В сельскохозяйственном производстве и в других областях часто приходится перекачивать смесь воды с твердыми материалами. Такая необходимость возникает при строительстве водохранилищ, прудов для нужд водоснабжения и орошения, при добыче удобрений в виде озерного ила (сапропеля) или торфа, песка, гравия, а также при удалении и транспортировании физиологических отходов животных и других материалов.
Для этих целей энергетические установки выполняют на базе специальных центробежных насосов: грунтовых (землесосов), песковых, багерных, фекальных, шламовых и других.
На примере грунтовых насосов (землесосов) рассмотрим особенности конструкции перечисленных насосов в сравнении с центробежными насосами для чистых жидкостей.
Землесосами называют гидравлические машины, предназначенные для транспортирования по напорным трубопроводам гидросмеси.
По принципу действия землесосы представляют собой центробежные насосы с некоторыми конструктивными изменениями, обусловленными наличием твердого материала в транспортируемой жидкости (рис.10.21).
|
|
Корпус 1 землесоса имеет постоянное сечение внутреннего канала, а не улиткообразное как у центробежного насоса, чтобы не происходило заклинивания при наличии в гидросмеси крупных включений. Для осмотра и очистки в корпусе предусмотрены люки. Материал корпуса – высококачественная сталь. В корпусе предусмотрены бронедиски 2 с обеих сторон рабочего колеса, которые меняют по мере их износа. В некоторых конструкциях землесосов внутреннюю поверхность корпуса гуммируют с целью уменьшения износа самого корпуса и предохранения его от разрушения ударными нагрузками.
Рабочие колеса 3 в основном закрытого типа, т.е. такие, в которых лопасти помещены между дисками. Число лопастей три - четыре. рабочее колесо подвержено износу больше любой другой части землесоса. Для уменьшения износа рабочие колеса гуммируют и покрывают твердыми сплавами. материал колеса - это высоколегированная сталь с добавками хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, ниобия, кобальта, марганца и др..
Гидросмесь, попадая между бронедисками и дисками колеса, вызывает повышенный износ обеих деталей. Поэтому в этот зазор с двух сторон колеса подается под давлением вода от вспомогательного насоса, благодаря чему происходит отжим абразивных частиц. Давление воды несколько выше давления развиваемого землесосом, но очень не на много, ибо в противном случае землесос будет нагнетать обедненную смесь.
Рис.10.21.
Характер работы землесоса коренным образом отличается от центробежного насоса, перекачивающего однородную жидкость.
|
|
Так как землесос перекачивает гидросмесь, плотность которой выше плотности воды, то и развиваемый вакуум на входе повышен и весьма часто Нвак> . В этом случае начинается кавитация, о которой говорилось выше. Землесосы из-за вынужденных конструктивных отступлений от классических конструкций водяных насосов имеют пологие характеристики Н= f(Q) (рис.10.22) и при сравнительно небольшом изменении напора резко изменяют подачу. Скорость движения гидросмеси и гидравлические потери во всасывающем трубопроводе возрастают, что способствует возникновению кавитации.
Рис.10.22.
Отсутствие обратного клапана на всасывающем трубопроводе и наличие абразивной среды вынуждают для заливки землесоса применять единственно возможный способ – эжектирование.