Centrbēdzes sūknis

Centrbēdzes sūknis ir viens no divu tipu dinamisku lāpstiņu sūkņiem. Darba šķidruma kustība notiek nepārtrauktā plūsmā, pateicoties šīs plūsmas mijiedarbībai ar kustīgām rotējošām rotora lāpstiņām un fiksētām korpusa lāpstiņām. Šajā gadījumā pārvietojamā darba šķidruma kustība rodas centrbēdzes spēka dēļ un tas plūst radiālā virzienā, proti, perpendikulāri rotora rotācijas asij.

Centrbēdzes sūkņa uzbūve

Vēsture

Par pirmo centrbēdzes sūkni var nosaukt 1475. gadā izgatavoto Itālijas renesanses inženiera Francesco di Giorgio Martini dubļu pacelšanas iekārtu. Īstie centrbēdzes sūkņi nebija izstrādāti līdz 17. gadsimta beigām, kad Denis Papin uzbūvēja šādu ierīci, izmantojot taisnas lāpstiņas.

Darbības princips

Pa sūcējvadu šķidrums nokļūst starp sūkņa darba rata lāpstiņām. Lāpstiņu skaits parasti ir 6—12. Darba rats nostiprināts uz rotējošas vārpstas. Lāpstiņas spiež griezties arī šķidrumam. Norisot rotācijas kustībai, šķidrumā attīstās centrbēdzes spēki, kas pārvieto šķidruma daļiņas no rata centra uz perifēriju. Tā šķidrums piedalās divējādā kustībā — tas kustas pa apli un rādiusa virzienā. Rezultējošā kustība notiek pa spirālisku trajektoriju.

Lai sūknis sāktu strādāt, tā korpusam iepriekš jābūt piepildītam ar sūknējamo šķidrumu — centrbēdzes sūknis pats šķidrumu iesūkt nevar. Centrbēdzes sūkņa korpusu pirms darba vai nu vienkārši pielej, vai piesūknē ar mazu cita tipa sūkni. Tādā gadījumā sūcējvadā jābūt pretvārstam, kas neļauj šķidrumam no sūkņa korpusa iztecēt.

Lielas jaudas sūkņos un hidrauliskās turbīnās starp darba ratu un spirālisko kameru ievieto tā saucamo vadriteni — lāpstiņu sistēmu, kas koncentriski aptver darbu ratu. Vadritenis neļauj izveidoties lieliem virpuļiem, un šķidrums vienmērīgāk aizplūst no darba rata. Tādējādi samazinās hidrauliskie zudumi sūknī.

Lietderības koeficients lielos centrbēdzes sūkņos var sasniegt pat 90%. Šim sūknim ir arī maksimāli vienkārša uzbūve, tas vienkārši izjaucams un iztīrāms.

Priekšrocības

1. Centrbēdzes sūkņi ir daudz vieglāki un lētāki;
2. To konstrukcija vienkāršāka;
3. Aizņem mazāk vietas, un tiem nav vajadzīgi smagi pamati;
4. Var tieši sajūgt ar ātri rotējošu dzinēju;
5. Nav vajadzīgas gaisa tvertnes sūkšanas un dzīšanas vados.
6. Sūkņu uzraudzīšana, apkope un remonts ir vienkāršāki.

Centrbēdzes hidraulisko mašīnu pamatvienādojums

Centrbēdzes hidraulisko mašīnu pamatvienādojumu pirmo reizi izveda Leonards Eilers. Ar to iespējams noteikt centrbēdzes sūkņa attīstīto spiedienu atkarībā no ražīguma un darba rata apgriezienu skaita. Ar šo vienādojumu iegūst tā saucamo teorētisko sūkņa spiediena augstumu H_t

Pāriet no H_t uz reālajām spiediena vērtībām var tikai ar empīrisku koeficientu palīdzību.

${\textstyle Ht=(c2*u2*cos(\alpha 2)-c1*u1*cos(\alpha 1))/g}$

, kur

c — absolūtais šķidruma ātrums;

u — darba rata iekšējā aploka, punkta ātrumu attiecībā pret nekustīgu koordinātu sistēmu;

α- leņķis starp ātrumu u un c vektoriem.

Centrbēdzes sūkņa raksturlīknes

Galvenā centrbēdzes sūkņa raksturlīkne attēlo sakarību starp attīstāmo spiedienu un ražīgumu H=f(Q). Bez tam jāzina arī sūkņa jaudas un lietderības koeficienta atkarība no ražīguma, t.i., N=f(Q) un η=(Q). Sūkņa raksturlīknes parasti nosaka eksperimentāli rūpnīca.

Ražīgumu noteiktam apgriezienu skaitam nav konstants, bet atkarīgs no celšanas augstuma H, kāds sūknim ir jāpārvar. Visi parametri atkarīgi no apgriezienu skaita.

Lietderības koeficienta maksimums atbilst visekonomiskākajam sūkņa darba režimam, tādēļ sūkņi vienmēr jāizvēlas tā, lai tos vārētu darbināt režimā, kas atbilstu pēc iespējas loelākam lietderības koeficientam.

Q1/Q2=n1/n2 Sūkņa ražīgums proporcionali apgriezienu skaitam;

H1/H2=n1²/n2² Celšanas augstums proporcionali apgriezienu skaita kvadrātiem;

N_s1/N_s2=n1³/n2³ Sūkņa patērētā jauda proporcionali apgriezienu skaita kubiem.

Klasifikācija

Centrbēdzes sūkņi tiek klasificēti pēc:

• Pakāpju skaita (rotoriem); vienpakāpes sūkņi var būt ar konsoles ass izvietojumu — konsoles tipa;
• Ar rotora ass atrašanās vietu telpā (horizontāla, vertikāla)
• Spiediena (zems spiediens — līdz 0,2 MPa, vidējs — no 0,2 līdz 0,6 MPa, augsts spiediens — vairāk par 0,6 MPa);
• Šķidruma piegādes veida uz lāpstiņu (ar vienvirziena vai divvirzienu ieplūdi — divkārša sūkšana);
• Spraudsavienojuma (ar horizontālu vai vertikālu savienotāju);
• Šķidruma noņemšanas veida no darba spārna uz ķermeņa kanālu (spirāli un asmeni). Spirālveida sūkņos šķidrumu nekavējoties novada spirālveida kanālā; asmenī šķidrums vispirms iet caur īpašu ierīci — vadotni (stacionārs ritenis ar asmeņiem);
• Ātruma koeficients ns (zema ātruma, normāla ātruma, ātrgaitas);
• Funkcionālais mērķis (santehnika, notekūdeņi, ugunsdzēsība, ķīmiskā rūpniecība, sārms, nafta, telpu temperatūras kontrole u.c.);
• Savienojuma ar motoru: piedziņa (ar pārnesumkārbu vai cita) vai savienojums ar elektromotoru, izmantojot savienojumus, kas ir sadalīti magnētiskajos sajūgos, elastīgie savienojumi, cita veida sajūgi;
• Sūkņa atrašanās vietas attiecībā pret šķidruma virsmu.