Классификация гидравлических насосов

Гидравлическими насосами называются машины для создания потока жидкой среды. По принципу действия насосы могут быть разделены на две основные группы:

• объемные,
• динамические.

Объемные насосы работают по принципу вытеснения жидкости. Эти насосы в свою очередь делятся на

• возвратно-поступательные,
• роторные.

К возвратно-поступательным насосам относятся поршневые и плунжерные.

Роторные включают в себя целую группу насосов: шестеренные, винтовые, шиберные, пластинчатые и т.д.

Возвратно-поступательные насосы состоят из цилиндра, в который набирается жидкость в процессе всасывания; поршня, который, двигаясь в цилиндре, осуществляет всасывание и нагнетание; клапанов, управляющих ходом работы насоса; всасывающего и нагнетательного патрубков. Эти насосы изготавливаются одиночными и спаренными. Трехпоршневые насосы обеспечивают практически равномерную подачу жидкости, тогда как в одно- и двухпоршневых насосах подача крайне неравномерна (пульсирующая).

В шиберных пластинчатых насосах роль поршня выполняет подвижная пластинка переменной площади поперечного сечения, а роль цилиндра выполняет пространство между эксцентрично посаженными цилиндрами и торцевыми стенками.

Шестеренные (шестеренчатые) насосы (см. рисунок ниже) предназначены преимущественно для перекачивания вязких жидкостей. Две шестерни, одна из которых ведущая, а другая ведомая, вращаясь в хорошо подогнанном корпусе, перемещают масло, заполняющее впадины между зубьями по части окружности из полости всасывания в полость нагнетания.

Рабочими органами винтового насоса (см. рисунок ниже) являются три винта: центральный ведущий и замыкающие ведомые, помещенные в корпусе. Расточка выполнена так, что зазор между корпусом и внешней поверхностью винта как можно меньше мал. Винты имеют специальную форму резьбы, при которой обеспечивается непрерывное касание между сопрягающими поверхностями, благодаря этому между гребнями винтов и корпусов создаются три группы замкнутых полостей, перемежающихся при вращении винтов по стрелке слева направо. Жидкость из входного патрубка через отверстия в корпусе попадает к винтам, заполняет полости, выносится в первую часть и далее подается к напорному патрубку.

Лопастные насосы делятся на центробежные насосы и осевые. Изготавливаются они как с постоянным положением лопастей, так и с поворотными лопастями. По конструктивным данным и эксплуатационным особенностям насосы различают по частоте вращения рабочего колеса, подаче, по ступеням давления, по условиям подвода жидкости к рабочему колесу, по расположению вала и т.д.

Центробежные насосы (см. рисунок ниже) имеют различные частоты вращения вала. В основном, закономерность такова, что чем больше размеры насоса, тем меньше частота вращения. Сравнительно малые насосы работают с частотой вращения 1450-2950 об/мин. С увеличением частоты вращения как подача, так и напор центробежного насоса возрастают. При определенной частоте вращения центробежный насос развивает определенный напор. Иногда требуется получить напор в несколько раз больший, чем это дает определенный типоразмер насоса, без увеличения частоты вращения. В этом случае изготавливается многоступенчатый насос, в котором жидкость из выходного отверстия одного колеса переходит во всасывающее отверстие второго и т.д. до тех пор, пока не получит нужного напора. Все колеса насажены на один общий вал и вращаются синхронно. По количеству ступеней насосы разделяются на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые.

Для увеличения подачи центробежного насоса при неизменной частоте вращения применяются рабочие колеса с двухсторонним подводом жидкости. Расположение валов насосных агрегатов может быть горизонтальным или вертикальным.

По условиям отвода потока от рабочего колеса центробежные насосы делятся на насосы с направляющим аппаратам и без него. Наибольшее распространение получили центробежные насосы с горизонтальным валом и спиральной камерой. Насос состоит из рабочего колеса с лопастями, вала, корпуса, всасывающего и нагнетательного патрубков, сборного канала.

Установка центробежного насоса (см. рисунок ниже) состоит из всасывающей трубы с фильтром и обратным клапаном, насоса, задвижки, нагнетательного трубопровода. Большие насосы снабжаются контрольно-измерительными приборами: манометрами, вакуумметром и т.д. Приводится в действие центробежный насос при помощи двигателя, турбины, ременной передачи и пр. Насос и двигатель агрегатируются.

Жидкость под действием атмосферного давления из приемного резервуара поднимается по всасывающей трубе на высоту в области вакуума — к центральной части рабочего колеса насоса на вращающиеся лопасти. Под действием центробежных сил она перемещается вдоль лопастей к периферии, где собирается в сборном канале, называемом улиткой. Из улитки жидкость нагнетается в напорный трубопровод. Таким образом, благодаря воздействию лопастей рабочего колеса, жидкость получает механическую энергию от двигателя и поднимается на требуемую высоту.

В осевых насосах (см. рисунок ниже) основным рабочим органом является рабочее колесо с лопастями. Вода в этих насосах подводится в направлении его оси. При входе на рабочее колесо абсолютная скорость направлена вдоль оси, а при сходе с рабочего колеса абсолютная скорость направлена под некоторым углом к оси. Это означает, что жидкость, перемещаясь вдоль оси, одновременно вращается, т.е. имеет место винтовое движение жидкости, что приводит к дополнительным потерям энергии. Чтобы выправить закрученный поток и заставить его двигаться только вдоль оси, за рабочим колесом иногда устанавливается так называемый выправляющий аппарат. Рабочее колесо со стороны входа потока снабжается плавным обтекателем. Вал насоса с помощью жесткой муфты соединен с валом двигателя.

В поворотно-лопастных насосах угол установки лопастей (поворот лопастей) может изменяться с помощью штанги, проходящей в пустотелом валу. Это улучшает эксплуатационные качества насоса, его КПД.

Вихревой насос (см. рисунок ниже) состоит из рабочего колеса и корпуса с кольцевым каналом, имеющим перемычку. Короткие прямолинейные лопасти рабочего колеса частично перекрывают цилиндрический канал, при вращении жидкость увлекается лопастями и одновременно действием центробежных сил закручивается. Таким образом, по кольцевой камере движется спаренный вихревой валец, создающий «сцепление» жидкости с рабочим колесом и заставляющий ее двигаться от входного отверстия к выходному.

В струйном насосе (эжекторе) отсутствуют механические подвижные части. Он состоит из трубы с насадкой, камеры, смесительной камеры и диффузора. Жидкость, выходящая из насадки в виде струи расходом увлекает за собой жидкость из камеры, создавая в ней вакуум, благодаря чему снизу вверх обеспечивается постоянное подсасывание жидкости расходом. В камере смешения кинетическая энергия от потока расходом передается потоку. В диффузоре жидкость движется одним общим потоком, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную и давление на выходе возрастает.

Водокольцевой вакуум-насос (см. рисунок ниже) состоит из цилиндрического корпуса с плоскими боковыми стенками, в который помещают вращающийся барабан с лопастями. В боковой стенке имеются канавки, к которым присоединены всасывающий и нагнетательный патрубки. Барабан смонтирован эксцентрично по отношению к корпусу.

Эрлифт (воздухоподьемник), (см. рисунок ниже) состоит из вертикальной или наклонной трубы, нижний конец которой заглублен под уровень воды, и воздухоподводящей трубы, нижний конец которой находится в заборном оголовке эрлифта. При нагнетании воздуха через трубу он в виде пузырьков будет подниматься вверх по трубе, вследствие чего плотность водо-воздушной смеси в эрлифте будет меньше плотности воды водоема. Это обеспечивает подьем водо — воздушной смеси.