Защита грунтовых насосов от абразивного износа
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
Сопряжение рабочего колеса грунтового насоса с улиткой
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

 Схема    устройства грунтового насоса ЗГМ-350А
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.

 Торцевое уплотнение резиновой самоуплотняющейся прокладкой
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,

 

 Грунтовой насос с радиальным уплотнением резиновой самоуплотняющейся манжетой
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

 Грунтовой на­сос, футерованный рези­ной
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.