Устройство и принцип работы центробежных насосов. Центробежные насосы: устройство и классификация

Широкое распространение центробежных насосов в быту и промышленности обусловлено их высокими эксплуатационными характеристиками и простотой конструкции. Для правильного выбора установки рассмотрим устройство центробежного насоса и основные типы.

Устройство насоса

В спиралевидном корпусе агрегата на валу находится рабочее колесо (или несколько у многоступенчатых насосов). Оно представляет собой передний и задний диски (или только задний), между которыми находятся лопасти.

Прокачиваемая жидкость с помощью всасывающего (принимающего) патрубка подается в центральную часть колеса. Вал приводится во вращение электродвигателем. Вода за счет центробежной силы выталкивается от центра рабочего колеса к его периферии. Тем самым в центре колеса создается разреженное пространство, область низкого давления. Это способствует притоку новой воды.

На периферии рабочего колеса наоборот: вода, находясь под давлением, стремится выйти через нагнетающий (отдающий) патрубок в трубопровод.

Типы центробежных насосов

1. По количеству рабочих колес (ступеней) центробежные различают:
   • одноступенчатые – модели с одной рабочей ступенью (колесом);
   • многоступенчатые – с несколькими колесами на валу.

1. По количеству дисков рабочего колеса :
   • с передним и задним дисками – они используются для сетей низкого давления или перекачки густых жидкостей;
   • только с задним диском.

1. :
   • горизонтальные;
   • вертикальные.

1. По величине создаваемого давления воды центробежные насосы бывают:
   • низкого (до 0,2 МПа) давления;
   • среднего (0,2-0,6 Мпа) давления;
   • высокого (от 0,6 Мпа давления).

1. По количеству и расположению всасывающих патрубков :
   • с односторонним всасыванием;
   • с двухсторонним всасыванием.

1. По скорости вращения установки :
   • быстроходные (высокоскоростные) – в этих моделях крыльчатка находится на втулке;
   • нормального хода;
   • тихоходные.

1. По способу вывода жидкости :
   • модели со спиральным выходом – в них водные массы выводятся непосредственно с периферии лопаток;
   • с лопастным выходом – жидкость выходит через направляющий аппарат с лопастями.

1. По своему назначению :
   • канализационные;
   • водопроводные и т.д.

1. По способу соединения установки с приводящим электродвигателем :
   • с помощью привода шкива или редуктора;
   • с помощью муфт.

1. По расположению установки во время работы :
   • поверхностные (наружные) насосы – при работе они располагаются на поверхности земли, а в резервуар (выгребную яму, приямок и т.д.) опускается водозаборный рукав;
   • погружные центробежные модели – такие устройства рассчитаны на погружение в перекачиваемую жидкость;

Виды рабочих колес центробежного насоса

Рабочее колесо – одно из важных частей центробежного насоса. В зависимости от мощности агрегата и места его работы они различаются:

1. по материалу :
   • чугун, сталь, медь применяется для изготовления колес, работающих в неагрессивных средах;
   • керамика и подобные материалы – при работе насоса в химически активных средах;

1. по способу изготовления :
   • клепаные (используются для маломощных насосов);
   • литые;
   • штампованные;

1. по форме лопастей :
   • с прямыми лопастями;
   • загнутые в сторону, противоположную направлению вращению рабочего колеса;
   • загнутые в сторону вращения рабочего колеса.

Форма лопастей влияет на напор воды, создаваемый агрегатом.

Рабочий вал

Это наиболее восприимчивая к повреждениям во время работы часть установки. Он нуждается в точной балансировке и центровке. Материалы, из которых изготавливается вал:

• кованая сталь;
• легированная сталь (для установок, работающих с повышенными нагрузками);
• нержавеющая сталь (для использования в агрессивных средах).

Виды валов:

• жесткие (для нормальных режимов работы);
• гибкие (для повышенных оборотов);
• соединенные с валом приводящего электродвигателя (применяются для бытовых моделей насосов).

Принцип действия центробежного насоса, а также схема центробежного насоса одинакова для всех видов агрегатов. Он основан на силовом воздействии вращающихся лопастей на поток перекачиваемой жидкости с передачей ей механической энергии от рабочего механизма. Различия типов установок заключаются в их мощности, создаваемом напоре воды и исполнении.

Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в возможности получения цельнолитого, прочного рабочего колеса с межлопаточным пространством полностью соответствующим теоретической геометрии и с точностью до 50 мкм.

Область техники

Полезная модель относится к области насосостроения, конкретно к отрасли производства центробежных насосов, а именно к конструкциям их рабочих колес из различных термопластичных материалов.

Уровень техники

В России наиболее активно разработкой конструктивных элементов и узлов центробежных насосов, в частности рабочих колес, занимаются следующие организации: ОАО «Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров», Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральное конструкторское бюро машиностроения», ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М.Федоровского», ОАО «Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов», ЗАО Уралэлектро-К», ОАО «Ливенский завод погружных насосов», ОАО «Бугульминский электронасосный завод», ООО «Научно-производственная фирма «АЛВИС», ООО «Завод полимеров КЧХК», ООО «Борец», ООО «Курс» и др.

Среди ведущих стран мира наиболее широкие исследования и разработки конструктивных элементов и узлов центробежных насосов, в частности рабочих колес, проводятся в Японии, ФРГ, США.

Известны отечественные и зарубежные изобретения и полезные модели, относящиеся к разработкам и производству рабочих колес центробежных насосов и являющиеся аналогами предлагаемой полезной модели.

Предложено центробежное реактивное рабочее колесо по патенту РФ на изобретение 2132973 С1, МПК F04D 29/22, F03В 3/12, 1999 г. /1/, которое может быть использовано в устройствах необъемного вытеснения, в частности в центробежных насосах для перекачивания жидкости и в турбинных установках. Колесо содержит два диска, между которыми жестко закреплен кольцевой поясок с выполненными в нем закрытыми отводными каналами. Колесо установлено на валу и имеет в центральной части отверстие для входа рабочего тела. Внутренней поверхностью пояска образована полость. Отводные каналы расположены по осевой составляющей, перпендикулярной радиусу колеса, и ориентированы выходами в направлении, противоположном направлению вращения колеса. Наиболее удаленная от центра колеса образующая канала расположена по касательной к внутренней окружности кольцевого пояска, имеющего высоту, равную диаметру отводного канала, и ширину - двум диаметрам отводного канала, а радиус свободной полости колеса выполнен равным не менее двух диаметров входного отверстия для рабочего тела. Использование данного изобретения позволяет снизить механические потери на трение и повысить КПД колеса.

Известно рабочее колесо центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 21422068 С1, МПК F04D 29/22, 29/28, 1999 г. /2/, содержащее ведущий, ведомый и лопаточный диски, образующие многорядные радиальные каналы. В каналах размещены лопатки, смещенные в окружном направлении. Стенки боковых каналов ближе к периферии выполнены конусными. Стенки, обращенные в противоположные стороны от плоскости симметрии колеса, выполнены пересекающимися между собой в его плоскости симметрии по окружности. Длина указанной окружности равна длине дуги всех каналов плюс толщина стенок между смежными каналами. На периферийном участке колеса выполнены периферийные радиальные каналы, размещенные в один ряд и сообщенные с радиальными каналами всех рядов через кольцевое пространство. Указанное пространство может быть разделено на секторы. Использование рабочего колеса данной конструкции повышает КПД и снижает пусковой момент за счет снижения вихревых потоков в колесе.

Предложено рабочее колесо центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 2154197 С2, МПК F04D 29/22, 2000 г. /3/, содержащее диски и пространственные рабочие лопасти, жестко соединенные между собой с помощью хвостовиков лопастей, входящих в тело дисков. Поверхности пространственных рабочих лопастей и хвостовиков выполнены в виде линейчатых поверхностей, образованных скрещивающимися и пересекающимися вне лопастей прямыми, а хвостовики выполнены в форме ласточкина хвоста. Эти хвостовики заливаются горячим расплавом, образующим диски при отливке рабочих колес, образуя соединение, обеспечивающее неразборность даже при местных повреждениях колеса. Предпочтительно, чтобы температура плавления материала лопастей была выше температуры плавления материала дисков рабочего колеса. Использование изобретения позволяет повысить надежность и экономичность насоса за счет снижения гидродинамических потерь.

Известно радиальное рабочее колесо центробежного насоса по европейскому патенту ЕР 978658 А1, МПК F04D 29/22, 2000 г. /4/ с проточным каналом между осевой зоной входа потока и радиальной зоной его выхода. Проточный канал ограничен внутренней и наружной поверхностями лопатки и кольцевыми первой и второй поверхностями канала, проходящими поперечно к оси радиального рабочего колеса, направленными одна к другой и выполненными за одно целое с радиальным рабочим колесом. Для упрощения изготовления радиального рабочего колеса поверхности канала имеют различный диаметр. При этом минимальный диаметр первой поверхности канала соответствует максимальному диаметру второй поверхности канала. Первая поверхность канала расположена на стороне входной зоны радиального рабочего колеса.

Предложено рабочее колесо погружного центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 2164626 С1, МПК F04D 29/22, 2001 г. /5/, состоящее из ведущего и покрывного дисков с расположенными между ними лопатками, образующими с дисками проточные каналы переменного сечения. Проточные каналы выполнены сужающимися от центра к периферии колеса и уменьшающимися по высоте. При этом профиль лопаток выполнен по эвольвенте, концы которых распрямлены под углом 35-42° к касательной окружности наружного диаметра колеса, сопряжение с плоскостями ведущего и покрывного дисков выполнено по радиусу с возрастающей величиной от центра к периферии лопаток от 1/20 до 1/2 высоты канала на участке, равном 0,3-0,4 длины лопаток, и равной 1/2 высоты канала на периферийном участке. Причем угол наклона внутреннего конца лопаток к плоскости ведущего диска равен 107-115°, а ведущий и покрывной диски снабжены импеллерами, установленными на наружных плоскостях ведущего и покрывного дисков. Импеллеры на наружной поверхности ведущего диска выполнены в виде прямых лопаток, а импеллеры на наружной поверхности покрывного диска выполнены в виде эвольвентных лопаток. Диаметр ведущего диска меньше диаметра покрывного на величину, равную 1,2-1,6 ширины проточных каналов на периферии дисков. Изобретение позволяет повысить КПД и напор насоса.

Известно рабочее колесо центробежного насоса по патенту ФРГ на изобретение DE 10006983 А1, МПК F04D 29/22, 2001 г. /6/, в частности применяемого в посудомоечных и стиральных машинах циркуляционного насоса. Рабочее колесо вращается с упором в корпусе, снабженном всасывающим и напорным патрубками, и выполненное с несколькими рабочими лопатками, а также с упорным кольцом контактного кольцевого уплотнения. Рабочие лопатки проходят радиально от ступицы колеса к его периферии и расположены на передней стороне перекрытия лопаток со стороны набегания потока и/или на задней стороне перекрытия лопаток со стороны корпуса. Рабочее колесо с перекрытиями рабочих лопаток выполнено полуоткрытым. При этом перекрытие лишь частично перекрывает лопатки с передней или задней стороны. Преимущественно рабочее колесо изготовлено в виде детали модельного литья за одно целое с керамическим кольцом замыкающей опоры.

Предложен узел рабочего колеса насоса по международному патенту WO 190582 А1, МПК F04D 29/22, 2001 г. /7/, содержащий рабочее колесо, имеющее пару дисков, отдельно соединяемых с ведущим валом для вращения относительно оси. Между дисками расположены вращающиеся совместно с ними лопатки рабочего колеса. Кроме того, узел имеет устройство, прилагающее к рабочему колесу осевое усилие, скрепляющее между собой диски и расположенные между ними лопатки.

Известно открытое рабочее колесо для центробежных насосов по европейскому патенту ЕР 1173678 А1, МПК F04D 29/22, 2002 г. /8/ с деталью ступицы, в которой выполнено центральное отверстие ступицы, и с первым лопаточным элементом, который со стороны ступицы соединен с деталью ступицы. Рабочее колесо имеет среднюю поперечную пластину, на которую опираются с обеих сторон первые лопаточные элементы.

Предложено рабочее колесо центробежного насоса с регулируемой шириной по патенту США на изобретение US 6419450 ВА, МПК F04D 29/22, 2002 г. /9/, обеспечивающее возможность выбора заданной ширины рабочего колеса из ряда располагаемых значений. Рабочее колесо содержит первый кожух, имеющий ряд рабочих лопаток, и второй кожух, в котором сформировано равное количество плоских поверхностей, и группы канавок. Каждая группа имеет равное количество углубленных канавок, в которые вставляются лопатки первого кожуха. При сборке колеса имеется возможность выбора между формированием проточных каналов, образованных наружными кромками лопаток, упирающихся в плоские поверхности, или ряда проточных каналов различной ширины, образованных введением лопаток в соответствующую группу канавок. После окончательной сборки, рабочее колесо имеет фиксированную ширину. Предложенная конструкция уменьшает количество прессформ, необходимых для изготовления рабочих колес различной ширины, а также уменьшает количество различных сборочных деталей рабочих колес.

Известно центробежное колесо по патенту РФ на изобретение 2213271 С2, МПК F04D 29/22, 13/10, 2003 г. /10/, состоящее из пластмассовых переднего и ведущего дисков. Поверхность уплотнения, наиболее подверженная износу, выполнена в виде штампованного кольца из нержавеющей стали, залитого в пластмассу переднего диска, и работает в паре с резиновой втулкой диафрагмы. Осевая разгрузка колеса выполнена в виде радиальных лопаток, расположенных на оборотной стороне ведущего диска. Изобретение направлено на повышение износостойкости и долговечности пластмассовых колес.

Предложено сварное рабочее колесо двустороннего всасывания центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 2229628 С1, МПК F04D 29/22, 2004 г. /11/, содержащее ведущий и два покрывных диска и расположенные между ними лопатки. По наружным краям лопаток выполнены прямоугольные шипы, имеющие длину в 3-5 раз большую толщины лопаток, и расположенные на расстояниях, кратных 1-1,3 длины шипов. В покрывных дисках по линиям сопряжения с лопатками выполнены сквозные отверстия, в которых установлены шипы лопаток с образованием зазоров по ширине и длине. С наружной стороны покрывных дисков по контуру отверстий сняты фаски для сварных швов. Шипы лопаток выполнены с высотой, на 1-2 мм большей толщины стенок покрывных дисков, и установлены с образованием зазоров 0,1-0,15 мм. Фаски, снятые по контуру отверстий, равны 0,3-0,5 толщины лопаток. Изобретение направлено на создание недорогого и эффективного сварного колеса с надежной фиксацией дисков и лопаток между собой за счет повышения качества сварных швов.

Известно рабочее колесо погружного центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 2234001 С1, МПК F04D 29/22, 13/10, 2004 г. /12/, содержащее основной и покрывной диски, между которыми размещен профильный диск, выполненный с чередующимися передними и задними выступающими поверхностями. Передние выступающие поверхности жестко соединены с покрывным диском, задние выступающие поверхности жестко соединены с основным диском, лопасти рабочего колеса образованы боковыми поверхностями профильного диска, а проточная часть образована выступающими поверхностями профильного диска и чередующимися секторами внутренних поверхностей основного и покрывного дисков. Профильный диск может быть выполнен методом штамповки, а жесткое соединение выступающих поверхностей профильного диска с основным и покрывным дисками может быть выполнено посредством сварки, пайки или склейки. Изобретение направлено на создание рабочего колеса погружного центробежного насоса, конструкция которого позволяет снизить трудоемкость за счет упрощения технологии изготовления, снизить металлоемкость и повысить КПД

Предложено сварное рабочее колесо центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 2244169 С2, МПК F04D 29/22, 2005 г. /13/, содержащее ведущий и покрывной диски с расположенными между ними лопатками, по наружным краям которых выполнены шипы длиной в 3-5 раз большей толщины лопаток, расположенные на расстояниях между ними кратных 1-1,3 длины шипов. В покрывном и ведущем дисках выполнены сквозные отверстия, в которых установлены шипы лопаток с образованием зазоров по ширине и длине. С наружной стороны дисков по контуру отверстий сняты фаски для сварных швов. Шипы лопаток выполнены прямоугольными с высотой, на 1-2 мм большей толщины стенок дисков и установлены в отверстиях с образованием зазоров по ширине и длине 0,1-0,15 мм. Фаски, снятые по контуру отверстий дисков, равны 0,3-0,5 толщины лопаток. Шипы лопаток вместе с дисками в сборе обварены электродуговой сваркой, а входной участок лопаток выполнен со скосом по радиусам образующей конуса. Изобретение направлено на создание недорогого и эффективного колеса насоса и снятие ограничения по его максимальному диаметру.

Известно рабочее колесо центробежного насоса по патенту РФ на изобретение 2258158 С1, МПК F04D 29/22, 7/06, 2005 г. /14/, содержащее металлическую ступицу, защитное полимерное покрытие, из которого сформированы части рабочего колеса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью. Ступица снабжена соосным с ней металлическим кольцом, которое соединено со ступицей неразъемным соединением и имеет овальные отверстия, длинные оси которых расположены радиально и симметрично оси ступицы. Причем отношение площади кольца к суммарной площади овальных отверстий от 3 до 5, отношение ширины овальных отверстий к толщине защитного покрытия от 1 до 3, отношение длины овальных отверстий к их ширине от 1 до 5, отношение наружного диаметра колеса к наружному диаметру кольца от 1,02 до 1,10. Полимерное покрытие выполнено из фторопласта. Изобретение направлено на повышение долговечности.

Предложено двухдисковое рабочее колесо лопастной гидравлической машины по патенту РФ на изобретение 2266434 С2, МПК F04D 29/22, 7/04, 2005 г. /15/, содержащее металлический каркас, состоящий из соединенных между собой ведущего диска, его ступицы, ведомого диска и соединительных элементов, установленных между торцевыми поверхностями дисков и формирующих профили нескольких лопастей, а также износостойкое покрытие каркаса. Диски выполнены в виде концентричных колец, соединенных между собой перемычками. Соединительные элементы, формирующие профиль каждой лопасти, соединены с упомянутыми кольцами дисков. Кольца, перемычки и соединительные элементы выполнены из арматурной стали одинакового сортамента и соединены между собой с помощью сварки. Для формирования единого каркаса внутреннее кольцо ведущего диска соединено перемычками со ступицей также посредством сварки. Изобретение направлено на снижение металлоемкости и массы рабочего колеса машины.

Известно рабочее колесо водяного насоса по патенту Японии на изобретение JP 3668465 В2, МПК F04D 29/22, 2005 г. /16/, имеющее основное тело, сформированное из синтетического полимерного материала, и лопатки, расположенные вокруг центрального вращающегося участка. Имеется также металлическая втулка, в которую с передней стороны вращающегося центрального участка установлен цилиндрический элемент, имеющий на осевом конце плавно сужающийся участок. С задней стороны вращающегося центрального участка установлен околоосевой опорный элемент. Между цилиндрическим элементом и околоосевым опорным элементом сформирована опорная поверхность. Металлическая втулка вставлена в центральный вращающийся элемент.

Проведенный анализ отечественной и зарубежной патентной информации по конструкциям рабочих колес центробежных насосов показал, что рабочие колеса выполнены из различных конструктивных элементов с использованием различных сварочных, штамповочных, прессовых, литейных и других форм. При этом рабочие колеса по точность конструктивных элементов и прочность их соединения, в частности основного (лопастного) и покрывного дисков, можно разделить на два типа в зависимости от технологии их производства.

Первый тип: отливают два диска - основной и покрывной, а затем эти два диска либо сваривают, либо спаивают, либо склеивают. Однако, очень сложно при сварке, пайке или склеивании сохранить геометрию проточных каналов, да и прочность соединения дисков значительно ниже прочности материалов дисков. Кроме того, при этом невозможно получить лопатки рабочего колеса с пространственной геометрией.

Второй тип: рабочее колесо отливают целиком, а пространство между лопаток формируют путем обработки или за счет специальных вставок. Недостатки второго типа: или невозможность получить форму канала, точно соответствующую теоретической геометрии, или, так как вставки состоят из множества разъемных деталей, сложность процесса изготовления рабочих колес и, соответственно, его нетехнологичность.

Таким образом, известные в настоящее время конструкции рабочих колес центробежных насосов и технологии их производства имеют существенные недостатки: невозможность точного копирования в прессовой или литейной форме теоретической геометрии проточных каналов и/или низкая надежность соединения покрывного и лопастного дисков, а также недостаточная технологичность производственного процесса.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков.

Предлагается рабочее колесо центробежного насоса, представляющее единую цельнолитую конструкцию из термопластичного материала, получаемую литьем по выплавляемым стержням, позволяющим с высокой точностью (до 50 мкм) повторить теоретическую геометрию проточных каналов и получить прочное рабочее колесо, без сваривания, пайки или склеивания его конструктивных элементов, а именно с прочностью эквивалентной прочности используемого термопластичного материала.

Из вышеприведенных конструкций рабочих колес центробежных насосов, являющихся аналогами заявляемой полезной модели, в качестве прототипа принято рабочее колесо по патенту РФ на изобретение 2213271 С2, МПК F04D 29/22, опубл. 27.09.2003 /10/, которому присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков предлагаемой полезной модели.

Раскрытие полезной модели

Предлагаемая полезная модель представляет собой единую цельнолитую конструкцию высокоточного и прочного рабочего колеса центробежного насоса из термопластичного материала.

Такая единая цельнолитая конструкция рабочего колеса выполнена путем применения литья по выплавляемым стержням, включающего три этапа.

На первом этапе: из легкоплавкого, но теплоемкого металла или сплава отливают стержни, по своей наружной геометрии полностью соответствующие внутреннему межлопаточному пространству рабочего колеса. Количество стержней определяется геометрией рабочего колеса. Температура плавления легкоплавкого материала должна быть немного ниже рабочей температуры термопластичного материала, а его теплоемкость должна быть такой, чтобы выдержать без потери формы и повреждения поверхностного слоя кратковременный нагрев до температуры переработки термопластичного материала.

На втором этапе: отлитые из легкоплавкого материала стержни, а также металлическую втулку для привода, вставляют в прессовую форму в качестве закладных элементов и рабочее колесо отливают на термопластавтомате или ином оборудовании по переработке термопластичных материалов.

На третьем этапе: отлитое рабочее колесо вместе со стержнями и втулкой нагревают до температуры плавления легкоплавкого материала, выплавляют стержни и получают цельнолитое рабочее колесо с внутренним межлопаточным пространством высокой точности, до 50 мкм, соответствующей точности изготовления литейных форм получения стержней.

Выплавленный легкоплавкий материал стержней можно в дальнейшем многократно использовать.

В предлагаемом рабочем колесе практически отсутствует дисбаланс, что является следствием его конструктивного решения и высокой точности изготовления. Кроме того, производство таких колес является высоко технологичным и экономичным, так как материал выплавляемых стержней используется многократно.

Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью - создание единой конструкции цельнолитого высокоточного и прочного рабочего колеса центробежного насоса из различных термопластичных материалов.

Краткое описание графических материалов, поясняющих сущность полезной модели

На фиг.1. представлено графическое изображение 1-го этапа получения рабочего колеса: отливка стержней из легкоплавкого материала.

На фиг.2. - графическое изображение 2-го этапа получения рабочего колеса: сборка стержней и металлической втулки в пресс-форму и получение отливки.

На фиг.3. - графическое изображение 3-го этапа получения рабочего колеса: выплавка стержней.

На фиг.4. изображена единая цельнолитая конструкция рабочего колеса центробежного насоса - предлагаемая полезная модель.

Графические материалы представлены на отдельных листах с отдельной нумерацией.

Осуществление полезной модели

Получение конструкции единого цельнолитого высокоточного и прочного рабочего колеса центробежного насоса из термопластичного материала осуществляют литьем по выплавляемым стержням, в частности следующим образом.

Из сплава олова с висмутом, известного как сплав Вуда, отливают стержни, по своей наружной геометрии полностью соответствующие внутреннему межлопаточному пространству рабочего колеса (фиг.1). Количество стержней определяется геометрией рабочего колеса. Температура плавления указанного сплава - 155°С. Однако, стержни, отлитые из него, можно кратковременно, в течение 10 секунд, нагреть до температуры 320°С без потери формы и повреждения поверхностного слоя.

Отлитые из этого сплава стержни, а также металлическую втулку для привода, вставляют в прессовую форму в качестве закладных элементов (фиг.2). Рабочее колесо отливают в прессовой форме на термопластавтомате обычным способом переработки термопластичных материалов.

Отлитое на термопластавтомате, рабочее колесо вынимают из прессовой формы. Стержни из сплава олово-висмут находятся внутри рабочего колеса, образуя межлопаточное пространство. Затем колесо вместе со стержнями и втулкой помещают в специальную ванну с высокотемпературным маслом. Масло нагревают до температуры 180°С, выплавляют стержни и получают цельнолитое рабочее колесо (фиг.3) с внутренним межлопаточным пространством высокой точности, до 50 мкм, соответствующей точности изготовления литейных форм. Выплавленный сплав олово-висмут можно в дальнейшем многократно использовать.

Технический результат заключается в возможности получения цельнолитой конструкции прочного рабочего колеса из термопластичного материала с межлопаточным пространством полностью соответствующим теоретической геометрии и с точностью до 50 мкм (фиг.4).

Пример реализации полезной модели

Практическим примером реализации предлагаемой полезной модели является изготовленное рабочее колесо из термопластичного материала «Полифениленсульфид» марки «Фортрон 1140L4», представленное на фиг.4.

Где: 1 - покрывной диск;

2 - пространственные лопатки;

3 - металлическая закладная втулка;

4 - основной (лопастной) диск.

Промышленная применимость

Предлагаемая полезная модель может найти широкое применение в насосостроении в качестве цельнолитых, высокоточных и прочных рабочих колес центробежных насосов из различных термопластичных материалов.

1. Рабочее колесо центробежного насоса, содержащее основной и покрывной диски из термопластичного материала и металлическую втулку для привода, отличающееся тем, что выполнено как единая цельнолитая конструкция с высокоточной геометрической формой конструктивных элементов и прочной связью между ними путем литья по выплавляемым стержням в три этапа:

на первом этапе: из легкоплавкого, но теплоемкого металла или сплава отливают стержни, по своей наружной геометрии полностью соответствующие внутреннему межлопаточному пространству рабочего колеса и количество которых определяется геометрией рабочего колеса; температура плавления легкоплавкого материала должна быть немного ниже рабочей температуры термопластичного материала, а его теплоемкость должна быть такой, чтобы выдержать без потери формы и повреждения поверхностного слоя кратковременный нагрев до температуры переработки термопластичного материала;

на втором этапе: отлитые из легкоплавкого материала стержни, а также металлическую втулку, вставляют в прессовую форму в качестве закладных элементов и рабочее колесо отливают на термопластавтомате или ином оборудовании по переработке термопластичных материалов;

на третьем этапе: отлитое рабочее колесо вместе со стержнями и втулкой нагревают до температуры плавления легкоплавкого материала, выплавляют стержни и получают цельнолитое рабочее колесо с внутренним межлопаточным пространством высокой точности, до 50 мкм, соответствующей точности изготовления литейных форм получения стержней.

Сливной насос монтируется в стиральную машину и применяется для слива и закачки воды в процессе осуществления цикла стирки. Является наиболее слабым звеном стиральной машины, поэтому периодически требует ремонта. Возможна покупка и монтаж нового насоса по невысокой цене.

Часто в сельском хозяйстве, в промышленности и в частных домах используют насосное оборудование. Их предназначение заключается в перемещении разных видов жидкости. Именно поэтому насосные агрегаты имеют много разновидностей,особое место среди которых занимают центробежные насосы.

Основной рабочий элемент этого оборудования — рабочее колесо. В данной статье подробно рассматривается понятие рабочего колеса, устройство этого конструктивного элемента, а также его виды.

1 Понятие рабочего колеса и его устройство

Рабочее колесо (крыльчатка) насоса — основной рабочий элемент насосного оборудования, который передаёт энергию, получаемую от мотора. Внешний и внутренний диаметр по лопаткам, форму лопаток, ширину колеса можно определить с помощью расчетов.

Главное назначение рабочего колеса насоса – генерирование центробежной силы , которая создаёт давление, которое приводит в движение поток жидкости.

В конструкцию рабочего колеса входят следующие основные элементы:

• передний (ведущий) диск;
• задний (ведомый) диск;
• крыльчатка, которая состоит из лопастей, находящихся между дисками.

Лопасти крыльчатки насосного оборудования, зачастую, имеют изогнутость к стороне, противоположной к направлению, к которому они движутся.

1.1 Функции рабочего колеса насоса

Принцип работы крыльчатки: когда начинается рабочий цикл жидкость накапливается между лопастей одновременно с началом вращения крыльчатки. Под воздействием вращения появляется центробежная сила, способствующая появлению давления; затем жидкость отходит от середины крыльчатки и постепенно прижимается к стенкам. Перекачиваемая среда, под напором выводится наружу через нагнетательный патрубок, при этом в середине крыльчатки создается минимальное давление, способствующее поступлению следующей порции жидкости для крыльчатки.

Также следует обратить внимание, что данный процесс происходит циклично, благодаря этому работа насосного оборудования стабильная и бесперебойная.

1.2 Виды и отличия

Рабочие колеса бывают таких типов:

• открытые;
• закрытые;
• полузакрытые.

Центробежный насос с открытым рабочим колесом на сегодняшний день практически не применяют, так как их КПД < 40%. Но на немногих землесосных снарядах давней постройки такие колеса еще эксплуатируются. Но данный тип крыльчаток имеет и преимущества.Они гораздо менее подвержены засорению, и их весьма легко можно защитить от износа стальными накладками. Также отремонтировать данный тип колес можно очень просто.

Полузакрытый тип имеет диск со стороны, которая противоположная всасыванию. Данные типы не применяются в больших грунтовых агрегатах, но применяются в небольших насосах, для которых вопрос о засоряемости является краеугольным камнем.

Закрытые типы выдают наивысший КПД, их применяют на всех современных насосных оборудованиях. Они обладают высокой прочностью, но их защита от износа и ремонт гораздо сложнее, чем полузакрытых и открытых крыльчаток.

Закрытое колесо имеет от двух до шести рабочих лопаток. На его наружной поверхности дисков обычно делают радиальные выступы. Либо выступы, которые повторяют очертание лопаток.

Крыльчатки чаще всего производят цельнолитыми. Но в Соединенных Штатах Америки их иногда производят сварными, из литых деталей. В случае применения трудно обрабатываемых твердых сплавов крыльчатки, иногда, делают с отъемной ступицей, изготовливаемой из более мягкого материала.

1.3 Наиболее часто применяемые виды посадок

Конусная (коническая) посадка– позволяет легко установить и снять крыльчатку с вала насоса. Недостатком такой посадки является менее точное положение крыльчатки относительно корпуса насосного агрегата в продольном направлении, чем при цилиндрической посадке. На вал рабочее колесо посажено жестко, поэтому оно обездвижено. К тому же коническая посадка, как правило, дает большие биения рабочего колеса, а это, в свою очередь, негативно влияет на сальниковые набивки и торцевые уплотнения .

Цилиндрическая посадка – обеспечивает точное расположение крыльчатки на валу. Фиксация колеса на валу производится за счет 1-ой или нескольких шпонок. Данная посадка используется в вихревых насосах, и погружных вихревых насосах. Недостатком такой посадки является потребность точнейшей обработки, как вала насоса, так и самого отверстия в его ступице.

Посадка шестигранная (крестообразная) – как правило, применяется в насосном оборудовании для скважин. Эта посадка обеспечивает простую установку и снятие крыльчатки. Она прочно фиксирует её на валу в оси его вращения. Посредством специальных шайб регулируются зазоры в колесах диффузорах.

Посадка в виде шестигранной звезды -применяется в вертикальных и горизонтальных многоступенчатых высоконапорных насосных агрегатов, в которых крыльчатки изготавливаются из нержавейки. Данная конструкция является самой сложной, она требует высочайшего класса обработки как вала, так и крыльчатки. Она прочно фиксирует рабочее колесо на оси вращения вала. Зазоры в диффузорах регулируются посредством втулок.

2 Причины и симптомы поломки колеса центробежных насосов

Чаще всего причиной поломок рабочего колеса становится кавитация- парообразование и появление пузырьков пара в жидкости, что приводит к эрозии металла, вследствие присутствия в пузырьках жидкости высокой химической агрессивности газа.

Основные причиныпоявления кавитации:

1. Температура > 60°C
2. Большая протяженность и недостаточно большой диаметр всасывающего напора.
3. Неплотные соединения на всасывающем напоре.
4. Загрязнение всасывающего напора.

Признаки поломки:

1. Вибрация.
2. Потрескивания во время всасывания.
3. Шумы.

Совет:в случае присутствия в работе насоса вышеуказанных признаков, лучше прекратить его использование. Так как кавитация снижает КПД устройства, его напор и производительность, детали насосного агрегата становятся шероховатыми, и в последствии будет необходим ремонт или покупка нового аппарата.

2.1 Ремонт

Если прибор, все же отказался работать, его можно починить своими руками. Для ремонта устройства необходимо выполнить его разборку:

1. Первым шагом с помощью специального съемщика снимают полумуфту.
2. Следующим шагом до упора разгрузочного диска направляют ротор в сторону, которая производит всасывание.
3. Помечают расположение стрелки сдвига оси.
4. Разбирают подшипники, вынимают вкладыши.
5. Посредством съемщика вытаскивают разгрузочный диск.
6. При помощи отжимных винтов снимают рабочее колесо с вала.

В случае если материал — сталь, если колесо стерлось, то сперва его направляют, а затем вытачивают на токарном станке. При сильной изношенности колеса его снимают, после чего приваривают новое.

В случае если материал — чугун, если колесо стерлось, то необходимые места заливают медью, а потом протачивают, но чугунные колеса, как правило, просто меняют.

Последним шагом насос собирают обратно в такой последовательности:

1. Протирают детали центробежного насоса.
2. Если есть заусенцы или забоины, их устраняют.
3. Крыльчатку собирают на валу.
4. Ставят на место разгрузочный диск.
5. Устанавливают мягкую набивку сальников.
6. Закручивают гайки.
7. Обкатывают сальник.
8. До упора разгрузочного диска в пятку подают ротор.

3 Основные характеристики современных центробежных насосов

Наилучшими представителями современных насосов являются: погружной насос с периферийным рабочим колесом Calpeda серии B-VT, а также, самовсасывающий насосный агрегат 1СВН-80А и электронасос 1АСВН-80А.

3.1 Предназначение насосов CALPEDA B-VT

Насосы CALPEDA B-VT применяют для перекачки чистых (для загрязненных жидкостей можно применить полупогружные насосы Calpeda VAL или Calpeda SC) невзрывоопасных жидкостей, в которых отсутствуют абразивные, взвешенные или высокоагрессивные для материалов, из которых изготовлен насос, частицы.

Благодаря небольшим размерам эти электронасосы весьма хорошо подходят для установки в разных устройствах и аппаратах систем охлаждения, циркуляции и кондиционирования.

Эксплуатационные ограничения насосных агрегатов CALPEDA B-VT

1. Температура жидкости: для воды <90 °C, для масла < 150°C.
2. Температура окружающей среды< 40°C.
3. Непрерывный режим использования.

Самовсасывающее насосное оборудование 1СВН-80А и 1АСВН-80А. применяется для перекачки не загрязненной жидкости: воды, спирта, дизельного топлива, бензина, керосина и тому подобной нейтральной жидкости вязкостью <2⋅10-5 м 2 /с температурой -40 – 50 °Cи плотностью <1000 кг/м 3 .

Насосные агрегаты 1СВН-80А производятся правого и левого вращения, если смотреть со стороны окончания вала. В устройстве левого вращения приводной конец вала располагается со стороны всасывающего патрубка, направление движения вала идёт против часовой стрелки.

В аппарате правого вращения приводное окончание вала расположенное со стороны напорного патрубка, вращение вала идёт по часовой стрелке. Необходимо, чтоб направление движения вала совпадало с направлением стрелки на напорной секции насосного оборудования (проверяется посредством кратковременного пробного пуска привода устройства).

3.2 Моделирование рабочего колеса в FlowVision (видео)

Рабочее колесо (крыльчатка) – главная рабочая деталь насоса. Задача рабочего колеса насоса – преобразование вращательной энергии, которая выходит из двигателя, в энергию протока воды. С помощью движения крыльчатки жидкость, что находится в ней, также вращается и на нее влияет центробежная сила.

Такая сила перемещает жидкость от центра крыльчатки к ее краю. После такого перемещения в центре крыльчатки создается разрежение, что и помогает всасыванию жидкости через всасывающий патрубок устройства. Достигнув периферии крыльчатки, жидкость выходит в напорный патрубок агрегата.

1 Виды рабочих колес

Рабочие колеса могут быть следующих типов: осевые, радиальные, диагональные, открытые, полузакрытые и закрытые. В основном, в насосных устройствах крыльчатка трехмерной конструкции, которая соединяет плюсы осевых и радиальных колес.

1.2 Полузакрытое

Отличие полузакрытого изделия заключается в том, что у него нет второго диска, а лопасти с зазором примыкают к корпусу устройства, которое играет роль второго диска. Используют полузакрытые изделия для перекачки очень загрязненных жидкостей.

1.3 Закрытое

Конструкция закрытого изделия имеет два диска, между которыми находятся лопасти. Такая крыльчатка часто используется для работы центробежных насосов, ведь она создает хороший напор, и характеризуется малыми утечками воды из выхода на вход. Производят такие крыльчатки несколькими способами: штамповкой, литьем, точечной сваркой или клепкой. На качество и эффективность работы влияет количество лопастей. Чем больше лопастей имеет деталь, тем меньше пульсации давления воды на выходе из устройства.

1.4 Вид посадки

Посадка крыльчатки на вал двигателя в одноколесных агрегатах бывает конической или цилиндрической. Посадочное место колес в горизонтальных или вертикальных насосных устройствах бывает в виде шестигранника или шестигранной звездочки, либо крестообразным.

Выделяют следующие виды посадок на вал:

1. Конусная посадка. Такой вид посадки обеспечивает легкую посадку и снятие крыльчатки. Недостатком конусной посадки является не совсем точное положение колеса относительно корпуса устройства в продольном направлении. Рабочую деталь двигать на валу нельзя, ведь она жестко закреплена. Коническая посадка характеризуется большими биениями изделия, что плохо для торцевых уплотнений и сальниковых набивок.
2. Цилиндрическая посадка. При такой посадке деталь находится в точном положении на валу. Закрепляется крыльчатка при помощи нескольких шпонок. Цилиндрическую посадку устанавливают в погружных вихревых и вихревых насосных агрегатах. Это соединение позволяет точнее закрепить положение крыльчатки на валу. Недостатком цилиндрической посадки является точная обработка вала прибора и отверстия в ступице крыльчатки.
3. Шестигранная (крестообразная) посадка. Используется, в основном, в насосных аппаратах для перекачки воды из скважин. При этом типе посадки очень просто закрепить и демонтировать крыльчатку с вала механизма. При этом, она крепко фиксируется на валу в оси вращения механизма. С помощью шайб в крыльчатке и диффузоре можно отрегулировать зазоры.
4. Посадка в виде шестигранной звезды применяется в многоступенчатых высоконапорных насосах (вертикальных и горизонтальных). Рабочие колеса для этих установок производят из нержавеющей стали. Это самая трудная посадка и требует высшего класса обработки. Втулками в диффузорах и крыльчатках регулируют зазоры.

1.5 Рабочее колесо центробежного насоса

Для изготовления колес для центробежных насосов, чаще всего, используют чугун марок СЧ 20-СЧ 40. Если электронасос будет работать с химическими агрессивными веществами, колеса и корпуса центробежных насосов производят из нержавеющей стали. Для функционирования прибора в сложных режимах, которые характеризуются: долгим сроком включения; материал для перекачки имеет механические частицы; высоким напором, — для производства крыльчаток применяют хромистый чугун ИЧХ.

1.7 Обточка и расчет рабочего колеса центробежного насоса

При помощи обточки колеса уменьшают диаметр для снижения силы напора, но эффективность гидравлики устройства при этом не ухудшается. При небольшом снижении КПД весьма существенно поднимается напор и подача.

Если характеристики прибора не соответствуют необходимым условиям работы в определенных пределах, стоит применить обточку. Количество обточек от производителя, как правило, не больше двух. Размер обточки варьируется от 8 до 15% от диаметра рабочей детали. Но бывают исключения, когда показатель можно увеличить до 20%.

Расчет рабочего колеса центробежного прибора не рекомендуют делать самостоятельно – это ответственный процесс, который лучше выполнять специалисту.

2 Описание центробежного насоса с открытым рабочим колесом

Открытым типом крыльчаток оборудуют как дренажные, так и фекальные устройства. Колеса такого типа можно установить над рабочей камерой агрегата и внутри камеры. При установке выше камеры крупные частицы могут свободно проходить, поэтому такую схему именуют свободновихревой.

Вместе с этим преимуществом, есть ряд недостатков:

1. Уменьшение КПД.
2. Необходимость установки более мощного двигателя.
3. Слабый напор жидкости.

В дренажных агрегатах устанавливать свободновихревую схему нецелесообразно, так как они изначально предназначены для перекачки жидкости с включениями. В таких устройствах крыльчатку ставят внутри рабочей камеры. Бывает несколько видов колес открытого типа:

• с небольшими лопатками (по высоте), которые используют для установки в дренажных механизмах или в приборах со свободновихревой схемой;
• с высокими лопатками, которые применяют в фекальных насосах. Характеристики такого колеса позволяют устанавливать его там, где необходимо свободное прохождение частиц и больший напор, чем при работе свободновихревой схемы.

В основном, крыльчатка открытого типа с одной лопаткой применяется в агрегатах с режущим механизмом, когда кромка прибора играет роль ножа. На всасывающей крышке имеются звездообразные кромки, которые служат неподвижными ножами. При этом устройство выполняет сразу две функции: перекачивание воды с крупными частицами и измельчение длинноволокнистых включений. Это позволяет работать с такими жидкостями, не рискуя засорить прибор.

2.1 Погружной насос с периферийным рабочим колесом

Погружное устройство с периферийной крыльчаткой применяют для подачи воды из скважин с минимальным диаметром 4’’ (100 мм). Такие механизмы работают с жидкостью без твердых включений и осадков.

Колесо изготавливают из латуни или бронзы. Особенность таких устройств – наличие радиальных лопаток на периферии крыльчатки, которые передают энергию перекачиваемой среды. Изделие устанавливается между двумя пластинами, которые сделаны из нержавеющей стали.

При цилиндрической посадке создаются маленькие зазоры внутри рабочей камеры устройства. Конструкция лопаток обеспечивает радиальную циркуляцию жидкости, которая входит в агрегат, между пластинами и лопатками крыльчатки. Это позволяет постепенно повышать давление воды при ее перемещении от заборного патрубка к выходному. Само колесо устанавливают на вал из нержавеющей стали.

2.2 Крыльчатка насоса 1СВН 80 А

Агрегаты 80 А предназначены для перекачивания чистых жидкостей: воды, горючесмазочных материалов, дизельного топлива, бензина и т.п. Устанавливают механизм 80 А в бензовозах, автоцистернах и подобных видах техники. Привод механизма 80 А происходит от вала отбора мощности, или от электродвигателя через коробку отбора мощности и трансмиссию. Проточная часть изготовлена из сплава алюминия.

Рабочая деталь имеет радиальные лопатки и находится в закрытом корпусе механизма цилиндрической формы. Между корпусом и крыльчаткой есть торцевые зазоры.

Технические характеристики 80 А:

• напор – 32 м;
• частота вращения — 1450 об/мин;
• высота всасывания – до 6,5 м;
• мощность – 9 кВт.

2.3 Замена основной рабочей детали

Если элемент изготовлен некачественно, возникает неравномерная нагрузка на все устройство, что может привести к нарушению равновесия проточных деталей. И это, чаще всего, приводит к поломке ротора. При возникновении подобной поломки, надо заменить крыльчатку.

Замена крыльчатки происходит следующим образом:

1. Разбирается насосная часть.
2. Меняется колесо или колеса (зависит от конструкции).
3. Проводится осмотр и проверка остальных деталей агрегата.
4. Устройство собирается и тестируется нагрузкой.

При правильной установке и соблюдении правил эксплуатации рабочее колесо, как и сам насосный агрегат, могут прослужить долго и качественно выполнять свою работу в течение многих лет.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Общие положения

Проектирование производится на основании накопленного опыта создания различных типов насосов. Причем для различных областей применения насосов используется свой подход. В настоящей главе рассматриваются вопросы проектирования стационарных насосов общепромышленного назначения. Отличительной особенностью является их работа в до кавитации, что связано с их продолжительной эксплуатацией и необходимостью исключить кавитационные разрушения.

Несмотря на отличия в обосновании кинематических параметров и геометрических размеров проточной части, существует общий подход в проектировании насосов различных типов. Проектирование включает составление и анализ технического задания, выбор основных параметров и гидравлические расчеты, выполнение эскизной компоновки машины, проведение поверочных и уточняющих расчетов, выполнение чертежей общего вида машины и отдельных его деталей.

Графическая часть проекта и пояснительная записка выполняются в соответствии с ГОСТ 2.109-73, ГОСТ 2.305-68(СТ СЭВ 367-76), ГОСТ 2.108-68, ГОСТ 2.307-68, ГОСТ 2.308-68, ГОСТ 10356-63, ГОСТ 2789-73, ГОСТ 2.309-79, ГОСТ 2.104-68 (СТ СЭВ 140-74, 365-76), ГОСТ 2.105-68 и ГОСТ 106-68.

Техническое задание на проектирование

Задание на проектирование лопастного центробежного насоса включает следующие основные данные:

а) физические свойства перекачиваемой среды:

r - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3 ;

m - коэффициент динамической вязкости, Па С;

Р нп - давление насыщенных паров рабочей жидкости, ПА (физические свойства перекачиваемой среды заданы для расчетной температуры Т 0 К);

б) параметры насоса на расчетном режиме:

Н - напор, м;

Q - объемный расход жидкости через насос, м 3 /с;

в) дополнительно данные. Наряду с основными сведениями о насосе даются дополнительные данные, которые позволяют правильно подойти к проектированию насоса.

К таким данным относятся:

Сведения о назначении насоса и область его применения;

Возможные границы изменения эксплуатационных условий;

Технические требования (КПД насоса, масса, габариты);

Эргономические (уровень шума, дб, вибрации, мм или м/с 2 , величина

внешней утечки, м 3 /с);

Показатель технической эстетики и физиологические показатели,

характеризующие удобство обслуживания насоса;

Экономические (стоимость насоса или его монтажа, обслуживания и

ремонта), ресурс, доступность отдельных узлов для обслуживания и др..

Расчет основных параметров и геометрических

размеров рабочего колеса насоса

2.3.1. Определение частоты вращения колеса

Частота вращения рабочего колеса определяется по формуле Руднева С.С. /16/

где С - кавитационный коэффициент быстроходности выбирается в

зависимости от требований к насосу;

Для длительной работы по 1-му критическому режиму

кавитации С 1 = 800¸1100;

Для работы насоса на втором режиме кавитации

С 2 = 1000¸1800(200).

Применение шнекоцентробежной ступени позволяет принимать значения С 2 =1800¸3000 (5000)

- расчетное значение подпора;

Dh - подпор на входе в насос, Dh =1,5¸20 м.

Коэффициент 1,15¸1,3 по ГОСТ 6134-71.

2.3.2. Определение коэффициента быстроходности

. (2.2)

2.3.3. Определение диаметра входа в колесо D вх

Сводится к определению приведенного диаметра по среднестатическим значениям коэффициента, входящего в формулу:

- приведенный диаметр рабочего колеса.

Окончательно

. (2.4)

Коэффициент К 0 выбирается из следующих соображений /16/:

1. Рабочее колесо имеет большой кавитационный запас и кавитация в нем исключена. В этом случае из условия получения минимума относительной скорости входа жидкости в рабочее колесо

К 0 =3,3¸3,7.

2. В случае расчета насоса по 1-му критическому режиму кавитации К 0 =4,2¸4,6. Причем, большие значения выбираются в случае возможной работы насоса при перегрузке.

3. При расчете по 2-му критическому режиму кавитации К 0 =4¸6 в зависимости от значения С 2 . Так, например, по данным В.В.Шемеля /16/

К 0 = 4,3¸4,65, С 2 = 1230¸1400,

К 0 = 5,2¸5,7, С 2 =1500¸2500.

Диаметр втулки D вm определяется по приближенной формуле:

где N - мощность насоса, кВт;

а = 0,120¸0,130 - для консольных насосов;

а = 0,150¸0,160 - для многоступенчатых насосов.

2.3.4. Определение ширины колеса в 2 на выходе

Ширина колеса в 2 определяется на основании статистических данных по формуле

где для n s £120;

для n s >120.

Полученное значение в 2 является предварительным и будет уточняться при последующем профилировании меридионального сечения рабочего колеса.

2.3.5. Приближенное определение наружного диаметра

рабочего колеса D 2

Размер диаметра выхода рабочего колеса D 2 зависит от числа лопаток в колесе z и от угла установки лопаток на выходе b л2 .

В первом приближении размер D 2 определяется на основании статистических данных по формуле /16/

где ;

.

2.3.6. Выбор числа лопаток z

Число лопаток выбирают по статистическим данным в зависимости от коэффициента быстроходности n s и размеров колеса /16/:

n s = 50¸60; 60¸180; 180¸350; 350¸600;

z = 9¸8; 8¸6; 6; 6¸5.

Для насосов малых размеров выбирают меньшее число лопаток, чтобы уменьшить стеснение потока лопатками, толщина которых с уменьшением размеров колеса относительно возрастает. Этим добиваются улучшения всасывающей способности колеса и уменьшения гидравлических потерь. Иногда у тихоходных колес часть лопаток выполняют укороченными со стороны всасывания.

2.3.7. Выбор толщины лопаток s

Толщина лопаток s определяется технологическими соображениями и прочностью, а иногда требования износостойкости (например, у землесосов). Лопатки уточняются вблизи входа для уменьшения стеснения потока (обычно в 2 раза) s 1

Т а б л и ц а 2.1

К выбору толщины лопаток рабочего колеса