Насосы системы охлаждения


Категория Судовые дизели

Поршневые насосы. Для подачи охлаждающей воды используют насосы различных типов. В тихоходных двигателях находят применение поршневые насосы, надежные в работе и способные к «сухому» всасыванию, т. е. они могут засасывать воду и тогда, когда насос и трубопровод не заполнены водой. Согласно Правилам Речного Регистра такой способностью должны обладать насосы забортной воды.

На рис. 1 изображен поршневой насос двигателя НФД24. Латунный плунжер движется в двух направляющих втулках корпуса насоса. Плунжер имеет два уплотнения: сальник со стороны водяного пространства и кольца со стороны картера. Просачивающиеся вода или масло собираются в коробке и стекают из нее через отверстие. Плунжер приводится в движение шатуном от приставного кривошипа коленчатого вала. От него же шатуном приводится в движение плунжер второго аналогичного насоса, расположенного симметрично. Шатун соединен с плунжером с помощью пальца и вильчатой вставкой, закрепленной внутри плунжера ввернутой в него втулкой.

Рис. 1. Поршневой насос охлаждения

Всасывающий и нагнетательный клапаны насоса бронзовые. Седла, направляющие клапанов собраны на стержне с дистанционной втулкой. Таким образом, блок клапанов может быть вынут из корпуса целиком.

При всасывающем ходе плунжера вода поступает в рабочую камеру насоса через клапан из камеры всасывания, а в нее — через патрубок и канал в пробке. При нагнетательном ходе клапан закрывается и вода нагнетается через клапан в камеру, откуда через канал в пробке выходит из насоса.

Поршневой насос подает воду неравномерно — лишь при ходе нагнетания. Чтобы несколько выровнить подачу воды, полость нагнетания снабжается воздушным колпаком. При нагнетательном ходе плунжера часть воды проходит внутрь колпака, сжимая находящийся в нем воздух. Во время всасывающего хода воздух в колпаке расширяется и вытесняет воду в систему.

При работе насоса воздух, находящийся в колпаке, растворяется в воде и уносится ею. Если запас его в колпаке уменьшится, то насос начнет стучать. Для пополнения колпака воздухом предусмотрен воздушный клапан, называемый сапуном. В его корпусе находится невозвратный клапан, подъем которого ограничивается винтом. Полость над клапаном каналом сообщена с рабочей камерой. Во время всасывающего хода через клапан в рабочую камеру засасывается воздух из атмосферы. При нагнетательном ходе клапан садится в седло, препятствуя выбросу воды. Количество засасываемого воздуха регулируется винтом. Если насос начал стучать, винт вывертывают, увеличивая этим высоту подъема клапана.

Для регулирования подачи (производительности) насос имеет перепускной клапан. При его открытии маховичком вода из камеры нагнетания перепускается при всасывающем ходе в рабочую камеру.

Поршневой насос способен создать весьма высокое давление, в связи с чем снабжается предохранительным клапаном, нагруженным пружиной. При его открытии вода выбрасывается непосредственно в машинное отделение, что должно привлечь внимание обслуживающего персонала.

Второй аналогичный насос является резервным. Переключение насосов осуществляется пробками. Трубы от резервного насоса присоединяются к фланцам. Внутри насоса обычно устанавливается цинковый протектор. Для спуска воды из насоса служит кран.

Бронзовые клапаны при работе стучат и часто ломаются. Надежнее работают резиновые клапаны. У двигателя НФД24, кроме бронзовых, встречаются и резиновые клапаны. Вместо направляющих в этом случае устанавливают дистанционные втулки с ограничительными шайбами.

Поршневые насосы применяют лишь втихоходных двигателях, так как при большой частоте вращения в них появляются значительные силы инерции, а неравномерный поток воды может вызвать сильные гидравлические удары.

Центробежный насос. На рис. 174 показан центробежный насос внутреннего контура двигателя ЗД6.

Корпус насоса имеет улиточный диффузор. Внутри корпуса вращается рабочее колесо (крыльчатка) с лопатками. Вал насоса вращается в двух шариковых подшипниках и уплотняется двумя текстолитовыми втулками и резиновыми кольцами, прижатыми к ребру вставки пружинами. Кулачковой полумуфтой вал соединяется с приводом насоса. Снизу насос закрыт крышкой, внутри которой образована камера всасывания. В нее через патрубок подводится вода.

Благодаря лопаткам вода вращается вместе с рабочим колесом. Под действием центробежной силы она движется между лопатками в направлении от центра к периферии. В камере всасывания создается разрежение.

Рис. 2. Центробежный насос

По мере продвижения воды по расширяющемуся диффузору скорость ее уменьшается, давление увеличивается. Затем через патрубок вода выходит в трубопровод. Насос снабжен спускным клапаном.

Центробежный насос прост по устройству и обеспечивает постоянный поток воды. Если у рабочего колеса будут радиально направленные лопатки и вместо улиточного диффузора — камера нагнетания постоянного сечения,, то центробежный насос может работать при любом направлении вращения, т. е. может быть установлен на реверсивном двигателе.

Основной недостаток центробежного насоса — его неспособность к сухому всасыванию. Поэтому такой насос используют обычно для внутреннего контура, когда обеспечивается постоянное заполнение его водой.

Крыльчатый самовсасывающий насос. На рис. 3, а изображен крыльчатый самовсасывающий насос забортной воды двигателя ЗД6.

Корпус насоса состоит из передней и задней частей. Он крепится к кронштейну болтами вместе с крышкой. Крыльчатка насажена на вал, несущий шестерню привода насоса. Задняя часть корпуса имеет всасывающий патрубок, передняя часть — нагнетательный патрубок. От патрубков идут каналы соответственно к всасывающему и к нагнетательному окнам. Внутри каждой части корпуса сделаны каналы переменной глубины: в средней части глубина максимальна, а к концам она сходит на нет.

После остановки двигателя внутри насоса остается вода. Если по какой-либо причине воды в насосе нет (например, была спущена через краник), то она заливается через отверстие, закрытое пробкой. При пуске двигателя насос начнет работать следующим образом. Объем между двумя лопастями, находящийся вверху, полностью или частично заполнен водой. При повороте крыльчатки она перемещается. Вследствие увеличения глубины каналов объем между лопастями увеличивается, вода под действием центробежной силы отходит от ступицы крыльчатки и у ступицы появляется разрежение. Через всасывающее окно из трубопровода отсасывается находящийся в нем воздух, а если воздуха нет, то засасывается вода. При дальнейшем повороте крыльчатки объем каналов увеличится еще больше и будет продолжаться всасывание.

Когда лопасти сделают половину оборота, глубина каналов начнет уменьшаться. Слой воды будет приближаться к ступице, вытесняя воздух или воду через нагнетательное окно в нагнетательный трубопровод. Затем будет повторяться всасывание. Если в трубопроводе был воздух, то всасывание воды начнется по окончании его отсоса.

Рис. 3. Крыльчатьш самовсасывающий насос

Недостаток крыльчатого насоса — малый КПД: он в 3—4 раза ниже, чем у центробежного.

Вихревой насос. Средним по достоинствам между центробежным и крыльчатым является вихревой насос. Коэффициент полезного действия насоса примерно в 2 раза больше крыльчатого, но он менее способен к сухому всасыванию.

Рабочее колесо насоса вращается между корпусом и крышкой. Корпус крепится к кронштейну. Вал насоса уплотнен самоуплотняющимся сальником с пружиной.

По периметру рабочего колеса вырезаны карманы, разделенные перегородками. Корпус и крышка образуют канал, охватывающий карманы рабочего колеса. Канал имеет перемычку между всасывающим и нагнетательным патрубками. При вращении рабочего колеса вода, находящаяся в карманах, под действием центробежной силы будет перемещаться по направлению к внешней его окружности. Вследствие этого в сечении, образованном карманом и стенками канала, появится круговой вихрь. Вода, участвующая в вихре, сходит с колеса по окружности диаметра, а входит в его карман по окружности диаметра. Однако вода одновременно вращается с колесом, и кинетическая энергия ее струек зависит от окружной скорости колеса. Поскольку D1>D2, то кинетическая энергия сходящей с рабочего колеса воды будет больше, чем кинетическая энергия воды на входе в его карман. Разность кинетической энергии расходуется на увеличение давления воды в канале.

Рис. 4. Вихревой насос

Вихревые насосы иногда снабжают перепускным клапаном, предотвращающим разрыв струи воды во всасывающем трубопроводе при резком или значительном перекрытии крана на всасывающей трубе.


Читать далее:

Категория Судовые дизели