Многоступенчатые центробежные насосы
В многоступенчатых насосах жидкость проходит последовательно через несколько колес, смонтированных в одном корпусе. Многоступенчатая конструкция насоса позволяет увеличить напор по сравнению с одноколесной во столько раз, сколько у него колес. Все колеса многоколесного насоса насажены на общий вал, образуя единый ротор насоса. Существуют следующие типы многоступенчатых насосов:
а) Многоступенчатые насосы спирального типа имеют спиральные отводы от всех колес. Рабочие колеса односторонние и установлены попарно так, что жидкость поступает из первой ступени во вторую по внутренним переходным каналам (рис. 41). Разъем корпуса горизонтальный, причем напорный и всасывающий патрубки находятся в нижней части корпуca. Это облегчает осмотр и ремонт насоса.
Попарно симметричное расположение колес разгружает ротор от осевого усилия. Рабочие колеса фиксируются на валу упорными кольцами. Уплотнительный зазор рабочего колеса выполнен между неподвижным уплотняющим кольцом 4 к расточкой рабочего колеса. Стальной вал, защищенный от износа в местах трения о сальниковую набивку съемными втулками, вращается на двух шарикоподшипниках.
Смазка подшипников жидкая. Сальники имеют кольцо гидравлического затвора, к которому жидкость подводится из полости высокого давления первой ступени через отверстие, просверленное в крышке насоса.
Рис. 42. Секционный (турбинный) пятиступенчатый насос: 1- передняя крышка; 2- секции ступеней; 3- напорный патрубок; 4- стяжной болт; 5- разгрузочный диск; 6- трубка для соединения плотности разгрузочного диска с атмосферой.
Насосы спирального тина для чистой воды выпускаются с двумя и четырьмя ступенями, производительностью от 20 до 200 л/сек и напором от 50 до 250 м. б) Многоступенчатые насосы турбинного (секционного) типа имеют отводы, снабженные направляющими аппаратами.
Секционные насосы имеют вертикальные (поперечные относительно вала) разъемы. На рис. 42 изображен разрез секционного (турбинного) насоса. Этот насос состоит из всасывающей секции трех промежуточных секций и напорной секции, стянутых болтами. Осевое усилие воспринимается гидравлической пятой. Сальники снабжены гидравлическими затворами.
Вал ротора вращается в подшипниках скольжения. Подшипники имеют кольцевую смазку. Многоступенчатые насосы турбинного типа имеют меньшие габариты по сравнению со спиральными. Корпус этих насосов составлен из простых отливок, и поэтому имеется возможность наращивать ступени, изменяя только диаметр и длину вала. Вместе с этим они имеют недостатки, заключающиеся в сложной сборке и утечках на разгрузку осевого усилия.
Следовательно, такие насосы получают распространение в тех случаях, когда они должны быть ограничены в габаритных размерах и не подвергаются частой разборке. При добыче воды из глубоких скважин, при понижении уровня грунтовых вод, при разработке полезных ископаемых, при разработке котлованов во влажных грунтах большое применение имеют многоступенчатые насосы для буровых скважин.
Конструктивные особенности таких насосов связаны со стремлением уменьшить наружный диаметр насоса в целях уменьшения диаметра скважины и снижения стоимости установки. При большой глубине скважины напор и производительность этих насосов должны быть достаточно большими при ограниченном диаметре Требуемую величину напора получают увеличением числа колес и окружной скорости рабочего колеса. Ограничение диаметра достигается также применением турбинной (секционной) конструкцией насоса.
Артезианские насосы марки НА (рис. 43).
Рис. 43. Общий вид артезианского 12 НА.
Электродвигатель насосов типа НА расположен над скважиной и передает мощность насосу, заглубленному в скважину ниже динамического уровня воды, посредством длинного вала. Это создает определенные трудности при монтаже и эксплуатации.
Рис. 44. Артезианский насос типа 12 НА: 1- всасывающая трубка; 2- трубка; 3- напорная трубка; 4- корпус ступени насоса; 5- сальник; 6- подшипник; 7- сетка; 8- вал;
На (рис. 44) изображен артезианский насос марки 12 НА, имеющий четыре ступени в виде секций, соединенных шпильками. В состав ступени входит секция круглого корпуса с отводом в виде полуосевого направляющего аппарата и диагонального рабочего колеса. Рабочие колеса закреплены на валу шпонками, а полости разных давлений разделены уплотняющими зазорами.
На конце всасывающей трубы установлена приемная сетка 7. К верхней секции присоединена напорная труба 3. Через нее проходит вал насоса 8, который вращается во внутренней трубе 2. Труба 2 заполнена маслом. Опорами вала являются текстолитовый подшипник 6, муфта-подшипник и промежуточные подшипники, закрепленные между секциями внутренней трубы.
Смазка текстолитового подшипника водяная; промежуточные подшипники и муфта-подшипник смазываются маслом, заполняющем внутреннюю трубу. Центровка внутренней трубы по отношению к напорной трубе осуществляется при помощи крестовин, установленных между секциями напорного трубопровода. Отдельные участки вала соединены на резьбе и муфтами. В верхней секции насоса находится сальник, препятствующий проникновению воды во внутреннюю трубу 2. Подтяжка сальника возможна сверху без демонтажа насосов.
Наличие длинного вала, сложность его центровки и затруднения при эксплуатации ограничивают возможности насосов типа НА по высоте подъема воды. Эти насосы изготовляются производительностью только 150 м3/час с тремя, четырьмя и пятью колесами при напоре соответственно 33, 44 и 55 м. Для откачки воды из артезианских скважин и для осушения месторождений при добыче полезных ископаемых применяют насосы типа АТН (артезианские турбинные насосы) (рис. 45).
Рис. 45. Артезианский насос ATH-8.
Эти насосы относятся к группе глубинных вертикальных насосов с диагональными рабочими колесами открытого типа. Число рабочих колес в зависимости от требуемого напора может быть от 1 до 26. Рабочие колеса отлиты из чугуна и закреплены на общем вертикальном валу.
Непосредственно за рабочими колесами установлены направляющие аппараты. При установке такого насоса в скважине корпус его должен быть опущен таким образом, чтобы рабочие колеса были на 2÷З м ниже уровня воды в скважине.
Насосы типа АТН изготовляются производительностью от 18 до 500 м3/час при полной высоте подъема от 15 до 130 м Эти насосы, так же как и артезианские насосы типа НА, имеют ограниченное применение по напору из-за трудности при эксплуатации трансмиссии с длинным валом.
Потребность в насосах для подъема жидкости из глубоких скважин при высоте подъема, более 130 м и производительности более 30 м3/час может быть обеспечена только за счет освоения новых конструкций глубинных насосов погружного типа, у которых двигатель вместе с насосом опускается в скважину.
Конструкция погружного электронасосного агрегата позволяет установить его на любой глубине вертикальной, наклонной и даже искривленной скважины.
