Водокольцевые насосы

Спроектированы водокольцевые насосы по очень простой схеме (рис. 5.15). Вал рабочего колеса установлен эксцентрично в цилиндрическом корпусе насоса. Перед пуском корпус насоса заполняется водой примерно до оси вала. При вращении лопасти рабочего колеса захватывают воду, и под действием центробежных сил она отбрасывается к стенкам корпуса насоса, образуя концентрическое водяное кольцо. В верхней точке корпуса, где лопасть рабочего колеса соприкасается с корпусом насоса, нижняя граница водяного кольца соприкасается со ступицей рабочего колеса, а в диаметрально противоположной точке водяное кольцо максимально удалено от ступицы колеса, и погруженными в воду остаются лишь концы лопаток. Образовавшееся серповидное пространство между втулкой рабочего колеса и водяным кольцом и является рабочей полостью. Эта полость разделена лопатками рабочего колеса на отдельные ячейки

При вращении рабочего колеса (по ходу часовой стрелки) объемы ячеек в зоне всасывания увеличиваются и создается вакуум. Под действием вакуума воздух по входному патрубку через всасывающее окно поступает в рабочую полость. При дальнейшем вращении рабочего колеса объемы ячеек в зоне нагнетания уменьшаются, воздух в них сжимается и через нагнетательное окно подвыходному патрубку подается в. воздухосборник или выбрасывается в атмосферу.

Для поддержания постоянного объема водяного кольца и для отвода тепла, образующегося при сжатии воздуха и трении уплотнителей, в корпус насоса непрерывно подается вода из водопровода или из циркуляционного бачка.

Охлаждающая вода вводится в корпус насоса через полость гидравлического затвора сальника в месте максимального выхода лопаток колеса из водяного кольца. Расход охлаждающей воды составляет для насосов типов ВВН и ВК 0,07—1 л/с, а для насосов типа РМК 0,5—2 л/с. Чтобы избежать износа торцов крышек и корпуса насоса, охлаждающая вода должна быть чистой, без механических примесей.

При применении вакуум-насоса для заливки насосов, перекачивающих загрязненные жидкости, необходимо устанавливать предохранительный бак для устранения возможности попадания загрязненной воды в водокольцевой насос.

Водокольцевые насосы выпускаются следующих типов: ВВН—водокольцевой вакуум-насос; ВК—водокольцевой компрессор; ДВК—водокольцевой вакуум-насос двойного действия. Выпуск водокольцевых насосов РМК прекращен (ротационные машины, компрессоры), но они еще широко применяются на очистных сооружениях. Подача насосов составляет 6,6—450 л/с (0,4—27 м³/ /мин) при температуре воздуха перед всасывающим патрубком 20 °C и при температуре воды, поступающей в водокольцевой насос, 15 °C, максимальный вакуум — 80—97%, максимальный напор — 3—22 м, напор перед всасывающим патрубком — 10 м.

Заводы-изготовители по заказу потребителей поставляют водокольцевые насосы как вакуум-насосы или как водокольцевые компрессоры (воздуходувки) с соответствующим комплектующим оборудованием. Различие в комплектующем оборудовании между вакуум-насосами и воздуходувками состоит лишь в устройстве воздухосборного бака.

Для вакуум-насоса поставляется водосборник, оборудованный рефлектором для удаления отделившегося воздуха в атмосферу и сливной трубой для отвода воды в канализацию, а для воздуходувки—воздухосборник, в котором собирается сжатый воздух, для удаления отделившейся воды установлен поплавковый регулятор уровня (водоотвод-чик). Водосборник или воздухосборник устанавливают около насоса на полу или на фундаменте насоса (рис. 5.16). При необходимости изменить место их установки следует иметь в виду, что увеличение длины напорного трубопровода, соединяющего насос с баком, повышает противодавление на нагнетательной стороне, что снижает подачу и вакуум.

Водокольцевые насосы выпускаются двух типов: В—простого действия и ДВ—двойного действия. Насосы этих типов изготовляются в двух исполнениях: ВН для работы в качестве вакуум-насоса и К—в качестве компрессора.

Компрессоры отличаются от вакуум-насосов при одной и той же подаче размерами и расположением распределительных окон, что позволяет уменьшить удельные затраты мощности при работе компрессора на нагнетание воздуха.

Водокольцевые насосы не чувствительны к запыленности воздуха (газа) и не требуют его очистки, допускают попадание в насос жидкости вместе с засасываемой средой. Они могут применяться для отсасывания взрывоопасных газов, так как в рабочем пространстве насоса отсутствуют трущиеся металлические поверхности и масло.

На станциях аэрации и на сооружениях, где требуются большие расходы сжатого воздуха с напором до 10 м, применяются турбовоздуходувки (ТВ) и нагнетатели типов 360 и 750. При напорах свыше 10 м применяют многоступенчатые турбовоздуходувки (до 30 м) или турбокомпрессоры (30— 100 м). Турбовоздуходувки, турбокомпрессоры и нагнетатели работают по такому же принципу, что и центробежные насосы. Сжатие и нагнетание воздуха в них происходит под действием центробежной силы, которая возникает при вращении рабочего колеса. Воздух из рабочего колеса попадает в неподвижный кольцевой диффузор, который служит для превращения кинетической энергии воздуха, полученной им в рабочем колесе, в потенциальную энергию (напор). Для этого диффузор снабжен лопатками, образующими вместе с диффузором направляющий аппарат.