§ 38. Основные сборочные единицы центробежных насосов

Рабочие колеса. Предназначены для передачи энергии жидко­сти. Они бывают закрытыми, открытыми и полуоткрытыми. Рабо­чее колесо, имеющее два диска, называют закрытым. В настоящее время большей частью из­готовляют закрытые колеса с отлитыми, выфрезерован-ными в основном диске, кле­паными и сварными лопат­ками.

Рабочие колеса могут быть с односторонним или двусторонним входом жидко­сти. Рабочее колесо закры­того типа с односторонним входом жидкости (рис. 53) состоит из основного дис­ка 1 с втулкой, которая имеет шпоночную канавку, и покрывного диска 2 в ви­де широкого кольца. Между дисками находятся лопатки 3, отогнутые назад по направлению вращения колеса. Диски с лопатками изготовляют точным литьем.

Число лопаток колеса может быть от 6 до 12, чаще всего их бывает 8—9. При перекачивании жидкости со взвешенными твер­дыми частицами число лопаток бывает менее 6. Если между вса-

сывающим отверстием и внешним диаметром колеса большая раз­ница, то применяют чередующиеся лопатки: длинные, доходящие до всасывающего отверстия, и короткие.

В колесах открытого типа покрывного диска нет. Они имеют ос­новной диск с втулкой для крепления колеса на валу. Вместе с диском отлиты лопатки, образующие каналы. На обратной стороне колеса расположены большие и малые разгрузочные лопатки. Ко­леса открытого типа применяют при перекачивании веществ, со­держащих механические взвеси.

Колесо закрытого типа с двусторонним входом жидкости (рис. 54) имеет три диска: два покрывных 1 и 2 и один основной 3 с втулкой для крепления ко­леса на валу. Между диска­ми расположены лопатки 4.

Рабочие колеса отливают 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 колеса.

Корпус. Жидкость выходит из рабочего колеса со значительной скоростью. Необходимо собрать жидкость, отвести ее к выходному штуцеру, а также преобразовать с наименьшими потерями скоро­стной напор в давление. Эту задачу выполняют корпус и направля­ющие аппараты насосов.

Корпуса насосов бывают различных конструкций. Секционный корпус состоит из ряда одинаковых секций, число которых на еди­ницу меньше числа ступеней давления насоса. Последняя ступень давления обычно расположена 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.

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

Корпус с горизонтальным разъемом состоит из двух цельно­литых чугунных или стальных половин, из которых нижняя несет всасывающий и напорный патрубки.

В одноступенчатых консольных насосах применяют корпуса с вертикальным разъемом. В современных одноступенчатых насосах делают корпуса спирального типа. Жидкость, покидая рабочее ко­лесо, поступает в спиральную камеру, которая обычно заканчива­ется плавным раструбом для снижения скорости. Этот раструб на­зывают диффузором, он служит для преобразования кинетической энергии в потенциальную.

В многоступенчатых насосах секционного типа жидкость из рабочего колеса попадает в направляющий аппарат, который состо­ит из двух кольцевых диском, охватывающих с небольшим зазором рабочее колесо по внешней его окружности. Между дисками рас­положены лопатки, изгиб которых противоположен изгибу лопаток рабочего колеса.

В некоторых насосах большой подачи установлены направля­ющие аппараты с подвижными лопатками, поворотом которых ре­гулируют подачу.

Корпуса многоступенчатых насосов могут иметь диафрагмы и лопасти прямых и обратных направляющих аппаратов, уплотни-тельные кольца.

Применяются также многоступенчатые насосы с корпусом, со­стоящим из двух половин, с безлопастными направляющими аппа­ратами. В таких случаях цельнолитые половины корпусов выпол­няют со спиральными направляющими каналами. Обе половины корпуса оснащены фланцами. Примыкающие одна к другой плос­кости фланцев притерты друг к другу. Преимущество такой кон­струкции корпуса состоит в том, что, сняв верхнюю часть корпуса (крышку), не нарушая соединения насоса с трубопроводами, мож­но осмотреть все рабочие колеса и вынуть ротор из корпуса для ре­монта.

Кроме рассмотренных видов корпусов в нефтеперерабатыва­ющей и химической промышленности применяют цельнокорпусные насосы. Применение таких конструкций обусловлено особыми тре­бованиями в отношении надежности и безопасности эксплуатации.

Валы. Предназначены для передачи крутящего момента рабо­чим колесам. Вал вместе с посаженными на него деталями называ­ют ротором. Валы, работая при большой частоте вращения, под­вергаются действию поперечных сил, поэтому они должны быть прочными и обладать гибкостью. Материалом для валов служат углеродистая конструкционная и специальная легированная стали. Валы изготовляют прокатом или отковывают, а затем подвергают механической обработке. К изготовлению валов, их сборке и уста­новке предъявляют высокие требования.

Подшипники. В центробежных насосах применяют подшипники скольжения и качения.

Насосы малой мощности оснащают шарикоподшипниками и под­пятниками нормальных образцов, большой мощности — роликопод­шипниками с цилиндрическими и коническими роликами.

Смазку подшипников качения густую (консистентную) или жид­кую разбрызгивают кольцами.

Насосы с большой подачей выполняют также с подшипниками скольжения. Подача смазки на такие подшипники может быть коль­цевая разбрызгиванием или под давлением по циркуляционной смазочной системе.

Уплотнения валов. В насосах уплотнения могут быть: сальники, манжеты, торцовые уплотнения. Все уплотнения устанавливают в-местах выхода вала из корпуса насоса, они служат для предотвра­щения вытекания жидкости из корпуса насоса наружу.

Сальники с мягкой набивкой в центробежных насосах по уст­ройству такие же, как и сальники в поршневых насосах.

Применяют сальники с гидравлическим уплотнением. В этих сальниках между кольцами мягкой набивки расположено метал­лическое кольцо (фонарное кольцо), имеющее радиальные сверле­ния. Подаваемая в фонарное кольцо жидкость (вода, масло) со­здает гидравлический затвор, охлаждает и смазывает вал насоса.

В качестве набивки сальника применяют асбестовые шнуры, проваренные в масле с графитом, асбоалюминиевые и асбосвинсо-вые набивки. В последнее время в качестве набивок используют также графит, фторопласт-4, стекловолокно и др.

Важное значение для нормальной работы сальникового уплотне­ния имеют правильное изготовление набивки, укладка ее в гнездо, затяжка нажимной втулкой.

Из набивки изготовляют отдельные кольца. Предварительно в каждом кольце заделывают замок, набивка должна иметь гладкую поверхность. Сечение мягкой набивки подбирают, исходя из диа­метра вала и сальниковой камеры. В гнездо камеры следует за­кладывать по одному кольцу, смазав их маслом. При этом нужно хорошо заделывать замок каждого кольца сальника, следить за тем, чтобы замки соседних колец были смещены относительно друг друга на 180° для предотвращения утечки жидкости.

В насосах, сальники которых работают с подачей уплотняющей жидкости, особенно внимательно надо следить за установкой про­межуточного кольца.

Торцовое уплотнение представляет собой конструкцию, в кото-рой~плоские уплотняющие поверхности (торцовые поверхности вту­лок) расположены перпендикулярно оси вращения, а усилия, удер­живающие эти поверхности в контакте, направлены параллельно оси вала. Торцовые уплотнения бывают различной конструкции, но работают все они по одной и той же схеме.

На рис. 55 показана схема торцового уплотнения. Вместе с Ба­лом 1 вращается кольцо 3, укрепленное в упругой обойме 2. Невра-щающееся кольцо 4 и вращающееся кольцо 3 изготовлены из раз­личного материала и образуют пару трения, плотно прилегая друг к другу. Прижатие кольца 4 обеспечивается пружиной 7, которая одним концом упирается в кольцо 4, другим — в неподвижный кор­пус 6. Сильфон 5 из фторопласта закрывает пружину сверху и также обеспечивает герметичность.

Торцовые уплотнения могут быть с внутренним и внешним рас-положением упругих элементов, по числу пар трения — одинарны-ми,двойными тройными и т. д. Наиболее часто используют одинар­ные и двойные уплотнения.

Двойные торцовые уплотнения применяют в тех насосах, кото­рые перекачивают токсичные, огне- и взрывоопасные жидкости.

Продолжительность эксплуатации торцовых уплотнений в боль­шой степени определяется правильным выбором материалов и вы­соким качеством изготовления уплотняющих элементов.