4. Водокольцевые воздуходувки и вакуум-насосы

Водокольцевые воздуходувки и вакуум-насосы применяются для подачи воздуха в реагентных хозяйствах для перемешивания растворов, для аэрации воды. Вакуум--насосы чаще всего используются для заполнения и запуска насосов, установленных выше поверхности воды, для зарядки сифонных линий на водозаборных сооружениях.

Принцип действия воздуходувки (рис.49) заключается в следующем. При вращении эксцентрично расположенного в корпусе 1 ротора 2 с лопатками 4 имеющаяся в корпусе вода отбрасывается к стенкам и образует водяное кольцо 5.

Рис.49. Схема водокольцевой

воздуходувки: 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – входное отверстие; 4 – лопасти; 5 – водяное кольцо; 6 – выходной патрубок

Между поверхностью ротора, лопатками и водяным кольцом образуется замкнутое пространство abcd, которое при повороте ротора увеличивается в объеме и засасывает воздух из серповидного отверстия 3, расположенного в торце корпуса. После прохождения через нижнюю точку объем abcd уменьшается и воздух под давлением выбрасывается в напорный патрубок 6. Такой же аппарат применяется для отсоса воздуха.

Производительность воздуходувки определяется из условия выброса за один оборот объема воздуха, заключенного между ротором, лопатками и водяным кольцом:

Q =((d+l)²/4 - d²/4 – 0,5ml)bn,

где m- число лопаток; n- число оборотов в секунду; l l – длина лопатки;b- размер корпуса воздуходувки, перпендикулярный плоскости чертежа.

К достоинствам воздуходувки следует отнести простоту конструкции и то, что в подаваемом воздухе не содержится никаких примесей, кроме водяных капель. Это очень важно при обработке питьевой воды.

Для отделения капель на выходе устанавливают бачок; подпитка водяного кольца осуществляется непосредственно из водопровода; часть воды возвращается в корпус из бачка.

При работе в режиме воздуходувки бачок 5 (рис.50,а) носит название газосборника(ресивера), в нем поддерживается с помощью поплавкового регулятора 6 определенный постоянный уровень.

При установке вакуум-насоса бачок 11 (рис.50,б) называютводосборником. Из него избыток воды сливают в канализацию.

Рис.49. Установка воздуходувки (а) и вакуум-насоса (b): 1 - воздуходувка; 2 - подача воды из водопровода; 3 - вход воздуха; 4 - воздух под давлением; 5 - газосборник; 6 - поплавковый регулятор; 7 - слив в канализацию; 8 - вакуум-насос; 9 - вакуумная линия; 10 - выброс воздуха; 11 - водосборник

Характеристика вакуум-насоса (рис.51) показывает, что величина вакуума в значительной степени зависит от количества откачиваемого воздуха; с увеличением подачи вакуум падает.

Рис.51 Характеристики вакуум-насосов ВВН6 и ВВН3.

5. Вихревые насосы

В вихревом насосе вода увлекается лопатками за счет трения и движется вдоль корпуса от всасывающего патрубка к напорному. Под действием центробежных сил частицы жидкости в точкеa (рис.52) приобретают дополнительную энергию и в пространстве между лопатками и корпусом образуется вихревое движение.

Рис.52. Вихревой насос: 1 -лопатки; 2 - рабочее колесо; 3 - вал; 4 - корпус

Если работающий насос заполнен водой, но закрыт напорный патрубок (подача Q равна нулю), то в точке С создается максимальный напор, пропорциональный тангенциальной скорости и длине окружности вихревой камеры:

Н_макс =

где к – коэффициент пропорциональности;

n – число оборотов, 1/с.

С другой стороны, при полностью открытом напорном патрубке при максимальной подаче Q и минимальном напоре (Н≈0) подача пропорциональна полному объему вихревой камеры, умноженному на число оборотов:

.

Теоретическая зависимость напора от подачи может быть выражена прямой линией (рис.53). Практическая зависимостьQ - H за счет гидравлических потерь проходит существенно ниже теоретической. Вихревые насосы обладают сравнительно высоким напором – от 30 до 120 м при небольшом диаметре рабочего колеса. Вихревые насосы самовсасыва-ющие, т.е. не требующие предва-рительной заливки корпуса водой при очередном пуске в работу. Недостаток их – низкий коэффициент полезного действия – до 25 - 30%.