N, кВт (Л а

ИОШО)

7.}slioa бел 130)

58,8 (SOI И570]

и,1 im

2s,i т

22 (30!

Н, см (М.Ш.см) l07S\lW]

73.4 WOft

бзвМ]

12 IS 20 27, ZB J2 .W CQ 1,7, 7,8 Q,

Рис. 63. Универсальная характеристика насоса ПН-

Кавитация. Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности (каверн) в тех местах потока, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости. В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, но так как давление в потоке не бывает строго .постоянным, а пузырьки па,ра переносятся потоком, то вслед за вскипанием происходит обратный процесс быстрой конденсации пузырьков пара. При этом относительно большие массы жидкости, окружающей каждый пузырек пара, устремляются прн уменьшении объе.ма пузырька вследствие конденсации к его центру и в момент его полной ликвидации дают резкий точечный удар. Если пузырек пара в момент его полной конденсации находится на поверхности, ограничивающей поток, то удар приходится на эту поверхность и вызывает местное разрушение металла. Согласно современным исследованиям, истинные давления при кавитации могут достигать нескольких сотен атмосфер. Этим в основно.м и объясняется ра.зрушительная сила кавита-ционпых явлений, Кро,ме того, кавитация сопровождается термическими и электрохи.чическими явлениями, еще больше увеличивающими разрушения поверхностей проточной части насоса.

Кавитация вредна не только потому, что она влечет за собой разрушение металла, но также и потому, что у насоса в режиме кавитации снижается подача, напор и к. п. д. Работа кавитирующего насоса сопровождается шумо.м, внутренним треском и ударами.

Явление кавитации обычно возн,икаст во всасывающем тракте насоса. В некоторых случаях кавитация может возникнуть и на напорном тракте в местах срыва потока с рабочих поверхностей лопаток и регулирующих органов (задвижек, заслонок). В центробежных насосах Кавитация проявляется чаще всего с вогнутой стороны входных элементов лопаток при протекании жидкости через унлотнительные зазоры, а также в местах резкого поворота потока, вызывающего отрыв его от ограничивающей поверхности.

Способами борьбы с кавитацией являются адоры как конструктивного, так и эксплуатационного характера:

1) подбор диа.метра входного окна рабочего колеса, придание входным концам лопаток заостренной формы, подбор плавного перехода от тонкой к утолщен.ной части лопатки для уменьшения потерь;

2) применение колеса первой ступени с двухсторонним подводом жидкости или ббльши.м коэффициентом быстроходности, чем коэффициент быстроходности колес нослсдуюн1нх стунепей;

3) изготовление рабочих колес из .более вязкого материала (бронзы, чугуна, нержавеющей стали), а также покрытие внутренних поверхностей рабочего колеса и корпуса насоса специальными антикавитационными ла-ка.ми;

4) установка пожарных насосов на открытый водоис-тоЧНик с .минимальной высотой всасывания, использование воды с низкой температурой, обеспечение достаточной герметичности всасывающей линии и насоса;

5) плавность изменения режимов работы центробежного насоса, снижение частоты вран1енля вала пасоса и его подачи.

Основные конструктивные элементы центробежного насоса. Центробежные насосы, устанавливаемые на шасси пожар,ных авто.мобилей, при всем разнообразии их конструкций имеют об1Цне основные элементы, отличающиеся только конструктивными фор.мами и раз.мера-ми. Такими общими элементами в конструкции центро-

беж-ных насосов являются: подвод, рабочее колесо, (вал с 1П0дшип1никами, уплотнение, корпус с крышкой и отвод.

Подвод обеспечнзает равномерное раепределение скорости жидкости по сечению канала при входе ее в рабочее колесо. Средняя величина скорости потока жил-кости в подводящей трубе не должна превышать 2- 3 м/с. Большое распространение в конструкции пожарных насосов получил подвод, выполненный в форме пря-моосной трубы.

Рабочее колесо осуществляет непооредственное воздействие на протекающую через него жидкость и тем самым передаст ей механическую энергию двигателя. Рабочее колесо состоит из двух дисков, между которыми располагаются шесть-восемь лопаток, загнутых в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Рабочее колесо проектируют с учетом получения благоприятной формы проточной части, механической прочности и рациональной технологии изготовления. Имеются два типа формы профилей лопаток рабочих колес: цилиндрическая (ПН-25) и двоякой кривизны (ПН-30), ПН-40У). Последний тип фОрмы лопаток является наиболее благоприятным, так как обеспечивает условия движения жидкости с мини.мальными гндравлически.ми -потерями и лучшие антикавитационные свойства насоса.

Прн работе центробежного насоса на рабочее колесо воздействует осевая сила, направленная в сторону входа в колесо. Действие осевой силы возникает по следующей причине. Между колесом и стенками корпуса имеется зазор, поэтому жидкость поступает в свободное пространство н воздействует на наружную поверхность колеса, вследствие чего н возникает осевая сила (рис. 64).

В области от /?2 до Ri давления справа и слева равны и взаимно уравновешиваются. В области от /?в до Ri давление слева меньше, чем давление справа. Это ведет к возникновению осевой силы Рос величина которой определяется по формуле

(33)

где Яп -напор, развиваемый насосом, Н/см (кГ/см); (ii-средний диаметр уплотнения, см; rffi -диаметр вала насоса, см.

Рис. 64. BojiniKHOBeiiHe осевого усилия в цемтро-бежиом иасосе

/ - эпюра давления иа левую поверхность рабочего колеса: 2 -эпюра давления на правую поверхность рабочего колеса; 3 - эпюра рааностей давления

Рис. 65. Уравновешивание радиальных сил в спиральном отводе

а - два потока соединяются в общем диффузоре; б - каждый из потоков направляется в свой диффузор

Для разгрузки подшипников вала от действия осевого давлсння в задней стенке рабочего колеса находятся разгрузочные отверстия, позволяющие почти полностью уравнять давление по обе стороны рабочего колеса, т. е. Ppa;i= (0,1...0,2)Рос- При этом способе разгрузки значительно снижается к. п. д. насоса вследствие увеличения утечки жидкости через разгрузочные отверстия. Иногда для разгрузки подшипников всасывающие окна рабочих колес (насосы ПН-25, ПН-45) устанавливают в противоположные стороны. В некоторых конструкциях (.МП-600, МП-800) для амортизации осевых усилий применяют упорные и радиальпо-упорные подшипники или установочные кольца на валу насоса.

Валы 1И подшипники насоса должны обладать большой прочностью, .поэтому их изготовляют Hi

специальных сталей. Колеса на валу закрепляют пшон-камн и гайками. Чтобы предотвратить вибрацию вала при вранюпии, производят его статическую балансировку в собранном виде. Для восприятия действующих на вал радиальных нагрузок чаи\,е всего применяют подшипники качения (шарикоподшипники) и реже - подшипники скольжстия (в насосах ПН-20, ПН-30).

Сальниковые уплотнения устанавливают между валом и корпусом насоса для предотвращения

7 Зчк. т 193

утечки ЖИДкасти и подсоса атмосферного воздуха в полость насоса. Обычно применяют два вида сальниковых уплотненпй: набивные и самоуплотняющиеся. Большое Распространение в КО.пструкцил пожарных насосов получили самоуплотняющиеся радиальные сальники, устанавливаемые в стакане.

Рабочие колеса с корпусом насоса и крьмнкой уплотняют уплотнительными кольцами. Прпнц.ш1 действия уп-лстнення рабочего колеса ооюван на созданпН зиачн-тельных сонротивлснпп при перетекании жидкости через малые зазоры (0,25-0,3 мм) нз полости нагнетания в полость всасывания.

Корпус насоса представляет собой сложную отливку из чугуна или алюминиевого сплава, состоящую из корпуса -и крышки, разъемных в плоскости, першснди-кулярной оси вала насоса. В собрзнном вндс эти дета-.ги образуют внутреннюю полость, Предназначснную для подвода жидкости к рабочему колесу и сс отвода, а также для объединения в.сех деталей в одиН блок.

Отвод, НЛП о т в о д я щ и й капа л корпуса насоса прсдназпачсн для сбора жидкости, выбрасываемой из рабочого колеса, и преобразования иинетическон энергии .потока в потенциальную энерпию давления с .наименьшими гидравлическими Потерями. Основмой формой отвода является огшральный отвод или направляющий аппарат.

Спиральный отвод имеет форму постепенно расширяющегося канала yvTHTKoOSpasHon формы, охватывающего ра.бочее колесо но окружности выхода и переходящего в прямоосный диффузор у напорного патрубка. Спиральные отводы вследствие простоты конструкции .1! высокого 1К. п. д. получили широкое распространение в одноступенчатых насосах (П11-20К, ПН-ЗОКФ, ПН-40У и др.).

Сушественны..м недостатком сннральпого отвода является возникновение радиальной силы, действующей на вал насоса при .подача.х, отличающихся от расчетных.

Величина радиальной силы Рр определяется по формуле

PpH,,Dbk, (34)

где На - напор, развиваемый насосом, Н/.м (кГ/см); D - наружный диаметр рабочего колеса, см; b - ширина рабочего колеса па выходе, см;

поправоч1НЫй коэффициент, величина которого зависит от подачи насоса.

В конструкциях пожарных насосов разгрузка вала от действия радиальных сил осуществляется делением потока жидкости в спиральном отводе на две части. Конструктивное оформление деления потока имеет два варианта (рис. 65).

В первом варианте в конструкциях большинства од-нсстунеичатых пожарных насосов (ПН-20К, ПН-ЗОКФ и др.) при.меняют .двойной спиральный отвод. Однако уравновешнва1Ние радиальных сил в .конструкциях насосов такого типа достигается только в том .случае, если подача по обеим рукавным линиям одинакова.

Во втором варианте жидко.сть делится на два потока перегородкой, установленной в однозавитковом спираль-пом отводе. Этот вариант использован в конструкции насоса ПН-110.

Отвод в виде отдельного элемента (направляющего аппарата) применяют в конструкциях нзсосов секционного типа с числом ра.бочих колес два и более (ПН-25, ПН-45 и др.). Направляющий аппарат выполняют в форме неподвижного колеса с лопатками, образующими серию спиральных каналов диффузорного типа.

§ 46. КЛЛССИФИК-ШИЯ ЦРЛТРОБЕЖНЫХ П.ЛСОСОВ и их СРЛВИИТР.ЛЬП.ЛЯ ОЦЕНКА

Це1гг,робсжные насосы классифицируют по следую-HUTM признакам: 1. По роду перекачиваемой жидкости и назначению - всдонроводныс, канализационные, теплофикацио11"ные, кислотные, землесосные, пожарные и т. д.

2. По числу рабочих колес - одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые.

3. По расположению вала - с горизонталь-ным и вертикальным расположением вала.

4. По способу подвода воды к рабочему колесу - с односторонним и двухсторонним подводом.

5. По способу отвода воды от рабочего колеса - спиральные и турбинные (с направляющим аппарато.м).

6. П о р а ЗВ.ИВ а с м о м у .напору - низкого, нормального и высокого давления.

Т Зак. 242