§ 3.8. ОСОБЫЕ КОНСТРУКЦИИ АГРЕГАТОВ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАСОСАМИ

Развитие технологических процессов в промышленности, требующих применения насосного оборудования, вызвало разработку новых конструкций насосов и новых типов насосных блоков (агрегатов).

Появление новых типов блоков и конструкций насосов стало возможным, во-первых, благодаря развитию прогрессивного принципа соединения насоса и двигателя в единый конструктивный блок и, во-вторых, ввиду широких возможностей технологии современного машиностроения и применения новых материалов.

Тенденция к соединению машины - двигателя с машиной - орудием, свойственная всем отраслям техники, вполне отчетливо выражена и в насосостроении. Первой ступенью явился здесь переход от насосного агрегата с разделенными насосом и двигателем (при передаче энергии посредством ременной передачи) к блоку с непосредственным соедине­нием валов муфтой. Это создает большое удобство при компоновке насосных станций. Большинство агрегатов с лопастными насосами выполняется теперь по этому типу.

Затем возникли конструкции моноблочных насосов (обозначаются в марке насоса буквой М). Так, на рис. 3.32 представлен один из типов консольных моноблочных насосов КМ для химической промышленности. В этом типе блоков рабочее колесо насоса посажено на консоль вала двигателя, а корпуса двигателя и насоса сопряжены через приставку непосредственно болтовыми соединениями. Это дает большую экономию в габаритах и массе агрегата.

Масса моноблочного агрегата КМ по данным ВНИИгидромаша составляет от 43 до

65 % массы обычных агрегатов с консольными насосами типа К.

Соединение насоса и двигателя в единый конструктивный блок оказывается особенно удобным в случае применения экранированных двигателей. В таких двигателях полости ротора и статора герметично разобщены тонкой цилиндрической гильзой из немагнитной стали. Поэтому оказывается возможным заполнить внутренность двигателя и полости опор перекачиваемой жидкостью (если она неагрессивна для примененных в конструкции материалов) и, таким образом, обойтись в конструкции без уплотнений вала.

Рис. 3.32. Моноблочный консольный насос для химической промышленности

На рис. 3.33 представлен вертикальный одноступенчатый герметичный химический электронасос с экранированным двигателем.

Жидкость всасывается через правый патрубок и, пройдя рабочее колесо и направляющий аппарат, выходит через левый патрубок. Часть жидкости проникает через уплотнения рабочего колеса и радиальный зазор между валом и расточкой крышки насоса, ротора двигателя. Выше она поступает в отводную трубку и проходит в змеевиковый холодильник, охватывающий корпус двигателя. Здесь жидкость отдает свою теплоту охлаждающей воде, подаваемой через полость термобарьера по трубке в полость холодильника.

Таким образом, жидкость проходит через зазоры двигателя и змеевиковый холодильник по замкнутому контуру, отдавая теплоту, получаемую в двигателе.

В описанной конструкции уплотнения вала исключены, и поэтому насосный агрегат является герметичным.

Рис. 3.33. Вертикальный герметичный насос

Дальнейшим развитием принципа соединения насоса и двигателя является, например, лопастный (осевой) многоступенчатый насос для перекачки нефтепродуктов, изображенный на рис. 3.34. В этой конструкции насос и двигатель полностью совмещены в общий конструктивный блок. Агрегат отличается большой компактностью и относительно малой массой. Он состоит из статора 1,защищенного гильзой (экраном) 2,и массивного ротора 3.Последний вращается в шарикоподшипниках 4.Ротор представляет собой массивный полый барабан, на внутренней поверхности которого расположены венцы рабочих лопастей S. Количество венцов определяется числом ступеней насоса.

В полости ротора жестко крепится стержень 6,на который набираются венцы направляющих лопастей 7,фиксируемых на стержне шпонками и затяжной гайкой 8.

Рис. 3.34. Однокорпусный электронасосный агрегат

Представляет существенный интерес применение в области малых производительностей и высоких напоров насосов с вращающимся корпусом. Конструктивная схема такого насоса дана на рис. 3.35.

В неподвижном корпусе 1насоса, скрепленном жестко с двигателем, расположен вращающийся корпус 2,закрепленный на консоли вала электродвигателя. Внутри вращающегося корпуса между радиальными лопастями расположен неподвижный приемник (обтекатель) 3.При вращении корпуса 2жидкость захватывается радиальными лопастями и под действием центробежных сил развивает давление, пропорциональное квадрату окружной скорости. Под этим давлением жидкость поступает в приемное отверстие 3и далее по осевому каналу 4отводится наружу в насосный трубопровод. Одновременно через приемный патрубок жидкость подводится в центральную часть вращающегося корпуса.

Рис. 3.35. Насос с вращающимся корпусом

Коэффициент быстроходности насосов этого типа составляет около 25; КПД достигает 60 %. Напорная характеристика крутопадающая, стабильной формы.

В насосостроении находят широкое применение различные синтетические материалы.

В зависимости от назначения насосов пластмассы, стеклопластики и производные каучука употребляются для изготовления и покрытия рабочих колес и внутреннего покрытия корпуса насоса.

На рис. 3.34 показан центробежный вертикальный погружной насос для перекачки соляной кислоты и различных агрессивных жидкостей при температурах до 60 °С.

Рабочее колесо открытого типа (без переднего покрывающего диска).

Рисунок 3.32 дает представление о конструкции насоса для перекачивания кислот и щелочей при температурах до 70 °С. Детали проточной части насоса - корпус, крышки, рабочее колесо, фланец уплотнения выполнены из пропилена.

Для работы с агрессивными кислыми жидкостями различной концентрации при температурах до 60 °С применяют гуммированные насосы, один из которых (ЗХ-9Р-1) показан на рис. 3.37. Корпус и крышки этого консольного насоса выполнены из конструкционного чугуна и с внутренней стороны покрыты слоем кислотостойкой резины (гуммированы). Колесо насоса сборное стальное, покрыто слоем резины. Покрытие резиной производится машинным способом в горячем состоянии, и поэтому слой резины прочно приваривается к металлу. Сальниковое уплотнение выполняется из кислотостойких материалов. В этой конструкции заслуживает внимания особый прием, примененный для разгрузки сальника и уменьшения осевой силы: на задней стороне рабочего диска колеса расположены лопасти, понижающие давление в зазоре между корпусом и колесом. Рабочее колесо насоса имеет свободные лопасти, без переднего покрывающего диска.

Рис. 3.36. Пластмассовый центробежный насос

Рис. 3.37. Гуммированный центробежный насос