Ґрунтові насоси

Компанія ENCE GmbH / Швейцарія, готова розробити та поставити за Вашим індивідуальним технічним завданням ґрунтові насоси.

Опис ґрунтових насосів

Грунтові насоси є гідравлічними машинами, що служать для перекачування розведених водою механічних сумішей (гідросумішей) з твердими включеннями по напірних трубопроводах. Розміщуються ґрунтові насоси на землесосних снарядах (плавуча машина для виїмки ґрунту та гірських порід, що знаходяться під шаром води) або землесосних установках. Батьківщиною першого ґрунтового насоса є Франція. Саме там, у 1859 році, було випущено перший ґрунтовий насос для землесосного снаряда. Насос був поршневого типу, а через 5 років з'явилися грунтові насоси відцентрового виконання, які дуже швидко витіснили поршневі. В українській імперії перші землесоси були розроблені та випущені наприкінці 19 століття. Термін "землесос", що широко використовується в літературі з гідромеханізації, був замінений терміном "грунтовий насос". Сьогодні ґрунтові насоси є, як правило, одноступінчастими (відцентровими), де всмоктування відбувається з одного боку. Грунтові насоси можуть бути з горизонтально та вертикально розташованим валом. Однак другий варіант використовується вкрай рідко і за особливих умов.

Також ґрунтові насоси можуть бути однокорпусної та двокорпусної конструкції. Двокорпусні ґрунтові насоси служать для перекачування складних матеріалів (абразивних, великоуламкових), для чого їх корпуси оснащуються захисною сорочкою. Головним робочим елементом ґрунтового насоса служить робоче колесо, яке відповідає за передачу енергії потоку гідросуміші, забезпечуючи при цьому мінімальні втрати, а внутрішня оболонка (у разі двокорпусних насосів) служить для захисту основного зовнішнього корпусу від абразивнихчастинок середовища, що перекачується.

Застосування ґрунтових насосів

Насоси даного типу знаходять широке застосування у різних галузях:

розробка кар'єрів та котлованів;
гідротехнічні будівельні роботи;
гірнича справа;
транспортування ґрунту;
транспорт корисних копалин;
золовидалення на ТЕС;
перекачування абразивних сумішей щільністю макс. 1600 кг/м 3 на збагачувальних підприємствах;
шлаковидалення;
очищення бурових розчинів;
Використання на цементних заводах.

Конструктивні особливості ґрунтових насосів

Конструктивно ґрунтовий насос зазвичай є агрегатом, що складається з насоса і приводу, в якості якого служать, як правило, електричні або дизельні двигуни. Конструктивні рішення при проектуванні грунтових насосів мають свої особливості, їх визначає чимала кількість твердих частинок в середовищі, що перекачується, і їх абразивний вплив на комплектуючі насоса. Тобто потрібно забезпечити можливість транспортування абразивних включень великого розміру, таких як галька та каміння, що потрапляють разом із ґрунтом, збільшивши прохідний переріз. Однак збільшення прохідних перерізів сприяє зниженню швидкості, робить насос тихохідним і, відповідно, зумовлює збільшення габаритів та маси. Щоб великі включення проходили без перешкод, кількість лопатей у робочому колесі беруть від двох до чотирьох та закладають ширину робочого колеса більшого розміру. ККД у ґрунтових насосів значно нижчий порівняно з насосами такої ж продуктивності, призначеними для перекачування чистої води.

Проточна частина грунтового насоса включає один або два корпуси (внутрішній і зовнішній), де розміщується відцентрове робоче колесо(закритого типу). У зв'язку з тим, що абразивні включення гідросумішей можуть призвести до передчасного зношування кришки корпусу, місце між робочим колесом і кришкою оснащують диском, що захищає і захищає від зносу. Ходова частина ґрунтового насоса представлена валом, який встановлений у шарикопідшипникових опорах. Консольно на валу встановлюється робоче колесо. Місце виходу валу з корпусу насоса герметизується за допомогою ущільнення.

Основний елемент – робоче колесо, що складається з двох дисків (закритий тип). Між дисками розташовуються лопаті. Колесо створює при обертанні у своїй центральній області розрідження, завдяки якому забезпечується підсмоктування середовища. Через патрубок, розташований на вході, гідросуміш надходить на колесо, в області якого на кожну частину пульпи впливають відцентрові сили, під дією яких середовище, що переміщається, викидається в пульпогін, що знаходиться під напором.

Призначення ґрунтових насосів

Залежно від транспортованого середовища та умов роботи агрегатів насоси даного призначення поділяються на:

Так відкачування пульпи (суміш із ґрунту та води) у гірничопереробній галузі та при видобуванні корисних копалин часто є проблемою, для вирішення якої з успіхом застосовується ґрунтовий насос. Складність роботи з такого роду середовищами полягає в тому, що обладнання та інструмент, що контактують з рідиною, що переміщається, схильні до сильного абразивного зносу. Для протидії зносу ґрунтові насоси виготовляються з міцних і зносостійких сплавів, а елементи, що виходять з ладу, роблять легкозамінними. Робочі елементи насоса захищаються міцними броньовими дисками. Крім того ґрунтові насоси можуть оснащуватися промивними системами,що перешкоджають виникненню засорів.

Знос деталей ґрунтового насоса

Однак, незважаючи на всі заходи, деталі грунтових насосів все одно піддаються сильному зношування: гідроабразивному, кавітаційному і механічному. Гідроабразивне зношування вважається основним видом зношування пульпопровідних деталей грунтового насоса. Його інтенсивність залежить від цілого ряду критеріїв, характерних для пульпи або частинок матеріалу, що видобувається, і від зносостійкості пульпопровідних деталей насоса. Гідроабразивний знос може бути загальним та місцевим. Загальний знос полягає у порівняно рівномірному зменшенні товщини деталей і характерний для поверхонь бронедисків, бічних та радіальних облицювань, патрубків. Місцевому зносу, що значно перевершує за інтенсивністю загальний, піддаються місця утворення вихорів та зон кавітації.

Кавітаційне зношування, як правило, викликають порушення режиму роботи самого насоса і збільшення вакууму в лінії всмоктування. Нерівні стики деталей, горбики, що залишилися від електрозварювання, нерівності поверхні, що утворюються при зносі деталей, сприяють утворенню кавітації, від якої внаслідок наростання вібрації насоса зношуються всі його деталі: приводний вал, опорні підшипники і навіть фундамент. Щоб зменшити виникнення кавітації, в ґрунтозабірний пристрій вставляють насадки, що ежектують.

Механічний знос грунтового насоса викликають такі явища, як тертя та удари твердого каміння гідросуміші по деталях насоса. Це притаманно робіт, виконуваних на грунтах, багатих гравієм. Від зношування будь-якого типу погіршуються характеристики насоса, падає подача, і величина падіння може становити 20 - 30%, після чого насос підлягає обов'язковому та невідкладному ремонту. Для кожного елемента ґрунтового насосахарактерний переважний тип зносу.

Деталі ґрунтових насосів виготовляють із різних сортів легованих сталей з використанням подальшої термообробки, в результаті чого деталі отримують додаткову механічну стійкість та зносостійкість. Як добавки до сталей, що йдуть на виготовлення деталей ґрунтових насосів, використовуються хром, кремній, марганець, нікель, вольфрам і ванадій. У свою чергу, чавун рідко використовується для виготовлення деталей, що стикаються з піском, гравієм і великими включеннями, оскільки чавун практично не чинить опору навантаженням (ударним). Простий сірий чавун має у 10-15 разів меншу зносостійкість у порівнянні зі спеціальними сплавами із сталі. Одним з перспективних напрямків у вдосконаленні конструкції ґрунтових насосів є гумування, що полягає в обрезинуванні деталей насоса. Однак гума незадовільно веде себе при зіткненні з великоуламковими включеннями, тому гумовими ґрунтовими насосами рекомендується перекачувати пульпи, що містять тверді компоненти дрібної фракції.

У загальному випадку для зниження зносу ґрунтових насосів можуть застосовуватися такі методи:

поліпшення гідравлічних умов протікання пульпи трактами ґрунтових насосів;
захист наявних у ґрунтових насосах зазорів від проникнення в них твердих фракцій;
збільшення зносостійкості матеріалів, що йдуть на виробництво деталей насосів;
використання захисних вкладок;
удосконалення конструктивних рішень при проектуванні ґрунтових насосів.

Вибір ґрунтових насосів

Основними параметрами у виборі насосів є показники витрати, напору, потужності та ККД. Також для ґрунтових насосів важливий режим подачі, оптимальнавеличина якого є важливим критерієм, що впливає на довговічність та енергоефективність. При проектуванні також необхідний аналіз гідросуміші (пульпи), що перекачується, її властивостей і фракційного складу твердих частинок. У свою чергу довговічність проточної системи ґрунтового насоса визначається концентрацією твердих речовин та розмірами частинок. Потоки гідросумішей при різному наборі характеристик поводяться по-різному, і, характер абразивного зношування в проточних системах грунтових насосів буде відрізнятися. Повний розрахунок процесу, що враховує всі фактори, в більшості випадків вкрай складний, тому при підборі ґрунтових насосів використовується ряд спеціально розроблених нормативних документів, що є універсальними для випадків насосного обладнання, що працює із середовищами, що мають велику кількість твердих включень.