Крыльчатка насоса — это его ключевой рабочий орган. Она предназначена для преобразования вращательной энергии, получаемой от двигателя, в энергию потока жидкости.
Оглавление:
Еще в древности люди изобрели простейшие насосные аппараты. В течение столетий механизмы постоянно совершенствовались, и на сегодня данное оборудование востребовано во всех областях промышленности. На рынке представлено множество разновидностей данных агрегатов, каждый из которых предназначен для решения определенных задач. При этом большой популярностью пользуются центробежные насосы. К примеру, они незаменимы для перекачивания воды, например, подачи ее из скважины на большие дистанции.
Главным рабочим элементом центробежного агрегата выступает крыльчатка (рабочее колесо насоса). От ее конкретной формы, размеров, диаметра и прочих показателей зависят технические параметры оборудования.
Конструкция и принцип работы крыльчатки
По своей конструкции крыльчатка водяного насоса представляет собой диск с расположенными на нем изогнутыми лопастями. В разных центробежных агрегатах их количество, геометрия, направление изгиба, расположение могут существенно отличаться.
Крыльчатка получает энергию от электродвигателя и начинает вращаться. При этом возникает центробежная сила, она и заставляет жидкость (перекачиваемый продукт) перемещаться от центра колеса к его периферической части. Затем рабочая среда под давлением выталкивается в напорный патрубок.
В центре крыльчатки возникает разрежение. Оно провоцирует эффект всасывания новой порции жидкости. Таким образом, идет цикличный бесперебойный процесс работы насоса.
Между лопастями крыльчатки и камерой насоса зазор должен быть минимальным — это создает лучшую тягу перекачиваемого продукта.
Конструктивные типы крыльчаток
По конструктивному исполнению крыльчатки бывают разных видов:
1. Открытые. Это одиночное колесо, к которому прикреплены лопасти. Данные насосные аппараты применяют для работы с грязной водой. Поскольку крыльчатка открытая, ее не засоряет грязь (например, песок или глина, которые содержатся в жидкости), масляные включения. Минусами оборудования является низкий КПД (примерно 40%), небольшой напор.
2. Закрытые. Здесь лопасти находятся между двумя дисками. Такие колеса бывают сварными, штампованными или литыми. Это наиболее популярный вариант для перекачивания чистой воды (из-за сложности конструкции примеси будут ее засорять), который формирует хороший напор, предотвращает утечки продукта.
3. Полузакрытые. Сочетают свойства указанных выше конструкций. Это один диск, а роль второго выполняет стенка насоса. При этом высота лопастей такова, что позволяет им с малым зазором прилегать к корпусу аппарата. Данный тип насосов имеет высокую производительность, востребован для перекачки загрязненной жидкости (например, содержащей ил).
Энергия электродвигателя передается крыльчатке специального вала, который прикрепляется к центру колеса. Надежное и прочное крепление не должно проворачиваться. Оно бывает нескольких типов:
1. Коническое. Конус дает возможность легко заменить колесо, однако крепление не слишком надежное (может возникать эффект биения колеса). Оно подходит для работы с водой, при перекачивании же более плотных жидкостей будет снижаться КПД.
2. Цилиндрическое. Главный плюс цилиндра — это точное фиксирование крыльчатки на вале. Для лучшей фиксации крепления оно дополняется выступами.
3. Крестообразное. Наиболее жесткое крепление из-за наличия разу четырех выступов, позволяет перекачивать высокоплотные жидкости.
4. Шестигранное. Также достаточно жесткое крепление. Преимуществом является легкая насадка крыльчатки, отсутствие проворачивания. Идеальный вариант для работы с грязной жидкостью (в совокупности с колесом открытого типа).
5. Шестигранное в виде звезды. Такая посадка характерна для высоконапорных центробежных устройств, рабочие колеса крыльчаток для насоса которых изготавливают из нержавеющих сплавов. Сложная конструкция предполагает идеальную обработку крыльчатки и вала.
Материал крыльчатки
На качество насоса, его вес, прочность влияет материал крыльчатки. Больший вес позволяет работать с высокоплотными средами, но вместе с тем расходует больше энергии электродвигателя. А меньший вес снижает мощность. Металлические детали рабочего колеса способны подвергаться коррозии.
Для изготовления крыльчатки для насоса сегодня популярны следующие материалы:
1. Нержавеющая сталь. Обладает высокими механическими качествами, стойкостью к коррозии, но отличается низкими литейными качествами. Поэтому данные модели рабочего колеса изготавливают посредством сварки.
2. Углеродистая сталь. Востребована для производства крыльчаток для больших насосных агрегатов, которые работают в условиях низкой коррозии. Стойкость оборудования повышают специальные наплавки.
3. Листовая сталь. Стойкий к коррозии материал дает возможность изготовить тонкие лопасти, но их нельзя сделать закругленными.
4. Алюминий. Легкий и прочный материал, не подвержен коррозии, но не слишком долговечный.
5. Чугун. Наиболее тяжелый материал, предназначен для работы с высокоплотной средой. Срок эксплуатации невелик из-за подверженности коррозии.
6. Латунь. Прочный и антикоррозийный материал. Крыльчатка из латуни и ppo изготавливается чаще всего.
7. Пластик. Легкий и недорогой материал. Насос является производительным, но не справляется с тяжелыми жидкостями. Крыльчатку придется часто менять.
Причины поломок детали
Поскольку крыльчатка — ключевой элемент центробежного насоса, именно она чаще всего становится причиной его поломки. Проблемы могут возникнуть ввиду сложных рабочих условий: воздействия самой перекачиваемой жидкости (высокая плотность, содержание абразива), температурных перепадов, вибрации. Колесо также изнашивается из-за работы «всухую»: крыльчатка деформируется и даже полностью разрушается.
Причинами поломки детали иногда является кавитация, когда происходит «холодное закипание» жидкости на поверхности детали. В данной зоне схлопываются воздушные пузырьки, и скачки давления повреждают крыльчатку. Возможно, колесо изначально было неправильно установлено или же в ходе работы произошло его смещение.
