Технология изготовления колес центробежных насосов

Опубликовано: 15.05.2024

Задачей данной статьи является изложение материалов о новых технологических процессах изготовления рабочих колес центробежных насосов методом точной объемной штамповки с высокими показателями КИМ и КНП и качеств, с низкими показателями трудоемкости.

Любая наука начинается с классификации. До настоящего времени существовало несколько классификаций рабочих колес лопаточных машин, газовых и гидравлических, в основу которых положены конструктивные функциональные признаки, где не учитываются технологические признаки изготовления данного вида деталей. Предлагается классификация рабочих колес лопаточных машин (табл. 1), построенная по технологическому признаку, т. е. по способу изготовления детали.

Предложенная классификация состоит из двух типов колес: 1 тип – закрытые с покрывным диском, 2 тип - открытые без диска.

По конструктивному признаку колеса можно разделить на:

1.1 и 2.1 моноколеса – диск вместе с лопатками;

1.2 и 2.2 - монолитные;

1.3 и 2.3 - штампосварные из листа;

Таблица 1. Классификация рабочих колес лопаточных гидравлических машин (центробежных насосов) по технологическому признаку

– точное, по выплавляемым моделям

1.3 . Штампосварные из листа

II тип (открытые)

– точное, по выплавляемым моделям

2.3 . Штампосварные из листа

Характеристики способов

1. Моноколеса 1.1 и 2.1, изготавливаемые механической обработкой, имеют большую трудоемкость и низкий КИМ (коэффициент использования металла), а КНП (коэффициент необрабатываемой поверхности) отсутствует, т. е. равен нулю.

2. Литые колеса 1.2 и 2.2 - наиболее массовые, применяемые в насосостроении до настоящего времени, однако имеющие большую массу и низкий уровень качества поверхности.

3. Штампосварные сборные колеса 1.3 и 2.3 обладают высокими показателями КИМ и КНП. Это прогрессивный метод изготовления рабочих колес гидравлических лопаточных машин, который широко применяется зарубежными насосостроительными фирмами (Wilo, Grundfos и пр.). Однако при этом необходимо использовать большое количество дорогостоящей штамповой оснастки и сборочных стапелей.

4. Штампопаянные колеса 1.4 и 2.4 обладают теми же технико - экономическими показателями, как и способы 1.3 и 2.3.

5. Предлагается рассмотреть технологический процесс изготовления рабочих колес гидравлических лопаточных машин методами точной объемной штамповки - 2.5 моноштампованные колеса. Из всех рассматриваемых способов в табл. 1 – это самый инновационный технологический проект в насосостроении, отличающийся от прочих низкой трудоемкостью, высокими КИМ и КНП и показателями качества поверхности.

Моноштампованные рабочие колеса – новое направление в технологии производства рабочих колес газовых и гидравлических лопаточных машин, новизна которого заключается в том, что из заготовки простой формы, отрезанной от прутка методами пластического деформирования (высокоскоростной или изотермической штамповкой), изготавливают рабочие колеса лопаточных машин с готовыми функциональными поверхностями (рис. 1).

Рис. 1. Рабочие колеса лопаточных машин с готовыми функциональными поверхностями.

Цельноштампованные колеса по схеме «диск вместе с лопатками» с готовыми после формоизменения функциональными поверхностями высокого качества шероховатостью Ra 3,2, под виброгалтовку, виброшлифовку, минимальная толщина лопаток: 0,8 – 1,2 мм, что позволяет значительно снизить в насосе потери мощности на трение.

Моноштампованные колеса изготавливаются из различных сплавов на основе:

– алюминия (АВ, АМц, АМг, АК 4-1, АК 6, В 95 и пр.);

– меди (Браж 9-4, Л 62, Л 63 и пр.);

– титана (ВТ 1-0, ВТ 3-1, ВТ 6, ВТ 8 и пр.);

– стали (любые конструкционные и нержавеющие типа 12Х18Н9Т).

Обоснование применения открытых колес в конструкции центробежных насосов

Штампованные открытые колеса имеют вес меньший, по сравнению с литыми закрытыми колесами. При выборе точного минимального зазора Z 0,2 – 0,5 мм (рис. 2) между корпусом центробежного насоса и колесом образуется «пограничный слой», который выполняет роль покрывного диска. Эксперименты и многолетняя эксплуатация с 1988 г. нескольких тысяч центробежных насосов марки ЦНЛ (центробежный насос линейный) или КМЛ (консольный моноблочный линейный) подтвердили правомочность данного решения.

Рис. 2. Монтажный зазор Z между колесом (1) и корпусом (2) центробежного насоса.

На рис. 3 представлена группа моноштампованных колес насосов из алюминиевых сплавов и сталей.

Все электронасосные агрегаты ЦНЛ (КМЛ) комплектуются электродвигателями общепромышленного применения типа АИР либо АИС исполнения 3081 (фланцевые), или 2081 (фланец лапы). Кроме того, насосы ЦНЛ могут быть укомплектованы взрывозащищенными электродвигателями типа ВЗИ, а также одно

фазными электродвигателями с конденсаторным пуском.

Рис. 3. Моноштампованные колеса центробежных насосов.

Все электронасосные агрегаты типа ЦНЛ могут комплектоваться частотными преобразователями.

Насосы ЦНЛ имеют компактную конструкцию с габаритными размерами в монтажном исполнении: до Ду 80 - «насос на трубах»; с Ду 100 и далее – «трубы на насосе», но в том и другом случае фундаменты для насоса не требуются.

Насосы ЦНЛ /КМЛ/ являются аналогами фланцевых линейных насосов с сухим ротором фирм: Wilo, Grundfos, KSB и др. Все насосы выполнены из алюминиевого сплава и чугуна.

Ряд инновационных конструкторско-технологических решений при разработке насосов серии ЦНЛ (КМЛ) защищен двумя патентами:

1. Патент Российской Федерации, № 2107193 от 12.11.1993 г. Зарегистрирован 24.04.1998 г. «Способ подачи жидкости и центробежный насос для его осуществления». Финк Ю. М., Воробьев В. М. и др.;

2. Патент Российской Федерации, № 2107839 от 06.08.1993 г. Зарегистрирован 27.04.1998 г. «Способ подачи жидкости и центробежный насос для его осуществления». Финк Ю. М., Воробьев В. М. и др.

Насосы ЦНЛ предназначены для перекачки: горячей и холодной воды; хладагентов типа тосол или этиленгликоль; минеральных и растительных масел и пр.

Выводы

В статье изложены материалы по разработке новых инновационных техпроцессов изготовления рабочих колес лопаточных, гидравлических и газовых машин по схеме «диск вместе с лопатками». Моноштампованные колеса обладают высокими техноэкономическими показателями. Достоверность полученных результатов доказана внедрением новых техпроцессов в серийное производство.

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.

Виды рабочих колес для насосов

1.1 Открытое

Такой тип изделия имеет один диск, который на поверхности оборудован лопастями. Таких лопастей может быть четыре или шесть. Их используют в случаях, когда нужен низкий напор, а рабочая жидкость имеет загрязнения, маслянистые включения или твердые частицы.

Конструкция открытой крыльчатки позволяет легко очистить загрязненные каналы. КПД таких крыльчаток небольшой – примерно 40%. Вместе с этим недостатком крыльчатки обладают рядом преимуществ – они не так засоряются и весьма просто очищаются от разнообразного налета. Открытая деталь устройства износостойкая по отношению к абразивным частицам рабочей жидкости (например, к песку).
к меню ↑

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.
к меню ↑

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.

Конструктивные элементы рабочего колеса

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:

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.
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.
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.
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.

1.6 Рабочие колёса (видео)

1.7 Обточка и расчет рабочего колеса

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.
к меню ↑

2 Описание двигателя 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.

Насосы с плавающим типом рабочих колес

Вместе с этим преимуществом, есть ряд недостатков:

Уменьшение КПД.
Необходимость установки более мощного двигателя.
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.
к меню ↑

2.1 агрегат 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.

Заготовка рабочего колеса насоса 32Д19

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.
к меню ↑

2.2 Крыльчатка мотора 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.

Рабочее колесо к насосу СВН-80

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:

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

Ответы эксперта

Строительный стаж: 13 лет

Актуальные вопросы

Задайте вопрос

Смотрите также

Дома стоит циркуляционный насос Oasis CN-25/6, о себе не напоминает – как поставили, так и крутит воду в отоплении, все радиаторы прогреты по всей поверхности, если верить пирометру. Не стучит, не шумит, электричество не мотает.

можно ремонтировать не закрывая воду а то у меня нету закрывалок спаяно только воду слить надо

можно ли установить джилекс 50 горизонтально?

Насосная станция гордена отстой!

Да, всё верно. Вот уже 5 лет у меня гидросистема в частном доме. В цокольном этаже под домом стоит ёмкость 100 литров, (хватает), датчик протока воды (ТВО,6), реле давления, повысительный насос TAIFU, обратные клапаны, клапан блокировки перепадов давления воды. Элементы, в основном, о которых идёт речь в этой теме. Всё простое и не дорогое действительно.

А принцип работы такой. 1 ступень работы системы. При падении давления воды после датчика протока воды — он включает насос повысительный, докачивает давление до 2,5 атмосфер, и отключает насос. Вторая ступень работы системы. Если давление воды из городской магистрали падает до 1 атмосфера, клапан блокировки перепадов давления воды открывает выход воды из 100 литровой ёмкости. (клапан блокировки перепадов давления воды), я выбрал из довольно надёжного принципа работы. Пока есть давление в городской гидромагистрали хоть до 1 атмосфера, это давление и удерживает — прижимает створку клапана к ободку латунного цилиндра, и вода из 100 литровой ёмкости, не может вытекать и так же в бак не может затекать вода из городской магистрали.

Реле давления воды о котором идёт речь в этом посте, срабатывает на это низкое давление 1 атмосфер, и включает тот же повысительный насос TAIFU, который, начинает качать воду из 100 литровой ёмкости, накачав давление до 2 атмосфер, размыкает контакты насоса, тот отключается. Таким образом, если где то в доме открывают кран или душ. насос включается и работает, выкачивая воду из ёмкости. Как только ток воды останавливается, насос докачивает давление до нужной нормы и отключается. ((Соседи летом в жару страдают от отсутствия воды, а нам хватает ёмкости на три дня и помытся и попить, всё такое. (фильтры стоят). 100 литровый бак — пластиковый. В датчик протока воды параллельно подключены контакты датчика давления воды, отрегулировано на согласованную работу. Обратные клапана стоят в разрыве водяного стояка, и они нужны для того что бы вода не стекала обратно в дюймовую трубу стояка при отключении городской воды и для создания нужного давления повысительным насосом. Если вода начинает подаватся в городскую магистраль, то она поступает в опустошённый 100 литровый бак через (простое гениальное решение на мой взгляд), устройство, которое используется в туалетных унитазных бачках. Как говорится, дёшево и сердито!

Свой Грундфос СЛ-10 я брал в Доминоре. Магазин понравился всем, и ассортиментом, и ценами, и обслуживанием. Рекомендую.

У меня Гном 25-20 уже почти три года работает. Хоть и говорят, что вибрационные насосы ломаются достаточно быстро, никаких поломок за все время эксплуатации не наблюдал.

У меня погружной насос от Грундфос с выносным пультом управления. Могу сказать, что это очень удобно — подачу воды из скважины я включаю даже не выходя из дому.

Во многих отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и в частном домовладении очень часто используется такой вид вспомогательного оборудования, как насосы.

Как правило, насосные агрегаты предназначены для перемещения жидкостей различных видов. Вот поэтому и неудивительно, что насосное оборудование имеет множество разновидностей, среди которых особое место занимают центробежные насосы.

Широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека центробежные агрегаты заслужили благодаря своим эффективным характеристикам, которые заключаются в следующих моментах:

длительный период бесперебойного функционирования;
высокий коэффициент полезного действия;
экономный расход энергии, затрачиваемый на перекачку жидкости;
достаточно компактные размеры агрегата.

Для того, чтобы эффективно и правильно использовать центробежные насосы, прежде всего, необходимо знать, как устроен агрегат, а также из каких узлов он состоит. Основным конструктивным элементом насосного оборудования этого вида является рабочее колесо.

Поэтому в этой статье мы подробно расскажем о том, что собой представляет рабочее колесо, какое его устройство, а также опишем существующие виды этого конструктивного элемента.

Назначение и устройство

Рабочее колесо является важнейшим узлом в конструкции центробежного насоса.

Основное его назначение заключается в передаче энергии от вращающего вала к жидкости.

Иначе говоря, рабочее колесо является генератором центробежной силы, с помощью которой и создается давление, двигающее поток жидкости.

Как правило, рабочее колесо состоит из следующих основных элементов:

передний или ведущий диск;
задний или ведомый диск;
крыльчатка, состоящая из лопастей, которые находятся между дисками.

Как функционирует

Принцип действия рабочего колеса заключается в следующих важных моментах:

в начале рабочего цикла жидкость скапливается между лопастей;
с началом вращения крыльчатки одновременно начинает вращаться и жидкость;
при вращении возникает центробежная сила, которая способствует появлению давления;
под давлением жидкость отходит от центра рабочего колеса и начинает прижиматься к стенкам насоса;
жидкость под напором выходит наружу через нагнетательный патрубок;
в этот момент в центре крыльчатки создается минимальное давление, которое способствует поступление к рабочему колесу новой порции жидкости.

При этом стоит отметить, что весь описанный процесс проходит циклично, что в свою очередь, способствует стабильной и бесперебойной работе всего центробежного насоса в целом.

Возможно, Вас заинтересует статья о многоступенчатых центробежных насосах.

Интересную статью о консольных центробежных насосах читайте здесь.

На сегодняшний день существуют следующие варианты исполнения рабочих колес:

И это отнюдь не недостаток, а скорей всего преимущество, которое заключается в том, что такой тип колес имеет высокий уровень износостойкости, а также эффективного может очищаться от различного рода засорений.

Открытое колесо состоит из таких элементов:

единственный диск;
крыльчатка с лопастями, которая непосредственно находится на поверхности диска.

диск, который расположен противоположно всасывающему входу;
лопастная крыльчатка на диске расположена таким образом, что непосредственно примыкает к корпусу центробежного насоса, имея при этом небольшой зазор.

Такое расположение лопастей способствует повышенному коэффициенту полезного действия всего насоса, что в свою очередь, делает центробежные агрегаты с таким типом рабочим колесом весьма востребованными.

Стоит также знать о том, что закрытые колеса также различают в зависимости от способа их изготовления:

штамповка;
литье;
клепка;
точечная сварка.

Возможно, Вас также заинтересует статья о правилах расчета центробежного насоса.

Познавательную статью о центробежных насосах для воды читайте здесь.

Таким образом, мы подробно рассказали о типах рабочих колес, а также об их конструкции и применении. Надеемся, информация статьи окажется для вас достаточно полезной.

Смотрите интересное видео, демонстрирующее работу нового рабочего колеса центробежного насоса Grundfos:

Понятие рабочего колеса и его устройство

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.

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.

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.

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.

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:

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

Вибрация.
Потрескивания во время всасывания.
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.

Ремонт

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

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

Далее, чтобы произвести ремонт делается расчет рабочего колеса центробежного насоса.

Последним шагом насос собирают обратно в такой последовательности:

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

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.

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

Температура жидкости: для воды <90 °C, для масла < 150°C.
Температура окружающей среды< 40°C.
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).

Моделирование рабочего колеса в FlowVision (видео)

Рабочее колесо центробежного насоса является основной деталью устройства. Это элемент, который преобразует энергию вращения, в давление в корпусе, где перекачивается жидкость.
Какая роль рабочего колеса в центробежном насосе, как правильно его рассчитать и заменить в устройстве своими руками предлагает познакомиться эта статья.

Как работает центробежный насос

Центробежный насос. Разрез

Внутри корпуса насоса, имеющего форму спирали, на валу жестко крепится рабочее колесо, состоящее из двух дисков:

Заднего.
Переднего.
Лопастей, между дисками.

От радиального направления лопасти отогнуты в противоположную от вращения колеса сторону. Корпус насоса, с помощью патрубков, соединяется с напорным и всасывающим трубопроводами.
При полном наполнении жидкостью корпуса насоса из всасывающего трубопровода, при вращении рабочего колеса от электродвигателя, жидкость, находящаяся между лопастями, в каналах рабочего колеса, от центра, под действием на нее центробежной силы, отбрасывается к периферии. В этом случае создается разрежение в центральной части колеса, а на периферии давление повышается.
При повышении давления жидкость начнет из насоса поступать в напорный трубопровод. Это вызовет образование разрежения внутри корпуса.
Под его действием жидкость начнет одновременно поступать из всасывающего трубопровода в насос. Так жидкость непрерывно подается центробежным насосом в напорный трубопровод из всасывающего.
Центробежные насосы бывают:

Одноступенчатые, у который одно рабочее колесо.
Многоступенчатые, имеют несколько рабочих колес.

При этом принцип работы во всех случаях одинаков. Жидкость, под действием на нее центробежной силы, развивающейся за счет вращающегося рабочего колеса, начинает движение.

Как классифицируются центробежные насосы

Инструкция по классификации центробежных насосов включает:

Количество ступеней или рабочих колес:

одноступенчатые насосы;
многоступенчатые, с несколькими колесами.

Расположение оси колес в пространстве:

горизонтальное;
вертикальное.

Давление:

низкое давление, до 0,2 МПа;
среднее, от 0,2 до 0,6 МПа;
высокое, более 0,6 МПа.

Способ подвода жидкости к рабочему элементу:

с односторонним входом;
двухсторонним входом или двойным всасыванием;
закрытые;
полузакрытые.

Способ разъема корпуса:

горизонтальный;
вертикальный разъем.

Способ отвода жидкости из рабочей зоны в канал корпуса:

спиральный. Здесь жидкость сразу отводится в спиральный канал;
лопаточный. В этом случае жидкость проходит сначала через специальное устройство, которое называется направляющим аппаратом и представляет собой неподвижное колесо с лопатками.

Коэффициент быстроходности:

тихоходные насосы;
нормальные;
быстроходные.

Функциональное назначение:

для водопроводов;
канализации;
щелочные;
нефтяные;
терморегулирующие и многие другие.

Способ соединения с двигателем:

приводные, в системе имеются редуктор или шкив;
соединение с электродвигателем при помощи муфты.

КПД насоса.
Способ расположения насоса по отношению к поверхности воды:

поверхностные;
глубинные;
погружные.

Особенности рабочего колеса устройства

Совет: Своевременная замена изношенного рабочего колеса, увеличит срок эксплуатации центробежного насоса.

Рабочее колесо преобразует энергию вращения вала в давление, которое создается внутри корпуса устройства, где перекачивается жидкость. Гидродинамический расчет рабочего колеса центробежного насоса по заданным требованиям производится для определения размера проточной или внутренней и внешней части колеса, формы и количество лопаток.
Подробно как выполняется расчет элемента можно узнать на видео в этой статье.

Форма и размеры рабочего колеса насоса

Форма колеса и его конструктивные размеры обеспечивают элементу необходимую механическую прочность и технологичность изготовления:

Возможность получить качественную отливку.
Обеспечить дальнейшее соблюдение техпроцесса механической обработки.

При выборе материала к нему должны предъявляться такие требования:

Стойкость к действию коррозии.
Химическая стойкость к воздействию элементов прокачиваемой жидкости.
Стойкость к требуемому режиму работы устройства.
Длительный срок эксплуатации, согласно паспортным характеристикам.

Чаще всего для изготовления рабочего колеса берется чугун марок СЧ20 – СЧ40.
При работе с вредными химическими веществами и коррозионно-агрессивными средами, рабочее колесо и корпус центробежного насоса изготавливаются из нержавеющей стали. Для работы устройства в напряженных режимах, которые включают: длительный срок включения; жидкость для перекачивания содержит механические примеси; высокий напор, для изготовления колес берется хромистый чугун ИЧХ, как показано на фото.

Чугунное рабочее колесо насоса

Как выполнить обточку рабочего колеса

При эксплуатации, иногда, приходится к конкретным условиям приспосабливать характеристики насосов. В этом случае лучше всего уменьшить наружный диаметр D₂ колеса сделав его подрезку. (рис. 1) .

Читайте также: