Princip činnosti odstředivého čerpadla

Konstrukce a princip činnosti odstředivých čerpadel.

Konstrukce odstředivých čerpadel jsou velmi rozmanité, ale všechny obsahují tyto základní prvky: vstup, jedno nebo více oběžných kol, výstup, těsnění a ložiska. Princip činnosti odstředivého čerpadla je následující. Kapalné médium vstupuje do spirálovitého tělesa čerpadla přes vstup, v němž se otáčí oběžné kolo. Při rotaci oběžného kola se kapalné médium nacházející se mezi jeho lopatkami díky odstředivé síle dostává do výstupu a následně je odváděno z čerpadla tlakovým potrubím. Unikající kapalina uvolňuje prostor, který zabírá, takže na vstupu do oběžného kola vzniká podtlak a na obvodu přetlak. Vlivem rozdílu atmosférického tlaku v jímací nádrži a sníženého tlaku na vstupu do čerpadla je kapalina neustále nasávána do mezilopatkových kanálů oběžného kola. Tím je zajištěna nepřetržitá dodávka vody, odpadních vod nebo kalů.

Hlavní konstrukční prvky odstředivých čerpadel Vstupy Vstup je součástí skříně odstředivého čerpadla, která slouží ke snížení ztrát při vstupu čerpané kapaliny do oběžného kola a zlepšení kavitačních vlastností čerpadla, umožňuje vytvořit rovnoměrné a osově symetrické rychlostní pole a zajistěte stálý pohyb tekutiny před oběžným kolem. Spoje jsou buď axiální nebo boční. Axiální připojení jsou nejběžnější u konzolových a vertikálních čerpadel s jedním vstupem. Největší přednost se v tomto případě dává přívodu ve formě konfuzní trubky, protože je designově nejjednodušší. Boční připojení se používá u čerpadel s dvojitým vstupem a také u většiny vícestupňových čerpadel. Boční vstupy mohou být několika typů: spirálové vstupy, které umožňují dosažení určitého otáčkového momentu na vstupu do oběžného kola čerpadla; prstencové vývody, které nevytvářejí krouticí moment, a vývody ve formě zužujících se kolen.

Schémata vstupů pro odstředivá čerpadla: a – vstup ve formě konfuzní trubky; b – spirálové napájení; c – prstencový vstup; g – vstup v podobě zužujících se kolen

Spirálové napájení stabilizuje průtok, zlepšuje podmínky pro jeho vstup na lopatky oběžného kola a umožňuje snížit relativní rychlost čerpaného kapalného média a tím i ztráty v kanálech oběžného kola spojené s difuzivitou. Prstencové napájení nezajišťuje vytvoření rovnoměrného rychlostního pole na obou stranách hřídele čerpadla a výrazně snižuje účinnost čerpadla, ale takovéto napájení je designově jednoduché. Přívod ve formě zužujících se kolen zajišťuje dobré hydraulické podmínky pro vstup čerpané kapaliny do oběžného kola čerpadla, ale celkové rozměry čerpadel s tímto typem přívodu jsou větší než s prstencovým přívodem. Oběžná kola Oběžné kolo je určeno k přeměně mechanické energie přijímané čerpadlem z pohonu na hydraulickou energii a k ​​jejímu předání čerpanému kapalnému médiu (voda, odpadní voda, kal apod.). Radiální oběžná kola jsou vyráběna pro odstředivá čerpadla. Existuje několik provedení oběžných kol. Podívejme se na ty hlavní. Nejběžnějším oběžným kolem je jednovstupové, uzavřeného typu oběžného kola, které se skládá z předního (vnějšího) disku a zadního (vnitřního) disku, který proudí směrem ke středu oběžného kola do náboje, který připevňuje oběžné kolo k hřídeli čerpadla. . Mezi disky jsou lopatky, které mají buď válcový nebo prostorový tvar. Oběžná kola vodních čerpadel mají obvykle 6–8 lopatek, zatímco oběžná kola kalových čerpadel mají 1–4 lopatky. Oběžné kolo s dvojitým přívodem má vyšší průtok než jednovložkové oběžné kolo stejného průměru. U malých čerpadel se někdy používá oběžné kolo otevřeného typu, které nemá přední kotouč a lícuje s předním krytem čerpadla s malou vůlí. Čerpadla s takovým oběžným kolem mají sníženou účinnost v důsledku zvýšených hydraulických tlakových ztrát. Ve většině případů se oběžná kola vyrábí odléváním, litím kovu do formy a pouze ve zvláštních případech, u velkých čerpadel, jsou kotouče a lopatky oběžného kola vyrobeny samostatně litím nebo jiným způsobem a poté spojeny svařováním. Pro výrobu oběžných kol se používá především litina, která poskytuje dostatečnou pevnost, zjednodušuje technologii výroby a snižuje jejich cenu. Při otáčení v oběžných kolech velkých čerpadel však vznikají vysoká napětí působením odstředivé síly, která může zničit kov. Proto jsou pro taková čerpadla oběžná kola vyrobena z běžné uhlíkové oceli, jejíž pevnost je mnohem vyšší než u litiny.

Některé typy oběžných kol pro odstředivá čerpadla: a – oběžné kolo uzavřeného typu s jednosměrným vstupem; b – oběžné kolo otevřeného typu

Pro speciální čerpadla čerpající kapalná média obsahující abrazivní materiály jsou oběžná kola vyrobena z manganové a jiné legované oceli se zvýšenou tvrdostí. V některých případech je u speciálních čerpadel povrch průtokové části oběžného kola vyvložkovaný, tzn. je podšité různými materiály (elastické, antikorozní atd.). Pro dodávku kapalného média se zvýšenými korozivními vlastnostmi se používají čerpadla s bronzovými oběžnými koly. Kyselá čerpadla používají oběžná kola vyrobená ze speciálních slitin (železo-křemík, železo-chrom, titan). V posledních letech se pro výrobu oběžných kol široce používají různé plasty a polymerní materiály. Ohyby Součástí tělesa čerpadla je kohout, který obecně slouží ke shromažďování kapalného média opouštějícího kanály oběžného kola čerpadla, přeměně kinetické energie kapaliny na potenciální energii a dodávání kapaliny do dalšího stupně ve vícestupňovém čerpadle popř. vypustit do tlakového potrubí. Ohyby jsou k dispozici v prstencových, spirálových a čepelových typech a také jako kompozitní. Prstencový výstup sestává z prstencového kanálu s konstantní nebo mírně se zvětšující plochou průřezu. Kruhové oblouky se používají především u čerpadel čerpajících kapalinu se suspenzemi. Spirálové vyústění je kanál se stále se zvětšujícími průřezy a zakončený difuzorem. Takové ohyby se nejčastěji používají u jednostupňových čerpadel, ale nelze vyloučit možnost jejich použití u vícestupňových čerpadel. Jednou z hlavních nevýhod spirálových ohybů je to, že v ohybech tohoto typu vznikají za mimoprojektových provozních podmínek radiální síly vedoucí ke zvýšení průhybu hřídele čerpadla v mimoprojektovém režimu. Když se tedy zásoba sníží, spirálový výstup funguje jako difuzér, a když se zásoba zvýší, funguje jako konfuzor. V obou případech to vede k tomu, že rychlostní a tlaková pole podél výstupní části oběžného kola přestávají být osově symetrická. Pro snížení radiální síly jsou spirálové oblouky vyráběny s přepážkou. Tento typ ohybu se nazývá dvojitý spirálový ohyb). Lopatkový výstup (výstup ve formě vodicí lopatky) lze považovat za stacionární kruhovou mřížku umístěnou kolem oběžného kola čerpadla a sestávající z řady kanálů tvořených stacionárními lopatkami. Lopatkový výstup se skládá ze dvou sekcí: počáteční sekce se spirálovými kanály a koncová sekce buď s difuzními kanály (u jednostupňového čerpadla) nebo přečerpávacími kanály (u vícestupňového čerpadla). Lopatkové oblouky se používají především u vícestupňových čerpadel. Velká čerpadla někdy používají složené kohouty, sestávající z kombinace lopatkového kohoutu se spirálovým kohoutem nebo prstencovým kohoutem. Odvodnění má významný vliv na účinnost čerpadla. Čím jsou jeho kanály hydraulicky dokonalejší, tím větší část dynamického tlaku přeměňuje na tlak.

Jednoduché zařízení, jednoduchý mechanismus působení a spolehlivý provoz umožňují použití těchto jednotek v mnoha oblastech našeho života. Abyste pochopili, jak odstředivé čerpadlo funguje, musíte pochopit jeho vlastnosti, vlastnosti a součásti.

<b><br /></b>

<b>K čemu slouží odstředivé čerpadlo?</b>

Čerpadla zaujímají v lidském životě důležité místo. Nejoblíbenější jsou odstředivé. Jsou určeny pro čerpání vody, oleje, benzínu a dalších kapalin.

<b><br /></b>

<b>Kde se používají odstředivá čerpadla?</b>

Je jednodušší pojmenovat oblasti lidské činnosti, kde se odstředivá čerpadla používají, než ty, kde se nepoužívají. Existuje mnoho druhů těchto jednotek v závislosti na jejich vlastnostech, konstrukčních prvcích, typech čerpaných kapalin a dalších faktorech.

Níže je uvedena klasifikace nejoblíbenějších odstředivých čerpadel a rozsah použití:

1. Způsob dopravy kapalin: přítomnost nebo nepřítomnost vodícího prvku.
2. Průtokový tlak.
3. Vertikální nebo horizontální uspořádání hřídele.
4. Druh přepravované látky: obsahující kyseliny, ropné produkty, fekálie, průmyslová a pitná voda.
5. Místo použití: doly, artéské vrty, průmyslová zařízení.

Počet stupňů je jedním z hlavních rysů odstředivé jednotky. Podle tohoto parametru jsou jednostupňové a vícestupňové. V prvním funguje pouze jedno přítlačné kolo. Neumí vytvořit vysoký tlak, proto se používá k zásobování vodou v místech, kde není potřeba tlak a velké množství kapaliny. Jedná se především o drobné domácí potřeby, zalévání malých pozemků.

Vícestupňová zařízení se skládají ze dvou nebo více oběžných kol zapojených do série. Tato konstrukce odstředivého čerpadla umožňuje jeho použití v oblastech, kde je nutné čerpat velké množství kapalin. Vícestupňová čerpadla se vybírají speciálně na základě požadavků na kapalinu. Koneckonců, čím více stupňů v zařízení, tím vyšší tlak a tlak.

Vícestupňové instalace se dodávají v několika typech v závislosti na umístění šachty:

• Vertikální nebo ponorné. Taková čerpadla jsou instalována ve svislé poloze. Vytvářejí dostatečně vysoký tlak, který umožňuje zvedání vody z hluboké studny nebo studny. Tyto návrhy se používají k vývoji drenážních a fekálních jednotek. Úplné ponoření do vody je charakteristickým znakem vertikálního zařízení. Někdy jsou instalovány uvnitř potrubí obsahujících kapalinu. Vícestupňové konstrukce jsou schopny čerpat kapalinu z hloubky až 100 m s produktivitou až 50 m 3 /h.
• Horizontální. Říká se jim také povrchní. Jednotky jsou umístěny rovnoběžně se základní rovinou. Kroky této konstrukce jsou namontovány na hřídeli. Každá vytváří určitý tlak. Jeho celková hodnota je určena jako součet ukazatelů tlaku všech kol. Odstředivé vícestupňové jednotky se používají v zařízeních, která vyžadují velké množství kapaliny dodávané pod vysokým tlakem. Jedná se o různé průmyslové a zemědělské podniky, vícepodlažní budovy, systémy čerpání ropy.
• Sekční. Když rozměry průtokové dráhy nemohou vzhledem ke svým konstrukčním charakteristikám zajistit požadovaný tlak kapaliny, používají se zařízení s paralelním uspořádáním skupin lopatkových kol. Jedná se o vícevláknové jednotky. Na nich je namontováno několik paralelních skupin, ve kterých je určitý počet oběžných kol instalován v sérii.

<b><br /></b>

<b>Výhody vícestupňového odstředivého čerpadla</b>

Ve srovnání s jinými typy čerpacích jednotek mají vícestupňové analogy následující výhody:

• účinnost. Mají vysokou účinnost. Celkový tlak všech stupňů vytváří podmínky pro čerpání velkého množství kapaliny s menší spotřebou energie;
• nízká hladina hluku. Zní to paradoxně, ale mnoho stupňů vytváří během provozu méně hluku než jeden. Ukazuje se, že toto je usnadněno odděleným umístěním každého kroku ve skupině;
• schopnost čerpat viskózní látky. Ve vícestupňových zařízeních je vytvořen tlak dostatečný k přepravě olejů a maziv potrubím;
• kompaktnost. Zdálo by se, že jednostupňový stroj by měl zabírat méně místa než ten, ve kterém je instalována skupina takových dílů. Ve skutečnosti se vícestupňový analog ukazuje jako kompaktnější. To umožňuje instalovat odstředivé čerpadlo se skupinou na omezeném povrchu.

Konstrukce vícestupňového zařízení pomáhá vytvořit takový tlak, který stačí ke zvednutí vody do horních pater nejvyšších vícepatrových budov. Vertikální analogy vícestupňových vysokotlakých instalací vytahují vodu z hlubokých vrtů a studní na povrch země.

<b><br /></b>

<b>Odstředivé čerpadlo</b>

Konstrukce čerpadel s odstředivým provozním režimem je u všech téměř stejná. Zde jsou hlavní konstrukční prvky odstředivého čerpadla:

• Motor je hermeticky uzavřen, aby se dovnitř nedostala kapalina;
• Oběžné kolo. Může být jednostranně nebo oboustranně uzavřený nebo otevřený.
• Pouzdro s přípojkami pro sání a tlak;
• Hřídel, na které jsou umístěny všechny díly. Přenáší rotaci z motoru na kolo pro čerpání látek;
• Ložiskové jednotky pro hladký pohyb hřídele a oběžného kola;
• Těsnění chránící čerpadlo před pronikáním kapaliny dovnitř;

Mezi další prvky patří:

• Hadice pro přívod vody do komory zařízení a hlavního potrubí;
• Zpětný ventil, který blokuje pohyb vody v opačném směru;
• Hrubý filtr, který chrání čerpadlo před vniknutím velkých pevných částic dovnitř;
• Tlakoměr pro kontrolu tlaku;
• Vakuoměr, který kontroluje úroveň zředění vzduchu uvnitř pracovní komory.

<b><br /></b>

<b>Princip činnosti odstředivého čerpadla</b>

Nyní, když již víme, z čeho se odstředivé čerpadlo skládá, je čas seznámit se s principem jeho fungování. Voda určená k čerpání vstupuje do skříně, kde je umístěno oběžné kolo s lopatkami. Vlivem rotačních pohybů lopatek vzniká odstředivá síla, která tlačí vodu přes výtlačné potrubí. Během procesu čerpání vzniká volný prostor v místě, kde se uvolňuje kapalina. V důsledku toho se na vstupu oběžného kola vytvoří podtlak. V této době se na periferii vytváří přetlak.

Rozdíl mezi vysokým atmosférickým tlakem ve vodní nádrži a nízkým tlakem na vstupu vytváří podmínky pro konstantní nasávání kapaliny k lopatkám oběžného kola. Když voda prochází čerpadlem, přijímá energii. Pod jeho vlivem kapalina překoná tlak v potrubí. Následně voda teče ke spotřebiteli.

Kapalina je čerpána čerpadlem v nepřetržitém proudu. Díky tomu je pohyb látky po dálnici rovnoměrný. Čím rychleji oběžné kolo běží, tím vyšší je výkon čerpadla.

Existují dva typy odstředivých čerpadel:

1. Nesamonasávací. Nejsou schopny odstranit vzduch z pouzdra, proto nemohou vytvořit podtlak pro přístup kapaliny.
2. Samonasávání. Taková čerpadla mohou po odstranění vzduchu nasávat kapalinu.

Princip činnosti čerpadla nemůže zajistit suché sání. Aby jednotka získala tuto důležitou funkci, jsou na hřídeli namontovány další prvky, které mohou vytvořit podtlak. Mohou to být kapalinokruhová čerpadla nebo ejektory. Odstředivá jednotka spolupracující s vakuovou jednotkou se stává samonasávací. Může být instalován nad nebo pod hladinou vody.

Nesamonasávací čerpadla se instalují do vody. V tomto případě se spouštějí ihned po připojení k síti. Čerpadla instalovaná nad hladinou poběží naprázdno, pokud do skříně nenalijete vodu. Abyste se při této práci obtěžovali, lze čerpadlo připojit k samostatné vakuové jednotce.

Aby se ulehčilo zatížení nápravy, někdy je do skříně proveden obousměrný přívod vody.

Na oběžných kolech jsou instalovány dva typy lopatek, které jsou ohnuty v jednom nebo druhém směru otáčení kola. Čepele se zahnutým hřbetem se používají častěji. Existují čerpadla, která místo lopatek používají spirálová kola. Jsou založeny především na jednostupňových jednotkách.

Tyto typy čerpadel se od sebe liší především principem činnosti a vzhledem skříně.