10.1.12. Центробежные насосы специального назначения

В сельскохозяйственном производстве и в других областях часто приходится перекачивать смесь воды с твердыми материалами. Такая необходимость возникает при строительстве водохранилищ, прудов для нужд водоснабжения и орошения, при добыче удобрений в виде озерного ила (сапропеля) или торфа, песка, гравия, а также при удалении и транспортировании физиологических отходов животных и других материалов.

Для этих целей энергетические установки выполняют на базе специальных центробежных насосов: грунтовых (землесосов), песковых, багерных, фекальных, шламовых и других.

На примере грунтовых насосов (землесосов) рассмотрим особенности конструкции перечисленных насосов в сравнении с центробежными насосами для чистых жидкостей.

Землесосами называют гидравлические машины, предназначенные для транспортирования по напорным трубопроводам гидросмеси.

По принципу действия землесосы представляют собой центробежные насосы с некоторыми конструктивными изменениями, обусловленными наличием твердого материала в транспортируемой жидкости (рис.10.21).

Корпус 1 землесоса имеет постоянное сечение внутреннего канала, а не улиткообразное как у центробежного насоса, чтобы не происходило заклинивания при наличии в гидросмеси крупных включений. Для осмотра и очистки в корпусе предусмотрены люки. Материал корпуса – высококачественная сталь. В корпусе предусмотрены бронедиски 2 с обеих сторон рабочего колеса, которые меняют по мере их износа. В некоторых конструкциях землесосов внутреннюю поверхность корпуса гуммируют с целью уменьшения износа самого корпуса и предохранения его от разрушения ударными нагрузками.

Рабочие колеса 3 в основном закрытого типа, т.е. такие, в которых лопасти помещены между дисками. Число лопастей три - четыре. рабочее колесо подвержено износу больше любой другой части землесоса. Для уменьшения износа рабочие колеса гуммируют и покрывают твердыми сплавами. материал колеса - это высоколегированная сталь с добавками хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, ниобия, кобальта, марганца и др..

Гидросмесь, попадая между бронедисками и дисками колеса, вызывает повышенный износ обеих деталей. Поэтому в этот зазор с двух сторон колеса подается под давлением вода от вспомогательного насоса, благодаря чему происходит отжим абразивных частиц. Давление воды несколько выше давления развиваемого землесосом, но очень не на много, ибо в противном случае землесос будет нагнетать обедненную смесь.

Рис.10.21.

Характер работы землесоса коренным образом отличается от центробежного насоса, перекачивающего однородную жидкость.

Так как землесос перекачивает гидросмесь, плотность которой выше плотности воды, то и развиваемый вакуум на входе повышен и весьма часто Н_вак>. В этом случае начинается кавитация, о которой говорилось выше. Землесосы из-за вынужденных конструктивных отступлений от классических конструкций водяных насосов имеют пологие характеристики Н=f(Q) (рис.10.22) и при сравнительно небольшом изменении напора резко изменяют подачу. Скорость движения гидросмеси и гидравлические потери во всасывающем трубопроводе возрастают, что способствует возникновению кавитации.

Рис.10.22.

Отсутствие обратного клапана на всасывающем трубопроводе и наличие абразивной среды вынуждают для заливки землесоса применять единственно возможный способ – эжектирование.