Типы лопаток рабочего колеса насоса и влияние их формы
на величину теоретического напора
От формы очертания лопаток рабочего колеса зависит величина теоретического напора и кпд.
По форме очертания лопатки разделяют:
— отогнутые назад, считая по ходу вращения рабочего колеса (рис. 80 а);
— отогнутые вперед (рис. 80 б);
— с радиальным выходом (рис. 80 в).
Рис. 80. Формы лопаток рабочего колеса
Из параллелограмма скоростей на выходе потока из рабочего колеса можно записать:
. (284)
Подставив в уравнение (281)
. (285)
Рассмотрим три рабочих колеса, имеющих разные типы лопаток:
1. отогнутые назад; угол 
, тогда 
;
2. отогнутые вперед по направлению вращения рабочего колеса; 
, 
;
3. с радиальным выходом; 
, 
.
Таким образом, следует, что при увеличении угла 
увеличивается напор 
, развиваемый насосом, а также абсолютная скорость v2. Но желательно из полной удельной энергии потока иметь как можно большее значение потенциальной энергии.
Рассмотрим, какую роль играют типы лопаток на :
Обозначим потенциальную энергию давления 
— статический напор, а кинетическую энергию 
— динамический напор. Тогда:
Отношение 
коэффициент реактивности рабочего колеса. С увеличением угла 
возрастает v2, а следовательно и динамический напор 
, а статический напор 
и А – уменьшаются.
— при 
— 
создается на 50% за счет 
и на 50% ;
— при 
— в создании 
большую роль играет 
;
— при 
в создании 
большую роль играет .
С точки зрения получения максимального коэффициента реактивности А наиболее выгодными являются лопатки первого типа, отогнутые назад, так как они обеспечивают наименьшие гидравлические потери и большую производительность.
Лопатки второго типа, отогнутые вперед, создают при движении жидкости большие гидравлические потери, вследствие резкого увеличения сечения канала между лопатками КПД снижается.
Лопатки третьего типа, с радиальным выходом, являются промежуточным вариантом.
В современных центробежных насосах, как наиболее выгодные, применяют лопатки первого типа, отогнутые назад, при оптимальных рабочих углах
; 
; 
; 
Источник статьи: http://studopedia.ru/21_121798_tipi-lopatok-rabochego-kolesa-nasosa-i-vliyanie-ih-formi.html
Лопастные насосы
Лопастными называют динамические насосы, в которых жидкость перемещается путем обтекания лопастей.
Если жидкость в насосе перемещается вдоль оси вращения рабочего колеса с лопастями, то насос называют осевым, если жидкость перемещается перпендикулярно оси вращения, то насос называют центробежным, если жидкость движется по диагонали между осью вращения и перпендикуляру к ней, то насос называют диагональным.
Различия между этими типами лопастных насосов заключаются не только на направлении движения жидкости, но и в характеристиках. Центробежные лопастные насосы способны развить самый большой напор (среди лопастных машин), осевые — самую большую подачу, диагональные насосы — промежуточный вариант.
В некоторой литературе встречается некорректное название пластинчатых насосов лопастными. Это неверно, так как пластинчатые насосы — относятся к классу объемных машин, а лопастными, согласно ГОСТ 17398-72, считаются динамические — центробежные, диагональные и осевые машины.
Принцип работы лопастного насоса
Жидкость в лопастном насосе перемещается в результате воздействия лопастей. При вращении рабочего колеса энергия от лопаток передается частицам жидкости, которые по инерции двигаются в осевом, радиальном направлении или по диагонали межу этими направлениями. Воздействие лопаток на частицы перекачиваемой среды показано на видео:
Герметичное разделение всасывающего и напорного патрубка в лопастных насосах отсутствует, что обуславливает значительное увлечение перетечек из нагнетания во всасывание при увеличении давления. По этой причине лопастные насосы не используют в системах высокого давления.
Для того, чтобы начать перекачку воды, лопастной насос нужно заполнить жидкостью, большинство этих насосов не обладает самовыравниванием.
Работа центробежного лопастного насоса показана в ролике:
Основные элементы конструкции лопастных насосов
Рабочим органом насоса является колесо, с установленными на наем лопастями. Лопасти могут быть закреплены на колесе жестко, в этом случае насос называют жестко-лопастными, или иметь механизм регулирования угла наклона (поворота и т.п), тогда насос называют повротно-лопастным.
Рабочее колесо устанавливается на валу в корпусе, который формирует рабочую камеру.
Форма корпуса в зависимости от типа и конструкции насос может быть цилиндрической, спиралевидной, с прямыми или изогнутыми подводами. На корпусе могут быть закреплены конфузор — сужающийся патрубок, устанавливается на входе насоса, и диффузор — расширяющийся патрубок, устанавливается на выходе насоса, для преобразования скоростного напора в пьезометрический.
Одноступенчатые и многоступенчатые лопастные насосы
Одноступенчатые лопастные насосы имеют одно рабочее колесо. Напор создаваемый одним рабочим колесом ограничен. Повысить напор позволяет последовательная установка рабочих колес.
Многоступенчатые лопастные насосы имеют несколько рабочих колес, установленных последовательно на одном валу.
Насосы с односторонним и двухсторонним подводом
В насосах с односторонним подводом рабочее колесо устанавливается на валу консольно, на подшипники опирается только один конце вала, лопастной насос в этом случае называют консольным.
В насосах с двухсторонним подводом жидкость к рабочему колесу подводится с двух сторон, в этом случае вал может быть установлен на подшипники с двух сторон.
Применение лопастных насосов
Лопастные насосы применяют для перекачивания воды и других жидкостей при относительно невысоких давлениях, и больших расходах. Эти насосы применяют в системах водоснабжения, отопления, водоотведения для:
- транспортировки питьевой воды
- откачки стоков
- подачи жидкости из колодцев и скважин
- обеспечения циркуляции теплоносителя в тепловых системах
- гидротранспорта нефти и других жидкостей
Источник статьи: http://hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=3
Лопатки графитовые
Рабочими элементами промышленного насосного и компрессорного оборудования роторно-пластинчатого типа являются лопатки графитовые (лопасти). Принцип действия таких агрегатов основан на использовании лопастей для нагнетания давления или создания разрежения. Специфика режима работы лопаток ‒ интенсивное трение по поверхности статора без дополнительной смазки и при повышенной температуре. Они обеспечивают достижение заданных технических характеристик, а также во многом определяют надежность и продолжительность эксплуатации роторно-лопастных насосов и компрессоров.
Материалы изготовления
Для изготовления лопаток графитовых используют конструкционные марки графита с улучшенными антифрикционными характеристиками и повышенной механической прочностью. Важными требованиями к таким элементам конструкции считаются:
- высокая устойчивость к истиранию (износостойкость),
- низкий коэффициент линейного температурного расширения,
- устойчивость к нагреву,
- низкая степень пористости.
Среди выпускаемых углеродных материалов совокупности этих требований отвечают, в частности, графит марки IG-1SP и углеволокнит ЭПАН-2Б.
Композиционный материал ЭПАН-2Б изготавливают из специальной волокнистой массы, состоящей из углеродных волокон, фенолоформальдегидной смолы, минеральных добавок. Лопасти заданных размеров получают способом горячего прессования. Качественная деталь не должна содержать видимых и скрытых дефектов, отслоений, вздутий, трещин, эрозий, неоднородностей. Графит марки IG-1SP представляет собой мелкозернистый универсальный конструкционный материал с высокостабильными свойствами. Изготавливают из очищенного тонкого углеродного сырья способом холодного изостатического прессования.
Отличается повышенной плотностью (1,78-1,82 г/куб. см), однородностью структуры, высокой степенью изотропности основных характеристик.
Свойства лопаток графитовых
Лопатки функционируют в жестких условиях эксплуатации. На их рабочие кромки воздействуют интенсивные тангенциальные силы трения, на плоскую поверхность ‒ силы давления перекачиваемой среды и радиальные силы трения при возвратно-поступательном перемещении пластин в пазах ротора. В результате работы температура лопасти может значительно повышаться. Лопатки графитовые ‒ ответственные детали конструкции насосного оборудования, обладающие следующими эксплуатационными свойствами:
- Высокая механическая прочность, сохраняющаяся при значительном неравномерном нагреве пластины.
- Стойкость к переменным нагрузкам, в частности, к цикличным и ударным.
- Высокая устойчивость к агрессивному воздействию перекачиваемой среды.
- Низкое значение коэффициента сухого трения.
Высокие технические характеристики лопастей достигаются благодаря использованию для их изготовления графита и определяются физико-химическими свойствами этого конструкционного материала.
Особенности применения
Важное эксплуатационное свойство лопаток графитовых ‒ образование в процессе работы на трущейся поверхности статора тончайшей смазывающей пленки из графита. Благодаря этому после непродолжительной приработки износ лопаток резко замедляется, существенно снижается уровень шума при работе. Что важно, при эксплуатации металлическая внутренняя поверхность статора практически не изнашивается.
Конструкция лопаток графитовых характеризуется плоской прямоугольной формой. Параметры ширины, высоты и толщины детали зависят от конкретной модификации насосно-компрессорного оборудования. Угол кромки, соприкасающейся со статором ‒ срезан. При установке лопатки в паз ротора необходимо соблюдать правильную ориентацию лопасти в пазе ротора (согласно инструкции).
Источник статьи: http://doncarb.com/articles/lopatki-grafitovye/