Zgradba in princip delovanja centrifugalne črpalke
V skladu s fiziko je predmet, ki se kroži, izpostavljen centrifugalni sili. Če je centripetalna sila nezadostna ali izgubljena, bo predmet zaradi vztrajnosti odletel vzdolž tangentne smeri oboda in ustvaril tako imenovano centrifugalno gibanje. Centrifugalne črpalke delujejo tako, da uporabljajo to vztrajnostno centrifugalno gibanje.
Shematski diagram osnovne strukture enostopenjskih centrifugalnih črpalk, ki se običajno uporabljajo v inženirstvu oskrbe z vodo in odvodnjavanja. Njegove glavne delovne komponente so rotor 1, spiralno ohišje črpalke 2 in gred črpalke 3, ki poganja rotor k vrtenju. Sesalna odprtina polžasto oblikovanega ohišja črpalke je povezana s sesalno cevjo 4 vodne črpalke, izhod pa s tlačno cevjo 7 vodne črpalke. Tekač z ukrivljenimi lopaticami je nameščen v fiksnem ohišju črpalke, vhod rotorja pa je povezan s sesalno cevjo vodne črpalke. Pred začetkom črpanja napolnite črpalko in sesalno cev z vodo. Ko pogonski stroj poganja rotor, da se vrti z visoko hitrostjo skozi gred črpalke,
Voda v impelerju se vrti z veliko hitrostjo skupaj z impelerjem. Zaradi nezadostne kohezije vode in sile trenja med lopaticami in vodo, da bi nastala centripetalna sila, ki vzdržuje rotacijsko gibanje vodnega toka, vodni tok v rotorju postopoma teče proti zunanjemu robu rotorja, je vrže iz rotorja in vstopi v ohišje črpalke, nato pa teče v tlačno cev vodne črpalke skozi difuzijsko stožčasto cev. Preko tlačne cevi se transportira v cevovodno omrežje. Hkrati se v središču rotorja zaradi izmetavanja vode ustvari vakuum, na površino sesalnega bazena pa deluje atmosferski tlak. Voda v sesalni cevi nenehno teče v rotor vzdolž sesalne cevi pod to razliko v tlaku. Nenehno vrtenje rotorja povzroča nenehno izločanje in sesanje vode, kar tvori neprekinjeno dovajanje vode centrifugalne črpalke.
Kot že omenjeno, je delovni proces centrifugalne črpalke pravzaprav proces prenosa in pretvorbe energije. Pretvarja mehansko energijo pogonskega stroja v kinetično energijo in tlačno energijo tekočine, ki se prenaša. V procesu prenosa in pretvorbe energije je neizogibno veliko izgub energije in večja kot je izguba, nižja je delovna učinkovitost in slabša je učinkovitost črpalke.
Glavni sestavni deli centrifugalne črpalke
Centrifugalna črpalka je sestavljena iz številnih komponent. Na primeru enostopenjske enosesalne centrifugalne črpalke bomo razpravljali o funkcijah, materialih in sestavi vsake glavne komponente.
1, rotor
Propeler, znan tudi kot delovno kolo ali rotacijsko kolo, se uporablja za prenos mehanske energije pogonskega stroja na tekočino, ki se črpa, s čimer se poveča energija tekočine, ki teče skozi propeler. Pri izbiri materialov rotorja je treba poleg upoštevanja mehanske trdnosti pod centrifugalno silo upoštevati tudi odpornost proti obrabi in korozijsko odpornost materiala. Trenutno so rotorji večinoma izdelani iz litega železa, litega jekla in brona.
Propeler je glede na strukturo razdeljen na dve vrsti: enojno in dvojno sesanje. Vodo absorbira na eni strani, sprednja in zadnja pokrovna plošča rotorja pa sta asimetrični. Rotor z enim sesanjem se uporablja za centrifugalne črpalke z enim sesanjem. Tekač z dvojnim sesanjem, absorbira vodo na obeh straneh, pokrovna plošča rotorja pa je simetrična. Centrifugalne črpalke z dvojnim sesanjem uporabljajo rotorje z dvojnim sesanjem, ki imajo velik pretok in lahko samodejno uravnavajo aksialne sile.
Propeler je glede na pokrovno ploščo razdeljen na tri oblike: zaprto, odprto in polodprto. Tekač z dvema pokrivnima ploščama se imenuje zaprt tekač. Med pokrivnima ploščama je 6-12 rezil, ki so upognjena nazaj. Ta vrsta rotorja ima visoko učinkovitost in se pogosto uporablja. Tekač s samo zadnjo pokrovno ploščo in brez sprednje pokrovne plošče se imenuje polodprt tekač. Tekač z le lopaticami in brez pokrovne plošče se imenuje odprt tekač. Polodprti in odprti tekači imajo manj lopatic, običajno le 2? 5 kosov, ti dve vrsti tekačev imata manjšo učinkovitost v primerjavi z zaprtimi tekači in sta primerna za 6
Izpuščanje tekočin, ki so onesnažene ali vsebujejo veliko trdnih delcev.
2, gred črpalke
Naloga gredi črpalke je podpirati in poganjati rotor, da se vrti, s čimer prenaša energijo pogonskega stroja na rotor. Zahteva se, da je konec gredi horizontalne centrifugalne črpalke raven in ima zadostno trdnost in togost, da preprečite nihanje rotorja zaradi upogibanja gredi med delovanjem črpalke, kar lahko povzroči poškodbe rotorja in ohišja črpalke zaradi obrabe. Gred črpalke je običajno izdelana iz ogljikovega jekla ali nerjavečega jekla. En konec gredi črpalke je pritrjen na rotor s ploščatim ključem in vzvratno matico, kar zagotavlja, da je rotor med vrtenjem zategnjen; Pri velikih in srednje velikih vodnih črpalkah se aksialni položaj rotorja določi s pomočjo tulcev gredi in matic, ki zategnejo tulce gredi. Namestite sklopko na drugi konec gredi črpalke.
3, Ohišje črpalke
Ohišje črpalke centrifugalne črpalke je v obliki polžje hišice, ki vsebuje in prenaša tekočine. Sestavljen je iz pokrova črpalke in polžastega telesa. Pokrov črpalke je sesalna komora črpalke, ki deluje tako, da enakomerno vodi vodo v sesalni cevi proti rotorju z minimalnimi izgubami. Glede na strukturo lahko sesalne komore razdelimo na ravne stožčaste sesalne komore, obročaste sesalne komore in pol spiralne sesalne komore. Polžasto telo je sestavljeno iz polžaste komore in stožca difuzorja. Glavna funkcija polžne komore je zbiranje vodnega toka, ki ga vrže rotor, in vzdrževanje konstantne hitrosti vodnega toka v polžni komori z nenehnim povečevanjem pretočnega prereza, da se zmanjša izguba tlaka. Po izpustu iz polžne komore voda teče v tlačno cev skozi difuzijsko stožčasto cev. Funkcija difuzijske stožčaste cevi je zmanjšati hitrost vodnega toka in pretvoriti nekaj kinetične energije vodnega toka v tlačno energijo.
Na vstopni in izstopni prirobnici ohišja črpalke sta izvrtani dve luknji, ki služita za namestitev manometrov in manometrov za merjenje vstopnega in izstopnega tlaka črpalke. Zgornji del ohišja črpalke je opremljen z odprtino za polnjenje vode (ali odvod zraka), ki se uporablja za polnjenje vode ali odvajanje zraka iz ohišja črpalke pred zagonom vodne črpalke. Dno ohišja črpalke je opremljeno z odtočno luknjo za praznjenje nabrane vode v črpalki po zaustavitvi, da se pozimi prepreči zmrzovanje. Dno ohišja črpalke je opremljeno z luknjami za vijake za pritrditev na temelj. Razen lukenj za vijake, ki pritrjujejo vodno črpalko, je treba druge luknje za vijake zamašiti z navojnimi čepi, ko vodne črpalke začasno ne uporabljate.
Med zgornjimi komponentami sta rotor in gred črpalke vrteči se deli navpične centrifugalne črpalke, medtem ko je ohišje črpalke fiksna komponenta. Med tema dvema so trije spoji: naprava za tesnjenje gredi med gredjo črpalke in ohišjem črpalke, obroč za zmanjšanje puščanja na spoju med rotorjem in notranjo steno ohišja črpalke ter ležaj na rotacijski povezavi med črpalko gred in sedež črpalke.