К этой группе относятся насосы, в которых поток жидкости создается за счет трения или инерции (например вихревые, вибрационные, лабиринтные и шнековые насосы). В данной главе рассмотрены лишь те насосы трения и инерции, которые используются в системах водоснабжения и канализации.
Принцип действия вихревых насосов можно уяснить из рис. 4.1, а. Жидкость захватывается лопатками у входа 1 в кольцевой канал, попадает в межлопаточную полость 2 и затем вновь выбрасывается в кольцевой канал 3. За один оборот рабочего колеса частица жидкости несколько раз захватывается лопатками и выбрасывается в кольцевой канал. Таким образом, при прохождении межлопаточных полостей колеса на пути от входа в кольцевой канал до выхода из него жидкость многократно получает приращение энергии. В силу этого при одном и том же диаметре рабочего колеса вихревые насосы развивают напоры, в 2—4 раза большие, чем центробежные. Благодаря этому вихревые насосы имеют меньшие габаритные размеры и массу по сравнению с центробежными насосами тех же рабочих параметров. Важным преимуществом вихревых насосов является и то, что они обладают самовсасывающей , способностью, что намного упрощает их эксплуатацию.
Рабочие колеса вихревых насосов бывают открытого и закрытого типа. Закрытое колесо (см. рис. 4.1,6) представляет собой плоский диск с короткими лопатками, расположенными на периферии диска. Открытое колесо (см. рис. 4.1, в) —это ступица с длинными радиальными лопатками. В открытых колесах обычно от 12 до 24 лопаток, а в закрытых — от 18 до 30.
Вихревые насосы выпускают с подачей от 1 до 50 м3/ч при напорах от 25 до 100 м. Высота всасывания находится в пределах 4— 8 м. Напор, развиваемый вихревым насосом, можно подсчитать по формуле
где -ф — коэффициент, равный для колес закрытого типа 3,3—4,5; и — окружная скорость, равная π*Dn/60.
К недостаткам вихревых насосов относятся сравнительно невысокий КПД (25 — 45 %) и быстрый износ рабочих колес и уплотняющих плоскостей при подаче жидкости, содержащей абразивные примеси.
Промышленность выпускает одноступенчатые вихревые насосы типов ВК (рис. 4.2), ВКС и ВКО. Насосы типа ВКС —самовсасывающие, насосы типа ВКО — с обогревом для перекачивания загустевающих жидкостей, например мазута. На напорных патрубках насосов ВКС имеются воздушные колпаки и воздухоотделительные устройства. Характеристики Q — Н и Q — N вихревых насосов линейные. В обозначении насоса буквы означают тип насоса, первые цифры — подачу, вторые — напор. Например, обозначение насоса ВКС — 2/26 означает: насос вихревой консольный с номинальной подачей 2 м3/ч и номинальным напором 26 м.
Вихревые насосы применяются в тех случаях, когда требуется малая подача при относительно больших напорах. Самовсасывающие вихревые насосы типов ВС и ВКС применяют как дренажные для откачки воды из заглубленных насосных станций.
В центробежно-вихревых насосах имеются два рабочих колеса— центробежное и вихревое. Как правило, центробежное колесо расположено перед вихревым, т. е. жидкость попадает сначала в центробежное колесо, где создается небольшое давление, которое затем повышается вихревым колесом. При таком сочетании рабочих колес достигаются большие напоры при относительно малой подаче.
Центробежно-вихревые насосы типа ЦВ (рис. 4.3) изготовляют с подачей от 14 до 36 м3/ч и напором до 280 м. Насосы имеют осевой подвод воды.
Характеристики насосоов типа ЦВ близки к линейным. В обозначении насоса первые две буквы означают тип насоса, первые цифры — подача, л/с, вторые — напор, м.
Коэффициент полезного действия центробежно-вихревых насосов несколько выше, чем у вихревых, и достигает 0,45 — 0,48.
Насосы типа ЦВ применяют главным образом как питательные для котлов малой мощности. Но их можно применять и для систем водоснабжения небольших объектов в случаях, когда требуется создать большой напор, например в горной местности.
Рис. 4.1. Вихревой насос
a—поперечный разрез по оси патрубков; 6 — колесо закрытого типа; в — колесо открытого
типа
Рис. 4.2. Вихревой насос типа ВК
Рис. 4.2. Вихревой насос типа ВК
1 — корпус; 2 — крышка корпуса; 5 — вихревое колесо; 4 — вал; 5 — опорный кронштейн;
6 — подшипник; 7 — сальник
Рис. 4.3. Центробежно-вихревой насос типа ЦВ
I — вставки корпуса; 2 — центробежное колесо; 3—крышка; 4—корпус; 5 — вихревое колесо; 6 — подшипники; 7 — кронштейн; 8— вал
В некоторых центро-бежно-вихревых насосах (типа ЦВС) для обеспечения самовсасывания устраивают воздушные колпаки (такие же, как и у вихревых насосов). Вихревые и центробежно-вихревые насосы изготовляют по ГОСТ 10392— 80Е.