1.9Назначение, устройство и принцип действия винтовых насосов
К винтовым насосам относятся такие насосы, у которых энергия перекачиваемой жидкости увеличивается в результате давления на нее непрерывно вращающихся винтовых поверхностей.
Винтовые насосы можно разделить:
по числу винтов – на одновинтовые и многовинтовые (до пяти винтов);
по зазору между нарезкой винтов – на герметичные и негерметичные;
по форме профиля нарезки винтов – на насосы с циклоидальным, эвольвентно-циклоидальным и специальным профилями;
по числу подводов на насосы с односторонним и двусторонним подводом жидкости.
В настоящее время на судах внутреннего плавания находят применение только трехвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением. На трехвинтовые насосы имеется ГОСТ 20883–83. Этот стандарт охватывает насосы с подачей 0,45÷400и давлением до 25. Трехвинтовые насосы относятся к классу герметичных и выполняются с односторонним и двусторонним подводом жидкости.
У трехвинтового насоса с односторонним подводом жидкости (рис. 17) средний винт 3 является ведущим, а два боковых 4 – ведомыми.
|
Рисунок 17 – Схема трехвинтового насоса
|
Нарезанные части винтов заключены в обойму (втулку) 5, вставленную в корпус 2. В обойме винты вращаются, как в подшипниках с небольшими зазорами. Корпус насоса имеет приемную камеру 1 с приемным патрубком и напорную камеру 6 с напорным патрубком. Эти камеры соединены предохранительно-перепускным клапаном 7.
Ведущий винт по сравнению с ведомыми более массивен, так как он несет основную нагрузку в рабочем процессе. Геометрические соотношения нарезок винтов выбраны так, что обеспечивается не только герметичность рабочих органов, но и отсутствие передачи крутящего момента с ведущего винта на ведомые. Последние не производят полезной работы, а служат только в качестве уплотнений, препятствующих перетеканию жидкости из напорной камеры в приемную, и в процессе нормальной работы вращаются не в результате взаимодействия с ведущим винтом, а благодаря давлению перекачиваемой жидкости, которая перемещается в насосе только вдоль оси винтов.
Винтовые насосы с циклоидальным зацеплением применяются в смазочных системах и системах регулирования машин, а также в системах гидроприводов для перекачивания вязких жидкостей. Они отличаются равномерной подачей жидкости, высокой экономичностью (КПД этих насосов 0,6÷0,8), незначительным изменением подачи с увеличением давления, высокой частотой вращения, малыми габаритными размерами и массой. Кроме того, данные насосы обладают самовсасываниём и хорошей всасывающей способностью. Допускаемая вакуум-метрическая высота всасывания винтовых насосов зависит от рода перекачиваемой жидкости. При работе на масле она составляет 5,0÷6,0м. Существенным недостатком этих насосов является сложный профиль нарезки винтов и малый зазор между винтами (0,05÷0,15мм) и винтами и втулкой корпуса (0,1÷0,15мм), что усложняет их изготовление.
1.10Назначение, устройство и принцип действия осевого насоса
В осевых насосах в отличие от центробежных жидкость движется в осевом направлении, поэтому они и получили такое название. В этих насосах отсутствуют радиальные перемещения потока и, следовательно, совершенно исключена работа центробежных сил. Приращение давления происходит исключительно за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную, т. е. за счет использования диффузорного эффекта. Но диффузорные потоки, как известно, устойчивы лишь при соблюдении определенных условий, нарушение которых ведет к отрыву пограничного слоя от поверхностей межлопастных каналов и в результате – к полному переформированию потока. Поэтому к проектированию и изготовлению осевых насосов предъявляются более высокие требования, чем это делается в отношении центробежных насосов.
Осевые (пропеллерные) насосы по своей конструкции просты. Основными элементами осевого насоса (рис. 18) являются: подвод 1, рабочее колесо 2, лопаточный отвод (выправляющий аппарат) 3 и корпус 4. Проточная часть насоса по существу представляет собой участок цилиндрической изогнутой трубы, и насос может быть легко встроен в общий трубопровод, к которому он подключен. Рабочее колесо, напоминающее гребной винт, получает вращение от электродвигателя (не показан) через вал 5. Подвод с обтекателем 7 и выправляющий аппарат неподвижные. Обтекатель обеспечивает плавный подвод жидкости к лопастям. В месте выхода вала из корпуса установлен сальник 6.
|
Рисунок 18 – Схема осевого насоса
|
Выправляющий аппарат раскручивает поток и направляет его по оси насоса. Иногда перед рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат, служащий для устранения закручивания потока, которое может возникнуть вследствие асимметрии потока перед входом в насос.
Судовые насосы выполняют вертикальными и горизонтальными, причем одноступенчатыми (с одним рабочим колесом). По способу закрепления лопастей рабочего колеса на втулке различают насосы жестколопастные и поворотно-лопастные. У первого типа насосов лопасти жестко закреплены на втулке, а у второго – могут поворачиваться. Благодаря повороту лопастей изменяется угол их установки и существенно расширяется область работы насоса. Однако наличие устройства для поворота лопастей сильно усложняет конструкцию насоса.
Область использования осевых насосов – большие подачи при малых напорах. Обычно их строят на подачи от 500,0 и более, при напоре около 4,0÷7,0м. Выпуск промышленных образцов осевых насосов регламентирован ГОСТ 9366–80.
Осевые насосы применяются в балластных системах ледоколов и плавучих доков, в подруливающих устройствах судов. На морских паротурбинных судах эти насосы используются для прокачки забортной воды через главные конденсаторы. Осевые насосы не обладают сухим всасыванием и имеют малую допустимую вакуумметрическую высоту всасывания. Для обеспечения бескавитационной работы эти насосы размещают ниже свободного уровня перекачиваемой жидкости.
На рис. 19 показан вертикальный осевой насос типа О (ГОСТ 9366–80). Он состоит из обтекателя 14, насаженного на вал 8, и входного патрубка 13, внутри которого установлено рабочее колесо 12. В пределах корпуса вал имеет 2 опоры 11 и 5 с лигнофолевыми (или резиновыми) вкладышами 4 и 10. Нижняя опора 11 смазывается перекачиваемой жидкостью, верхняя 5 – жидкостью, подаваемой специальным насосом. Верхняя часть вала находится в защитной трубе 6. Сальник 2 снабжен мягкой набивкой 3. Из рабочего колеса поток поступает в выправляющий аппарат 9, а затем в отводы 7 и 15.
|
Рисунок 19 – Осевой насос типа О
|
В рассматриваемой конструкции предусмотрен вал, состоящий из основного 8 в пределах насоса и промежуточного, который соединяется с валом электродвигателя. В свою очередь основной вал соединяется с промежуточным жесткой муфтой 1. Промежуточный вал имеет опору с радиально-упорным подшипником, воспринимающим массу ротора и осевую силу. Насосы типа О целесообразно использовать для откачивания водяного балласта у плавучих доков.
|