Объёмные насосы. Классификация. Области применения.

Объёмные насосы. Классификация. Области применения.

Объемные насосы – это устройства, в которых перемещение жидких сред осуществляется посредством цикличного изменения объема камеры занимаемой жидкостью. Камеры попеременно соединяются сначала с входным патрубком насоса, затем с выходным.

Данный тип насосов применяют для перекачивания жидкостей с высокой вязкостью. Они обеспечивают высокий уровень напора на выходном патрубке. В силу конструкции насосы этого типа чувствительные к загрязнениям перекачиваемых жидкостей и работают с высокой вибрацией. При проектировании систем с использованием подобных насосов необходимо предусматривать массивные фундаменты или системы компенсации вибрации.

Конструкция и принцип действия объемных насосов определяет их отличительные свойства: цикличность, герметичность, самовсасывание, независимое давление.

Цикличность рабочего процесса объемных насосов приводит к порционности и пульсации подачи перекачиваемой жидкости. Давление в системах с такими насосами так же значительно пульсирует.

Объемные насосы обладают повышенной герметичностью. Это свойство определено конструкцией насоса. В нем напорная гидролиния всегда хорошо отделена от всасывающей.

Еще одно важное преимущество данных насосов способность к самовсасыванию. При работе во всасывающей гидролинии насоса возникает вакуум, которого достаточно для подъема жидкости до уровня расположения насоса.

Давление в напорной линии объемных насосов не зависит от подачи. Принято считать, что эти насосы обладают жесткой напорной характеристикой.

Для управления производительностью объемных насосов используют разные методы. Некоторыми модификациями насосов данного типа можно управлять при помощи частотных преобразователей.

Классификация объемных насосов

В настоящее время существуют объемные насосы двух классов:
Насосы с вращательным движением рабочего органа;
Насосы с поступательным движением рабочего органа.

Насосы с вращательным движением бывают следующих видов:
Роторные, в том числе шестеренные;
Винтовые;
Коловратные;
Шланговые;
Аксиально-поршневые;
Шиберные.

Возвратно-поступательные объемные насосы бывают следующих видов:
Приводные поршневые;
Дозировочные;
Паровые поршневые;
Диафрагменные;
Скважинные штанговые;
Ручные.

Динамические насосы. Классификация. Области применения.

Динамический насос - это насос, где жидкая среда перемещается в результате силового воздействия на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом - и выходом насоса.. Динамические насосы предназначены для перекачивания маловязких жидкостей.

К динамическим насосам относятся:
1) лопастные:а) центробежные; б) осевые;
2) электромагнитные;
3) насосы трения: а) вихревые; б) шнековые; в) дисковые; г) струйные и др.

Динамические насосы классифицируются:

· по виду сил, действующих на жидкость;

· по направлению движения жидкой среды;

· по виду отвода;

· по конструкции рабочего колеса и др.

Уравнение Эйлера. Теоретический напор центробежной машины.

Анализ уравнения Эйлера. Действительный напор центробежной машины.

Допустимая высота всасывания. Явление кавитации. Способы устранения кавитационных режимов эксплуатации насосов.

В технической документации на насосы (каталогах, паспортах и пр.) указывается допустимая высота всасывания (или допустимый кавитационный запас) для нормальных условий, т. е. для атмосферного давления 0,1 МПа (что приблизительно соответствует 760 мм рт. ст.) и температуры перекачиваемой жидкости 20°С.

Кавитацией

называют процессы нарушения сплошности потока жидкости, происходящие там, где местное давление понижается и достигает определенного критического значения. При этом наблюдается образование большого количества мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее. Образование пузырьков внешне похоже на кипение жидкости. Возникшие в результате понижения давления пузырьки увеличиваются в размере и уносятся потоком. При этом наблюдается местное повышение скорости движения жидкости вследствие стеснения поперечного сечения потока выделившимися пузырьками пара или газа.

Недостатки и достоинства

По сравнению с популярными центробежно-вихревыми насосами, вихревые аналоги имеют ряд преимуществ:

· Наличие способности самовсасывания.

· Создаваемое давление больше в 3–7 раз (при одинаковом размере колёс и частоте вращения).

· Более простая конструкция насоса. Благодаря этому ремонт/обслуживание вихревых моделей обходится дешевле.

· Меньшая зависимость подачи от противоположного давления в водопроводе.

· Возможность передавать жидкость, насыщенную газами.

Недостатков у таких насосов всего два. Первый заключается в сравнительно небольшом КПД (до 45 % в рабочем режиме). Второй — нецелесообразность использования вихревых агрегатов для перекачивания воды, содержащей абразивные фрагменты, поскольку это приводит к падению давления, КПД и быстрому изнашиванию внутренних элементов устройства.

18. Осевые насосы. Конструкция. Принцип действия.

Назначение осевых насосов

Осевые насосы (рисунок 1.1) предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).

Существуют 2 основных разновидности осевых насос: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Отличительной особенностью осевых насосов является - конструкция и функционирование рабочего колеса. Оно состоит из втулки, на которой укреплено несколько лопастей, представляющих собой удобнооптекаемое изогнутое крыло с закрученной передней, набегающей на поток, кромкой. При перемещении профиля лопасти, вызываемого вращением рабочего колеса, в жидкости, за счет изменения скорости её течения вдоль нижней и верхней поверхности профиля, давление над профилем должно повыситься, а под профилем - понизиться. Благодаря этому создается напор насоса.

Шестерённый насос

Так же как и другие виды объёмных роторных гидромашин принципиально может работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора. В том случае, если к валу гидромашины прикладывается вращательный момент, то машина работает в режиме насоса. Если на вход гидромашины подаётся под давлением рабочая жидкость, то с вала снимается вращающий момент, и машина работает в режиме гидромотора.

Виды конструкций

Шестерённые гидромашины выпускаются с внешним и внутренним зацеплением (одним из вариантов последней является героторная гидромашина со специальным трохоидальным зацеплением). Гидромашины с внутренним зацеплением более компактны, но из-за сложности изготовления применяются редко. Иногда для снижения шумности и неравномерности подачи применяют шестерни с косыми зубьями. В некоторых случаях для облегчения входа перекачиваемой среды (расплав полимера) входной патрубок имеет размеры (эквивалентный диаметр) соизмеримые с размером шестерён

Принцип действия [

Шестерённый насос с внешним зацеплением работает следующим образом. Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из гидробака в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания ничтожен. Смазка движущихся элементов насоса производится перекачиваемой жидкостью (масло, расплав полимера и др.), для поступления смазывающей жидкости к зонам трения конструкцией насоса предусматриваются специальные каналы в корпусных деталях насоса.

Область применения [

Данный вид машин широко используется в системах объёмного гидропривода, в системах смазки и др. Например, гидропривод бульдозеров на базе тракторов Т-100, Т-130 и Т-180 имеет силовой шестерённый насос НШ-100.

Шестерённые насосы применяются для получения давлений до 30 МПа^[1] (при очень чистой жидкости и высокой современной точности изготовления).

Героторные насосы применяют для подачи цементной и бетонной смеси от бетономешалки до места заливки. Кроме того, героторные гидромашины используют в качестве центрального звена в некоторых дифференциалах с повышенным внутренним сопротивлением В ряде случаев требуется синхронная подача перекачиваемой (перекачиваемых) жидкости к разным точкам потребления — в этих случаях целесообразно применение многопоточных насосов с единым приводом. Преимущество состоит в том, что подачи могут быть только одновременными. Конструкция с применением многопоточных насосов получается компактнее, проще и легче.

Недостатки

· нерегулируемость рабочего объёма;

· неспособность работать при высоких давлениях, либо высокие требования к материалам и изготовлению деталей насоса;

· в сравнении с пластинчатыми гидромашинами — бо́льшая неравномерность подачи;

· высокое требование к качеству изготовления шестерен и пластин, образующих корпус;

· двукратное изменение направления движения жидкости в насосе, что снижает КПД.

20. Главная, рабочая и универсальная характеристика центробежного насоса

При применении центробежных насосов требуется знать не только зависимость подачи и напора при одном числе оборотов, но и при других числах оборотов. Поэтому насос должен иметь семейство характеристик H=f(Q) при разных числах оборотов.

Для получения универсальной рабочей характеристики насоса снимают экспериментальным путем характеристики H=f(Q) и η=f(Q) при разных числах оборотов n₁, n₂, n₃ и т.д. Затем кривые H=f(Q) с пометками значений η сводят в один график и через точки с равными значениями КПД соединяют плавными линиями. В результате получается график, показанный на рисунке 3.21, который называется универсальной рабочей характеристикой насоса.

Универсальная рабочая характеристика позволяет установить число оборотов, при котором достигается максимальное значение КПД.

22. Маркировка насосов.

Маркировка насосов по форме: первая цифра – диаметр всасывающего патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный; далее следуют буквы, которые обозначают: Н – нефтяной, Г – горячий; Д – первое колесо двустороннего входа; В – вертикальный; К – консольный; КЭ – консольный, смонтированный в одном блоке с электродвигателœем; М – многоступенчатый. Вторая цифра – коэффициент быстроходности или удельная быстроходность, уменьшенная в 10 раз и округленная. Третья цифра – число ступеней; буквы в конце маркировки: К – кислотный; С – для сжиженных газов.

23. Компрессорные машины. Назначение и классификация по характерным признакам.

Компрессорная установка – совокупность компрессора, привода, аппаратов, трубопроводов и оборудования. Необходимого для осуществления повышения давления и перемещения газа.

Компрессоры используются в энергетике, машиностроении, строительстве, в химической, нефтехимической, металлургической и горной промышленности. Сжатый воздух может расходоваться для привода в движение различных машин и механизмов (пневматические инструменты, в горном и строительном деле, для привода в движение механических пневматических тормозов, грузоподъемные краны), для создания разрежения в технологических аппаратах, для перемещения газов по трубопроводам. В технологических производствах, связанных с процессами, протекающими в газовых средах, компрессоры должны создавать необходимое давление в системах и развивать подачу определенного количества газа, являющегося сырьем.

Компрессоры классифицируются по ряду характерных признаков.

По назначению компрессоры классифицируются

- по отраслям техники или производства, для которых они предназначены (химические, энергетические, общего назначения и т.д.,

- по роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный и т.д.),

- по непосредственному назначению (пускового воздуха, гаражные, тормозные и. д.)

По производительности каждый тип компрессоров имеют свою классификацию. Например, поршневые компрессоры классифицируются:

Микропроцессоры – производительность до 10 дм³/с;

малой производительности – от 10 до 100 дм³/с;

средней – от 100 до 1000 дм³/с;

большой – свыше 1000 дм³/с.

По конечному давлению различают :

вакуум компрессоры – машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного и нагнетают до атмосферного и выше;

газодувки – машины, предназначенные для нагнетания газа при давлении до 0,3 МПа;

компрессоры низкого давления – предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,3 до 1,2 МПа,

среднего – от 1,2 до 10 МПа,

высокого - от 10 до 100 МПа,

сверхвысокого давления - предназначенные для сжатия газа свыше 100 МПа.

По системе охлаждения: без искусственного охлаждения; с воздушным охлаждением; с внутренним водяным охлаждением; с внешним охлаждением в одном, двух и т. д. промежуточных охладителях; охлаждаемые впрыскиванием жидкости.

По типу приводного двигателя: с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания или паровой или газовой турбины (турбокомпрессор). Для удобства монтажа и уменьшения габаритов компрессорной установки двигатель и компрессор часто объединяют в одном агрегате. Для этой цели применяют фланцевые электродвигатели или электродвигатели, ротор которых насаживается на вал компрессора.

По условиям эксплуатации: стационарные (с массивным фундаментом и постоянным обслуживанием); передвижные (перемещаемые при эксплуатации, иногда без постоянного обслуживания); автономные (с собственными вспомогательными системами, включенными в состав агрегата);

По принципу действия. Под принципом действия понимают совокупность физических явлений, используемых для повышения давления газа, и способа подвода энергии к газу.

По принципу действия компрессоры подразделяются на объемные и динамические (лопастные). По конструктивному признаку объёмные компрессоры подразделяются на поршневые и роторные, а лопастные – на центробежные и осевые.

Для получения высоких давлений при небольшой производительности используют компрессоры объемного типа (исключая компрессоры Рутса), а для получения больших расходов при относительно малом давлении — компрессоры динамического типа.

Объемные компрессоры

Объемные компрессоры подразделяют на следующие основные группы:

· поршневые;

· винтовые;

· шестеренчатые;

· роторно-пластинчатые;

· мембранные;

· жидкостно-кольцевые.

Винтовые компрессоры представляют собой заключенные в корпус один, два или более винта, находящиеся в зацеплении. То есть винтовые компрессоры могут быть: одновинтовыми, двухвинтовыми и т.д. При движении винтов образуются подвижные рабочие объемы пространства, ограниченные непосредственно винтами и стенками корпуса. Такие компрессоры менее габаритны, чем поршневые, и значительно более устойчивы, а также способны обеспечить большую производительность. При работе между винтами могут возникать значительные силы трения, поэтому для снижения износа деталей применяют смазывающие вещества, обычно смазочное масло. Однако подбор антифрикционных материалов позволяет обойтись и без дополнительной смазки, в связи с чем выделяют масляные и безмасляные винтовые компрессоры. Вторые применяются в тех случаях, когда контакт сжимаемого газа и смазочного вещества недопустим.

Шестеренчатые компрессоры в качестве рабочего органа использую пару находящихся в зацеплении шестерней, вращающихся в противоположные стороны. Шестерни могут значительно отличаться от модели к модели, в том числе представлять собой зубчатые колеса. Рабочая камера в таких компрессорах образуется путем отсекания пространства зубьями шестерни и корпусом устройства. Когда зубья разных шестерней входят в зацепление, объем рабочей камеры уменьшается, и газ под давлением вытесняется в выходной патрубок. Такие компрессоры с успехом применяют в тех случаях, когда требуется подача газа под небольшим давлением.

Роторно-пластинчатые компрессоры имеют отличительную особенность в виде, как следует из названия, ротора со специальными пазами, в которые вставлены подвижные пластины. Ротор устанавливается в цилиндрическом корпусе (статоре), причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. При вращении ротора центробежная сила отбрасывает пластины от центра ротора и прижимает их к корпусу, тем самым в компрессоре образуются подвижные рабочие камеры, ограниченные соседними пластинами, корпусом и ротором. Изменение объема рабочих камер обусловлено смещением осей. Для дополнительного усилия прижатия пластин к корпусу в пазах ротора могут быть установлены прижимные пружины. Как и поршневые компрессоры, роторно-пластинчатые способны развивать значительное давление газа на выходе, однако их выгодно отличают компактные размеры и меньшая шумность.

Мембранные компрессоры отличаются тем, что содержат в своей конструкции эластичную полимерную мембрану. Принципиально такие компрессоры схожи с поршневыми, только роль поршня в них выполняет мембрана. Выпячиваясь в разные стороны, мембрана меняет объем рабочей камеры, а систем клапанов тем же образом. Привод самой мембраны может быть механическим, пневматическим, электрическим или мембранно-поршневым. Все эти типы приводов объединяет тот факт, что перекачиваемый газ не контактирует в процессе работы устройства ни с чем, кроме мембраны и корпуса рабочей камеры. Это делает мембранные компрессоры востребованными в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую степень чистоты нагнетаемого газа.

Жидкостно-кольцевые компрессоры использую для своей работы вспомогательную жидкость. В цилиндрическом корпусе (статоре) закрепляется ротор с установленными на нем пластинами, причем ось ротора смешена относительно оси статора. Внутрь компрессора заливается жидкость, которая при вращении ротора отбрасывается к стенкам корпуса, принимая форму кольца. Рабочее пространство при этом становится ограниченным пластинами ротора, корпусом и поверхностью жидкости. Как и в случае роторно-пластинчатого компрессора, смещение осей ротора и статора обеспечивает изменение объема рабочих камер. Перекачиваемый газ в таких компрессорах неизбежно контактирует с жидкостью, которая частично уносится с потоком газа, поэтому предусматривается узел сепарации отходящего потока, а также система подпитки компрессора рабочей жидкостью. Такие устройства особенно хорошо подходят в тех случаях, когда перекачиваемый газ уже содержит в своем составе капли рабочей жидкости.

Объёмные насосы. Классификация. Области применения.

12 3 4 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-03-31; Просмотров: 106; Нарушение авторского права страницы