книги / Насосы, компрессоры и холодильные установки. Перемещение жидкостей, насосные машины

кращения подачи пара меньше, чем вероятность перерыва в подаче электроэнергии или падения напряжения в энергосистеме, приводящего к срабатыванию блокировки и отключению электродвигателей, то насосы с паровым приводом устанавливаются на ответственные узлы подачи жидкости. К подобным узлам можно отнести системы циркуляции хладоносителя и систем противопожарного водоснабжения. Кроме того, паровые поршневые насосы используются для перекачки воды (пресной, морской), нефти и нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с ними (по плотности, вязкости, химической активности).

Преимущества поршневых насосов с паровым приводом:

–относительная простота конструкции и надежность;

–взрывобезопасность;

–плавное регулирование подачи и давления на выходе;

–возможность перекачки жидкости без использования электроэнергии (нет источника электропитания, нельзя применять по условиям пожарной безопасности).

Недостаток поршневых насосов с паровым приводом – низкий коэффициент полезного действия.

Конструктивно поршневые насосы с паровым приводом могут быть выполнены горизонтальными или вертикальными. На рис. 2.11.1 приведена схема работы горизонтального поршневого парового насоса [12].

Поршневой насос с паровым приводом состоит из двух частей: паровой и жидкостной. Золотник 1 при движении открывает паровпускной канал с одной стороны парового цилиндра 2 одновременно и паровыпускной канал с противоположной стороны этого же цилиндра, т.е. рабочий пар поступает в одну из полостей А или А1, одновременно соединяя противоположную полость парового цилиндра 2 с выхлопом. Так, при движении золотника 1 вправо (рис. 2.11.1, а) рабочий пар по входному каналу поступает в полость А парового цилиндра 2,

111

создает давление на паровой поршень 3 и перемещает его вправо. В это время отработавший пар из полости А1 отводится из парового цилиндра 2. Одновременно с движением парового поршня 3 начинает двигаться и жестко связанный с ним штоком гидравлический поршень 4, который, перемещаясь, создает в полости Б давление, а в полости Б1 — разрежение. Жидкость заполняет полость Б1. В это время из полости Б жидкость вытесняется жидкостным поршнем 4 в нагнетательный трубопровод.

При обратном ходе жидкостного поршня 4 (рис. 2.11.1, б) рабочий пар поступает в полость А1 парового цилиндра 2, а отработавший пар отводится из полости А. В это время в гидравлическом цилиндре 5 давление создается в полости Б1, а разрежение – в полости Б.

Рис. 2.11.1. Схема работы горизонтального поршневого парового насоса: а – прямой ход; б – обратный ход

На рис. 2.11.2 показан внешний вид горизонтального поршневого парового насоса.

1.2. Электрические поршневые насосы. Приводятся в действие электродвигателем. Конструктивно могут выполняться с горизонтальным и вертикальным расположением цилиндров.

112

Рис. 2.11.2. Горизонтальный поршневой паровой насос

На рис. 2.11.3 приведен горизонтальный дуплексный поршневой насос. Дуплексный насос состоит из двух поршневых насосов, которые работают таким образом, чтобы в момент всасывания жидкости одним насосом из пары второй насос производил подачу жидкости. Это позволяет повысить производительность и снизить неравномерность подачи.

Электродвигатель

Рис. 2.11.3. Горизонтальный дуплексный поршневой насос

113

2. По конструкции поршней различают насосы поршневые и плунжерные. Схожим принципом работы обладают и мембранные насосы.

2.1. В «классических» поршневых насосах поршни могут быть: тронковыми, дисковыми, дифференциальными.

Тронковый поршень 1 крепится к штоку 2 через поршневой палец 3, который проходит через нижний пояс поршня. В верхнем поясе поршня располагаются поршневые кольца 4 (уплотняющие и маслосъемные) (рис. 2.11.4, а).

Дисковый поршень 1 закрепляется на штоке 2 при помо-

щи гайки 3 (рис. 2.11.4, б).

Дифференциальный поршень имеет несколько рабочих участков разного диаметра (рис. 2.11.4, в).

Рис. 2.11.4. Конструкция поршней:

а – тронковый; б – дисковый; в – дифференциальный

2.2. В плунжерных насосах поршень видоизменен и вы-

полнен плунжером (рис. 2.11.5). По сравнению с поршнем у плунжера диаметр значительно меньше длины. Плунжерные насосы используются для создания высоких давлений жидкости, а также в системах смазки и питания, в дозирующих насосах.

Плунжер, по сравнению с поршнем, имеет следующие преимущества:

–не требуется тщательной обработки поверхности плунжера и цилиндра;

–уплотнение достигается применением сальника, а не поршневых колец.

114

Нагнетание жидкости Сальниковое

уплотнение

Плунжер

Всасывание

жидкости

Рис. 2.11.5. Схема работы плунжерного насоса

Поскольку плунжер имеет диаметр меньший, чем диаметр поршня, то плунжерные насосы обеспечивают только сравнительно малые расходы.

На рис. 2.11.6 приведен вид плунжерного насоса в разрезе.

Нагнетание жидкости

Плунжер

Всасывание жидкости

Рис. 2.11.6. Плунжерный насос

2.3. В диафрагменных (мембранных) насосах возвратно-

поступательно перемещается не поршень или плунжер, а эла-

115

стичная мембрана. Изменение формы мембраны при ее воз- вратно-поступательном движении вызывает увеличение (уменьшение) объема рабочей камеры насоса, что приводит к созданию разрежения (повышения давления) в рабочей камере. Если в рабочей камере создано разрежение, то происходит всасывание жидкости (рис. 2.11.7, а); если повышение давления, то жидкость нагнетается потребителю (рис. 2.11.7, б).

Всасывание

жидкости

Рис. 2.11.7. Принцип работы диафрагменного (мембранного) насоса: а – всасывание жидкости; б – нагнетание жидкости

Диафрагменные (мембранные) насосы применяются для перекачки агрессивных и ядовитых жидкостей.

Преимущества конструкции диафрагменных (мембранных) насосов:

–компактность;

–малые вибрации;

–относительная простота конструкции.

Недостатки конструкции диафрагменных (мембранных) насосов:

–повышенный износ эластичной мембраны по причине наличия высокоинтенсивных нагрузок;

–высокие требования к обработке поверхности клапанов. В движение мембрана может приводиться от пневмати-

ческого привода, механического привода, мембраннопоршневого привода (рис. 2.11.8).

116

Рис. 2.11.8. Привод мембраны: а – пневматический привод; б – механический привод; в – мембранно-поршневой привод

117

3. Конструкции клапанов, которые используются в поршневых насосах: тарельчатый (рис. 2.11.9, а), откидной

(рис. 2.11.9, б), шаровой (рис. 1.2.11.9, в) [13].

Рис. 2.11.9. Конструкции клапанов: а – тарельчатый (1 – пружина, 2 – стержень, 3 – тарелка, 4 – седло); б – откидной (шарнирный) (1 – крышка, 2 – сопло, 3 – ограничитель подъема); в – шаровой (1 – клапан, 2 – корпус, 3 – крышка)

118

3. РОТОРНЫЕ НАСОСЫ

Роторные насосы, как и поршневые, относятся к гидравлическим машинам объемного принципа действия. К объемным роторным насосам относят шестеренчатые, пластинчатые (шиберные), винтовые, роторные радиально-поршневые и ак- сиально-поршневые насосы. Рабочими органами этих насосов являются роторы разной формы, которые совершают вращательное движение.

3.1. Шестеренчатые насосы

Рабочими органами шестеренчатых насосов являются сцепленные друг с другом шестерни. В зависимости от рода зацепления шестерен существуют шестеренчатые насосы:

–с внешним зацеплением;

–с внутренним зацеплением.

Схема работы шестеренчатого насоса с внешним зацеплением приведена на рис. 3.1.1.

2

Рис. 3.1.1. Схема работы шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Насос состоит из двух шестерен с внешним зацеплением: ведущей шестерни 1 и ведомой шестерни 2. Ведущая шестерня закреплена на валу привода. Шестерни находятся внутри корпуса 3. Когда шестерни выходят из зацепления, они создают разрежение с всасывающей стороны насоса и жидкость течет в

119

образовавшуюся полость. Далее жидкость захватывается зубьями шестерен. Жидкость перемещается в карманах между зубьями, вдоль внутренней части корпуса насоса. Между самими шестернями жидкость не проходит. Когда шестерни входят в зацепление, то они вытесняют жидкость из впадин и она под давлением выталкивается в напорный патрубок насоса.

На рис. 3.1.2 приведен вид с разрезом шестеренчатого насоса с внешним зацеплением.

Подача шестеренчатого насоса с колесами разных размеров

где f – площадь поперечного сечения впадины между зубьями; l – длина зуба колеса; z – количество зубьев; n – частоты вращения колес; 0 0,7...0,9 – объемный коэффициент насоса

(учитывает перенос жидкости в пространствах впадин обратно в полость всасывания, перетекание жидкости через зазоры из полости нагнетания в полость всасывания).

Рис. 3.1.2. Шестеренчатый насос с внешним зацеплением

120