Защита грунтовых насосов от абразивного износа

Поиск

Скорости в каналах грунтовых насосов достигают 30 м/сек и более, размер отдельных включений в современных больших насосах может достигать 500 мм и более. Эти включения бомбардируют внутренние поверхности проточных каналов под всевозможными углами. Все это создает условия быстрого изнашивания грунтовых насосов.

Известны следующие мероприятия по борьбе с износом грунтовых насосов:
1) улучшение гидравлических условий протекания пульпы в каналах грунтовых насосов;
2) защита всевозможных зазоров в грунтовых насосах от попадания твердых частиц;

3) увеличение износостойкости материала, из которого изготовляют детали грунтовых насосов;

4) применение защитных вкладышей;
5) конструктивные усовершенствования грунтовых насосов в целях сокращения времени, необходимого на смену износившихся деталей.
Остановимся на некоторых из этих мероприятий.
На рис. 1-37 показаны правильное и неправильное решения узла сопряжения рабочего колеса с улиткой. Вход в

Рис. 1-37. Сопряжение рабочего колеса грунтового насоса с улиткой, а - неправильное (насос 20Р-11); б - правильное (насос ЗГМ-1).

улитку должен иметь ширину, равную ширине выхода из рабочего колеса, и затем плавное расширение. Резкое расширение при выходе из рабочего колеса приводит к вихреобразованию и повышенному износу в этом месте.
Для защиты всевозможных зазоров в грунтовых насосах от попадания твердых частиц в этих зазорах создают противотоки чистой воды. В современных грунтовых насосах способом промывки защищают зазор между рабочим колесом и передней крышкой улитки, зазор между рабочим колесом и задней крышкой улитки и сальниковое уплотнение ступицы (или вала) рабочего колеса.
Зазор между рабочим колесом и передней крышкой соединяет напорную область в улитке со всасывающим патрубком, где давление ниже атмосферного.
Типичное решение этого узла можно видеть на рис. 1-41, на котором изображен грунтовой

Рис. 1-41. Схема устройства грунтового насоса ЗГМ-350А

насос. Зазор между торцом рабочего колеса и всасывающим патрубком уплотнен при помощи металлического кольца 10, которое может поджиматься специальными болтами. В некоторых новых конструкциях это кольцо покрывают слоем резины.
Рабочее колесо на наружной поверхности своих дисков имеет радиальные выступы. Эти выступы играют роль своеобразного центробежного насоса, создающего противодавление в зазоре между рабочим колесом и крышками. Такие выступы в том или ином виде применяют почти на всех грунтовых насосах.
Чистая вода, подаваемая в патрубок передней крышки, делится на два потока. Часть воды через щель между уплотняющим кольцом и торцом рабочего колеса уходит во всасывающий патрубок и по существу приносит только вред, разжижая пульпу. Вторая часть потока, вытекая в щель между рабочим колесом и бронедиском, препятствует попаданию в эту щель частиц грунта.
Известен еще ряд конструктивных решений уплотнения зазора между всасывающим патрубком и рабочим колесом. На рис. 1-38 показана схема торцевого уплотнения при помощи резиновой самоуплотняющей прокладки.

Рис. 1-38. Торцевое уплотнение резиновой самоуплотняющейся
прокладкой.
1 - прокладка: 2 - рабочее колесо; 3 - подвод чистой воды; 4 - сменное защитное кольцо

На рис. 1-39 показано радиальное уплотненение, применяемое на некоторых крупных грунтовых насосах голландской постройки. Радиальное уплотнение имеет несомненное преимущество, так как качество его работы не зависит от точности установки рабочего колеса в корпусе грунтового насоса и точности обработки самого колеса. Наружный диаметр входа в рабочее колесо и соосность с крышкой могут быть выдержаны значительно точнее,

Рис. 1-39. Грунтовой насос с радиальным уплотнением резиновой самоуплотняющейся манжетой
1 - резиновый шнур; 2 - самоуплотняющаяся манжета; 3 - резиновые кольца сальникового уплотнения; 4 - крепление бронедисков.

чем положение торца колеса относительно передней крышки насоса.
Существующие конструкции защиты сальникового уплотнения промывкой надежно выполняют эту задачу и при правильно принятом расходе воды и нормальном уходе не вызывают в эксплуатации никаких осложнений.
Применение для грунтовых насосов износоустойчивых материалов может во много раз увеличить сроки службы отдельных быстроизнашиваемых частей. Установлено, что интенсивность износа простого серого чугуна по крайней мере в 10-15 раз и более превышает интенсивность износа специальных сплавов, применяемых в лучших моделях землесосов. В СССР в качестве износостойкого материала для изготовления рабочих деталей грунтовых насосов довольно широкое применение получил высокохромистый чугун с никелем ИЧХ28Н2 (27-30% хрома, 1,5-0,3% никеля). Этот чугун известен под маркой СС. Детали из этого чугуна при правильной технологии отливки и термической обработки могут обеспечить высокую износостойкость. К недостаткам этого чугуна следует отнести высокую твердость, сильно затрудняющую его механическую обработку. Кроме того, при работе насоса на пульпе, содержащей крупнообломочные включения, следует отметить его недостаточную механическую прочность. Для изготовления деталей грунтовых насосов до сих пор достаточно широко применяют отливки из обычных среднеуглеродистых сталей марок 35Л и 55Л с очень низкой твердостью (140-200 единиц).
Продолжительность службы рабочих колес и других деталей, изготовляемых из таких сталей, при перекачивании абразивных гравийных грунтов бывает недопустимо малой.
Наплавка деталей электродами из твердых сплавов дает незначительный эффект вследствие неоднородности и высокой хрупкости наплавного слоя.
За рубежом при изготовлении деталей грунтовых насосов широко применяют легированные стали с последующей термической обработкой, в результате чего получаются детали с высокой механической прочностью и износостойкостью. В отечественном насосостроении в последнее время также все шире и шире стали применять специальные стали. Рекомендованы для промышленного опробования

Рис. 1-40. Грунтовой насос, футерованный резиной.

две марки среднеуглеродистых низколегированных сталей: хромокремнемарганцевоникелевой (40ХГСНЛ) и хромоникельвольфрамованадиевой (35ХН1ВФЛ).
Результаты сравнительных испытаний на грунтах, содержащих 35% гравия, рабочих колес грунтовых насосов 20Р-11, изготовленных из этих сталей и из стали 35Л, приведены в табл. 1-6.

Отличным материалом для защиты деталей грунтовых насосов является резина, но она ведет себя неудовлетворительно при наличии в пульпе крупнообломочных включений. Зарубежные фирмы изготовляют большое количество различных типов грунтовых насосов с резиновой футеровкой. На рис. 1-40 показан грунтовой насос американской фирмы Денвер с диаметром всасывающего патрубка, равным 10" (254 мм).
Все детали насоса, соприкасающегося с пульпой, защищены толстым слоем специальной мягкой резины. Корпус насоса имеет вертикальный разъем. Грунтовые насосы с резиновой футеровкой фирма рекомендует применять при перекачивании пульпы, содержащей мелкие твердые частицы.

Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. Учебник для учащихся гидроэнергетических, энергетических и энергостроительных техникумов.М.,"Энергия",1970.240 с.

Вернуться