Jak se oběžné kolo dotýká hřídele čerpadla?

Odstředivé vodní čerpadlo, jako jeden z typů dynamických hydraulických zařízení, se používá ve vodárenství, energetice, kanalizaci, automobilovém průmyslu, teplárenství a dalších oborech při čerpání jakýchkoliv kapalin, jako je voda, agresivní chemikálie, kyseliny, paliva, odpadní vody .

Schéma odstředivého čerpadla.

Zařízení odstředivého čerpadla je utěsněné spirálové pouzdro, což je pracovní komora, uvnitř které je pevně upevněn hřídel s oběžným kolem. Sestavené zařízení je schopné provozu pouze tehdy, jsou-li všechny jeho dutiny před spuštěním naplněny vodou.

Odstředivá čerpadla mají následující hlavní součásti:

• bydlení;
• sací potrubí;
• vypouštěcí potrubí;
• Pracovní kolo;
• pracovní hřídel;
• ložiska;
• olejová těsnění;
• vodicí zařízení;
• kryt.

Skříň (stator), sací a výtlačné potrubí

Schéma činnosti statoru odstředivého čerpadla.

Skříň odstředivého čerpadla je nosným prvkem celé konstrukce, jedná se o ocelovou nebo litinovou misku, uvnitř které bude uloženo oběžné kolo. Kryt má dva otvory: sací otvor na spodní straně a výfukový otvor na straně na okraji krytu. Všechny ostatní díly jsou k němu připojeny. Nejčastěji je odléván ve tvaru spirály, kvůli hydrodynamickým vlastnostem nezbytným k tomu, aby tekutině udával správný směr během provozu čerpadla. Pouzdro může být buď samostatný konstrukční prvek s připojenými trubkami, nebo lité (v tomto případě mohou trubky a tělo tvořit jeden blok). Držák, pomocí kterého je celá konstrukce připevněna k libovolné rovině, je součástí těla.

Do spodní části tělesa čerpadla je našroubováno sací (přijímací) potrubí, které je nutné pro přívod vody uvnitř pracovní komory. Prostřednictvím tohoto potrubí je čerpadlo napojeno na potrubí ponořené do zásobníku nebo jiného zdroje kapaliny, ze kterého bude probíhat odběr. Sací potrubí může být podle provedení buď odlitkem tělesa čerpadla, nebo odnímatelným dílem.

Na boku skříně je výtlačné (výtlačné) potrubí, které odvádí vodu z pracovní komory čerpadla. Na výtlačné potrubí bude připojeno tlakové potrubí vedoucí ke spotřebiči. Trubka je odlitkem pouzdra.

Oběžné kolo (rotor)

Hlavním prvkem, který v čerpadle vykonává užitečnou práci, je oběžné kolo (oběžné kolo).

Schéma činnosti odstředivého čerpadla.

Oběžné kolo je vyrobeno z litiny, mědi nebo oceli. Rotor se skládá ze dvou spojených kotoučů, mezi nimiž jsou od středu k okrajům umístěny lopatky, zakřivené proti ose otáčení kola. Střední část konstrukce, která má na jedné straně otvor (hrdlo) o průměru rovném sací trubce, těsně přiléhá k jejímu vstupu, aby byl zajištěn přímý kontakt lopatek se sací vodou. Kolo je umístěno uvnitř misky pouzdra a zcela „vyplňuje“ pracovní komoru, což eliminuje mezerový tok kapaliny a ponechává volný prostor pouze v drážkách disku.

Během provozu se většina vody hromadí mezi lopatkami, což jí umožňuje při rotaci kola vlivem vzniklé odstředivé síly odtékat od středu k okrajům, aniž by došlo ke snížení tlaku. Voda vyvržená ze středu vytváří zvýšený tlak na obvodu a je vytlačována výtlačným potrubím, zatímco vakuum, které vzniká ve středu disku, nasává kapalinu vstupním potrubím, a proto je voda neustále čerpána. Některá vysoce výkonná odstředivá čerpadla mají více oběžných kol připojených k hřídeli. Čerpadla tohoto typu se nazývají vícestupňová. Pro čerpání agresivních chemikálií může být oběžné kolo vyrobeno z keramiky, pryže nebo jiných odolných materiálů.

Schéma oběžného kola odstředivého čerpadla.

Existuje několik typů oběžných kol:

• uzavřený typ;
• otevřený typ (kde jsou lopatky otevřené a umístěné na jednom disku);
• orazítkovaný;
• obsazení;
• nýtovaný.

Otevřená oběžná kola se od uzavřených liší tím, že lopatky jsou umístěny pouze na jednom disku, bez krytu. Tato oběžná kola se používají při nízkých tlacích a při čerpání extrémně hustých a znečištěných suspenzí, což umožňuje snadný přístup k lopatkám pro čištění. U jednoduchých čerpadel je kolo uzavřeno a jak disky, tak lopatky jsou vyrobeny jako monolitická část. U velkých a těžkých čerpadel je kolo vyrobeno z oceli lisováním. V závislosti na rychlostech otáčení může být dodávaný tvar lopatek buď přímý nebo úhlový. U vysokorychlostních čerpadel pro zlepšení výkonu začínají lopatky od pouzdra. Takové kolo je zajištěno k hřídeli pomocí per. Nýtovaná oběžná kola se používají v domácích vodních čerpadlech s nízkým výkonem.

Hřídel oběžného kola

Rotační moment je přenášen na oběžné kolo přes hřídel, na kterém je kolo pevně upevněno.

Hřídel je vyrobena z kované oceli a pro zvýšené zatížení – z legované oceli se slitinou vanadu, chrómu nebo niklu. Pro práci s kyselinami je hřídel vyrobena z nerezové oceli. Samotný hřídel je namontován na ložiskách, což je nezbytné, aby se zabránilo deformacím a vibracím čerpadla během provozu.

Schéma sondování hřídele oběžného kola.

Hřídel oběžného kola je možná nejnáchylnější částí k poškození. Vibrace způsobené nesprávným vyvážením hřídele mohou vést k nestabilnímu provozu nebo dokonce ke zničení čerpadla. Vzhledem k vysoké rychlosti otáčení jsou pracovní hřídele jednotky vyráběny s ohledem na kritické otáčky.

Pracovní hřídele jsou následujících typů:

• těžké;
• flexibilní;
• průběžný (pracovní hřídel čerpadla je zároveň hřídelí motoru).

Tuhá hřídel je vyrobena pro tiché provozní režimy, kdy nejsou kladeny vysoké nároky na provoz a nedochází k překračování otáček přípustných. Ohebné hřídele se používají tam, kde je vyžadována stabilita při častém překračování kritických otáček. Mírná nevyváženost hmot během otáčení může vést k vibracím a způsobit vychýlení, které je pro hřídel destruktivní. Hřídel musí být dobře vyvážena staticky, v některých případech i dynamicky pomocí speciálních strojů. U čerpadel pro domácnost se používá pevná hřídel, v tomto případě je oběžné kolo připevněno přímo k rotoru elektromotoru.

Ostatní součásti odstředivých čerpadel

Ložiska pracovní hřídele jsou nezbytným konstrukčním prvkem. Ložiska pro čerpadla jsou vyrobena s litinovými vložkami plněnými babbittem. Maženo hustým nebo tekutým lubrikantem. V některých případech jsou ložiska opatřena vodním chlazením oleje. Chlazení maziva se provádí jak pomocí vodního pláště, tak přes spirálu.

Čerpadla mohou používat nejen válečková a kuličková ložiska, ale také pryžová, textolitová a další ložiska. Jedná se o typ vodou mazaných ložisek.

Zadní stěna (obal) patří k tělu. Instaluje se přímo na tělo. Skříň je utěsněna umístěním pryžového těsnění mezi stěnu a těleso čerpadla, které zabrání pronikání vzduchu dovnitř, což může narušit normální provoz konstrukce a snížit výkon čerpadla v důsledku poklesu vakua. Aby se zabránilo vniknutí vody z pracovní komory do motoru, je v hrdle na hřídeli v místě jeho spojení se zadní stěnou umístěno těsnění (olejové těsnění).

Vodicí lopatka je statický disk s drážkami směřujícími proti směru otáčení rotoru. Vodicí lopatka je nutná ke snížení rychlosti vody na výstupu z kola a částečné přeměně energie této rychlosti na tlak. U většiny běžných čerpadel je vodicí lopatka odlita z litiny, zatímco u specializovaných čerpadel je vyrobena z bronzu nebo oceli. U čerpadel pro domácnost může být vyrobena z hliníku nebo plastu.

Olejová těsnění jsou vyrobena s měkkou výplní z azbestové šňůry, papíru nebo bavlny. Těsnění je impregnováno sádlem na grafitu. Na sací straně je utěsnění provedeno vodním uzávěrem. Zařízení takového olejového těsnění je spojka s těsnicím kroužkem, do kterého je přiváděna kapalina z výtlačného potrubí, která zabraňuje vstupu vzduchu do pracovní komory. U chemických čerpadel se uzávěr provádí kapalinou přiváděnou zvenčí. Pro čerpání vysokoteplotních kapalin musí mít těsnění chlazenou konstrukci.