ТУРБОНАСОС ПЕРЕНОСНОЙ

Полезная модель относится к насосным установкам с пневмоприводом и может быть использована для откачки малоагрессивных жидкостей, в первую очередь нейтральной воды, из затопленных колодцев, при рытье канав, глубоких котлованов.
Уровень техники
Известен турбонасос, включающий сборный корпус и внутри него встроенный сборный вал-ротор; сборный корпус, состоящий из собственно алюминиевого корпуса, алюминиевой крышки с приспособлением для переноски, алюминиевого днища, формирующего с низом корпуса и фильтрующей сеткой полость всасывания; сборный вал-ротор, состоящий из стального стакана ротора для крепления и вращения насосного и турбинного колес, подшипников качения, стальной центральной оси, закрепленной неподвижно в крышке; для жидкости лопастное насосное колесо, размещенное в нижней части корпуса и закрепленное на хвостовике стакана ротора, с раструбом, снизу защищающим лопатки насосного колеса от твердых частиц грязи в жидкости, с центральным отверстием для прохода жидкости из полости всасывания к насосному колесу; для воздуха алюминиевое турбинное колесо, размещенное в верхней части корпуса с концентрично расположенной неподвижной кольцевой защитной вставкой на случай аварийного отрыва лопаток от турбинного колеса; предохранительный клапан между воздухопроводным патрубком и полостью конструктивного элемента, направляющего воздух на лопатки турбинного колеса, внутри клапана размещен подпружиненный шток, опирающийся на седло, один конец штока соединен с рукояткой управления, с другой стороны к штоку клапана подсоединена диафрагма, камера диафрагмы соединена шлангом с напорным патрубком, соединенным с полостью спирального отвода жидкости от лопаток насосного колеса.
/Турбонасос Н2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Н2.00.000 ТО, 1991 Каталог насосов 2000-2003 ОАО «Ясногорский машзавод», 2001, С.50/.
Ограничения удобства эксплуатации и надежности работы данного турбонасоса вызваны неоптимальностью ряда его конструктивных решений, в частности:
- неудобством переноски достаточно тяжелого насоса с одной центральной ручкой-скобой как для одного, так и для двух человек;
- недостаточной износостойкостью лопастей тяжело нагруженного алюминиевого насосного колеса от ударного воздействия твердых частиц в перекачиваемой жидкости;
- наличием ряда пластиковых деталей, ограничивающих температурный диапазон откачиваемой жидкости только до 60°С;
- стальной защитной вставкой вокруг турбинного колеса, образующей с литыми алюминиевыми лопатками турбинного колеса возможную заклинивающую фрикционную пару «сталь - алюминий»;
Задачей предлагаемой полезной модели является снятие этих ограничений.
Раскрытие полезной модели
Достигаемый технический результат заключается в улучшении удобства эксплуатации и повышении надежности работы переносного турбонасоса, включающего сборный корпус и внутри него встроенный сборный вал-ротор. Сборный корпус состоит из собственно алюминиевого корпуса, алюминиевой крышки с приспособлением для переноски, алюминиевого днища, формирующего с низом корпуса и фильтрующей сеткой полость всасывания. Сборный вал-ротор состоит из стального стакана ротора для крепления и вращения насосного и турбинного колес, подшипников качения, стальной центральной оси, закрепленной неподвижно в крышке. Для жидкости лопастное насосное колесо, размещенное в нижней части корпуса и закрепленное на хвостовике стакана ротора, с раструбом, снизу защищающим лопатки насосного колеса от твердых частиц грязи в жидкости, с центральным отверстием для прохода жидкости из полости всасывания к насосному колесу. Для воздуха алюминиевое турбинное колесо, размещенное в верхней части корпуса с концентрично расположенной неподвижной кольцевой защитной вставкой на случай аварийного отрыва лопаток от турбинного колеса. Предохранительный клапан между воздухопроводным патрубком и полостью конструктивного элемента, направляющего воздух на лопатки турбинного колеса, внутри клапана размещен подпружиненный шток, опирающийся на седло, конец штока соединен с рукояткой управления, с другой стороны к штоку клапана подсоединена диафрагма, камера диафрагмы соединена шлангом с напорным патрубком, соединенным с полостью спирального отвода жидкости от лопаток насосного колеса.
В дополнение ко всему этому, приспособление для переноски выполнено в виде двух скоб по краям крышки корпуса, насосное колесо выполнено в износостойком исполнении из хромистого чугуна, кольцевая защитная и вдобавок антифрикционная вставка вокруг алюминиевого турбинного колеса выполнена из чугуна, раструб и направляющий воздух конструктивный элемент выполнены в термостойком исполнении из алюминиевого материала.
За счет новых признаков гораздо удобнее вдвоем переносить турбонасос массой от 30 до 40 кг, допустимая максимальная температура откачиваемой жидкости повышена с 60°С до 90°С, уменьшена вероятность фрикционного заклинивания лопаток турбинного колеса о защитную кольцевую вставку при возможном нарастании эксцентриситета между
ними в процессе длительной эксплуатации турбонасоса, значительно повышен срок службы насосного рабочего колеса из износостойкого хромистого чугуна.
3
3
В остальном основные номинальные параметры работы турбонасоса сохранены неизменными, а именно: подача до 25 м/ч; напор до 40 м; рабочее давление воздуха 0.45...0.5 МПа; расход воздуха не более 7 м/мин, содержание твердых частиц в откачиваемой жидкости не более 0,2% по массе и размером до 2.0 мм.
На рисунке изображен примерный боковой осевой разрез турбонасоса.
Осуществление полезной модели
Главными узлами турбонасоса являются сборный корпус; сборный вал-ротор; колесо насосное лопастное для жидкости; колесо турбинное для воздуха; предохранительный клапан для колес.
Позициями на рисунке обозначены следующие элементы в составе главных узлов:
- в сборном корпусе: 1 - собственно алюминиевый корпус; 2 - алюминиевая крышка со скобами 3; 4 - алюминиевое днище; 5 - фильтрующая сетка на входе в полость всасывания; 6 - дренажные окна в корпусе для слива лишней жидкости из пространства между корпусом и стаканом ротора;
- в сборном валу-роторе: 7 - стальной стакан ротора для крепления и вращения колес; 8 - неподвижная стальная ось; 9 - подшипники качения (радиальные однорядные);
- 10 - колесо насосное лопастное из хромистого чугуна; 11 - алюминиевый раструб, защищающий лопатки насосного колеса от грязи в жидкости и с центральным отверстием для прохода жидкости из полости всасывания к лопаткам насосного колеса;
- 12 - колесо турбинное алюминиевое; 13 - чугунная защитная кольцевая вставка на случай аварийного отрыва лопаток от турбинного колеса;
- 14 - клапан предохранительный (внутренние элементы клапана на рисунке не показаны); 15 - рукоятка управления клапаном;
- 16 - полость всасывания жидкости; 17 - полость спирального отвода жидкости от лопаток насосного колеса в алюминиевый напорный (насосный) патрубок 18, 19 - шланг высокого давления (из армированной резины) подвода части выкачиваемой жидкости, отбираемой из напорного патрубка к диафрагме предохранительного клапана, 20 - воздухопроводный патрубок ввода воздуха в клапан, 21 - сопло вывода воздуха из клапана в полость алюминиевого конструктивного элемента 22, предназначенного для эффективного направления воздуха на лопатки турбинного колеса.
Вспомогательные элементы в виде крепежных элементов, антифрикционных элементов, регулировочных прокладок, уплотнений на рисунке позициями не обозначены. Хомут для крепления к напорному патрубку внешнего отводного шланга не показан.
Подготовка к работе. Продуть сжатым воздухом воздухопроводный шланг для очистки его от грязи. Присоединить напорный я воздухопроводный шланги к соответствующим патрубкам 18 и 20. Опустить турбонасос в откачиваемую жидкость так, чтобы фильтрующая сетка 5 полости всасывания 16 была полностью погружена. При значительной глубине водоема погружать турбонасос в жидкость до дренажных отверстий 6 корпуса 1. Переноску и установку турбонасоса на место работы удобнее производить вдвоем, держась за скобы 3 на крышке 2 корпуса 1.
Устройство работает следующим образом.
Турбонасос приводится в действие энергией сжатого воздуха с давлением 0,45...0,5 МПа. Включение турбонасоса осуществляют включением внешнего воздушного компрессора для подачи воздуха в воздухопроводный патрубок 20, далее открыванием предохранительного клапана 14 рукояткой управления 15, удерживая ее до тех пор, пока частота вращения ротора создает в напорном патрубке 18 и в камере диафрагмы клапана 14 давление, достаточное для удержания клапана 14 в открытом состоянии. Расчетное число оборотов ротора с колесами примерно 15000 оборотов/мин.
Остановка турбонасоса производится вручную рукояткой 15 перекрытием воздушного канала клапана 14, или автоматически оголением фильтрующей сетки 5 полости всасывания 16 и снятием давления в камере диафрагмы клапана 14. Автоматическое отключение турбонасоса при оголении фильтрующей сетки 5 не более, чем за 2 сек.
Для пуска турбонасоса в работу рукояткой 15 открывается клапан и воздух поступает через сопло 21 и полость направляющего конструктивного элемента 22 на лопатки турбинного колеса 12. Воздух из клапана 14 попадает на лопатки турбинного колеса 12 и вращает его, одновременно отражаясь уходит в полость (камеру) направляющего элемента 22 разворота воздуха и обратно отражаясь от стенок полости снова попадает на лопатки турбины и далее окончательно уходит в окно выхлопа (на рисунке не показано). Выхлоп отработанного воздуха от турбинного колеса 12 производится через канал в верхней части корпуса 1 насоса, где установлен выхлопной патрубок (на рисунке не показан), служащий для изменения направления выхлопа.
Внизу у рабочего лопастного насосного (напорного) колеса 10 полость 17 спирального отвода жидкости от лопаток насосного колеса 10 в алюминиевый напорный (насосный) патрубок 18 и частично в шланг 19, ведущий к диафрагме предохранительного клапана 14. Камера диафрагмы соединена с напорным патрубком 18 шлангом 19, подводящим воду от напорного патрубка 18 к диафрагме клапана 14 для удержания последнего в открытом состоянии. Если насос откачает воду или сетка 5 всасывающей полости 16 обнажится по другим причинам, давление в напорном патрубке 18, а
следовательно, и в камере диафрагмы упадет, клапан 14 перекроет доступ воздуха к соплу 21 и произойдет автоматическое отключение турбонасоса.
Техническое обслуживание турбонасоса заключается в регулярной очистке и промывке насоса от грязи. При сильном загрязнении откачиваемой жидкости рекомендуется закрывать фильтрующую сетку 5 полости всасывания 16 насоса мелкой металлической сеткой и периодически прочищать ее.
Очистка насоса должна производиться по мере надобности, для чего необходимо: отсоединить фильтрующую сетку 5, снять днище 4 и раструб 11; снять рабочее насосное колесо 10, отсоединить крышку 2 от корпуса 1 и снять ее вместе с осью 8 и стаканом ротора 7; отвернуть гайку крепления оси 8 на крышке 2 и снять ротор; снять крышку с корпуса клапана 14, проверить состояние диафрагмы и уплотнительных колец; промыть корпус 1, крышку 2, фильтрующую сетку 5 и ротор в сборе. Сборка насоса производится в обратном порядке. При слабой затяжке болтов, крепящих крышку 2 к корпусу 1, возможен перекос ротора и нарушение нормальной работы турбонасоса.