Тема 3.2. Гвинтові насоси

3.2.1. Гвинтові насоси.

3.2.2. Ерліфт.

3.2.3. Гідроелеватор.

3.2.1. Гвинтові насоси відносяться до групи об’ємних насосів, в яких процеси всмоктування і нагнітання відбувається завдяки зміні об’єму камери, в якій знаходиться рідина.

На шахтах застосовуються гвинтові насоси ІВ6/5, ІВ20/5, ІВ20/10, (ІВ - одногвинтовий, чисельник подача в л на 100 об/с, знаменник тиск в МПа). Для частоти обертання 1450 об/хв насоси забезпечують відповідно подачу 6,17 і 17 м³/год, напір 50, 50, 100 м, К. К. Д.- 0,48, 0,6, 0,64, потужність 1,8, 3,5, 7,2 кВт. Висота всмоктування 6 м.

Основними частинами насоса (рис. 45) являються стальна обойма 1, резиновий статор 2, стальний ротор 3, карданний вал 4. Ротор виконаний у вигляді однозаходного гвинта, статор представляє двохзаходну спіраль з кроком в два рази більшим кроку ротора. Діаметр статора менший діаметра ротора на 0,4 – 0,7 мм. Центри перерізів ексцентричні відносно осі обертання, завдяки цьому утворюється порожнина, яка переміщається вздовж осі, утворюється розрідження і проходить всмоктування по патрубку 5, а по 6 –нагнітання.

Карданний вал за допомогою привідного вала 7 і пружної муфти з’єднаний з валом електродвигуна за допомогою пальців 9 ведучої і веденої муфт. Сильфон 12 захищає шарнір 6 від піску. Ущільнення вала здійснюється за допомогою сальника, який складається з втулки 13, набивки 14 і стального кільця 15. Вал 7 розміщений на двох радіально-упорних підшипниках 16, які сприймають осьове зусилля, вони знаходяться в гніздах опорної станини 17.

Рис.45. Гвинтовий насос 1В

Завдяки резиновому статору можна перекачувати забруднені рідини. Вода змащує ротор і статор, без неї запуск проводити не можна. Для заливки насоса підвідна і напірна сторони з’єднані перепускною трубкою з вентилем. Крім цього отвори патрубків повернуті вверх. Перепускна трубка використовується також для регулювання подачі.

Подача гвинтового насоса визначається за формулою

Q = 60 × a _n× 4 × e ×l _ш ×D × п, (40)

де a_п = 0,7…0,8 – коефіцієнт подачі, який враховує втрати води, е – ексцентриситет, l_ш - подвоєний крок ротора, або крок статора, D – діаметр перерізу ротора, n – частота обертання ротора. е = 5…6 мм, l _ш = 70…80 мм.

3.2.2. Ерліфт – повітряний підйомник, в якому для транспортування води використовується повітря. Стиснене повітря від компресора 1 (рис. 46) по трубі 2 подається до форсунки 3, яка розміщена нижче рівня води. В трубі 4 утворюється легка водоповітряна суміш, яка витісняється стовпом рідини в резервуарі до повітревідділювача 6 на поверхню.

Вихідними даними для розрахунку ерліфта є його подача Q (м³/год),геометрична висота подачі Н г/м і глибина занурення форсунки Н_п.ф.. Відносна величина занурення форсунки

а _п.ф.= Н_п.ф./Н = 0,3…0,8 (41)

Звідки глибина занурення форсунки Н_п.ф.=а _п.ф. Н.

Рис. 46. Ерліфт Рис.47 Номограма для розрахунку ерліфта. Рис. 48. Гідроелеватор

а – глибин занурення, б – подачі

Для нормальної роботи ерліфта компресор повинен розвивати тиск р_к = (1,1…1,2)× Н_п.ф. ×10⁴ (Па). Необхідна кількість повітря

V = a× Q /60 (42)

Відносна витрата повітря a і діаметр підіймальної труби визначається по номограмі рис. 47. Переваги ерліфтів являються: простора будови, малі габарити, відсутність рухомих частин, розміщення основного обладнання на поверхні, безпека роботи, можливість перекачування забруднених рідин. Недоліки: невисокий К. К. Д. (0,2…0,4) і значне занурення форсунки.

3.2.3. Гідроелеватор – водоструменевий насос, а якому використовується енергія робочої води, що подається стаціонарним насосом. Робоча рідина по трубопроводу 1 (рис. 48) і виходить з великою швидкістю через насадку 2. В камері 3 створюється розрідження і в цю зону по трубопроводу 4 всмоктується відкачувана рідина. Вона зміщується в горловині 5 з робочою рідиною і подається в дифузор 6.

Перевагами гідроелеватора є простота конструкції, невеликі габарити, відсутність рухомих частин, можливість відкачки пульпи, мінімальні затрати на обслуговування.

Недолік гідроелеватора – низький К. К. Д. (0,4 і менше).

Контрольні запитання до теми 3.2:

3.2.1. Чому дорівнює подача гвинтового насоса, діаметром перерізу D = 0,1 м подвоєний крок ротора l _ш =80 мм, ексцентриситет е = 5 мм, частота обертання п = 1500 об/хв, коефіцієнт подачі a_п = 0,8? 1. 150 м³/хв, 2. 1,34 м³/хв, 3. 13,8 м³/хв.

3.2.2. Відносна глибина занурення форсунки а_{п.ф .}=0,4. Відстань від форсунки до поверхні Н =100м. Яка глибина занурення форсунки Н_{п.ф .}(м) і який тиск повинен створювати компресор р_к (Па)?

1. 40, (4,4…4,8) 10⁵. 2. 4, (44…48) 10⁵. 3. 40, (1,1 …1, 2) 10⁴.

3.2.3. За рахунок чого здійснюється всмоктування рідини, що відкачується в гідроелеваторах?