Насосы объемного действия (стр. 2 из 3)

При эксплуатации поршневые насосы требуют более тщательного ухода, чем центробежные. Уход за ними заключается главным образом в смазке трущихся деталей — подшипников, кривошипного механизма и пр. Необходимо следить также за тем, чтобы в воздушном колпаке запас воздуха составлял около 2/з объема колпака. При избытке воздуха его выпускают через установленные на колпаке воздушные краны, а при недостатке — пополняют.

К достоинствам поршневых насосов относятся: 1) постоянство подачи жидкости независимо от сопротивления напорного трубопровода, что позволяет использовать их как дозаторы; 2) возможность подачи незначительных расходов под большим давлением при высоком КПД; 3) техническая целесообразность создания малогабаритных насосов, способных поднимать жидкость из скважин малого диаметра; 4) возможность пуска насоса в действие без предварительного заполнения его жидкостью.

К недостаткам поршневых насосов можно отнести: 1) большие габаритные размеры, массу и площадь, занимаемую насосным агрегатом; 2) необходимость устройства тяжелого фундамента; 3) наличие легко изнашивающихся деталей (клапанов, манжет и т. п.); 4) сложность эксплуатации и меньшую надежность в работе; 5) неравномерность подачи жидкости.

Диафрагмовые и шланговые насосы

Диафрагмовые насосы по принципу действия близки к поршневым насосам. Роль поршня в них выполняет жесткий диск, закрепленный в центре гибкой мембраны. Диафрагмовые насосы (рис. 5.5, а) бывают нагнетательными и со свободным изливом (рис. 5.5,6). Диафрагмовые насосы могут иметь ручной или механический привод.

Рис. 5.5. Схемы диафрагмовых насосов Рис. 5.6. Схема шлангового насоса

Диафрагмовые насосы, как правило, развивают небольшой напор и применяются главным образом для водоотлива при производстве строительных работ. Такие насосы монтируют на общей раме с бензиновым двигателем или с электродвигателем. В обоих случаях для передачи движения служит редуктор и кривошипно-шатунный механизм.

Некоторые диафрагмовые насосы небольшой подачи применяют в качестве дозировочных в сооружениях для очистки воды и обработки сточных вод, а также в химической промышленности.

Принцип действия шлангового насоса понятен из схемы, изображенной на рис. 5.6. На жесткой станине 1 укреплен шланг 2 из гибкого материала (резины, пластмассы и т. п.). На этой же станине закреплены подшипники вала 3. Планка 4 с роликами 5 крепится к валу. При вращении вала ролики набегают на шланг и обжимают его. Сжатое сечение шланга по мере вращения вала перемещается от всасывающей части шланга к нагнетательной. Таким образом, порции жидкости тоже перемещаются от всасывающего патрубка к нагнетательному. Так же устроены и шланговые насосы с несколькими параллельно расположенными шлангами.

Рабочие органы (вал, ролики и др.) шлангового насоса не соприкасаются с перекачиваемой жидкостью, поэтому такие насосы можно применять для перемещения и дозирования химически активных жидкостей и суспензий. При этом материал шланга должен быть стоек к воздействию перекачиваемой жидкости. Подача насоса регулируется путем изменения частоты вращения вала. Шланговые насосы находят применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности, в медицине, а также могут использоваться в установках для обработки воды.

Винтовые насосы

Винтовые насосы по принципу действия относятся к роторным насосам. В зависимости от общего числа рабочих винтов различают одно-, двух-, трех- и многовинтовые насосы. В системах водоснабжения и канализации, как правило, применяются одновинтовые насосы (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Одновинтовой насос

1-' — передняя крышка; 2 — обойма; 3 — винт; 4 — задняя крышка; 5 —кронштейн; 6—карданный вал; 7 — шарнирное соединение

Основными деталями такого насоса являются однозаходный винт из нержавеющей или хромированной стали и двухзаходная обойма из специальной резины. Винт соединен с валом двигателя карданной передачей или другим гибким соединением, допускающими несоосность вала двигателя и винта.

При вращении вала двигателя винт совершает в обойме сложное движение: вращение относительно собственной оси и вращение оси винта с радиусом, равным эксцентриситету винта. При этом между винтом и обоймой образуются замкнутые полости, непрерывно перемещающиеся от всасывающей камеры к нагнетательной. Таким образом, одновинтовые насосы представляют собой насосы объемного типа с вращающимся рабочим органом.

Винтовые насосы имеют крутопадающие характеристики, при этом зависимость Q — Н близка к линейной. Промышленность выпускает винтовые насосы горизонтальные — с подачей от 0,3 до 40 м³/ч и вертикальные — для колодцев и артезианских скважин.

Винтовые насосы с резиновыми обоймами можно применять для перекачивания как чистых, так и загрязненных и химически активных жидкостей. В системах водоснабжения винтовые насосы (например, 1В6/10Х) используют для перекачивания дренажных вод в шахтах и горных выработках, из подземной части заглубленных насосных станций, а также для дозирования реагентов.

Радиально-поршневой насос

В радиально-поршневых насосах вытеснителями также являются поршни или плунжеры, но расположенные радиально. На рис. 1 представлена конструктивная схема радиально-поршневого насоса однократного действия.

Основным элементом насоса является ротор 4 с плунжерами 5, который вращается относительно корпуса 6 насоса. Ротор 4 установлен в корпусе 6 со смещением оси (с эксцентриситетом e). Полости всасывания и нагнетания располагаются в центре насоса и разделены перемычкой 2.

При работе насоса плунжеры 5 вращаются вместе с ротором 4 и одновременно скользят по корпусу 6. За счет этого и пружин внутри рабочих камер обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров 5 относительно ротора 4. Когда рабочая камера перемещается из верхнего положения 3 в нижнее 1, ее объем увеличивается. При этом перемещении она через отверстие в роторе 4 соединена с полостью всасывания, поэтому обеспечивается ее заполнение рабочей жидкостью — всасывание. При обратном перемещении — из нижнего положения 1 в верхнее 3 — камера уменьшается и происходит вытеснение жидкости в полость нагнетания.

Объем рабочей камеры Wk найдем как произведение площади плунжера Sп и его рабочего хода (L) (Wk = Sп * L). Из анализа рис. 1 следует, что (L = 2е). Тогда с учетом

Wo = к*z*Wk

получим формулу для рабочего объема насоса:

Wo = 2*Sп*e*k*z.

В формулу включена кратность работы (k), так как радиально-поршневые насосы могут быть двух и многократного действия. Это обеспечивается за счет создания на внутренней поверхности корпуса специального профиля, благодаря которому каждый плунжер совершает два или более рабочих ходов за один оборот ротора.

Следует также отметить, что эти насосы однократного действия могут быть регулируемыми. В регулируемом насосе изменение рабочего объема обеспечивается за счет смещения ротора 4 относительно корпуса 6, т.е. за счет изменения величины (е).

Радиально-поршневые насосы применяются существенно реже, чем аксиально-поршневые. Их главное отличие от других роторных насосов заключается в том, что они выпускаются с большими рабочими объемами.

Роторные насосы

В роторных насосах взаимодействие рабочего органа с жидкостью происходит в подвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания. Это дает возможность исключить из конструкций насосов клапаны.

Отсутствие клапанов позволяет иметь у роторных насосов значительно большую быстроходность, т. е. число рабочих циклов в единицу времени. Кроме того, это обеспечивает роторным насосам и второе отличие от поршневых насосов — обратимость, т. е. практически любой роторный насос может быть использован в качестве гидродвигателя.

Важной конструктивной особенностью роторных насосов является многокамерность. Это обеспечивает им большую равномерность подачи по сравнению с возвратно-поступательными насосами. Однако их подача не может быть абсолютно равномерной, и ее пульсация всегда имеет место. Эта пульсация всегда меньше для насосов с нечетным числом рабочих камер.

Роторные насосы обладают и существенным недостатком, который вытекает из их конструктивных особенностей. Дело в том, что жидкость, которую перекачивает роторный насос, должна одновременно обеспечивать смазывание его поверхностей. Поэтому она должна быть чистой и неагрессивной по отношению к материалу насоса, а также обладать смазывающими способностями.

Отсутствие клапанов в роторных насосах повлекло за собой значительное уменьшение гидравлических потерь, что позволяет пренебрегать ими и принимать гидравлический КПД равным единице (ηг = 1). Таким образом полный КПД (ηн) роторного насоса равен произведению объемного (ηo) и механического (ηм) КПД (η н = η м *η0)

Роторные насосы имеют чрезвычайно большое разнообразие конструкций. Классификацию этих насосов определяет ГОСТ 17398—72, который включает всевозможные конструктивные исполнения. В данной схеме приводится упрощенный вариант классификации роторных насосов, в которую включены наиболее используемые в машиностроении насосы (рис. 1).

Как следует из анализа схемы (см. рис. 1), все роторные насосы делятся на две большие группы. В первую группу входят насосы, использующие только вращательное движение. Во вторую группу включены насосы с вращательным и возвратно-поступательным движением.