<<
>>

§ 3.5. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными частями центробежного насоса являются: рабочее колесо, вал с деталями для крепления колёс и защиты от истирания сальниками, подшипники, соединительная муфта, корпус, направляющие аппараты, сальники, всасывающий и напорный патрубки, стяжные и крепёжные болты.

Рабочие колёса изготовляют из различных сортов чугуна, углеродистых и легированных сталей, сплавов цветных металлов и керамических материалов. Применение того или иного материала определяется условиями работы, размерами и частотой вращения, а также родом перекачиваемой жидкости.

Колёса малых насосов для чистой воды и неагрессивных жидкостей низкой температуры отливаются из серого конструкционного чугуна. Центробежные насосы для питания котлов высокого давления имеют значительные размеры и высокую частоту вращения. Они подают воду высокой температуры. Поэтому рабочие колеса этих насосов изготовляют из легированных хромом и никелем сталей. Колеса насосов для перемещения грунтошлакосмесей изготовляют отливкой из белого чугуна. Насосы для химической промышленности имеют колеса, изготовленные из специальных сплавов, керамики или пластмасс.

Колеса больших размеров имеют ступицу значительной длины; это затрудняет точную посадку их на вал. Для облегчения посадки ступицу растачивают внутри на два диаметра: посадочный и облегчающий посадку.

К литым поверхностям колес предъявляются особые требования: эти поверхности должны обладать малой шероховатостью для уменьшения внутренних потерь.

Механической обработке подлежат внутренняя и торцовая поверхности ступицы, а также поверхности уплотнительных колец.

На рис. 3.9 и 3.10 представлены разрезы колес центробежных насосов различной быстроходности.

Вал насоса является весьма ответственной деталью; при высокой частоте вращения он подвергается действию больших поперечных сил. При расчете вала на прочность и жесткость учитываются следующие внешние нагрузки: передаваемый от двигателя крутящий момент, собственный вес вала и посаженных на него деталей, поперечные силы, обусловливаемые несимметричными подводом и отводом жидкости и неточностью балансировки колес.

Рис.

3.9. Продольное сечение рабочего Рис. 3.10. Продольное сечение рабочего колеса быстроходного насоса колеса тихоходного насоса

Валы изготовляют из проката или поковок. В том и другом случаях выполняется механическая обработка. Материалом для валов служат углеродистая конструкционная и специальная легированная стали.

Вал с посаженными на него деталями носит название ротора насоса. Роторы центробежных насосов балансируют, причем у мелких насосов производится статическая, а у крупных статическая и динамическая балансировки.

Рис. 3.11. Продольный разрез ротора трехступенчатого насоса

На рис. 3.11 показан продольный разрез ротора трехступенчатого насоса с уравновешиванием осевой силы при помощи разгрузочного диска (гидравлической пяты). Посадка деталей на вал производится здесь следующим образом. На резьбу правого конца вала ставится цилиндрическая втулка 1, предохраняющая вал от истирания сальниковой набивкой. В левый конец втулки 1 упирается торцовая поверхность разгрузочного диска 2, стопорящегося от поворачивания на валу закладной шпонкой 3. Непосредственно в левый конец ступицы этого диска упирается торец ступицы третьего рабочего колеса 4. Последнее крепится на валу при помощи закладной шпонки 5, рассчитанной на передачу колесу с вала мощности, равной сумме внутренней мощности колеса и мощности дискового трения.

Рабочие колеса отделяются одно от другого при помощи дистанционных втулок 6. К ступице первого рабочего колеса примыкает левая предохранительная втулка 7, плотно, затягивающая на валу при помощи втулки с резьбой 1 все посаженные на него детали. Собранный таким образом, ротор при сильной затяжке втулок образует как бы одно целое.

Обработка торцовых поверхностей всех сажаемых на вал деталей должна быть особо точной. В противном случае при затяжке втулок 1и 7неизбежно возникает изгиб вала, вызывающий биение ротора и вибрацию насоса при эксплуатации.

Подшипники центробежных насосов выполняются различной конструкции.

Насосы малой мощности, как правило, снабжаются шариковыми подшипниками и подпятниками нормальных образцов. Смазка их обычно консистентная и реже жидким маслом из ванны в корпусе подшипника. Более крупные центробежные насосы конструируются с применением роликовых подшипников с цилиндрическими и коническими роликами.

Крупные насосы большой подачи выполняются с подшипниками скользящего трения. В одних случаях применяется смазка с помощью колец, висящих свободно на валу и поднимающих масло на вал из ванны в корпусе подшипника; в других случаях масло подается в подшипники при помощи насоса.

Известны случаи применения в крупных центробежных насосах подпятников сегментного типа.

Для соединения валов насосов и двигателей наиболее удобно применение эластичных муфт различных конструкций, предупреждающих передачу биений и вибраций с вала насоса на вал двигателя и обратно.

Эластичная муфта должна сажаться на валы насоса и двигателя с наибольшей точностью, без перетяжек и перекосов. Это требуется потому, что по наружным обработанным поверхностям муфты при монтаже производится выверка совпадения геометрических осей валов.

Корпус насоса выполняется двух основных конструктивных форм:

1) секционный; 2) с горизонтальным разъемом.

Секционный корпус состоит из нескольких одинаковых основных и двух замыкающих секций, несущих всасывающий и напорный патрубки.

Последняя ступень давления обычно размещается в замыкающей секции, несущей напорный патрубок насоса. Каждая секция представляет собой цилиндрическую, литую из чугуна или стали толстостенную оболочку, включающую разделительную диафрагму, а также прямой и обратный направляющие аппараты.

Большим достоинством секционной конструкции корпуса является возможность создания из одинаковых секций насосов различных давлений. При этом изменяются толь­ко размеры вала, стяжных болтов и плиты.

Недостатками секционной конструкции корпуса являются сложность монтажа и малая доступность рабочих колес для осмотра.

Для осмотра и ремонта колес секционного насоса необходимо удалить стяжные болты и последовательно снять все секции при одновременной разборке ротора.

Корпус с горизонтальным разъемом состоит из двух цельнолитых из чугуна или стали половин, из которых нижняя несет всасывающий и напорный патрубки. Последнее, впрочем, не обязательно, хотя и создает большое удобство при разборке и ремонте насоса.

Половины корпуса у многоступенчатых насосов несут в себе диафрагмы и лопасти прямых и обратных направляющих аппаратов и уплотнительных колец.

Иногда встречаются многоступенчатые насосы с корпусом, состоящим из двух половин, с безлопастными направляющими аппаратами. В таких случаях цельнолитые половины корпусов выполняются со спиральными направляющими каналами. Обе половины корпуса имеют фланцы. Примыкающие одна к другой плоскости фланцев простроганы и хорошо прошлифованы. Крепежные болты стягивают фланцы с помещенной между ними тонкой прокладкой или мастикой. Большое удобство такой конструкции корпуса состоит в том, что, сняв верхнюю часть корпуса (крышку), не нарушая соединения насоса с трубопроводами, можно осмотреть все рабочие колеса ротора и изъять последний из корпуса для ремонта. Корпус насоса с горизонтальным разъемом показан в поперечном разрезе на рис. 3.12.

Кроме рассмотренных двух основных корпусов, в энергетике, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности применяют двухкорпусные насосы. Такие насосы представляют собой секционную конструкцию или конструкцию с разъемом в меридиональной плоскости, заключенную в толстостенную, кованную из стали оболочку. Применение таких конструкций обусловлено особыми требованиями в отношении надежности и безопасности эксплуатации.

При наличии избыточного давления или вакуума во внутренних полостях насоса в местах прохода вала через стенки корпуса применяются особые уплотнительные

Рис.

3.12. Корпус насоса с разъемом в горизонтальной плоскости

устройства, иногда называемые сальниками или уплотнениями контактного трения. При отсутствии или неисправности Сальников происходит выброс перемещаемой насосом жидкости наружу на напорной стороне или подсасывание наружного воздуха внутрь насоса на стороне ее всасывания

Рис. 3.13. Конструкция сальника с мягкой набивкой

Простейшая конструкция сальника с мягкой набивкой дана на рис. 3.13. Имеющаяся в металле корпуса 1 цилиндрическая выточка заполняется кольцами шнура 2 из мягкого промасленного материала (хлопчатника, пеньки, асбеста). Нажатием гаек, навертываемых на болты 5, втулка 4сальника плотно загоняется в выточку и, раздавая мягкую набивку в стороны, уплотняет вал. Вследствие трения вала о набивку при работе насоса выделяется некоторое количество теплоты. Для отвода ее необходимо, чтобы сальник пропускал небольшое количество жидкости, удаляемой в канализацию. Со стороны всасывания часто применяют сальники с водяным уплотнением (рис. 3.14).

В насосах, подающих горячую воду, применяют уплотнения с интенсивным водяным охлаждением. На рис. 3.15 показана конструкция такого уплотнения, применяемого в питательных насосах. В крышке насоса устанавливается тонкостенная ребристая втулка1, уплотняемая кольцом из термостойкого пластика. Уплотняющая набивка 2 закладывается в кольцевую полость, образованную втулкой 1 и защитной втулкой 3, и зажимается стаканом 4. Вода проходит к набивке по кольцевой щели с радиальным размером 0,3 мм, где интенсивно охлаждается, соприкасаясь с холодной поверхностью втулки 1. Таким образом, втулка и вал предохранены от перегрева.

Рис. 3.15. Сальниковое уплотнение вала насоса, подающего горячую воду

Рис. 3.14. Сальник с мягкой набивкой и водяным уплотнением

В современном насосостроении находят широкое применение торцовые уплотнения.

На рис.3.16 показаны основные типы этих уплотнений, разработанные ВНИИгидромашем. Фигура а этого рисунка дает представление об уплотнении из резиновых колец на давления до 10 МПа. В этом уплотнении пара трения состоит из неподвижного резинового кольца 1 и фасонного металлического кольца 2. Поддержание необходимого натяга уплотнения достигается пружиной 3 и отчасти внутренним эластичным кольцом 4.

На фигуре б показано аналогичное уплотнение с той лишь разницей, что фто­ропластовое кольцо 1 пары трения и внутреннее резиновое кольцо 4 выполнены коническими. Уплотнения этого типа применяются на давления до 0,5 МПа для воды и агрессивных жидкостей.

Рис. 3.16. Типы торцовых уплотнений

Фигура в представляет собой уплотнение с неподвижным фторопластовым или пропиленовым сильфоном, применяющимся для кислот и щелочей при давлениях до

0,3 МПа. Натяг уплотнения создается здесь одновременным действием сильфона и вспомогательной пружины.

На фигуре г дано уплотнение с металлическим сильфоном на давления до 1 МПа.

Торцовые уплотнения обладают многими положительными свойствами. Они работают практически с нулевой утечкой; будучи правильно подобранными и смонтированными, они не требуют обслуживания, отличаются большой износостойкостью, малочувствительны.к перекосу и биению вала.

Потеря мощности на трение в торцовых уплотнениях составляет не более 50 % потери мощности в обычных сальниках.

В современных крупных питательных насосах применяют безнабивочные дроссельные щелевые уплотнения с подводом холодного запирающего конденсата и отводом его по выходе из уплотнения в емкости регенеративного цикла (конденсаторы, деаэраторы, сливные баки)[11].

Щелевые уплотнения относятся к типу бесконтактных уплотнений и применяются в

Рис. 3.17. Концевое уплотнение щелевого типа крупных насосах, эксплуатация которых должна быть особо надежной при длительных межремонтных периодах. Уплотнения этого типа негерметичны, и выброс жидкости, перемещаемой насосом, предотвращается дросселированием протечек и подводом холодной «запирающей» жидкости с необходимым давлением от постороннего источника. Они широко распространены в питательных насосах крупных энергетических блоков. В некоторых случаях щелевые уплотнения конструктивно комбинируются с контактными сальниковыми,

В качестве примера рассмотрим щелевое уплотнение на рис. 3.17. Корпус уплотнения 1содержит четыре камеры А, Б, В, Г, сообщающиеся между собой через узкие кольцевые щели, образованные ступенчатыми втулками 2и 3.Втулка 2жёстко посажена в корпус, 3 - вращается вместе с валом. Камера Б сообщается со сливной напорной емкостью, Г - с безнапорной емкостью, В - с конденсатором. Холодный запирающий конденсат подводится в камеру А под давлением несколько большим, чем в камере Б, и, проходя через отверстия в неподвижной втулке 2, распространяется по кольцевой щели в обоих направлениях. В кольцевом пространстве между втулками конденсат смешивается с

протечкой через участок щели а и отводится в напорную емкость. Другая часть конденсата следует по участку щели б в камеру В и далее в конденсатор. Незначительная часть конденсата проходит через участок щели в и сливается в безнапорную емкость.

Для уменьшения протечек и расхода запирающего конденсата радиальный размер щели выполняют не более 0,3 мм.

Мощность, затрачиваемая щелевыми уплотнениями, значительно меньше, чем в контактных уплотнениях.

Направляющие аппараты выполняются безлопаточными или лопаточными. В первом случае они представляют собой спиральные каналы в отливке корпуса, а во втором являются сменными деталями, закрепляемыми в полостях секций или нижней и верхней половинах корпуса.

В некоторых конструкциях поток переходит из ступени или одной группы ступеней в другую не по каналам в корпусе насоса, а по специальным переводным трубам, располагаемым вне корпуса насоса (см. рис. 3.24).

Всасывающий и напорный патрубки составляют обычно одно целое с нижней половиной корпуса насоса или его секциями. Они почти во всех конструкциях выполнены слегка на конус (с углом до 12°).

Фундаментные плиты предназначены для установки и крепления к ним насоса и двигателя, а в некоторых случаях только для крепления насоса. Они представляют собой плоскую ребристую литую конструкцию с простроганными горизонтальными приливами, на которые опираются и к которым крепятся лапы корпуса насоса.

Фундаментные плиты отливают из чугуна или сваривают из стальных прокатных профилей.

Применение фундаментных плит создает большие удобства при монтаже и выверке насосов и двигателей. Однако в крупных насосах общие фундаментные плиты под насос и двигатель иногда не ставят,

<< | >>
Источник: В. М. КАСЬЯНОВ, С. В. КРИВЕНКОВ, А. И. ХОДЫРЕВ, А. Г. ЧЕРНОБЫЛЬСКИЙ. ГИДРОМАШИНЫ И КОМПРЕССОРЫ. Конспект лекций для студентов ВУЗов.

Еще по теме § 3.5. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ:

  1. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВНЫЕ РАСЧЁТЫ.
  2. § 3.6. КОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
  3. § 9.2. ЦЕНТРОБЕЖНО - ВИХРЕВОЙ НАСОС
  4. § 3.2. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
  5. § 3.8. ОСОБЫЕ КОНСТРУКЦИИ АГРЕГАТОВ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ
  6. § 3.7. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОСТИ НА КОНСТРУКЦИЮ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
  7. § 2.9. ОСЕВЫЕ И РАДИАЛЬНЫЕ СИЛЫ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ
  8. § 2.20. КАВИТАЦИЯ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ, РАСЧЁТ ПРОЦЕССА ВСАСЫВАНИЯ
  9. ЧАСТЬ III ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ
  10. § 2.13. ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ СРЕДЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
  11. § 14.4. КОМПРЕССОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛАХ. ГАЗОМОТОКОМПРЕССОРЫ (ГМК)
  12. § 17.7. ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ