§ 3.7. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЖИДКОСТИ НА КОНСТРУКЦИЮ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Обычные конструкции центробежных насосов могут применяться для подачи воды с температурой до 353 К. В некоторых случаях по согласованию с заводами - изготовителями допускается повышение температуры до 378 К.

При работе подшипников выделяется некоторое количество теплоты, тем большее, чем менее совершенен подшипник. В горячих насосах значительное количество теплоты подводится к подшипнику через вал от сальников и перемещаемой жидкости. Эта теплота совместно с теплотой трения может создавать недопустимо высокие температуры элементов подшипника, приводящие к вытеканию смазки и полусухому трению. Отсюда вытекает необходимость охлаждения подшипников, предназначенных для перекачки горячих жидкостей. В таких насосах с небольшой лодачей смазка подшипников производится постоянными порциями масла, находящегося в ваннах подшипников. Охлаждение масла производят введением холодной воды в трубчатый змеевик, размещенный в масляной ванне подшипника или полости охлаждения, окружающей по­следнюю.

Сальники насосов являются важными элементами их. У насосов для горячих жидкостей сальники требуют особого внимания. Сальники таких насосов выполняются, как правило, охлаждаемыми. Здесь возможны различные конструктивные формы как с внешним отводом теплоты, так и с отводом теплоты водой, непосредственно омывающей поверхности втулок сальника.

При внешнем охлаждении в части корпуса насоса, окружающей сальник, делается кольцевая полость, в которую снизу подводится холодная вода. Отвод воды производится из самой верхней точки охлаждающей полости, чем предупреждается концентрация в ней воздуха и пара.

Простейшая конструкция сальника с охлаждением была показана на рис.

малейшие неплотности между поверхностью вала и набивкой и, проникая наружу и частично внутрь насоса, эффективно отводит теплоту от поверхности трения. Сальник такого типа не следует сильно затягивать; он должен пропускать воду тонкой струйкой или быстро выбегающими каплями.

Рис. 3.29. Два варианта опорных лап центробежных насосов

Значительные тепловые деформации и неравномерность их приводят к своеобразным конструктивным формам отдельных элементов насосов для горячих жидкостей.

Обычная схема расположения опорных лап корпуса насоса для подачи холодной воды показана на рис. 3.29, а. Расположение лап здесь нижнее. Применение такой конструкции в насосах для горячих жидкостей вызывает существенные затруднения с центровкой насоса и двигателя, если они соединяются непосредственно при помощи муфты.

Действительно, правильная центровка, произведенная при низкой монтажной температуре (рис. 3.29, а), неизбежно нарушится в течение короткого периода после пуска, как только насос разогреется до своей рабочей температуры. Размер Z, м, для электродвигателя практически останется без изменений, а для насоса он изменится за счет тепловой деформации ∆Z = 0,012∕∆t.

Таким образом, после разогрева насоса совпадение геометрических осей насоса и двигателя нарушается и возникает вибрация агрегата. Это обстоятельство заставляет располагать опорные поверхности лап насоса на уровне геометрической оси насоса (рис. 3.29,6). При этом тепловые деформации корпуса насоса будут распространяться симметрично и нарушений центровки при разогреве наблюдаться не будет.

В насосах для горячих жидкостей предусматривается надежная компенсация тепловых деформаций продольного и поперечного направлений. С этой целью производят фиксацию насоса шпонками, располагаемыми на лапах и корпусе и входящими в канавки на станине насоса (рис. 3.30).

Рис. 3.30. Компенсация тепловых деформаций насоса для горячих жидкостей

Рис. 3.31. Компенсирующее крепление опорной лапы насоса для горячих жидкостей

Поперечные шпонки 1фиксируют корпус насоса в продольном направлении и создают возможность для свободного поперечного расширения. Продольные шпонки 2фиксируют насос в поперечном направлении и позволяют ему свободно расширяться в продольном направлении.

Таким образом, обеспечивается свободное расширение корпуса насоса в направлениях, указанных на рисунке стрелками.

Фиксация корпуса в вертикальном направлении производится болтовыми соединениями (рис. 3.31). Здесь затяжка крепежного болта 1производится на втулке 2так, что между поверхностями массивной жесткой шайбы 3и прилегающей к ней опорной лапы 4достигается плотное соприкосновение без натяга.

Если в насосах для горячих жидкостей не предусмотрена компенсация тепловых деформаций, то возникают местные перенапряжения в материале, опасные для машины. В таких насосах секционного типа в тяжелых условиях находятся стяжные болты, затягиваемые при монтажной (относительно низкой) температуре. При разогреве насоса температура стяжных болтов не достигает температуры секций, так как они лежат вне секций, омываемых с внутренней стороны жидкостью высокой температуры. Возникающая разность тепловых деформаций вызывает в резьбовой части болтов перенапряжение материала. С целью предотвращения этого явления насосы снабжают изолирующим кожухом, захватывающим стяжные болты, а промежуток между внутренней поверхностью кожуха и корпусом набивают теплоизоляционным материалом.

При медленном разогреве насоса можно получить практически близкие температуры корпуса и стяжных болтов.