После интегрирования и подстановки пределов полу--

P, = pgHBD/2.

(15.7)

Поперечная сила в вихревых насосах достигает больших значений. Так, при Я==100 м, В=40 мм, D = 150 мм, р= = 1000 кг/м получаем Рп=3000 Н (примерно 300 кгс). 1

Поперечная сила нагружает вал напряжениями переменного знака, вызывает прогиб его и смещение торцовых поверхностей колеса. Зто приводит к необходимости увели- ч ния осевых зазоров и ухудшению эксплуатационных качеств насосов.

Для уничтожения поперечной силы иршаеняют закрытую форму рабочих колес: рабочие каналы фрезеруются в торцовых поверхностях рабочего колеса, что обусловливает уравновешивание радиальных составляющих давления в любом осевом сечении межлопаточного канала.

15.5. Центробежно-вихревой насос

В вихревых насосах жидкость подводится- к рабочему колесу на его периферии, т.е. в зоне высоких скоростей. Поэтому возможность возникновения кавитации на входе в вихревое колесо весьма велика. Испытания вихревых насосов при различных частотах вращения подтверждают склонность их к кавитации.

Предупредить возникновение кавитации можно повышением давления на входе в вихревое колесо. Для этого следует установить на валу вихревого насоса дополнительное центробежное колесо. Насос такого типа, состоящий из двух последовательно включенных колес - центробежного й вихревого, называется центробежно-вихревым насосом (рис. 15.8).

На рис. 15.8 приведен продольный разрез центробежно-вихревого насоса типа ЦВ. Насос состоит из двух последовательно включенных колес - центробежного / и вихревого 2, посаженных на общий вал. Жидкость подводится к центробежному колесу, как указано стрелкой, по каналу в корпусе 3. Поток выбрасывается центробежным колесом в спиральный отвод и поступает далее по каналу, выполненному в корпусе, во входное отверстие вихревого колеса. Последнее подает жидкость через канал 4 в напорный трубопровод.

Опорой вала со стороны приводного двигателя являются два однорядных шарикоподшипника 5, воспринимаю-

щих также осевую силу. Эти подшипники монтируются в корпусе 6 и фиксируются в осевом направлении крышкой 7. Другой конец вала поддерживается одним шарикоподшипником, посажепным в крышку 8 корпуса. Корпус, крышка и центробежное колесо выполнены из чугуна, вихревое колесо - из стали.

Смазка подшипников - солидол, удерживаемый от расползания по валу войлочными кольцами.

Рис. 15.8. Центробежно-вихревой насос типа ЦВ

Уплотнение вала со стороны двигателя достигается резиновым кольцом 9 и системой прижимных втулок. Кроме того, в полость уплотнения по каналу 10 подводится жидкость под давлением, развиваемым центробежным колесом. Таким образом, обеспечивается водяное уплотнение. Аналогично выполнено уплотнение вала на стороне вихревого колеса. Жидкость, проникающая сквозь уплотнения, отводится в дренаж через отверстие .

Применение предвключепного центробежного колеса позволяет существенно повысить скорость на входе в вихревое колесо и, следовательно, получить более высокое давление вихревого колеса и насоса в целом,

В центробежно-вихревом насосе часть полного давления развивается центробежным колесом, КПД которого

выше, чем у вихревого колеса. Поэтому КПД центробег но-вихревого насоса выше, чем КПД чисто вихревого на coca (для вихревых насосов т)=50 %, для центробежке вихревых 11 55 %).

15.6. Область применения. Регулирование

Коэффициент быстроходности вихревых и центробежное вихревых насосов Пв=10-=-25. Следовательно, области npaj менения этих насосов по подаче и давлению близки к об ластям применения насосов объемных (поршневых и рс торных).

В табл. 15.1 приведены технические данные вихревь Таблица 15.1. Характеристики вихревых насосов

Примечание. Буквы, входящие в марку иасоса. обозначают; Э электрический; С - самовсасывающий; Н - иасос: Ц - центробежный; В -ревой; л - лопастный вихревой.

насосов, выпускаемых в СССР.

Сопоставление технических данных насосов показывав ет, что при одинаковых подачах вихревыг и центробежнс вихревые насосы развивают более высокие давления по сравнению с центробежными.

Регулирование подачи вихревых насосов производит дросселированием потока на выходе или изменением час- тоты вращения. Чаще применяют первый способ ввиду егйг простоты. Однако регулирование подачи изменением частоты вращения дает существенную экономию энергии, раС-, ходуемой на привод.

ГЛАВА ШЕСТНАДЦАТАЯ

ВОДОКОЛЬЦЕВЫЕ ВАКУУМНЫЕ НАСОСЫ

16.1. Способ действия

Для создания вакуума и отсасывания воздуха и технических газов широко распространены водокольцевые насосы.

На рис. 16.1 представлена конструкция такого иасоса, поясняющая способ действия его.

В цилиндрическом корпусе /, снабженном крышками 2 и 5, расположена, эксцентрично (смещение центров равно е) крыльчатка 4 с ло-

Рис. 16.1. Водокольцевой вакуумный насос -

пастями 5. При вращении крыльчатки вода, частично заполняющая корпус, сбрасывается к его периферии, образуя кольцевой объем. При этом в центральной части иасоса поверхность втулки крыльчатки, внутренняя поверхность йодяного кольца и поверхности смежных лопастей образуют объемы V, которые зависят от нх положения. Так, объем V, отмеченный на рисунке, двигаясь от верхнего положения к нижнему, постепенно увеличивается.

Поэтому возникает всасывание воздуха через патрубок 6 и приемное серповидное отверстие 7.

Прн движении объемов V нз нижних .положений вверх (в левой части поперечного разреза насоса) происходит уменьшение нх и вытеснение воздуха через напорное отверстие 8 и патрубок 9. Очевидно, что машина такого рода может всасывать и подавать газ только при условии наличия в корпусе достаточного количества воды.

При работе водв в небольших количествах уносится потоком газа, и убыль ее в корпусе должна восполняться.

По способу действия водокольцевой насос аналогичен роторным.] пластинчатым машинам.

16.2. Вакуум. Подача. Мощность

Крыльчатки водокольцевых насосов не могут быть посажены корпус абсолютно плотно. Практически между торцовыми поверхности, ми корпуса и крыльчатки имеется зазор (в новых конструкциях ,05- 1,1 мм). Поэтому имеет место перетекание жидкости и газа со стороны подачи на сторону всасывания, ухудшающее работу насоса.

Прн абсолютно плотной посадке крыльчатки в корпус н полном закрытии дросееля иа всасывающей трубе водокольцевой насос может создать в полости всасывания давление, равное давлению насыщенного пара прн температуре воды, находящейся в корпусе насоса. Так, при 7=293 К давление всасывания при указанных условиях будет равно 2,38 кПа, т. е. прн барометрической высоте 760 мм рт. ст. насос будет развивать вакуум, приблизительно равный (103,3-2,38): 103,3=98 7о.

Практически вакуум, развиваемый водокольцевым насосом при полном закрытии всасывающей трубы, не превышает 92 %

Подача, mVc, водокольцевого насоса при условиях всасыа#ння на основании элементарных геометрических соображений определяется формулой

- 2(l - a)s

(16.1)

где и D] - внешний и внутренний диаметры крыльчатки; а - минимальное погружение лопасти в водяное кольцо; г - количество лона- -J стей; / - радиальная длина лопасти, равная (Dj-D,)/2; s - толщина лопасти; Ь - ширина лопасти (внутренняя ширина корпуса)! п - частота вращения; т)о - объемный КПД, примерно равный 0,96.

Расчет мощности водокольцевого вакуумного насоса производится общепринятым методом по формуле (3.52). Коэффициент полезного действия водокольцевых насосов обычных конструкций не превышает 0,50.

Водокольпевые вакуумные насосы находят применение в технологических процессах для поддержания вакуума и отсасывания газов. В крупных насосных установках ими широко пользуются для заполнения центробежных и осевых насосов водой перед пуском.

В котельных установках с применением очистки хвостовых поверхностей котлов потоком дроби волокольневыми насосами пользуются для создания высоких скоростей воздуха в вертикальных трубах, транспортирующих дробь.

ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

17.1. СТ1Ъсоб действия. Основные понятия

При истечении жидкости через цилиндрический насадок в сжатом сечении струй возникает вакуум (рнс. 17.1) Яв,н 0,74 Н, где Н - напор перед насадком [1].

Если сечение насадка соединить прозрачной трубкой с уровнем жидкости, лежащей ниже оси насадка, то можно наглядно убедиться в

наличии высоты Явак-

Повышая напор Н, можно достигнуть такого подъема жидкости в трубке а, что жидкость, проходящая через насадок, будет захватывать жидкость, поднимающуюся по трубке а, и перемещать ее в направления движения; насадок становится струйным насосом.

Цилиндрический насадок как струйный насос в практике не используется, что объясняется большими потерями энергии в нем.

Схема струйного насоса, применяемого в промышленности, показана на рнс. 17.2.

Рабочая жидкость вытекает с высокой- скоростью через сопло / в приемную камеру 2. Струя рабочей жидкости в приемной камере соприкасается с перемещаемой жидкостью, поступающей по трубе 3. Благодаря трению и импульсному обмену на поверхности струн в приемной камере происходят захватывание и перемещение жидкости, поступающей по трубе 3 в. камеру смешения

4 и далее в конический диффузор 5. ,.

Рис. 17.1. Работа цилнндри-

В камере смешения происходит обмен насадка как струй-

импульсами между рабочей и переме- ного насоса

Рабочая

Рг. J гПеремеш.аемая с

/ гПеремеи1.аемая среда о

Рис. 17.2. Схема струйного насоса 26

Смесь т и nip б