книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки

передачи энергии потоку жидкости. Поэтому колеса подвержены действию значительных сил реакции потока, центробежных сил и, в случае посадки на вал с натягом, действию сил в месте посадки. Рабочие колеса классифицируются по коэффициенту быстроход­ ности (см. рис. 55).

Рабочие колеса выполняют с односторонним или двусторонним подводом жидкости. Рабочие колеса бывают закрытыми и открытыми (рис. 62). Закрытое рабочее колесо состоит из двух дисков, между которыми расположены лопасти. В рабочих колесах открытого типа отсутствует передний диск, такие колеса применяются при перекачке

лопасти; 4 — втулка; б — открытого типа: 1 — задний диск; 2 — втулка; 3 — лопасти

загрязненных жидкостей. На практике в большинстве случаев применяют закрытые рабочие колеса.

Материал рабочих колес выбирают с учетом ряда требований [21]. Механические свойства материала должны обеспечивать прочность колеса не только в условиях нормальной эксплуатации, но и при особых режимах, возможных при работе. Приходится считаться с возможностью попадания посторонних тел в насос; колеса нужно изготовлять из пластичного материала. Возможно также кратко­ временное задевание рабочего колеса об уплотнительное кольцо корпуса, поэтому материал колес должен обладать хорошими анти­ фрикционными качествами.

Важным условием является также коррозионная стойкость мате­ риала. При откачке нейтральной воды применяют чугунные рабочие колеса, для кислотных вод — рабочие колеса из хромистой и хромо­ никелевой стали, бронзы и текстолита.

Рабочие колеса должны быть тщательно отбалансированы, их центр тяжести должен совпадать с осью вращения, а плоскости дисков колеса должны быть перпендикулярными оси вала.

П о д в о д я щ и е у с т р о й с т в а н а с о с о в . Подводящие устройства предназначены для подвода жидкости к рабочему колесу

с равномерным полем скоростей по живому сечению потока. Нерав­ номерное распределение скоростей приводит к дополнительным гидравлическим потерям и ухудшению кавитационных качеств

является простейшей формой подвода, которая возможна только при консольном расположении рабочего колеса на валу насоса.*

Рис. 63. Кольцевой подвод

* ^ Конфузор удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к под­ водящему устройству, но может быть применен только в односту­ пенчатых насосах (см. рис. 54);

б) кольцевой подвод (рис. 63). Кольцевой подвод — канал посто­ янного сечения, расположенный по окружности входа в рабочее колесо. При наличии кольцевого подвода вал насоса обтекается жидкостью, что приводит к образованию вихревой зоны за валом. Поэтому кольцевой подвод не обеспечивает равномерного поля ско­ ростей перед входом в рабочее колесо. Кольцевые подводы исполь­ зуют в ряде конструкций многоступенчатых насосов секционного типа;

в) полуспиральный подвод (рис. 64). Полуспиральный подвод— канал переменного сечения, расположенный по окружности входа в рабочее колесо. Сечение постепенно увеличивается от радиального носика А .

При наличии полуспирального подвода половина потока жидко­ сти попадает во всасывающее отверстие рабочего колеса, не обтекая вала, а другая половина потока плавно обтекает вал и равномерно распределяется по полуокружности. При этом вал обтекается без образования вихревой зоны. Полуспиральный подвод находит

содержать общего множителя. Повторяемость однотипных деталей в KQpnyce многоступенчатого насоса с направляющими аппаратами облегчает их серийное производство;

ный по окружности выхода из рабочего колеса. Кольцевой отвод обычно применяется в насосах, перекачивающих загрязненные жидкости, и в углесосах (см. рис. 73).

Рис. 66. Конструктивные типы уплотнений рабочих колес

Уплотнение рабочих колес. Для уменьшения утечек из области повышенного давления в область пониженного давления, величина которых определяется по формуле (83), на рабочем колесе и в кор­ пусе центробежного насоса устанавливают уплотнительные сменные кольца. Конструктивные типы уплотнений показаны на рис. 66. Наиболее легко изготавливаются простые щелевые уплотнения (рис. 66, а). Разрыв щели (рис. 66, в) снижает коэффициент расхода

а на 20—30%. Применение лабиринтных уплотнений (рис. 66, а, д) ввиду их сложности оправдано только в насосах высокого давления.

В шахтных многоступенчатых насосах типа АЯП используют самоустанавливающиеся уплотнительные кольца (рис. 66, б), кото­ рые могут перемещаться в радиальном направлении. Давлением воды кольца К' прижимаются к корпусу, поэтому они не вра­ щаются.

Износ уплотнений влияет на работу насоса, снижая его пара­ метры. Максимально допустимый зазор S вследствие износа уплот­ нительных колец подсчитывают по формуле (все размеры в милли­ метрах).

5 = 0,3 + 0,008 R v

ются для уплотнения вала насоса и предотвращают утечку жидкости из насоса вдоль вала, если име­ ется давление у сальника, и не пропускают воздух в насос, если последний работает под вакуу­ мом.

Сальник с всасывающей стороны насоса (рис. 67) состоит из при­ жимной втулки 7, набивки 2, кольца для гидравлического затвора 3 и опорной втулки 4. Осевое давление, оказываемое прижимной втул­ кой, благодаря пластическим свойствам материала набивки преобра­ зуется в радиальное давление на вал и внутреннюю поверхность сальниковой коробки.

Сальник не должен быть совершенно герметичным, необходим пропуск жидкости, достаточный для отвода тепла, появляющегося вследствие трения. Для того чтобы исключить возможность попада­ ния воздуха в насос через сальник (при работе насоса под вакуумом), в середине сальника установлено полое кольцо 5, к которому под давлением подводится жидкость из первой ступени насоса, а иногда из нагнетательного трубопровода. Таким образом создается гидра­ влический затвор, который исключает возможность просачивания воздуха.

В насосах для перекачки гидросмесей (пульп) гидравлические затворы предусматриваются у сальников как со стороны всасывания, так и со стороны нагнетания. В этом случае сальники работают

на чистой воде, подаваемой от постороннего источника. Это способ­ ствует удлинению срока службы сальников. В качестве сальниковой набивки используют хлопчатобумажные, пеньковые или льняные шнуры, пропитанные густым жиром, и др.

П о д ш и п н и к и . В насосах применяются подшипники каче­ ния, скольжения, резиновые, текстолитовые и др. Выбор подшипни­ ков определяется величиной действующих усилий, конструктивными особенностями насосов и условиями их работы. Наибольшее распро­ странение получили шариковые подшипники. К числу их достоинств относятся: простота конструкции, незначительный износ шариков, сра­ внительно небольшой коэффициент трения, взаимозаменяемость и др.

В насосах с разгрузочным диском, ротор которых должен сво­ бодно перемещаться в осевом направлении, подшипники качения помещают в специальные обоймы. Этим обеспечивается возможность перемещения подшипников вместе с ротором.

Резиновые и текстолитовые подшипники устанавливаются глав­ ным образом в вертикальных насосах, у которых опоры вала нахо­ дятся внутри насоса и обтекаются водой, являющейся хорошей смазкой для подобных подшипников.

§5. Центробежные насосы для шахтного водоотлива

Од н о с т у п е н ч а т ы е н а с о с ы . Они применяются для главного водоотлива из неглубоких шахт и для участкового водо­ отлива. Кроме рассмотренных ранее одноступенчатых насосов с одно­ сторонним подводом воды к рабочему колесу (см. рис. 54) широкое распространение получили спиральные насосы с двусторонним

подводом жидкости (рис. 68). Корпус этих насосов имеет разъем в горизонтальной плоскости. Это облегчает сборку и разборку насоса и создает ряд дополнительных технологических преимуществ (возможность контроля зазоров, динамическая балансировка ротора

Идр.).

Мн о г о с т у п е н ч а т ы е н а с о с ы . Основным типом насо­

сов для шахтного водоотлива являются многоступенчатые центро­ бежные насосы. Многоступенчатые насосы секционного типа имеют поперечный относительно вала разъем корпуса. В качестве отводя­ щих устройств используются направляющие аппараты. На рис. 69 показан разрез пятиступенчатого центробежного насоса типа МС (многоступенчатый, секционный), который изготовляется Ясногор­ ским машиностроительным заводом. Вал насоса 1 вращается в под­ шипниках 2 с баббитовыми вкладышами и кольцевой системой смазки. Кронштейны 3 подшипников закреплены болтами к всасы­ вающей крышке 4 и к нагнетательной крышке 5. Каждая ступень насоса состоит из рабочего колеса 6 и направляющего аппарата 7

Свсасывающей стороны вал уплотнен сальником 8 с гидрозатвором.

Кгидрозатвору вода подводится через отверстие во всасывающей

Машиностроительные заводы СССР выпускают с 1936 г. и осваи­ вают новые конструкции многоступенчатых насосов спирального типа. На рис. 70 пока­ зан спиральный центро­ бежный насос 8НМК X 2 (8 — диаметр входного па­

ный разъем корпуса, полуспиральный подвод и спи­ ральный отвод жидкости, уравновешивание сил от осевого давления осуще­ ствляется без потерь пу­ тем симметричного рас­ положения рабочих ко­ лес.

Вода поступает из всасывающей трубы в полуспиральный подвод А ,

ной канал С, подводящий воду в камеру Д. Из ка­

зящего трения с камерами для охлаждающей воды.

При одинаковых па­ раметрах к. п. д. секцион­ ных и спиральных центробежных насосов примерно одинаковы.

Секционные насосы по сравнению со спиральными имеют следу­

ющие преимущества: значительно меньшие габариты; более простоелитье корпуса насоса; возможность регулировании режима работы изменением числа ступеней.

Недостатки секционных насосов: для ремонта необходима полная разборка насоса, а также отсоединение всасывающего и нагнета­ тельного трубопроводов; система уравновешивания сил от осевого давления недостаточно надежна в эксплуатации; трудности контроля зазоров при сборке и др.

Основные преимущества спиральных центробежных насосов сле­ дующие: динамическая балансировка ротора не нарушается при сборке; осевые силы автоматически уравновешиваются за счет встречного расположения рабочих колес; рабочие колеса легко доступны для осмотра и требуют сравнительно немного времени для сборки и разборки.

Основные недостатки спиральных центробежных насосов: сравни­ тельно большие вес и габариты.

Для устранения вышеуказанных недостатков проф. А. И. Весе­ лов предложил создать высокооборотные спиральные центробежные насосы (п = 3000—6000 об/мин) и ввиду ухудшения их всасыва­ ющей способности эксплуатировать их с отрицательной высотой,

с ов . Кроме насосов, рассмотренных выше, в горной промышлен­ ности применяются центробежные насосы специального назначения. Они предназначены для предварительного осушения месторождения^ для водоотлива при проходке вертикальных стволов и откачкезатопленных выработок, а также при гидравлической добыче* полезного ископаемого. Для осушения месторождений полезных ископаемых применяются артезианские насосы непогружного

ипогружного типов.

Ввертикальных насосах непогружного типа (рис. 71) насос 1 находится в скважине с водой, а электродвигатель 3 располагается

уустья скважины. Наличие длинного трансмиссионного вала 2 ограничивает глубину откачки. Этот недостаток устранен в верти­ кальных насосах погружного типа, у которых двигатель погру­ жается в воду вместе с насосом. Артезианские непогружные насосы:

типов АТН, А и НА выпускаются для напоров до 100 м вод. cm. и подачи от 18 до 1200 м9/ч при диаметрах скважин от 200 до 600 мм.

Погружные вертикальные насосы типов АП, ПМНЛ и АПТ выпускаются для напоров до 100 м вод. cm. и подачи от 7 до 200 м9/ч при диаметрах скважин от 150 до 300 мм. Осваиваются погружные насосы с подачей до 300 м3/ч при напоре до 600 м вод. cm. Для водо­ отлива при проходке вертикальных стволов и откачке затопленных выработок применяются подвесные вертикальные центробежные насосы (рис. 72). Насос 1 и электродвигатель 2 находятся на общей раме 5, подвешиваемой на канате с помощью шкива 4.