Переміщення рідин (Насоси) (стр. 5 из 6)

6. Спеціальні типи поршневих і відцентрових насосів

Для переміщення хімічно активних і токсичних рідин, а також рідин, що містять тверді суспензії, використовують поршневі й відцентрові насоси спеціальних конструкцій.

Рис. 3 - 16. Схема діафрагмового (мембранного) насоса:1 – циліндр; 2 – плунжер; 3 – діафрагма (мембрана); 4 – всмоктувальний клапан; 5 – нагнітальний клапан.

Рис. 3 - 17. Схема безсальникового насоса: 1 – корпус; 2 – робоче колесо: 3 – додаткове колесо; 4 – пружина; 5 – конічна втулка.

Діафрагмові (мембранні) насоси. Ці насоси відносяться до поршневих насосів простої дії й застосовуються для перекачування суспензій і хімічно агресивних рідин (рис. 3-16). Циліндр 1 і плунжер 2 насоса відділені від рідини, що перекачується, еластичною перегородкою 3 – діафрагмою (мембраною) з м’якої гуми або спеціальної сталі, внаслідок чого плунжер не стикається з рідиною, що перекачується, і не піддається впливу хімічно активних середовищ або ерозії. При русі плунжера догори діафрагма під дією різниці тисків з обох її сторін прогинається вправо й рідина всмоктується в насос крізь кульовий клапан 4. При русі плунжера униз діафрагма прогинається вліво й рідина крізь нагнітальний клапан 5 витісняється в напірний трубопровід. Всі частини насоса, що стикаються з рідиною, що перекачується, – корпус, клапанні коробки, кульові клапани, виготовляють із кислотостійких матеріалів або захищають кислотостійкими покриттями.

Безсальникові насоси. Для відцентрових насосів велике значення має надійна конструкція сальників – ущільнень вала, що забезпечують усунення витоків рідини, що перекачується. Незадовільна робота сальників спричиняє також підвищене зношування вала, тривалі й часті простої насоса, різке збільшення експлуатаційних витрат.

Повне усунення витоку рідини, що перекачується, неминучого при експлуатації насоса із сальниковим ущільненням, досягається в безсальниковому насосі (рис. 3-17). У корпусі 1 міститься робоче колесо 2. На ньому укріплене додаткове колесо 3, постачене радіальними лопатями, що відкачує рідину, яка потрапила за колесо в порожнину нагнітання насоса, усуваючи тим самим витік перекачуваної рідини крізь зазори між валом і корпусом при роботі насоса. При зупинці насоса витік рідини запобігає спеціальне ущільнення, що замикає зазор між корпусом і валом у момент вимикання насоса. Герметичність цього ущільнення досягається за допомогою двох конічних поверхонь – подовженої втулки робочого колеса 2 і втулки 5. Щільне прилягання конічних поверхонь цих втулок забезпечується за допомогою пружини 4. У момент пуску насоса вал трохи переміщається вліво й ущільнюючі поверхні відходять відна від одної, розмикаючи ущільнення. Всі деталі насоса, що стикаються з рідиною, що перекачується, виготовляються з антикорозійних матеріалів.

Насоси занурення. Різновидом безсальникового відцентрового насоса можна вважати заглибний насос. Робоче колесо укріплене на нижньому кінці вертикального вала й занурено в рідину, що перекачується. Привод насоса розміщений значно вище рівня рідини в прийомної ємності. Рідина засмоктується крізь патрубок і подається по напірних трубах, на яких підвішений корпус насоса.

Герметичнінасоси. Ці насоси застосовують для перекачування хімічно агресивних і токсичних рідин. Робоче колесо такого насоса встановлено безпосередньо на валу асинхронного електродвигуна, ротор якого занурений у рідину, що перекачується. Ротор відділений від статора герметичним екраном – циліндричною оболонкою з немагнітної нержавіючої сталі. Рідина, що перекачується, служить змащенням для підшипників ротора й одночасно охолоджує його.

У герметичних насосах з екранованим електродвигуном збільшуються електричні втрати й знижується к.к.д. двигуна, однак досягається повна герметичність, що неможливо в насосах із сальниковими ущільненнями. Герметичні насоси надійні в експлуатації й знаходять усе більш широке застосування в хімічній промисловості.

7. Насоси інших типів

Пропелерні (осьові) насоси. Ці насоси застосовують для перекачування великих кількостей рідин при невеликих напорах. Пропелерні насоси використовують головним чином для створення циркуляції рідин у різних апаратах, наприклад, при випарюванні. Робоче колесо насоса, за формою близьке до гребного гвинта, розташоване у вертикальному циліндричному корпусі. Рідина захоплюється лопатями робочого колеса й переміщується в осьовому напрямку, одночасно беручи участь в обертальному русі. За насосом встановлений напрямний апарат (свого роду лопаті, але нерухливі) для перетворення обертового руху рідини в поступальний.

Вихрові насоси. У цих насосах (рис. 3-18) для передачі енергії від робочого колеса до рідини й створення напору використовується енергія вихрового руху рідини. Створюваний напір частково забезпечується відцентровими силами, але більша його частина створюється енергією вихорів, виникаючих в рідині при обертанні робочого колеса з лопатями, що утворені шляхом фрезерування. По периферії колеса в корпусі насоса є кільцевий канал, що закінчується нагнітальним патрубком.

Рис. 3 - 18. Схема вихрового насоса:

А – вхідне вікно; В – ущільнююча ділянка; 1 – корпус; 2 – робоче колесо; 3 – кільцевий канал; 4 – нагнітальний патрубок.

Рідина надходить крізь вікно до основ лопатей, відкидається відцентровою силою в кільцевий канал, у якому здобуває вихровий рух і переміщується уздовж каналу до вихідного патрубку. На цьому шляху рідина неодноразово попадає в простір між лопатями, де їй додається механічна енергія. У результаті багаторазового контакту між рідиною, що перекачується, і робочим колесом досягаються більш високі напори, ніж у відцентрових насосів.

Шестеренчасті насоси. У корпусі такого насоса (рис. 3-19) вставлені дві шестерні, одна з яких (ведуча) призводиться до обертання від електродвигуна. Коли зуби шестерень виходять із зачеплення, утворюється розрідження, під дією якого відбувається всмоктування рідини. Вона надходить до корпусу, захоплюється зубами шестерень і переміщується уздовж стінок корпуса в напрямку обертання. В області, де зуби знову входять у зачеплення, рідина витісняється й надходить у напірний трубопровід.

Рис. 3 - 19. Схема шестеренчастого насоса.

1 – корпус; 2 – шестерні.

Гвинтові насоси. Робочим органом гвинтового насоса (рис. 3-20) є ведучий гвинт і кілька ведених гвинтів, укладених в обойму, розташовану усередині корпуса. Переважне поширення в промисловості одержали насоси, що мають три гвинти – один ведучий і два ведених. Гвинти перебувають у зачепленні. Нарізка гвинтів має спеціальну форму й утворює у місцях взаємного торкання гвинтів герметичні ущільнення, які розділяють насос по довжині на ряд замкнутих порожнин. Напрямок нарізки кожного веденого гвинта протилежний напрямку нарізки ведучого. Так, наприклад, якщо ведучий гвинт має праву нарізку, то ведені – ліву. Всі гвинти звичайно виконуються двозаходними. Співвідношення розмірів гвинтів обрані такими, що ведені гвинти одержують обертання не від ведучого гвинта, а під дією тиску перекачуваної рідини. Тому немає потреби в установці зубчастої передачі між ведучим і веденими гвинтами.

Рис.3-20. Двогвинтовий насос: а – вид зверху; б – вид збоку.

1, 2 – ротори; 3 – корпус.

При обертанні гвинтів рідина, що заповнює западини в нарізках, переміщується за один оберт уздовж осі насоса на відстань, рівну кроку гвинта. Ведені гвинти при цьому відіграють роль герметизуючих ущільнюючих обкладок, що перешкоджають перетіканню рідини з камери нагнітання в камеру всмоктування. З камери нагнітання рідина витісняється в напірний трубопровід. Як видно з опису принципу дії гвинтових насосів, вони повинні бути віднесені до об’ємних насосів. Тиск, що розвивається гвинтовими насосами, залежить від числа кроків гвинтової нарізки й збільшується зі зростанням відношення довжини гвинта до його діаметра.

Одногвинтові (героторні) насоси (екструдери). У циліндричний корпус насоса 1 (рис. 3-21) із внутрішньою профільованою гвинтовою поверхнею 2, що зветься обоймою, встановлюється однозахідний гвинт 3. Між обоймою й гвинтом утворюються замкнуті порожнини 4, заповнені при роботі насоса рідиною; при обертанні гвинта вони переміщуються уздовж осі насоса.

У довільному перетині насоса, у тому числі й у перетині, що відповідає входу рідини в насос, при обертанні гвинта об’єм порожнини 4 не залишається постійним, змінюючись від 0 до деякого максимального значення (при певному куті повороту гвинта). Зі збільшенням об’єму порожнини 4 відбувається всмоктування рідини, що захоплюється гвинтом і переміщується в осьовому напрямку до напірного трубопроводу 5.