Общие сведения о насосах

Уплотнения  вала

   Уплотнения  вала  устанавливают   между  валом  и  корпусом  насоса  для  предотвращения  утечки  жидкости  и возможного  подсоса  атмосферного  воздуха  во  внутреннюю  полость  насоса. Неудовлетворительная  работа  сальников  вызывает  значительное  увеличение  времени  забора  воды  из  открытого  водоема, резкое  снижение  высоты всасывания, уменьшение  напора  и  подачи, появление   вибрации  насоса  и  хлопков  у  ствола.

   В  пожарных  насосах   получили  распространение  набивочные  сальники  и  манжетные  уплотнения,  устанавливаемые  в  стакане.

   Для  сальниковой  набивки  применяют  хлопчатобумажную  ткань  или  асбестовый  шнур,  пропитанные  смесью  графитового  порошка  с  консистентной смазкой  и  добавлением свинцовой стружки. Признаком хорошей  работы  набивочных  сальников  является  просачивание  отдельных  капель  воды  в  местах  уплотнения.

   Манжетные уплотнения  типа  АСК – 45  состоят  из комплекта  кожаных  или  резиновых манжет, прижимаемых к валу  специальными  пружинами, а  также  набора колец. Уплотнительные  манжеты обычно  устанавливают так, что часть их  исключает попадание  воздуха  из  окружающей  атмосферы  во  внутреннюю  полость  насоса, а  другая часть  предотвращает  перетекание  жидкости  наружу вдоль  вала  насоса.

Корпус  насоса

   Корпус  насоса  выполняется  литым  и имеет крышку. Корпус  и  крышка, разъемные  в  плоскости,  перпендикулярной  оси  вала, в  собранном  виде  образуют  полость. Между  ними  проложен  уплотнительный  резиновый  шнур. В корпусе устанавливают подшипники,  сальниковые  уплотнения  и  привод  тахометра.

Достоинства  центробежных  пожарных  наосов:

   простота  устройства, надежность в работе, равномерная  подача  воды  в  напорные рукава, способность  работать  при  закрытых  напорных  задвижках  и  долговечности.

Недостатки

   Необходимость  дополнительного  устройства  в  виде  газоструйного  или  другого  типа  вакуум – аппарата  для  создания  разрежения  в насосе  и всасывающей рукавной линии.

Центробежные  насосы  разделяются  на:

     - одноколесные;

     - многоколесные;

     - низконапорные, создающие   давление  до  0,2  МПа  (2 кгс/см2);

    - средненапорные   от  0,2 . . . 0,6  МПа  (2 . . . 6  кгс/см2); 

    -  высоконапорные - 0,6  МПа  (6 кгс/см2)  и более;

    - с  односторонним  - и  двусторонним  подводом  воды  к рабочему  колесу.

   В  пожарной  охране  в основном  используют  одноколесные  высоконапорпые  с односторонним подводом  воды центробежные  насосы. Широкое  распространение  получили  насосы  с  подачей  воды  30, 40, 60  и  11О л/с.

Таблица 1

Технические  характеристики  центробежных  насосов

Показатель	ПН – 40УА	ПН – 60		ПН – 110
Число напорных патрубков	2	2		2
Диаметр, мм: патрубков всасывающего  напорного рабочего колеса	125 80 320	2 х 125 90 360		200 150 630
Частота  вращения   вала, с-1	45	42		22
Подача  номинальная, л/мин	2400	3600		6600
Давление номинальное, МПа (кгс/см2)	0,98  (9,8)	0,88 (8,8)		0,88 (8,8)
Высота всасывания, м	7
Вакуум – аппарат: Тип Создаваемое  разряжение, МПа   (кгс/см2)	газоструйный   0,077  (0,77)
Время всасывания, с	35		50		70

 

Роторные насосы

    Из  объемных  насосов  в  конструкциях  пожарных  машин  наибольшее  распространение  получили  роторные насосы. Принцип  действия  роторных  насосов  основан  на изменении  объема  рабочей  камеры, ограниченной  внутренней  поверхностью  корпуса  и  движущихся  рабочих органов  (пластин  шиберов, зубьев  шестерен, лопастей звездочек и т. п.) В зависимости от  конструктивного  оформления  рабочих  органов  роторные  насосы  бывают  шестеренные, шиберные, водокольцевые  и  др. В  пожарных  машинах эти  насосы  используются   как  для  пожаротушения, так  и для  работы  вспомогательных  систем: вакуумной,  пневмогидроуправления, привода  и т. д.

   Преимуществом  шестеренных  насосов  является  способность  их  к  самовсасыванию  без  предварительного  заполнения  водой  перед  началом  работы, что  делает  их простыми  и  удобными  в  управлении. Однако  значительный  износ  трущихся  поверхностей  при  работе  на  загрязненной  воде  сдерживает  их  широкое  применение. Поэтому  шестеренные  насосы  используют  только  в сельской  местности, где  вызовы  на  пожар  редки.

 

Рис. 4

Навесной  шестеренный  пожарный  насос   НШН – 600М

1 – канал; 2 – предохранительный   клапан; 3 –шестерни

Работа  шестеренного  пожарного  насоса

При  вращении  шестерен  жидкость, поступающая  из всасывающего  рукава  в  полость А, захватывается впадинами  шестерен  3  и  переносится  в  (полость Б, где  вытесняется  под  давлением  зубьями  при  вхождении  их  в зацепления. Подача  насоса  зависит  от  геометрических  размеров шестерен   и   частоты  их  вращения  и  составляет 600 л/мин. Частота вращения  насоса  НШН – 600М –1500  об/мин; напор – 80 м; КПД – 0,65; допустимая  высота всасывания  6 м; время всасывания  20 – 30 с.

   Значение  напора  теоретически  может  быть  бесконечно и  зависит  от  мощности, подводимой  к  насосу, и  его   прочностных  качеств. В  действительности  напор, развиваемый  шестеренным  насосом, устанавливают  регулировкой  предохранительного  клапана 2, позволяющего  перепускать  часть  жидкости  через  канал  1  из  полости  Б  в полость А.                   

Как  известно, одним  из  основных  недостатков  центробежного  насоса  при  работе из  открытого водоема является  необходимость  предварительной  заливки  его  внутренней  полости  и  всасывающего  рукава  водой.

   Различают  несколько   способов  первоначального заполнения  центробежного  насоса  водой: заливка  насоса  самотеком  из  вышерасположенной  емкости  (цистерны), наполнение  из  напорного трубопровода, применение   вспомогательных  вакуумных насосов.

   Современные  конструкции  вакуумных  насосов,  применяемых на  пожарных  машинах, можно  разделить  по принципу  действия  на  две  группы: объемные  (шиберные, водокольцевые, поршневые  и  др.)  и  газоструйные.  

  Основными  параметрами,  характеризующими работу  вакуумных  насосов, являются  остаточное давление  (предельный  вакуум), производительность, быстрота  откачки, потребляемая  мощность, время  откачки  и  др.

   Производительность  вакуум  – насоса  при  его  подборе определяется  временем, необходимым  для  создания  требуемого  разрежения. Обычно  это  время  для  пожарных насосов  принимается  равным  45  сек. Расчетная величина разрежения, создаваемая  вакуум – насосом, должна  быть равна  допустимой  вакуумметрической  высоте  всасывания.

Шиберный вакуумный  насос

   Шиберный  вакуумный   насос  применяется  на  пожарных  автоцистернах  АЦ – 30  (205), АЦ – 45 (205)  и пожарной  мотопомпе М – 600.

Рис. 5

Схема  работы  шиберного  насоса

1 – ротор; 2 – корпус; 3 – шиберы; 4 – штуцер.

Работа  шиберного  наоса

   Шиберный  насос  работает  следующим  образом. При вращении  ротора 1, посаженного  эксцентрично  относительно  внутренней  поверхности  корпуса  2, шиберы  3  под действием  внешних  сил  выходят  из  прорезей  ротора  и прижимаются  к  цилиндрической  поверхности  корпуса. В процессе  поворота  ротора  от  180° до  360° шиберы  нагнетают  воздух, находящийся  перед  ним, а  при  повороте от  0°  до  180°  создают  разрежение  в  замкнутых  объемах, в  результате  чего  воздух  из  полости  центробежного  насоса  и  всасывающего  рукава  отсасывается  через  штуцер   4  и  выталкивается  наружу  через  штуцер  5.

   Недостатком  шиберного   насоса  является  необходимость заполнения  корпуса  насоса  перед  началом  работы консистентной  или  жидкой  смазкой.

 

Водокольцевой насос

   Водокольцевой  насос  устанавливается на  насосах ПН – 40  пожарных  автомобилей  ПМЗМ –1,  - 2, -3.

 

 Рис. 6

Схема  водокольцевого  насоса

1 – ротор  с  лопатками; 2 – корпус  насоса; 3 – впускное  окно; 4 – выпускное  окно.

Принцип  работы  водокольцевого  насоса

   При  вращении  ротора  1  с  лопатками  жидкость  под действием  центробежной  силы  прижимается  к  внутренним  стенкам  корпуса  2  насоса, образуя  форму  кольца. Ввиду  того, что  ротор  посажен  эксцентрично  относительно  корпуса  насоса, образуется  рабочее  пространство, заключенное  между  смежными  лопатками, жидкостным кольцом  и  ступицей  ротора. Как видно из  схемы  рабочее пространство  будет  постепенно  увеличиваться  при  повороте  ротора  от  0°  до  180°, а от  180° до  360° - уменьшаться. При  увеличении  рабочего  объема  образуется вакуум, который  позволяет  создать  разрежение  через впускное окно  3  во  внутренней  полости  центробежного пожарного  насоса  и  во всасывающих рукавах. Уменьшение  рабочего  объема  сопровождается  выталкиванием отсасываемого  воздуха  через выпускное окно  4  в атмосферу.

   Максимальное  разрежение, создаваемое  водокольцевым вакуум  – насосом, достигает 9 – 9,5  м  вод. ст. При  этом оптимальная  производительность  его  достигается  при разрежении  от  4  до  7  м  вод. ст.

   К  числу  недостатков   водокольцевого  насоса  следует  отнести  то, что  в  него  необходимо  заливать  определенное количество  воды  перед  началом работы. Кроме  того,  насос  данной  конструкции  имеет  весьма  низкий  К. П. Д.(0,2 – 0,27).

   Газоструйное  вакуумное  устройство

   Газоструйное  вакуумное  устройство  широко  распространено  в  конструкции  вакуумных  систем  современных пожарных  машин. Это  объясняется  тем, что  газоструйное вакуумное  устройство  весьма  просто  в изготовлении, не имеет  трущихся  постоянно  вращающихся  деталей  и  не требует  специального  привода  для  его  работы.

 

 Рис. 7

Газоструйное  вакуумное  устройство

1 – сопло  Лаваля; 2 – заслонка; 3 – резонатор сирены;

4 – корпус; 5 – фланец  соединительной  трубы. 

Устройство  газоструйного  вакуумного  устройства

   При  включении  газоструйного   устройства  отработавшие  газы  из  выпускной  системы  двигателя  проходят через  сопло  Лаваля 1, создавая  разрежение  в  вакуум –

камере, достаточное  для отсоса  воздуха  из  внутренней полости  насоса  и всасывающих рукавов. Оптимальный режим  работы  газоструйного  вакуумного  устройства  определяется  правильным  выбором  соответствующих размеров  проточной  части  (сопла, диффузора, камеры смешения), а  также  пропускной  способностью  вакуумной трубы, соединяющей  вакуумное  устройство  с  вакуум – краном  насоса. К  корпусу  устройства  4  присоединен  резонатор  3  газовой  сирены.

Устройство  газоструйной  вакуумной  системы

    Включение  данной  системы  осуществляется  одновременным  поворотом  (по  направлению  стрелки)  рычага  1 и  ручки 2  вакуум – крана 3. При этом  заслонка вакуумного  устройства  перекрывает  выход  отработавших  газов к  глушителю  и  направляет  их  в сопло Лаваля, а нижний  клапан  4  вакуум – крана  отходит  от  седла, обеспечивая  сообщение  внутренней  полости  насоса  с  вакуумной  камерой  газоструйного  вакуумного  устройства  5. Контроль  заполнения  насоса  водой  осуществляется  визуально  через  глазок  вакуум – крана, освещаемый  лампочкой. При  повороте  ручки  вакуум – крана  вверх  открывается верхний  клапан  6, благодаря  чему  внутреннее  пространство  вакуумной  соединительной  трубки  7  сообщается  с атмосферой, что  способствует  быстрому  сливу  воды  из коммуникаций  вакуумной  системы.

   Отличительной  особенностью  работы  газоструйной вакуумной   системы  является  повышенный  шум  при  ее работе, возможность   пригорания  оси  заслонки  вакуумного  устройства, создание  значительной  величины  противодавления  в  выпускной  системе  двигателя  и  высокие обороты  вала  двигателя. Управление  работой  вакуумной системы  может  быть  автоматизировано.