Осевые насосы

Осевые насосы называются также пропеллерными или аксиальными. Они имеют осевые вход и выход жидкости и перемещают ее вдоль оси. В осевых насосах давление повышается за счет передачи лопастями колеса вращающего момента двигателя. Жидкость при этом движется по винтовой поверхности. Такие насосы широко применяются в случаях, когда необходимо обеспечить большую подачу при сравнительно малом напоре. Габаритные размеры осевых насосов меньше размеров центробежных при одинаковой подаче (особенно у насосов с большой подачей). Осевые насосы имеют одностороннее всасывание и выполняются преимущественно одноступенчатыми. На судах осевые насосы (рис. 2.31) применяют в качестве водоотливных и циркуляционных.

Рис. 2.31. Осевой насос

Пропеллер (рабочее колесо) 7 установлен в составной цилиндрической трубе, представляющей собой корпус насоса. В нижней приемной части 8 корпуса расположены направляющие ребра и аварийный патрубок 1, служащий для откачивания воды. В средней части корпуса находится внутреннее защитное кольцо 6. Верхняя напорная часть 3 корпуса выполнена разъемной в плоскости вала. Вал насоса вращается в двух подшипниках скольжения 2 с резиновыми вкладышами, смачиваемыми перекачиваемой водой.

Вал насоса изолирован от перекачиваемой жидкости обтекателем 4. Рабочее колесо 7 насажено на вал консольно. В подшипниках и сальниках на вал для большей долговечности насажены бронзовые втулки. Осевое усилие в насосе воспринимается упорным подшипником турбопривода. По выходе с рабочего колеса вода попадает на лопасти разъемного направляющего аппарата 5, где вследствие снижения скорости динамический напор преобразуется в статический.

Судовые осевые насосы отличаются от стационарных конструкцией напорной части. У последних отношение радиуса кривизны колена напорного патрубка к его диаметру принимают равным не менее 1,25, что обеспечивает минимум потерь на повороте потока в колене. В судовых условиях из-за дефицита места большой радиус кривизны напорного патрубка крайне нежелателен. Его максимальное значение принимают равным 0,6—0,7 диаметра. С целью уменьшения размеров и массы трубопроводов скорость перекачиваемой жидкости должна быть не более 2 м/с.

Для уменьшения турбулентности и создания равномерного потока жидкость, выходящая из напорной части насоса, попадает на направляющие ребра, которые разделяют напорный патрубок на две части. Наличие направляющего криволинейного ребра — специфическая особенность судовых осевых насосов. Этим достигается повышение КПД на 2—3 %, которое крайне необходимо из-за низких напоров (по сравнению со стационарными осевыми насосами).

В качестве судовых применяют осевые насосы с подачей до 1000 м³/ч и напором, не превышающим 0,08 МПа. КПД осевых судовых насосов, по данным испытаний, составляет 75—87 %.

Осевые насосы не обладают сухим всасыванием. Всасывающая способность у них настолько мала, что устанавливать их рекомендуется без всасывающего патрубка. Крупные осевые насосы в основном могут работать только с подпором. Частота вращения составляет 250—800 об/мин и не должна превышать 1500 об/мин во избежание появления сильной кавитации. Подача регулируется с помощью задвижки на нагнетательном трубопроводе или изменением угла установки лопастей.

Расчет новых насосов основан на теории подъемной силы крыла Н. Е. Жуковского. Для осевых насосов уравнение Эйлера при условии, что окружные скорости ых и и2 при входе на рабочую лопасть и выходе с нее равны, примет вид Ht∞ = (ω1 — ω2)/(2g) + (с2 — C1)/(2g). Отсюда следует, что у таких насосов статический напор (давление) в колесе создается исключительно за счет снижения относительной скорости жидкости между лопастями направляющего аппарата после колеса (поэтому они являются низконапорными насосами).

Приближенно действительный напор, создаваемый осевыми насосами, можно вычислить по формуле акад. Г. Ф. Проскуры Н = u2/(2gkн), где kн = 0,0244ns/3 — коэффициент напора при коэффициенте быстроходности, равном 500—2000.