Улитка насоса: спиральный отвод, направляющий аппарат и диффузор

Рабочее колесо разгоняет воду, но само по себе давления почти не создаёт: вода вылетает из него с большой скоростью во все стороны. Чтобы эту скорость собрать и превратить в напор, нужен отвод — канал вокруг колеса. В большинстве центробежных насосов, включая погружные дренажные, это спиральный отвод, или улитка. Её форма видна снаружи многих насосов: корпус, похожий на раковину улитки, с патрубком по касательной.

Как работает улитка

Сечение спирального канала постепенно увеличивается по ходу вращения колеса. Каждая лопатка колеса добавляет в канал новую порцию воды, и расход по ходу спирали растёт. Чтобы скорость воды при этом не росла, сечение растёт вслед за расходом. На выходе спираль переходит в расширяющийся патрубок — диффузор отвода, где скорость падает, а давление растёт.

• Язык улитки — место, где начинается спираль и отделяется поток, идущий в патрубок. Зазор между языком и колесом влияет на шум, вибрацию и КПД.
• Расширяющийся патрубок дотормаживает поток и добавляет напор.
• Зазор до колеса по окружности определяет, насколько равномерно работает отвод.

Улитка хороша простотой, она устойчива к засорению — канал широкий, без лопаток — и легко отливается. Поэтому её используют почти во всех одноступенчатых насосах, а у насосов для грязной воды и пульпы она особенно уместна. Как колесо и улитка работают вместе, объясняет статья о том, как работает погружной насос.

Направляющий аппарат и лопаточный диффузор

Вместо спирали скорость можно преобразовать в давление набором неподвижных лопаток вокруг колеса — лопаточным диффузором. В многоступенчатых насосах за ним стоит обратный направляющий аппарат: он разворачивает поток и подаёт его на вход следующего колеса.

Для воды с песком и мусором выбор очевиден — улитка. Многоступенчатые насосы с направляющими аппаратами лучше работают на чистой воде, где нужен большой напор при малом диаметре корпуса. О многоступенчатых насосах — в статье о последовательном подключении насосов.

Улитка и радиальная сила

В точке наилучшего КПД давление вокруг колеса в улитке распределено почти равномерно. Если насос работает далеко от этой точки — на малой подаче или на большой, — давление становится неравномерным, и на колесо действует радиальная сила, которая изгибает вал. Это одна из причин, почему насос не стоит долго держать на краю характеристики. Подробнее — в статье об осевой и радиальной силе в насосе, а о рабочей зоне — в статье о рабочей точке насоса.

Износ улитки

На абразивной воде изнашивается не только колесо, но и улитка — особенно язык и стенки напротив выхода колеса. Последствия похожи на износ колеса: подача и напор падают, шум растёт. У насосов для пульпы и шлама проточную часть делают из износостойкого чугуна или футеруют резиной, а у дренажных часть корпуса защищают сменными износными деталями. Признаки износа и что с ним делать — в статьях об абразивном износе и о материалах проточной части.

Трещина или промоина в улитке опаснее, чем кажется: через неё вода с песком бьёт струёй в одно место, и разрушение идёт быстро. Поэтому при каждом вскрытии насоса улитку осматривают так же внимательно, как колесо.

Улитка в погружном насосе для грязной воды

У насосов для воды с песком и мусором улитка решает сразу две задачи: создаёт напор и пропускает твёрдое. Поэтому её канал делают широким, без острых сужений, а язык — с достаточным зазором до колеса. В вихревых насосах колесо вообще утоплено в стенку корпуса, а большая часть объёма улитки свободна: вода закручивается и уходит в патрубок, почти не касаясь лопаток. Такой насос менее экономичен, зато почти не забивается и меньше страдает от абразива.

У шламовых насосов улитку делают массивной, из износостойкого чугуна, иногда с резиновой футеровкой, а частоту вращения снижают, чтобы скорость пульпы в канале была меньше и износ медленнее. Подробно о том, как устроен такой насос, — в статье об устройстве шламового насоса, а о грязевом — в статье об устройстве грязевого насоса.

Частые вопросы

Что такое улитка насоса? Спиральный канал вокруг рабочего колеса, который собирает воду и превращает её скорость в напор.

Чем улитка отличается от диффузора? Улитка — спиральный канал без лопаток, диффузор — венец неподвижных лопаток вокруг колеса. Улитка устойчивее к засорению и абразиву.

Где ставят направляющий аппарат? В многоступенчатых насосах — между ступенями, чтобы подать поток на следующее колесо.

Изнашивается ли улитка? Да, на абразиве — особенно у языка. Износ улитки снижает подачу и напор так же, как износ колеса.

Вывод: улитка — спиральный отвод, который превращает скорость воды после колеса в напор. Она проста, устойчива к засорению и поэтому стоит почти во всех дренажных и грязевых насосах. Направляющие аппараты и диффузоры применяют в многоступенчатых машинах на чистой воде. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.