Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.1. Циркуляционные насосы с «сухим ротором»
Циркуляционные насосы с «сухим ротором», в основном, используются в контурах отопления и ГВС многоквартирных домов. Основное преимущество насосов данного типа – возможность ремонта электромотора без демонтажа насоса и слива теплоносителя из циркуляционного контура. Мотор и насос – два разных агрегата, соединенные между собой с помощью механической или магнитной муфты.
Конструктивная схема ЦН с сухим ротором представлена на рис. 6.
Корпус насоса может быть выполнен из чугуна, стали, латуни, бронзы, пластмассы и других конструкционных материалов. Выбор материала обусловлен типом теплоносителя системы отопления и стоимостью. В автономных системах отопления и горячего водоснабжения в большинстве случаев, в качестве материала корпуса, применяется чугун.
Рабочее колесо насоса – главный элемент, определяющий технические характеристики, выполняется из тех же конструкционных материалов, что и корпус. Однако, наибольшее распространение в последнее время получили рабочие колеса из пластмассы с добавлением различных композитов. Крыльчатка крепится на валу насоса с помощью крепежных гаек и фиксаторов.
Рис. 6. циркуляционный насос с «сухим ротором» и механической соединительной муфтой: 1 – крепежный винт; 2 – корпус насоса; 3 – рабочее колесо (крыльчатка); 4 – уплотнительное кольцо; 5 – фланец; 6 – муфта; 7 – торцевое уплотнение; 8 – электромотор; 9 – гайка крепления электромотора к фланцу насоса
В зависимости от габаритов насоса могут быть несколько вариантов присоединения вала насоса его корпуса к электромотору. Если мотор небольшой мощности, то он божет быть выполнен в одном корпусе с насосом и вал насоса и вал электромотора может быть выполнен единым. Обнако этот вариант исключает одно из главных преимуществ насосов данного типа- возможность ремонта мотора без слива теплоносителя из циркуляционного контура и применяется только для циркуляционных насосов малой мощности. Само крепление ЦН в этом варианте выполняется прямо на трубах системы отопления. Если электромотор большего размера, то соединение валов насоса и электромотора выполняется через муфту, компенсирующую несовпадение осей вращения. При этом, если мотор и насос крепятся к основанию в одном месте, то такие ЦН называются «блочными», а если насос и электромотор имеют разные места крепления на основании, то «консольными». Фотографии указанных насосов представлены на рис. 3 и 4 раздела Введение.
Рис. 7. Циркуляционный насос с «сухим ротором» малой мощности с магнитной муфтой
Есть еще одно отличие в конструкции ЦН с «сухим» ротором. В блочных и консольных насосах теплоноситель поступает в осевом направлении относительно оси вращения рабочего колеса, а выходит в радиальном. В ЦН линейного типа оси входных и выходных патрубков совпадают. На рис. 7 показан циркуляционный насос с «сухим ротором» малой мощности с магнитной муфтой блочного типа.
Охлаждение электромотора в ЦН «сухого ротора» производится воздушным вентирятором, расположенным на валу электромотора. На корпусе электромотора выполнены ребра для лучшего теплообмена и охлаждения при обдувании воздухом.
Важным элементом ЦН данного типа является торцевое уплотнение. Именно этот элемент герметизирует конструкцию и не допускает проход теплоносилеля системы отопления между корпусом насоса и вращающимся валом . этот элемент является «слабым звеном» конструкции ЦН и требует периодического обслуживания и замены. Раньше, в качестве такого герметизирующего элемента, применялась «сальниковая набивка», а сам элемент назывался «сальником». Сейчас применяются скользящие торцевые уплотнения (СТУ), конструкция которых показана на рис. 8.
Рис. 8. Скользящее торцевое уплотнение: 1 – неподвижное кольцо; 2 – вращающееся кольцо; 3 – резиновый сильфон; 4 – пружина
Кольца торцевого уплотнения состоят из полированных износостойких колец, изготовленных из графита или силикона. Одно кольцо неподвижное, другое вращается вместе с валом. Между кольцами тонкая пленка теплоносителя, служащая смазкой и средством охлаждения. Срок службы СТУ зависит от температуры, химического состава теплоносителя, наличия в нем абразивных микрочастиц, условий работы насоса.
Для циркуляционных насосов с «сухим ротором» и малой мощности применяется также вариант соединения вала ротора и вала насоса с помощью муфты на постоянных магнитах. Этот вариант насосов используется в ряде настенных котлов южнокорейских фирм (см. рис. 7). Преимуществом такой конструкции является то, что можно отделить мотор от насоса и отремонтировать его не сливая теплоноситель из системы. Недостатком – то, что магнитные свойства муфты уменьшаются со временем и в насосе возникает эффект проскальзывания крыльчатки насоса относительно вала ротора, что приводит к падению напорно-расходных характеристик и необходимости замены всей насосной части. Данные ЦН не оснащены воздушным вентилятором охлаждения и менее шумны, чем насосы с «сухим ротором» и воздушным вентилятором. В конструкциях такого типа, охлаждение мотора происходит за счет развитой алюминиевой «рубашки» охлаждения статора и использованием в котлах с закрытой камерой сгорания, то есть мотор постоянно обдувается потоком воздуха, организованного, расположенным рядом, вентилятора газовой горелки котла. Это частный случай конструкции циркуляционного насоса с «сухим ротором», который может существовать только в конкретной конструкции котла, где поток охлаждающего воздуха организован внешним устройством. Но такой насос существует и уровень шума таких насосов значительно ниже насосов с «сухим ротором» и воздушным вентилятором, расположенным на валу насоса. Уровень шума таких насосов на расстоянии один метр составляет 47–49 дБ.
ЦН с «сухим ротором» нашли широкое распространение в коммунальном хозяйстве и промышленном секторе и практически не применяются в индивидуальных системах отопления. Это обусловлено следующими факторами.
В промышленном и коммунальном секторах применяются насосы большой мощности с габаритными электромоторами. Линейные конструкции ЦН с крепление их на трубопроводах систем отопления не применяются. Необходимо периодическое обслуживание данных систем техническими специалистами. Воздушная система охлаждения таких насосов достаточно шумная, но в системах коммунального хозяйства они расположены в отдельных помещениях или подвалах и этот недостаток не мешает жителям домов. Большим преимуществом ЦН данного типа является то, что у них более высокий КПД, достигающий 50–60 %, что приводит к значительному снижению стоимости эксплуатации систем отопления и ГВС. У насосов малой мощности (до 1,5 кВт) и небольшим диаметром рабочего колеса КПД значительно меньше, но все равно он выше, чем у аналогичных насосов с «мокрым ротором».
Преимуществом насосов данного типа является также то, что в этих конструкциях можно ремонтировать электромоторы не демонтируя элементы системы отопления, просто отсоединив электромотор от насоса. Можно быстро заменить старый электромотор на новый.
Электромоторы ЦН данного типа могут быть как асинхронными однофазными или трехфазными, работающими при фиксированных скоростях вращения рабочего колеса, так и высокоэффективными энергосберегающими электромоторами с переменной скоростью вращения с использованием частотных инверторов. Расположение оси вращения ЦН «сухого» типа может быть произвольным.
Итак, преимуществами циркуляционных насосов с «сухим ротором» является:
– высокий КПД по сравнению с насосами с «мокрым ротором»;
– работа при мощностях электромотора более 2.5 киловатт;
– возможность проведения регламентных и ремонтных работ по электромотору без демонтажа циркуляционного контура и слива теплоносителя;
– возможность работы с более загрязненным теплоносителем;
– менее жесткие требования к теплоносителю по содержанию воздуха.
Недостатки:
– более высокий шум работы по сравнению с насосами с «мокрым ротором»;
– необходимость сервисного обслуживания квалифицированными работниками.