Все лопастные насосы, перекачивающие гидросмеси со значительным содержанием твердых включений, подвержены абразивному износу. Не являются исключением и свободновихревые насосы (СВН). А если учесть, что СВН преимущественно используют для гидротранспорта различных твердых материалов в горнорудной промышленности, черной и цветной металлургии, угольной промышленности и др., то проблема износа СВН приобретает важное народнохозяйственное значение.
Решение этой проблемы позволило бы увеличить ресурс работы насосного оборудования, уменьшить затраты на ремонт и восстановление проточной части, повысить энергоэффективность насосной установки и гидросистемы в целом за счет исключения влияния износа проточной части на КПД СВН.
Исследование абразивного износа проточной части проводилось на натурном образце СВН, который в это время проходил промышленные испытания на Олымском сахарном заводе Курской обл. Насос был установлен в технологической линии подачи свеклы от гидрантов в моечное отделение завода.
Конструктивно СВН был выполнен по схеме Туро с рабочим колесом, утопленным в нише корпуса (рис. 1). Насос имел следующие расчетные параметры: подача Qр = 900 м3/ч, напор Нр = 20 м, частота вращения ротора n = 450 об/ мин. Внешний диаметр рабочего колеса D2 = 0,9 м. Радиальный зазор между рабочим колесом и корпусом СВН равнялся 0,008 · D2.
Подвод жидкости к рабочему колесу — осевой, отвод — кольцевой с тангенциальным выходным патрубком. Диаметр входного патрубка Dвх. = 0,50 м, диаметр выходного патрубка Dвых. = 0,35 м. Ширина свободной камеры равнялась диаметру выходного патрубка, а ее внешний диаметр Dк = 1,25 м.
На тыльной стороне рабочее колесо имело восемь равнорасположенных по окружности лопаток импеллера, для уравновешивания действующей на ротор СВН гидравлической осевой силы.
В свободной камере, перед рабочим колесом располагался защитный диск, предназначенный для предохранения транспортируемой сахарной свеклы от повреждений лопатками рабочего колеса. Защитный диск был жестко закреплен на валу СВН и синхронно вращался с рабочим колесом. Осевое расстояние между защитным диском и колесом равнялось 0,025 · D2.