ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.06.2019
Просмотров: 11535
Скачиваний: 235
Глава 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАСОСОВ
1.1. Краткие сведения о насосах и их классификация
Изучение противопожарного водоснабжения начинается с усвоения
основ теории насосов, которые являются основными водопитателями лю-
бой системы подачи воды.
Правильный подбор и учет особенностей совместной работы насосов
в насосных станциях систем наружного и внутреннего противопожарного
водоснабжения, установок водяного и пенного пожаротушения определя-
ют возможность выполнения поставленных функциональных задач всей
системы и эффективность пожаротушения.
Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей
гидравлических машин. Они применяются для наружного водоснабжения
(в том числе и противопожарного) населенных пунктов и предприятий,
внутреннего водоснабжения жилых, общественных и производственных
зданий, для подачи воды на пожаротушение автонасосами, мотопомпами,
для подачи воды и огнетушащих составов в установках пожаротушения, в
системах смазки, топливоподачи и гидропривода пожарных автомобилей и
для многих других целей.
Насосами называются гидравлические машины, предназначенные для
перемещения жидкостей и сообщения им механической энергии.
Насосы подразделяются на две основные группы: объемные и дина-
мические. Объемными называются насосы, в которых жидкость перемеща-
ется путем периодического изменения объёма камеры, попеременно сооб-
щающейся со входом и выходом насоса. Динамическими называются насо-
сы, в которых под воздействием гидродинамических сил перемещается с
камерой (незамкнутый объем) жидкость, постоянно сообщающейся со вхо-
дом и выходом насоса. К ним относятся струйные и лопастные насосы.
Весьма наглядной является классификация насосов по принципу дей-
ствия, вне зависимости от вида перемещаемой жидкости (рис. 1.1).
6
Насосы
Объемные
Струйные
Лопастные
Возвратно-
поступательного
действия
Осевые
Роторные
Центробежные
Пластинчатые
Вихревые
Поршневые
Червячные
Мембранные или
диафрагменные
Винтовые
Зубчатые или
шестеренчатые
Рис. 1.1. Классификация насосов
Действие объемных насосов основано на изменении потенциальной
энергии перемещаемой жидкости, а струйных и лопастных – на изменении
кинетической энергии.
Насосы классифицируются не только по принципу действия, но и по
конструктивному исполнению, назначению, отраслевому применению, ве-
личине подачи, напора и т. д.
Основные схемы насосов:
Поршневой насос (рис. 1.2) в простейшем виде представляет собой
расположенный в цилиндрическом кожухе поршень, при движении кото-
рого в одну сторону жидкость через всасывающий клапан поступает в ра-
бочую камеру, а при движении в другую сжимается и затем выталкивается
через нагнетательный клапан.
Положительными качествами поршневых насосов являются: высокий
КПД, возможность получения больших давлений, независимость подачи от
создаваемого давления, запуск без предварительной заливки всасывающих
линий (самовсасывающие). Недостатками – громоздкость и сложность непо-
средственного соединения с электродвигателем, наличие клапанов, неравно-
мерность подачи, вызывающая вибрацию, сложность регулировки. Скорость
поршня таких насосов ограничена действием инерционных сил.
7
Рис. 1.2. Поршневой насос
К насосам возвратно-поступательного действия, кроме поршневых,
относятся также мембранные (диафрагменные) насосы (рис. 1.3), которые
нашли распространение в системах топливоподачи автомобилей (в том
числе и пожарных).
Рис. 1.3. Мембранный насос
К роторным насосам относятся пластинчатые, зубчатые (шестерен-
ные), винтовые, червячные и др. Они представляют собой объемные насо-
сы с вращающимся ротором без всасывающих и напорных клапанов, и
вследствие отсутствия возвратно-поступательного движения их можно не-
посредственно соединять с высокооборотными электродвигателями.
Типичным представителем роторных насосов является пластинчатый
насос (рис. 1.4).
8
В простейшем виде он
представляет собой эксцен-
трично расположенный в ци-
линдрическом корпусе 3 ро-
тор 4, в пазах которого нахо-
дятся пластины 2, отжимае-
мые от центра к периферии
действием центробежной си-
лы. При вращении цилиндра
пластины 2 производят вса-
сывание жидкости через при-
емный патрубок 1, сжатие ее
и нагнетание через напорный
патрубок 5. Насос является
реверсивным: при изменении
направления вращения его
вала изменяется направление
движения жидкости в трубопроводах, присоединенных к насосу.
3
2
4
5
1
Рис. 1.4. Пластинчатый насос роторного типа:
1 – приемный патрубок; 2 – пластины;
3 – цилиндрический корпус; 4 – ротор;
Зубчатый насос состоит из пары сцепленных между собой шестерен,
расположенных в открытом с двух сторон кожухе (рис. 1.5), с минималь-
ным зазором между зубьями
и кожухом. Зубья при враще-
нии захватывают жидкость и
переносят её со стороны вса-
сывания в сторону нагнета-
ния. Эти насосы получили
распространение в системах
смазки при перекачке вязких
жидкостей (масел).
Струйные насосы ис-
пользуются в пожарной охра-
не для заполнения всасы-
вающих линий пожарных на-
сосов, для подачи воды на
пожар при расположении на-
соса более 7 м над уровнем
воды, для уборки воды из по-
мещений после тушения по-
жара. Принципиальная схема насоса струйного типа, его работа и основы
расчета приведены в гл. 2.
5 – напорный патрубок
Рис. 1.5. Зубчатый насос
0′
0
В противопожарном водоснабжении наиболее распространены центро-
бежные насосы. В дальнейшем будут подробно рассмотрены устройство, прин-
цип действия центробежных насосов (рис. 1.12), а также их классификация.
9
Отметим только, что их широкое распространение объясняется высо-
ким КПД, компактностью и сравнительной простотой в конструктивном
отношении, ремонтопригодностью и удобством эксплуатации. Их можно
непосредственно соединять с электродвигателями, легко регулировать, они
имеют плавную, без толчков, подачу.
У осевых насосов (рис. 1.6) лопасти 1 закреплены на втулке 2 под не-
которым углом к плоскости, нормальной к оси. При вращении лопасти
взаимодействуют с потоком жидкости, сообщая ей энергию и перемещая
её вдоль оси насоса.
2
1
Рис. 1.6. Осевой насос:
1 – лопасти; 2 – втулка
На рис. 1.7 дана схема вихревого насоса. Жидкость поступает через
патрубок 1 на периферию рабочего колеса с лопастями 2 и, получая от
них энергию при движении по концентрическому каналу 3, отводится в
напорный патрубок 4.
Характерной
особенностью
вихревого насоса являются подвод
и отвод жидкости на периферии ра-
бочего колеса по касательной к не-
му. Недостаток вихревых насосов –
невысокий КПД. Осевые и вихре-
вые насосы обладают реверсивно-
стью, т. е. способностью изменять
направление подачи при изменении
направления вращения.
4
1
2
Для подъёма воды иногда ис-
пользуются сравнительно простые
устройства – эрлифты. Эрлифт мо-
жет быть выполнен из двух труб
разного диаметра. В кольцевой за-
зор или в центральную трубу от
3
Рис. 1.7. Вихревой лопастной насос:
1 – патрубок; 2 – лопасти;
3 – концентрический канал;
4 – напорный патрубок
10