Назначение, устройство и принцип действия осевого насоса

В осевых насосах в отличие от центробежных жидкость движется в осевом направлении, поэтому они и получили такое название. В этих насосах отсутствуют радиальные перемещения потока и, следовательно, совершенно исключена работа центробежных сил. Приращение давления происходит исключительно за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную, т. е. за счет использования диффузорного эффекта. Но диффузорные потоки, как известно, устойчивы лишь при соблюдении определенных условий, нарушение которых ведет к отрыву пограничного слоя от поверхностей межлопастных каналов и в результате – к полному переформированию потока. Поэтому к проектированию и изготовлению осевых насосов предъявляются более высокие требования, чем это делается в отношении центробежных насосов.

Осевые (пропеллерные) насосы по своей конструкции просты. Основными элементами осевого насоса (рис. 18) являются: подвод 1, рабочее колесо 2, лопаточный отвод (выправляющий аппарат) 3 и корпус 4. Проточная часть насоса по существу представляет собой участок цилиндрической изогнутой трубы, и насос может быть легко встроен в общий трубопровод, к которому он подключен. Рабочее колесо, напоминающее гребной винт, получает вращение от электродвигателя (не показан) через вал 5. Подвод с обтекателем 7 и выправляющий аппарат неподвижные. Обтекатель обеспечивает плавный подвод жидкости к лопастям. В месте выхода вала из корпуса установлен сальник 6.

Рисунок 18 – Схема осевого насоса

Выправляющий аппарат раскручивает поток и направляет его по оси насоса. Иногда перед рабочим колесом устанавливают направляющий аппарат, служащий для устранения закручивания потока, которое может возникнуть вследствие асимметрии потока перед входом в насос.

Судовые насосы выполняют вертикальными и горизонтальными, причем одноступенчатыми (с одним рабочим колесом). По способу закрепления лопастей рабочего колеса на втулке различают насосы жестколопастные и поворотно-лопастные. У первого типа насосов лопасти жестко закреплены на втулке, а у второго – могут поворачиваться. Благодаря повороту лопастей изменяется угол их установки и существенно расширяется область работы насоса. Однако наличие устройства для поворота лопастей сильно усложняет конструкцию насоса.

Область использования осевых насосов – большие подачи при малых напорах. Обычно их строят на подачи от 500,0 и более, при напоре около 4,0÷7,0 м. Выпуск промышленных образцов осевых насосов регламентирован ГОСТ 9366–80.

Осевые насосы применяются в балластных системах ледоколов и плавучих доков, в подруливающих устройствах судов. На морских паротурбинных судах эти насосы используются для прокачки забортной воды через главные конденсаторы. Осевые насосы не обладают сухим всасыванием и имеют малую допустимую вакуумметрическую высоту всасывания. Для обеспечения бескавитационной работы эти насосы размещают ниже свободного уровня перекачиваемой жидкости.

На рис. 19 показан вертикальный осевой насос типа О (ГОСТ 9366–80). Он состоит из обтекателя 14, насаженного на вал 8, и входного патрубка 13, внутри которого установлено рабочее колесо 12. В пределах корпуса вал имеет 2 опоры 11 и 5 с лигнофолевыми (или резиновыми) вкладышами 4 и 10. Нижняя опора 11 смазывается перекачиваемой жидкостью, верхняя 5 – жидкостью, подаваемой специальным насосом. Верхняя часть вала находится в защитной трубе 6. Сальник 2 снабжен мягкой набивкой 3. Из рабочего колеса поток поступает в выправляющий аппарат 9, а затем в отводы 7 и 15.

Рисунок 19 – Осевой насос типа О

В рассматриваемой конструкции предусмотрен вал, состоящий из основного 8 в пределах насоса и промежуточного, который соединяется с валом электродвигателя. В свою очередь основной вал соединяется с промежуточным жесткой муфтой 1. Промежуточный вал имеет опору с радиально-упорным подшипником, воспринимающим массу ротора и осевую силу. Насосы типа О целесообразно использовать для откачивания водяного балласта у плавучих доков.