 1).

Мал. 1. Схеми доопрацювання робочого колеса пристрою
а) відцентрового
б) осьового
При підрізанні робочих елементів відцентрових насосів зміну параметрів насоса приблизно можна розрахувати за рівняннями подібності:

• де Q - номінальна подача;
• H – натиск;
• N – потужність;
• D 2 - Зовнішній діаметр (до обрізки колеса);
• Q', H', N', D' 2 ті ж позначення після обрізки.

На рис. 2 вказані робочі розміри колеса після закінчення його обточування. Як видно, після цього процесу суттєво розширюється подача та напір для насосів цього типу.

На ККД мало позначається зменшення діаметра від початкового на 10…15 % для пристроїв з n s = 60…120. При підвищенні n s зниження ККД буде суттєвим, що видно з рис. 3.

Як змінюються параметри під час підрізування елемента для осьових насосів можна розрахувати за формулами:

• де Q - номінальна подача;
• H – натиск;
• D 2 - Зовнішній діаметр елемента;
• d - діаметр втулки (до обрізки колеса);
• Q', H', D' 2 — ті ж позначення після обрізки.

Подачу осьового насоса можна зменшити і заміною робочого колеса іншим, з тими ж лопатками і великим діаметром втулки. В цьому випадку напірна характеристика насоса перераховується за формулами: більший діаметрвтулки.
У відцентрових насосів (див.

Мал. 5. Схема зміни лопаток робочого колеса насоса

Порада: Під час виконання таких операцій ціна відцентрового насоса буде значно знижена, ніж при покупці нового пристрою.

Використання відцентрових насосів у справному стані збільшує їх термін експлуатації, що значно знижує витрати під час перекачування рідини.

Винахід відноситься до галузі відцентрових насосів. Робоче колесо відцентрового насоса містить щонайменше дві лопаті з різним кутом входу β л1 . Всі лопаті робочого колеса розташовані з постійним зовнішнім кроком і мають однаковий кут виходу л2. В окремому випадку кожній лопаті відповідає лопата з таким же кутом входу β л1 розташована симетрично щодо центру робочого колеса. Робоче колесо може містити три пари лопатей з різними кутами входу β л1 . Досягається приріст ККД насоса області значень подачі, відмінних від розрахункового значення. 4 з.п. ф-ли, 3 іл.

Винахід відноситься до галузі відцентрових насосів, зокрема до конструювання їх робочих коліс, і може бути використане для підвищення ефективності роботи насосів у системах теплопостачання та водопостачання.

Лопатева система робочих коліс насосів профільується для розрахункового значення подачі насоса, виходячи з умови зниження гідравлічних втрат. Мінімізація гідравлічних втрат дозволяє забезпечити максимальний ККД насоса в оптимальному режимі роботи, що відповідає розрахунковому значенню подачі.

Основні закономірності для профілювання лопатевої системи робочого колеса відцентрового насоса викладено у виданні: М.Д. АЙЗЕНШТЕЙН Відцентрові насоси для нафтової промисловості. - М.: Державне науково-технічне видавництво нафтової та гірничо-паливної літератури, 1957. Проте робоче колесо, спроектоване відповідно до зазначеного джерела, забезпечуватиме мінімальні гідравлічні втрати, тобто технічні характеристики. високе значення ККД насоса тільки у вузькій області поблизу розрахункових значень подачі насоса.

Методика побудови лопатевої системи відцентрового насоса набула розвитку у роботі: А.Н. МАШИН. Профілювання проточної частини робочих коліс відцентрових насосів. - М.: Московський Орден Леніна Енергетичний Інститут, 1976. У цій публікації детально розкрито методику розрахунку всіх параметрів лопатевої системи, при цьому насос, оснащений таким робочим колесом, також показує високу ефективністьтільки під час роботи в оптимальному режимі або поблизу нього.

Таким чином, відомі з рівня техніки робочі колеса не дозволяють ефективно використовувати насос при значеннях подачі значно відрізняються від розрахункових.

Однак у реальних умовах, зокрема в системах теплопостачання та водопостачання, значну частину часу насос експлуатується в режимі, відмінному від оптимального, наприклад, при значенні подачі менше розрахункового. У таких умовах ККД насоса суттєво знижується. Слід зазначити, що виробник встановлює розрахункове значення подачі ближче до максимального значення, оскільки насос повинен забезпечити стійку роботу у всьому заявленому діапазоні подачі. Отже, оптимальний режим роботи насоса не завжди відповідає режиму експлуатації, а середньозважений за часом ККД насоса може виявитися значно нижчим за розрахунковий.

Завданням винаходу є підвищення ККД насоса області значень подачі насоса, що відрізняються від розрахункового значення подачі.

Для вирішення цього завдання пропонується робоче колесо відцентрового насоса, яке містить щонайменше дві лопаті, що мають різні кути входу. Усі лопаті у своїй можуть мати однаковий кут виходу. Усі лопаті можуть розташовуватися із постійним зовнішнім кроком. Кожній лопаті може відповідати лопаті з таким же кутом входу, розташована симетрично щодо центру робочого колеса, при цьому лопаті утворюють пару. Робоче колесо може містити три пари лопатей з різними кутами входу.

При використанні винаходу досягаються такі технічні результати:

Підвищення ККД насоса в області значень подачі насоса, які відрізняються від розрахункового значення подачі насоса;

Підвищення середньозваженого за часом ККД насоса.

Опис здійснення винаходу пояснюється посиланнями на фігури:

фіг.1 - вихідне робоче колесо;

фіг.2 - модернізоване робоче колесо;

фіг.3 - залежність ККД насоса від подачі для вихідного та модернізованого коліс.

Лопаті робочого колеса, зображеного на фіг.1, мають робочу поверхню, представлену на кресленні лінією L, яка позначається надалі як зовнішня лінія лопаті. Вхідні кромки лопатей 1 лежать на кола входу, що має діаметр D1. Вихідні кромки лопатей 2 лежать на колі виходу з діаметром D2, як правило, що збігається із зовнішнім діаметром робочого колеса. Кут між вихідними кромками лопатей α, надалі - зовнішній крок, однаковий всім лопатей.

Стосовна до зовнішньої лініїлопаті у точці її перетину з колом входу і дотична до кола входу у зазначеній точці утворюють кут входу 1л. Дотична до зовнішньої лінії лопаті в точці її перетину з коло виходу і дотична до кола виходу у зазначеній точці утворюють кут виходу 2л.

Значення параметрів D1, D2, ? Оскільки, як показано у наведеній вище роботі О.М. Машина, сполучення кутів входу і виходу може бути здійснено плавною кривою довільної форми, можна вважати, що зазначені параметри визначають форму і розташування лопатей робочого колеса. Усі лопаті такого робочого колеса, надалі - вихідні лопаті, однакові.

Лопаті робочого колеса, спроектованого для іншого значення подачі насоса, будуть мати інші кути входу та виходу, причому для нижчого значення подачі кути входу та виходу зменшуються, а для більш високого значення подачі - відповідно збільшуються.

Дослідження показали, що при заміні частини вихідних лопат лопатями, що мають інший кут входу, ККД насоса зростає в області подачі, для якої спроектовані додані лопаті. При цьому кут виходу лопатей, що замінюють, доцільно зберегти рівним куту виходу вихідних лопатей. Діаметри кіл входу та виходу, що встановлюються з урахуванням конструкторських обмежень, для замінних лопатей також зберігаються рівними відповідним значенням цих параметрів, визначених для вихідних лопатей. Зовнішній крок залишається постійним для всіх лопат, і його значення не змінюється.

При здійсненні такої модернізації робочого колеса ККД насоса на оптимальному режимі роботи, для якого розроблені вихідні лопаті, знижується. Однак приріст ККД насоса в області низьких значень подачі перевищує його падіння в області оптимального режиму, що дозволяє отримати більш високий середньозважений за часом ККД насоса.

На фіг.2 представлено модернізоване робоче колесо, що має три пари лопатей. Кожна пара утворюється лопатями, розташованими симетрично щодо центру робочого колеса, у своїй лопаті кожної пари мають однаковий кут входу, тоді як кути входу лопатей, які входять у різні пари, різні. Таке колесо показує найкращі результати, Однак є окремим випадком винаходу.

На фіг.3 представлена ​​залежність ККД насоса від режиму його роботи для вихідного та модернізованого колеса. Підвищення ККД насоса в області низької подачі до 4,5% при застосуванні модернізованого колеса супроводжується незначним зниженням на оптимальному режимі, що підтверджує досягнення заявленого технічного результату.

1. Робоче колесо відцентрового насоса, яке відрізняється тим, що містить щонайменше дві лопаті, що мають різний кут входу.

2. Робоче колесо по п.1, яке відрізняється тим, що всі лопаті мають однаковий кут виходу.

3. Робоче колесо по п.1, яке відрізняється тим, що всі лопаті розташовані з постійним зовнішнім кроком.

4. Робоче колесо по п.1, яке відрізняється тим, що кожній лопаті відповідає лопаті з таким же кутом входу, розташована симетрично щодо центру робочого колеса, при цьому зазначені лопаті утворюють пару.

5. Робоче колесо по п.4, яке відрізняється тим, що включає три пари лопатей з різними кутами входу.

Схожі патенти:

Винахід відноситься до відцентрового насоса, що містить безліч каналів, щонайменше один елемент яких має один або більше неосесиметричних контурів каналів, утворених щонайменше частково лопатями або лопатками нерівної висоти, та способи виготовлення та застосування таких насосів для перекачування текучих середовищ, наприклад, з бурових свердловин (стволів свердловин), хоча винахід застосовується до насосів, сконструйованим для будь-якого передбачуваного використання, включаючи, але не обмежуючись так званими роботами з транспортування текучих середовищ на поверхню.

Винахід відноситься до гідромашинобудування, переважно до нафтової промисловості, і може бути використане при видобуванні зі свердловин пластової рідини, води та інших рідких середовищ з широким діапазоном зміни механічних домішок

Винахід відноситься до насособудування, зокрема до відцентрових насосів типу з робочим осерадіальним колесом тунельного тину з одностороннім осьовим входом. Відцентровий насос містить корпус із вхідним патрубком, що переходить у центральну частину корпусу. Центральна частина корпусу перетворюється на напірний патрубок. У центральній частині корпусу встановлено робоче колесо тунельного типу. На передньому кільцеподібному диску колеса виконані кільцеві канали. На внутрішній стінці центральної частини корпусу перед входом у напірний патрубок виконано сходинку. на внутрішній сторонікришки корпусу, встановленої з боку вхідного патрубка, виконані кільцеві буртики. Винахід спрямовано на збільшення ККД та максимально допустимої швидкості обертання та зменшення лобового опору обертанню та рівня шуму. 3 іл.

Винахід відноситься до насособудування, а саме до хімічних горизонтальних відцентрових електронасосних агрегатів. Спосіб виробництва агрегату полягає в тому, що виготовляють збірний корпус насоса, ротор з валом та робочим колесом, а також силовий вузол. Корпус ходової частини насоса оснащують підшипниковими опорами. Корпус проточної частини насоса виконують із проточною порожниною, достатньою для розміщення в ній робочого колеса та спіральної збірки. Робоче колесо виконують у вигляді багатозахідної крильчатки закритого типуз основним та покривним дисками. За основним диском розташовують гідрозатвор у вигляді автономного диска з імпелером і обрамляє його по контуру знімний кільцевий елемент. Радіус імпелера гідрозатвора менший за радіус колеса. Основний диск колеса постачають кільцевим гребенем. Гребінь утворює зі стінкою маточини колеса кільцевий канал, повідомлений з гідрозатвором та за допомогою наскрізного отвору в основному диску напротоку з об'ємом колеса. Здійснюють складання насоса та монтаж на опорній платформі насоса та приводу за допомогою силових напівмуфт. Після збирання електронасосного агрегату виконують випробування. Група винаходів спрямована на підвищення ресурсу, довговічності, надійності роботи, захисту від протікання середовищ, що перекачуються, і отруйних випарів в атмосферу при зниженій трудо-, матеріало- і енергоємності виробництва. 4 н. та 21 з.п. ф-ли, 7 іл.

Винахід відноситься до насособудування, а саме до електронасосних агрегатів, призначених для перекачування хімічно агресивних рідин. Агрегат містить електродвигун, відцентровий насос та силову муфту. Насос виконаний одноступінчастим, консольного типу, містить корпус з корпусами ходової та проточної частин. Корпус проточної частини включає об'єднаний з напірним патрубком корпус збірника з кільцевим уступообразным гребенем, тильну стінку з сполучених кільцевого гребеня корпусу збірника і уступообразного кільцевого елемента тильної стінки, а також знімну західну кришку з осьовим патрубком, що підводить. Корпус ходової частини забезпечений картером та підшипниковими опорами. Робоче колесо відкритого типу виконано у вигляді багатозахідної крильчатки, що включає з системою лопаток основний диск зі маточкою і по контуру кільцевим гребенем. Гребінь виконаний із зовнішнім радіусом, конгруентним у відповідь внутрішньому радіусу кільцевого уступообразного гребеня. Диск наділений системою променеподібних лопаток, що утворюють імпелер. Насос має гідрозатвор у вигляді встановленого на валу додаткового автономного диска, з імпелером з системою променеподібних лопаток. Радіус імпелера виконаний менше за радіус робочого колеса. Винахід спрямовано на підвищення захисту від протікання, довговічності та надійності роботи агрегату, зниження забруднення повітря отруйними випарами. 12 з.п. ф-ли, 5 іл.

Винахід відноситься до насособудування, а саме до конструкцій відцентрових пульпових насосів вертикального типу. Насос містить корпус, ротор з валом та робоче колесо відкритого типу. Робоче колесо містить основний диск із системою криволінійних лопаток, розділених міжлопатковими каналами. Внутрішня поверхняпроточної порожнини корпусу насоса та поверхні робочого колеса покриті захисним шаром полімерного зносостійкого матеріалу. Диск та лопатки робочого колеса виконані комбінованою конструкцією, що складається з формоутворюючого, переважно, пластинчастого силового каркаса та зазначеного захисного шару. Захисний шарнанесений з двох сторін на згадані елементи каркасу з можливістю взаємного попарного самоанкерування оппозитних ділянок каркасу та лопаток. Каркас диска та лопатки забезпечені перфорацією з певним ставленням сумарних площ. поперечного перерізуперфорації і полімерних перемичок, що заповнюють її, взаємно анкеруючих захисні шари, до неперфорованої площі каркаса. Діаметром силовий каркас диска прийнято менше проектного діаметра робочого колеса мінімум на дві вихідні контурні товщини захисного шару. Висота каркаса лопаток прийнята менш проектної висоти лопатки на вихідну контурну товщину захисного шару. Винахід спрямований на підвищення ресурсу, надійність роботи пульпового насоса, ефективність перекачування абразивних рідких середовищ. 11 з.п. ф-ли, 2 іл.

Винахід відноситься до нафтового машинобудування і може бути використане в багатоступінчастих відцентрових заглибних насосах для відкачування пластової рідини з високим вмістом газу. Диспергуючий ступінь заглибного багатоступінчастого відцентрового насоса містить напрямний апарат. Останній включає нижній та верхній диск з лопатками, напіввідкрите робоче колесо, яке містить провідний диск із лопатями. У провідному диску робочого колеса виготовлена ​​крізова кільцева проточка. Ширина проточки становить від двох до десяти відсотків максимального зовнішнього діаметра лопатей. У кожній лопаті провідного диска виготовлений кільцевий паз. Діаметр нижнього диска направляючого апарата становить трохи більше вісімдесяти п'яти відсотків зовнішнього діаметра лопаток. На вході в напрямний апарат у кожній лопатці виготовлений принаймні один кільцевий виріз. Винахід спрямовано на покращення диспергуючих властивостей ступеня та підвищення надійності її роботи. 6 з.п. ф-ли, 7 іл.

Винахід відноситься до галузі відцентрових насосів

Часто у сільському господарстві, у промисловості та у приватних будинках використовують насосне обладнання. Їхнє призначення полягає в переміщенні різних видіврідини. Саме тому насосні агрегати мають багато різновидів, особливе місце серед яких займають відцентрові насоси.

Основний робочий елемент цього обладнання – робоче колесо. У цій статті докладно розглядається поняття робочого колеса, пристрій цього конструктивного елемента, і навіть його види.

1 Поняття робочого колеса та його пристрій

Робоче колесо (крильчатка) насоса – основний робочий елемент насосного обладнання, що передає енергію, що отримується від двигуна. Зовнішній та внутрішній діаметр по лопатках, форму лопаток, ширину колеса можна визначити за допомогою розрахунків.

Головне призначення робочого колеса насоса – генерування відцентрової сили, Що створює тиск, який приводить в рух потік рідини.

У конструкцію робочого колеса входять такі основні елементи:

• передній (провідний) диск;
• задній (відомий) диск;
• крильчатка, яка складається з лопатей, що знаходяться між дисками.

Лопаті крильчатки насосного обладнання часто мають вигнутість до сторони, протилежної до напрямку, до якого вони рухаються.

1.1 Функції робочого колеса насоса

Принцип роботи крильчатки: коли починається робочий цикл, рідина накопичується між лопатями одночасно з початком обертання крильчатки. Під впливом обертання утворюється відцентрова сила, що сприяє появі тиску; потім рідина відходить від середини крильчатки і поступово притискається до стінок. Середовище, що перекачується, під натиском виводиться назовні через нагнітальний патрубок, при цьому в середині крильчатки створюється мінімальний тиск, що сприяє надходженню наступної порції рідини для крильчатки.

Також слід звернути увагу, що цей процес відбувається циклічно, завдяки цьому робота насосного обладнання є стабільною і безперебійною.

1.2 Види та відмінності

Робочі колеса бувають таких типів:

• відкриті;
• закриті;
• напівзакриті.

Відцентровий насос з відкритим робочим колесом на сьогоднішній день практично не застосовують, тому що їх ККД< 40%. Но на немногих землесосных снарядах давней постройки такие колеса еще эксплуатируются. Но даний типкрильчаток має і переваги. Вони набагато менш схильні до засмічення, і їх дуже легко можна захистити від зносу сталевими накладками. Також відремонтувати цей тип коліс можна дуже просто.

Напівзакритий типмає диск зі сторони, яка протилежна всмоктуванню. Дані типи не застосовуються у великих грунтових агрегатах, але застосовуються в невеликих насосах, для яких питання засмічування є наріжним каменем.

Закриті типивидають найвищий ККД, їх застосовують усім сучасних насосних устаткуваннях. Вони мають високу міцність, але їх захист від зносу і ремонт набагато складніше, ніж напівзакритих і відкритих крильчаток.

Закрите колесо має від двох до шести робочих лопаток. На зовнішній поверхні дисків зазвичай роблять радіальні виступи. Або виступи, які повторюють контур лопаток.

Крильчатки найчастіше виробляють цільнолитими. Але в Сполучених Штатах Америки їх іноді виробляють звареними, з литих деталей. У разі застосування твердих сплавів крильчатки, що важко обробляються, іноді роблять з відокремленою маточкою, що виготовляється з більш м'якого матеріалу.

1.3 Найбільш часто вживані види посадок

Конусна (конічна) посадка – дозволяє легко встановити та зняти крильчатку з валу насоса. Недоліком такої посадки є менш точне положення крильчатки щодо корпусу насосного агрегату в поздовжньому напрямку, ніж при циліндричній посадці. На вал робоче колесо посаджено жорстко, тому воно знерухомлене. До того ж конічна посадка, як правило, дає великі биття робочого колеса, а це, своєю чергою, негативно впливає на сальникові набивання і .

Циліндрична посадка – забезпечує точне розташування крильчатки на валу. Фіксація колеса на валу проводиться за рахунок 1-ої або декількох шпонок. Дана посадка використовується в вихрових насосів, та занурювальні вихрові насоси. Недоліком такої посадки є потреба найточнішої обробки, як валу насоса, так і самого отвору в його маточині.

Посадка шестигранна (хрестоподібна) - як правило, застосовується в насосне обладнаннядля свердловин. Ця посадка забезпечує просту установкута зняття крильчатки. Вона фіксує її на валу в осі його обертання. За допомогою спеціальних шайб регулюються зазори в дифузорах колесах.

Посадка у вигляді шестигранної зірки - застосовується у вертикальних та горизонтальних багатоступінчастих високонапірних. насосних агрегатів, в яких крильчатки виготовляються з нержавіючої сталі. Ця конструкція є найскладнішою, вона вимагає найвищого класу обробки як валу, так і крильчатки. Вона фіксує робоче колесо на осі обертання валу. Зазори у дифузорах регулюються за допомогою втулок.

2 Причини та симптоми поломки колеса відцентрових насосів

Найчастіше причиною поломок робочого колеса стає кавітація-пароутворення та поява бульбашок пари в рідині, що призводить до ерозії металу, внаслідок присутності у бульбашках рідини високої хімічної агресивності газу.

Основні причини появи кавітації:

1. Температура > 60°C
2. Велика протяжність та недостатньо великий діаметрвсмоктувального напору.
3. Нещільні з'єднання на всмоктуванні.
4. Забруднення всмоктуючого напору.

Ознаки поломки:

1. Вібрація.
2. Потріскування під час всмоктування.
3. Шуми.

Порада: у разі присутності в роботі насоса вищевказаних ознак краще припинити його використання. Так як кавітація знижує ККД пристрою, його натиск і продуктивність, деталі насосного агрегату стають шорсткими, і згодом буде потрібний ремонт або покупка нового апарату.

2.1 Ремонт

Якщо прилад, все ж таки відмовився працювати, його можна полагодити своїми руками. Для цього необхідно виконати його розбирання:

1. Першим кроком за допомогою спеціального наймача знімають напівмуфту.
2. Наступним кроком до упору розвантажувального диска направляють ротор у бік, яка всмоктує.
3. Позначають розташування стрілки зсуву осі.
4. Розбирають підшипники, виймають вкладиші.
5. За допомогою знімача витягують розвантажувальний диск.
6. За допомогою віджимних гвинтів знімають робоче колесо з валу.

Якщо матеріал - сталь, якщо колесо стерлося, то спочатку його направляють, а потім виточують на токарному верстаті. При сильній зношеності колеса його знімають, після чого приварюють нове.

Якщо матеріал - чавун, якщо колесо стерлося, то необхідні місця заливають міддю, а потім проточують, але чавунні колеса, як правило, просто змінюють.

Останнім кроком насос збирають назад у такій послідовності:

1. Протирають деталі відцентрового насоса.
2. Якщо є задирки або забоїни, їх усувають.
3. Крильчатку збирають на валу.
4. Ставлять місце розвантажувальний диск.
5. Встановлюють м'яке набивання сальників.
6. Закручують гайки.
7. Обкатують сальник.
8. До упору розвантажувального диска п'яту подають ротор.

3 Основні характеристики сучасних відцентрових насосів

Найкращими представниками сучасних насосів є: занурювальний насосз периферійним робочим колесом Calpeda серії B-VT, а також самовсмоктувальний насосний агрегат 1СВН-80А та електронасос 1АСВН-80А.

3.1 Призначення насосів CALPEDA B-VT

Насоси CALPEDA B-VT застосовують для перекачування чистих (для забруднених рідин можна застосувати напівзанурювальні насоси Calpeda VAL або Calpeda SC)Невибухонебезпечні рідини, в яких відсутні абразивні, зважені або високоагресивні для матеріалів, з яких виготовлений насос, частинки.

Завдяки невеликим розмірам ці електронасоси дуже добре підходять для установки різних пристрояхта апаратах систем охолодження, циркуляції та кондиціювання.

Експлуатаційні обмеження насосних агрегатів CALPEDA B-VT

1. Температура рідини: для води<90 °C, для масла < 150°C.
2. Температура навколишнього середовища< 40°C.
3. Безперервний режим використання.

Самовсмоктувальне насосне обладнання 1СВН-80А та 1АСВН-80А. застосовується для перекачування не забрудненої рідини: води, спирту, дизельного палива, бензину, гасу тощо нейтральної рідини в'язкістю<2⋅10-5 м 2 /с температурой -40 – 50 °Cи плотностью <1000 кг/м 3 .

Насосні агрегати 1СВН-80А виробляються правого та лівого обертання, якщо дивитися з боку закінчення валу. У пристрої лівого обертання приводний кінець валу розташовується з боку всмоктуючого патрубка, напрямок руху валу йде проти годинникової стрілки.

В апараті правого обертання приводне закінчення валу розташоване з боку напірного патрубка, обертання валу йде за годинниковою стрілкою. Необхідно, щоб напрямок руху валу збігалося з напрямком стрілки на напірній секції насосного обладнання (перевіряється за допомогою короткочасного пробного пуску приводу пристрою).

3.2 Моделювання робочого колеса у FlowVision (відео)

2.1. Влаштування робочого колеса

На малюнку 4 наведено поздовжній розріз (вздовж осі валу) робочого колеса відцентрового насоса. Міжлопатеві канали колеса утворюються двома фасонними дисками 1, 2 і декількома лопатями 3. Диск 2 називається основним (провідним) і становить одне єдине ціле зі маточкою 4. Ступиця служить для жорсткої посадки колеса на вал 5 насоса. Диск 1 називається покриваючим або переднім. Він є єдиним цілим з лопатями в насосах.

Робоче колесо характеризується наступними геометричними параметрами: діаметром входу D 0 потоку рідини в колесо, діаметрами входуD 1 і виходуD 2 з лопатки, діаметрами валаd і маточини ст , довжиною ступициl ст , шириною лопатки на входіb 1 і виходіb 2 .

d стd в

l ст

Малюнок 4

2.2. Кінематика потоку рідини у колесі. Трикутники швидкостей

Рідина підводиться до робочого колеса в осьовому напрямку. Кожна частка рідини рухається з абсолютною швидкістю з .

Потрапивши в міжлопатевий простір, частки беруть участь у складному русі.

Рух частинки, що обертається разом із колесом, характеризується вектором окружної (переносної) швидкості u. Ця швидкість спрямована щодо до кола обертання чи перпендикулярно до радіусу обертання.

Частинки також переміщаються відносно колеса, і цей рух характеризується вектором відносної швидкості w , спрямованої по дотичній до поверхні лопатки. Ця швидкість характеризує рух рідини щодо лопатки.

Абсолютна швидкість руху частинок рідини дорівнює геометричній сумі векторів окружної та відносноїr швидкостей

c = w+u.

Ці три швидкості утворюють трикутники швидкостей, які можна побудувати будь-де міжлопатевого каналу.

Для розгляду кінематики потоку рідини в робочому колесі прийнято будувати трикутники швидкостей на вхідній та вихідній кромках лопатки. На малюнку 5 наведено поперечний розріз колеса насоса, на якому побудовані трикутники швидкостей на вході та виході міжлопатевих каналів.

Малюнок 5

У трикутниках швидкостей кут α – це кут між векторами абсолютної та окружної швидкостей, β – кут між вектором відносної та зворотним продовженням вектора окружної швидкості. Кути β1 і β2 називаються кутами входу та виходу з лопатки.

Окружна швидкість рідини дорівнює

u = π 60 Dn,

де n - Частота обертання робочого колеса, про / хв.

Для опису потоку рідини використовуються також проекції швидкостей з u і r. Проекція u – це проекція абсолютної швидкості на напрямок окружної швидкості, з r – проекція абсолютної швидкості на напрям радіуса (меридіональна швидкість).

Трикутники швидкостей зручніше будувати поза робочим колесом. Для цього вибирається система координат, у якій вертикальний напрямок збігається з напрямком радіусу, а горизонтальний – з напрямком окружної швидкості. Тоді у вибраній системі координат трикутники входу (а) та виходу (б) мають вигляд, показаний на малюнку 6.

Малюнок 6

Трикутники швидкостей дозволяють визначити величини швидкостей і проекцій швидкостей, необхідні розрахунку теоретичного напору рідини на виході колеса нагнетателя

H т = u2 c2 u g − u1 c1 u.

Цей вираз називається рівнянням Ейлера. Справжній натиск визначається виразом

Н = µ ηг Н т ,

де µ – коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопатей, ηг – гідравлічний ККД. У наближених розрахунках µ ≈ 0,9. Точніше його значення розраховується за формулою Стодоли.

2.3. Типи робочих коліс

Конструкція робочого колеса визначається коефіцієнтом швидкохідності n s , який є критерієм подібності для нагнітальних пристроїв і дорівнює

n Q ns = 3,65 H 3 4 .

Залежно від величини коефіцієнта швидкохідності робочі колеса поділяють на п'ять основних типів, які показані малюнку 7. Кожному з наведеного типу колеса відповідають певні форма колеса і співвідношення D 2 /D 0 . При малих і великих H , відповідних малим значенням n s , колеса мають вузьку проточну порожнину і найбільше відношення D 2 / D 0 . Зі збільшенням Q та зменшенням H (n s зростає) пропускна спроможність колеса повинна зростати, і тому його ширина збільшується. Коефіцієнти швидкохідності та співвідношення D2/D0 для різних типів коліс наведені в табл. 3.

Малюнок 7

2.4. Спрощений спосіб розрахунку робочого колеса відцентрового насоса

Задано продуктивність насоса, тиску на поверхнях рідини, що всмоктується і нагнітається, параметри підключених до насоса трубопроводів. Завдання полягає в розрахунку колеса відцентрового насоса, і включає розрахунок основних його геометричних розмірів і швидкостей в проточній порожнині. Необхідно також визначити граничну висоту всмоктування, що забезпечує безкавітаційний режим роботи насоса.

Розпочинається розрахунок з вибору конструктивного типу насоса. Для підбору насоса необхідно розрахувати напір Н . За відомимиН і Q , використовуючи повні індивідуальні або універсальні характеристики, наведені в каталогах або літературних джерелах (наприклад, підбирається насос. Вибирається частота обертання валу насоса.

Для визначення конструктивного типу робочого колеса насоса розраховується коефіцієнт швидкохідності ns.

Визначається повний ККД насоса η = η м η г η о. Механічний ККД приймається не більше 0,92-0,96. У сучасних насосів значення про лежать в межах 0,85-0,98, а г - в межах 0,8 - 0,96.

Коефіцієнт корисної дії η о можна розрахувати за орієнтовним виразом

d в = 3 М (0,2 τ доп),

кістки в робоче колесо та діаметр маточини колеса. Наведений діаметр пов'язаний з подачею Q іn співвідношенням D 1п = 4,25 3 Q n.

Споживана потужність насоса дорівнює N = Q QH η . Вона пов'язана з моментом, що крутить, що діє на вал, співвідношенням M = 9,6 N в / n . У даному виразі одиниці виміруn –

На вал насоса в основному діє скручує зусилля, обумовлене моментом М, а також поперечні та відцентрові сили. За умовами скручування діаметр валу розраховується за формулою

де τ – напруга кручення. Його величина може задаватися в діа-

пазоні від 1,2 · 107 до 2,0 · 107 Н/м2.

Діаметр маточини приймається рівним d ст = (1,2 ÷ 1,4) d ст, її довжина визначається зі співвідношення l ст = (1 ÷ 1,5) d ст.

Діаметр входу в колесо насоса визначається за наведеним

діаметру D 0 = D 1п = D 1п + d ст (D 02 - d ст2) η о.

Кут входу знаходиться із трикутника швидкостей входу. Припускаючи, що швидкість входу потоку рідини робоче колесо дорівнює швидкості входу на лопатку, і навіть за умови радіального входу, тобто. с0 = с1 = с1 r можна визначити тангенс кута входу на лопатку

tg β1 = c 1 . u 1

З урахуванням кута атаки i кут лопаті на вході 1 л = 1 + i . Втрати

енергії в робочому колесі залежить від кута атаки. Для відігнутих назад лопаток оптимальний кут атаки лежить у діапазоні від -3 ÷ +4o.

Ширина лопаті на вході визначається на підставі закону збереження маси

b 1 = πQ µ,

D 1c 1 1

де µ 1 – коефіцієнт утиску вхідного перерізу колеса кромками лопатей. В орієнтовних розрахунках приймається µ 1 ≈ 0,9.

При радіальному вході в міжлопатеві канали (c1u = 0) з рівняння Ейлера для напору можна отримати вираз для окружної швидкості на виході колеса