Меню Закрыть

Принцип работы насосов: Принцип работы центробежного насоса, его устройство и применение

Содержание

Принцип работы центробежного насоса, его устройство и применение

В любой технологической линии, содержащей жидкость, не обойтись без самовсасывающих насосов, способных перекачивать её через себя. При устройстве автономного водоснабжения частного дома такой агрегат входит в состав насосной станции, подающей воду из скважины или колодца до водоразборных точек внутри дома. Самым распространённым типом насосов для выполнения такой работы является центробежный. К ним относятся 75% всех гидравлических машин для перекачки воды, нефтепродуктов, химикатов, смесей воды с твёрдыми частицами и других жидких материалов.

Принцип работы

Действие центробежного насоса основано на законах гидродинамики, на придании жидкости, поступающей в замкнутый корпус спиралевидной формы, динамического воздействия через вращающиеся лопасти ротора. Эти лопасти имеют сложную форму с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Они закреплены между двумя дисками, насаженными на ось, и сообщают динамику жидкости, заполняющей пространство между ними.

Возникающая при этом центробежная сила относит её из центральной части корпуса, расположенной в районе оси вращения рабочего колеса к его периферии, и дальше — в отводящую трубу. В результате действия центробежной силы в центре корпуса создаётся разреженная область пониженного гидравлического давления, которая заполняется новой партией жидкости из подающего патрубка. Необходимый напор в трубопроводе создаётся разницей давлений: атмосферного и внутреннего, в центральной части рабочего колеса. Работа насоса возможна только при полном заполнении корпуса водой, в «сухом» состоянии колесо будет вращаться, но необходимой разницы давления не возникнет и перемещения жидкости из подающего трубопровода не будет.

Устройство

Любой центробежный насос состоит из двух основных узлов: мотор и рабочая камера или проточная часть. В зависимости от назначения, типа перекачиваемой жидкости конструкция и применяемые материалы могут меняться, но состав основных элементов одинаков:

  • двигатель
  • спиральный корпус — «улитка»
  • рабочее колесо — крыльчатка
  • рабочий вал
  • уплотнение вала
  • подшипник вала
  • входной патрубок (фланец)
  • выходной патрубок (фланец)

Корпус центробежного насоса может быть монолитным, или разъёмным — для удобства ремонта и ухода за агрегатом. Особые требования к внутренней поверхности корпуса — она должна быть максимально гладкой, все неровности и дефекты затрудняют прохождение жидкости и снижают эффективность работы центробежного насоса.

Отвод жидкости проходит через спиралевидную камеру с расширением к выходу, поэтому такие центробежные насосы часто называют «улиткой». Отводящая камера переходит в патрубок, к которому подсоединяется напорный трубопровод.

Главная деталь лопастного насоса — рабочее колесо-ротор. От него передаётся в перемещаемую жидкую среду механическая энергия вращения вала двигателя. Для повышения эффективности действия центробежного насоса в корпусе могут быть установлены несколько роторов на одном валу. Такой агрегат способен выдавать на выходе высокое давление, и называется многоступенчатым.

По конструкции рабочее колесо может быть открытым или закрытым. Вариант, при котором лопасти закрыты с боков дисками, более эффективен, в нём отсутствуют ненужные перетекания жидкости из одной полости в другую.

Приборы и арматура

Для нормальной работы центробежного насоса нужны дополнительные узлы и приборы:

  • Приёмный обратный клапан. Способствует сохранению воды в проточной части, если перекачивается вода — оснащается сеткой для грубой очистки.
  • Задвижка на всасывающем патрубке.
  • Кран для выпуска воздуха при наполнении водой рабочей камеры.
  • Обратный клапан на напорной трубе, препятствующий ходу воды в корпус при работе другого агрегата.
  • Задвижка на выходной трубе для запуска и контроля напора воды.
  • Вакуумметр, измеряющий степень разрежения на входе в проточную камеру.
  • Манометр для измерения напора.
  • Предохранительный клапан для защиты от гидроудара.
  • Приборы автоматического контроля (комплектуются при работе в составе производственного комплекса оборудования различного назначения)

Классификация

В промышленности и в быту применяются тысячи центробежных насосов. Чётко классифицировать их без привязки к узкой области применения сложно, можно разделить их по типам относительно только самых общих свойств:

  • Число ступеней (рабочих роторов): одноступенчатые, двухступенчатые,многоступенчатые. Общая мощность напора складывается из давления создаваемого одной крыльчаткой.
  • Ось вращения: горизонтальный рабочий вал, вертикальное расположение вала (скважинные).
  • Способ установки: поверхностные, полупогружные (помпы центробежного типа для выкачивания жидкостей из углублений), погружные (для работы в глубоких колодцах и скважинах, с подвесом на тросе).
  • Забор воды: нормальное всасывание (вода заполняет рабочую камеру самотёком), самовсасывающие (для подъёма жидкости с глубины через подающий шланг, требуется заливка всей системы)
  • Расположение входного и выходного патрубка: классическое (входной — по центру, по оси рабочего вала, выходной — сверху), расположение In-Line (всасывающая и напорная труба расположены по одной оси).

Преимущества и применение

Центробежные насосы, принцип работы которых отличается простотой, нашли повсеместное применение во многом благодаря именно логичности своего устройства. Общий подход сохраняется в конструировании микроскопических устройств, перекачивающих растворы в точных медицинских приборах и для многотонных помп, качающих в шахтах смесь воды с кусками тяжёлых горных пород. Общие преимущества использования таких агрегатов: надёжность, компактность, простота, долговечность, лёгкость монтажа, простой пуск и наладка, плавная подача жидкости, экономичность и низкая стоимость.

Погружной насос центробежного типа — главный элемент системы водоснабжения во многих частных домах. Без него трудно обойтись на всех этапах устройства такой системы. После бурения скважины только такое устройство способно выкачать без повреждений для себя взвесь воды с частицами грунта. В дальнейшем на основе его монтируется насосная станция для удобного и надёжного водоснабжения дома.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

история и принцип работы разных типов насосных агрегатов

Сегодня мы постараемся рассказать, что такое насос, принцип работы разных типов насосных агрегатов, как они приводятся в движение, какие функции выполняют. 

Некоторые люди, которые использовали или используют насосные агрегаты, не всегда понимают принцип работы агрегата, знают только какую задачу решает данный насос. В данной статье мы постараемся объяснить принцип работы тех или иных насосов. И это будет не просто удовлетворение любопытства. Если Вы столкнетесь с потребностью в насосном агрегате, Вы уже будете «подкованы» для правильного выбора насоса. 

Сначала немного истории… 

Первые методы перекачивания воды известны с очень далеких времен. Воду черпали ковшиками или другой емкостью. Было физически тяжело обеспечить объём и скорость подачи воды, добывая жидкость из водоема. Первое, что придумали наши предки – это водочерпательное колесо. Согласно археологическим источникам, это было устройство в виде колеса со спицами, в конце которого, на стыке обода и спиц крепились ковши. Нижний сосуд был помещен в воду. Когда колесо начинало вращаться вокруг оси, ковши зачерпывали воду из водоема, а потом в самой верхней точке колеса, с высотой подъема равной диаметру колеса, вода выливалась из ковшей в желоб, расположенный сбоку, с определенной длиной и уклоном (самотеком), так сказать до потребителя. Колесо вращали физической силой с помощью быков, волов или просто руками. Ковш свисал набок, затрудняя вращение колеса, это также приводило к потере воды. Избавиться от потерь помогла конструкция, основанная на использовании пустого пространства между внешним и внутренним ободами колеса, где сбоку имелись отверстия для черпания воды. Это уменьшало потери воды при выливании, т. к. скорость вращения водочерпального колеса была постоянной. Уже с третьего века до н.э. в качестве силы вращения колеса водочерпальных системах использовали напор воды. Ниже мы покажем самые распространенные варианты добычи и подачи воды, которые придумали наши далекие предки.

На первом рисунке колесо с «ручным приводом» (емкости в ободе колеса).

На втором рисунке «ножной привод» – приводился в движение человеком, переступавшим с одной перекладины на другую, и уже водочерпальные сосуды находились сбоку.

Третий рисунок самое «прогрессивное» решение того времени – самодвижущееся колесо с лопастями в виде ложек.  Колесо с ложковидными лопастями вращает нижний барабан, который, в свою очередь, жестко соединяется цепью с верхним барабаном.  На цепи укреплялись ведра, при движении вверх, они наполнялись водой, которая выливалась в сточный желоб, находившийся в верхней точке конструкции. Таким образом, вниз ведра спускались уже пустыми, чтобы вновь зачерпнуть воду из реки.

 

Следующий шаг в цивилизационной спирали развития «насосостроения» стал так называемый «Архимедов винт»

Архимед — древнегреческий ученый-мыслитель, известно о нем из трудов античных историков, изобрел винтовое водоподъемное устройство, названное позже в его честь. Это устройство представляло собой наклонную деревянную трубу с винтом, установленным внутри. Вращался винт, с помощью ветряного колеса или вручную. В то время как поворачивается нижний конец винта, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы. Однако потери были неизбежны, так как какое-то количество воды стекало обратно, т.е. эффективность оставляла желать лучшего. Чем больше угол наклона винта, тем больше высота подачи, при уменьшении производительности. Кстати, к примеру, такого типа конструкция использовалась для осушения затопленных трюмов кораблей и шахт.

Следующий вид изобретенного вида насоса — это поршневые насосы.

Поршневой насос — детище греческого изобретателя Ктезибия Александрийского, который жил в III веке до н. э. Поршневые насосы использовались для подъема воды из колодцев. В основе работы подобных насосов базовые принципы пневматики и гидравлики.  Кстати он же изобрел прототип такого музыкального инструмента, как орган, с помощью двух поршневых насосов. Звуки извлеченные из этого инструмента были на удивления очень «чистыми». Принято считать, что  эти насосы пионеры в истории человечества, так как надолго вперед, вплоть до наших дней, определи компоновку устройства. Произошел переход на замену материала конструкции от дерева на бронзу. Но базовые элементы устройства теже, что и современных насосах: плунжер, цилиндры, клапаны. 

Появление парового двигателя и гидроприводов, подтолкнуло к технической революции в промышленности. В 1712 году английский изобретатель Томас Ньюкомен создал поршневой насос с паровым приводом, для откачки воды. В современное время, поршневые насосы все также используются  для подъема воды из скважин и колодцев.

Сильфонный насос

Сильфонные насосы представляют собой сильфон типа вертикальной гармошки, сжимая которую производят перекачивание жидкости. Простейшая конструкция насоса состоит всего из нескольких деталей, которые, как правило, изготавливаются из пластика, соответственно они не подвержены коррозии. Применяются для выкачивания жидкостей, в том числе агрессивных из бочек, бутылей, канистр и т.п.

Пластинчато-роторный насос

Пластинчато-роторные насосы – это самовсасывающие насосы объемного типа – перемещение жидкости происходит за счет изменения объема в рабочей камере насоса. Используются для перекачивания вязких жидкостей, масел. 

Конструкция насоса представляет собой эксцентрично расположенный ротор, имеющий продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины, они выходят из пазов и прижимаются к цилиндрической поверхности расточки корпуса. В результате перекачиваемая вязкая жидкость заполняет пространство между пластинами, а дальше выталкивается в нагнетательный патрубок. Пластинчато-роторные насосы нашли широкое применение в различных сферах, где в рабочем процессе применяется вакуумное масло.

Шестеренный насос 

Шестеренные насосы – устройство настолько простое, что в очередной раз подтверждает, гениальность в самой простоте изобретения. Шестеренные насосы предназначены для перекачки вязких сред маслянистого типа. Агрегат представляет собой сцепленные между собой шестерни, которые приводятся в движение под принудительным изменением полости между шестернями. Ведущая шестерня находится в постоянном сцеплении с ведомой и приводит её в движение, вращает в противоположное направление. Жидкость поступает во впадины между зубьев, перемещаясь вдоль стенки насоса с внутренней части и выталкивает через выходной патрубок в трубопровод. 

Импеллерный насос

Импеллерные насосы (ламельные, насосы с мягким ротором) являются подвидом пластинчато-роторных насосов. Насосы с гибким рабочим колесом (импеллером) благодаря своей особой конструкции позволяют бережно и эффективно перекачивать определенные среды с различной вязкостью и плотностью. Рабочим органом насоса является мягкий импеллер, выполненный из эластомера. Ось ротора расположена эксцентрично к корпусу. Ротор вращается, лопасти изгибаются и распрямляются, создают вакуум и всасывают среду. Движение лопаток переносит среду к выходному отверстию насоса насоса.

Синусный (синусоидальный) насос 

 

Важнейшим элементом конструкции синусоидального насоса является ротор, имеющий форму с синусоидной структурой (отсюда и название всего устройства). Синусоидальные насосы имеют четыре камеры, которые открываются и закрываются по очереди, что позволяет перекачивать даже очень нежные структуры, например, измельченные помидоры.

Конструкция насоса обеспечивает высокую мощность всасывания, но в отличие от традиционных насосов, оснащенных рабочим колесом, которое «режет» транспортируемую жидкость, синусное рабочее колесо мягко проталкивает жидкость через насос. Максимально допустимый размер перекачиваемых частиц зависит от объема полости между диском и корпусом насоса. 

Насос не имеет клапанов. Конструкция насоса очень простая, что гарантирует долгую и безотказную работу устройства.

Винтовой насос

Винтовые насосные агрегаты объемного типа предназначены для перекачивания жидких сред с повышенной вязкостью, допустимо перекачивание жидкостей с включением твердых фракций. Благодаря особенностям конструкции, винтовые насосы отлично всасывают и перекачивают жидкости различной вязкости и консистенции. Перекачиваемые жидкости не подвергаются центробежным или пульсирующим усилиям, благодаря этому винтовые насосы очень аккуратно перекачивают даже самые чувствительные среды. Условием правильной работы насоса является выбор подходящей скорости для данной среды. Винтовые насосы обладают высокой надёжностью, они экономичны и просты в эксплуатации, обладают высокой ремонтопригодностью. 

Преимущества винтовых насосов:

  • простота конструкции, хорошая ремонтопригодность
  • высокая мощность всасывания 
  • жидкости не подвергаются центробежным или пульсирующим усилиям, поэтому нет необходимости использовать гасители пульсации или компенсаторы в трубопроводах
  • возможность перекачивания жидкостей, содержащих твердые включения
  • большой диапазон применения по подаче за счет возможности ее изменения, изменением частоты вращения

Винтовые насосы нашли широкое применение в нефтехимической и пищевой промышленности.

Перистальтический (шланговый) насос

Перистальтические насосы часто называют линейными или шланговыми насосами. Первый патент, защищающий изобретение, был подан в конце 19-го века в Соединенных Штатах, и устройство первоначально предназначалось для переливания крови во время операции. Транспортировка жидкости с использованием перистальтического насоса возможна благодаря движению роликов или башмаков, скользящих по шлангу. Эти насосы позволяют перекачивать жидкость без загрязнения, обеспечивая при этом относительно низкие эксплуатационные расходы. Благодаря этим характеристикам дозирующие насосы на основе перистальтических насосов играют огромную роль в различных отраслях промышленности и медицины. Принцип работы здесь прост — он включает перемещение среды, расположенной в специальном толстостенном шланге. Это возможно благодаря вращающейся головке с роликами (башмаками), которые пережимают сливной шланг, расположенный по окружности внутри корпуса, ролики проталкивают жидкость на выход насоса.

Вихревой насос

Вихревые насосы, по большей части, предназначены для перекачки жидкости, но также могут использоваться и для перекачивания газообразных сред, движение жидкости в нем осуществляется за счет сил инерции и трения. Существует несколько подвидов вихревых насосов, но аналогичным компонентом у всех является рабочее колесо в виде стального диска, где на внешнем диаметре находятся ямки, которые формируют лопасти различного вида. Колесо с лопастями вращается внутри корпуса, имеющего форму цилиндра, при этом расстояние от торца лопатки до стенки минимальное. Принцип действия вихревого насоса заключается в том, что вода всасывается во входное отверстие и закручивается в вихрь благодаря крыльчатке.  При малых энергозатратах, мощность потока многократно увеличивается, и жидкость с большим давлением выбрасывается из выходного патрубка. Большим преимуществом вихревых насосов является возможность работы с небольшими объемами жидкости, при этом насосы могут обеспечить достаточно сильный напор. Учитывая вышеописанные особенности, вихревые насосы, нашли применение в системах, где есть необходимость создать высокий напор при, относительно небольшой подаче. Например, в небольших автоматических насосных станциях водоснабжения. Способность перекачивать жидкостно газовую смесь дает возможность эксплуатировать вихревые насосы для перекачивания летучих жидкостей (бензины, керосины и т.д.), что является основанием для использования подобных насосов в системах заправки топливом.

Насос газлифт

Газлифтные насосы — это один из методов принудительного подъёма капельной жидкости за счёт энергии, которая содержится в смешиваемом с ней сжатом газе. Чаще всего, применяются при добыче нефтепродуктов. Принцип работы газлифта заключается в нагнетании газа под давлением по затрубному пространству между наружной и внутренней трубами. Газ снижает перепад давления в насосно-компрессорных трубах, тем самым способствуя вытеснению нефтепродукта по стволу скважины на поверхность за счет естественной энергии.

Мембранные (диафрагменные) насосы

Диафрагменный насос является одним из наиболее универсальных типов насосов благодаря простоте эксплуатации, а также относительно низкой частоте отказов. Диафрагменные насосы принадлежат к семейству объемных насосов, в большинстве случаев они приводятся в действие сжатым воздухом, реже с помощью электродвигателя. 

Принцип работы диафрагменных насосов заключается в следующем: сжатый воздух, проникающий за одну из диафрагм, заставляет её сжиматься и продвигать жидкость в отверстие выхода. В это время вторая диафрагма напротив создаёт вакуум, всасывая жидкость. После прохождения импульса пневматический коаксиальный обменник меняет направление сжатого воздуха за вторую мембрану и процесс повторяется с другой стороны. Давление нагнетания на стороне среды равно давлению выше по потоку от диафрагмы, поэтому диафрагменные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы диафрагмы. Диафрагменные насосы не требуют охлаждения или смазки во время работы, что обеспечивает бесперебойную работу всухую.

Шнековый (оседиагональный насос)

Шнековый (оседиагональный насос) – погружное насосное оборудование винтового типа. Перекачка жидкой среды шнековым насосом основана на работе специфического архимедового винта определенной длины. Исключительным преимуществом этого агрегата является возможность осуществлять перекачку жидкостей с сильным загрязнением (абразивными веществами небольших размеров).

Оседиагональные насосы обладают хорошей всасывающей способностью и более высокой производительностью, по сравнению с другими типами лопастных насосов. Применяются для перекачивания нефтешламов, мазутов, дизельного топлива и т.д. 

Центробежный насос

Констукция насоса представляет собой спиральный корпус и установленное внутри рабочее колесо с лопастями, вращающемся с постоянной скоростью. Жидкость, постоянно протекающая через рабочее колесо, подвергается центробежной силе. Таким образом, энергия двигателя передается жидкости через рабочее колесо, в результате чего увеличивается давление и кинетическая энергия. После того как жидкость выходит из ротора, ее кинетическая энергия далее преобразуется в энергию давления. Увеличение кинетической энергии и давления в насосе зависит от конструкции ротора и скорости его вращения. Центробежные насосы идеально подойдут для наполнения емкостей и заполнения бассейнов, подачи воды в частные дома, коттеджи и орошения приусадебных участков.

Многосекционный насос

Многосекционными называют центробежные насосы, оснащенные двумя и более последовательно размещенными рабочими колесами, по сути, это серия последовательно размещенных центробежных насосов. Подобная конструкция оборудования позволяет создать на выходе значительное давление: выйдя под давлением из первого рабочего колеса, жидкость поступает во второе рабочее, где в свою очередь тоже повышается давление, затем в третье и т.д.

Основное применение насосы многосекционные нашли в системах холодного и горячего водоснабжения. Также могут применяться и в других областях промышленности и хозяйства, гражданских объектах.

Струйные насосы

Струйные насосы бывают двух основных типов:

  • Эжектор – насос отсасывающий среду и создающий разряжение
  • Инжектор – насосы нагнетающие среду под давлением. 

Работа струйного насоса заключается в создании разности давлений между давлением во всасывающем баке и давлением в нагнетательной камере.

Рабочая жидкость, подаваемая насосом подачи через впуск, попадает в сопло, где скорость жидкости увеличивается за счет падения давления, согласно закону Бернулли. Перепад давления во всасывающей камере достаточен для подъема жидкости или суспензии из всасывающего бака.

Преимущество струйных насосов – отсутствие движущихся частей и, следовательно, высокая надежность. Недостатком является низкая энергоэффективность (30 — 40%). Для работы насоса необходим подвод сжатого воздуха или пара.

Гидротаранный насос

Гидротаран качает воду без бензина, тока и газа, ему не  требуется источник питания и при отсутствии двигателя, способен поднимать жидкость на высоту до нескольких десятков метров. Такой насос способен долгое время непрерывно работать, обеспечивая водой экопоселения деревенские дома сельскохозяйственные угодья и т.д.  Принцип работы гидротарана заключается в использовании энергии гидроудара.

Гидротаран получает энергию непосредственно от проточной воды, перетекающей под действием силы тяжести по напорному трубопроводу в сток, который находится на более низком уровне.

Пропуская через себя большую часть воды с небольшой высоты h (разница высот между стоком и уровнем воды в питающем резервуаре) гидротаран поднимает меньшую часть воды на большую высоту H (разница высот между верхней точкой отводящей трубы и уровнем воды в питающем резервуаре).

Это устройство с довольно низкой энергоэффективностью, потому что только небольшая часть энергии, протекающей по водопроводу, преобразуется в работу по подъему воды в резервуар.

Спиральный вакуумный насос

Вакуумные насосы создают вакуум с помощью простого механизма, состоящего из двух спиральных частей, которые перекрывают друг друга. Одна часть является статором насоса и остается неподвижной, другая часть представляет собой ротор и эксцентрично вращается, создавая подвижные зоны захваченного газа.

Когда перекачиваемый газ поступает в спиральный механизм, он затем перемещается по периферии, сжимается и направляется к выходному отверстию насоса. Сухие спиральные вакуумные насосы отличаются исключительной надежностью.

Ламинарный насос

 

Ламинарный (дисковый) насос является разновидностью центробежного насоса, но может выполнять работу не только центробежных, но и прогрессивных полостных насосов, лопастных и шестеренчатых насосов, т.е. перекачивать вязкие жидкости. 

Рабочее колесо ламинарного насоса представляет собой два и более параллельных диска. Чем больше расстояние между дисками, тем более вязкую жидкость может перекачивать насос. Теория физики процесса: в условиях ламинарного течения слои жидкости движутся с различной скоростью по трубе: слой, наиболее близкий к неподвижной трубе (так называемый пограничный слой), течёт медленнее, чем более глубокие (близкие к центру трубы) слои текущей среды. 

Аналогично, когда жидкость поступает в дисковый насос, на вращающихся поверхностях параллельных дисков рабочего колеса образуется пограничный слой. По мере вращения дисков энергия переносится в последовательные слои молекул в жидкости между дисками, создавая градиенты скорости и давления по ширине условного прохода. Эта комбинация граничного слоя и вязкого перетаскивания приводит к возникновению перекачивающего момента, который «тянет» продукт через насос в плавном, почти не пульсирующем потоке. 

Центробежный насос: принцип работы, характеристики, схемы

Центробежные насосы являются одним из самых распространенных типов оборудования для перекачивания жидкостей (и газов). С их помощью выкачивают воду из колодцев и скважин, поднимают ее на значительную высоту и предают на большие расстояния по трубам. Такие насосы перекачивают теплоноситель в системах отопления и технологические жидкости на производствах. Идея использовать центробежную силу для перекачивания жидкостей принадлежит Леонардо да Винчи, первые действующие образцы были созданы французским инженером и ученым Дени Папеном в конце 17 века.

Центробежный насос

Особенности конструкции и принцип действия

Устройство и принцип действия центробежного насоса принципиально не изменились с 17 века. Насос состоит из следующих деталей и узлов:

  • Источник энергии — электрический (или бензинового) двигатель, смонтированный на одном валу с собственно насосной частью механизма.
  • Вал, опирающийся на подшипники.
  • Рабочее колесо, на поверхности которого размещены лопатки.
  • Корпус с направляющими поток профилями.
  • Уплотнения на валу.
  • Входной патрубок, находящийся на оси изделия.
  • Выходной патрубок, расположенный у внешней стенки корпуса по касательной к нему.

Устройство центробежного насоса

Кроме перечисленных основных узлов, насос центробежный комплектуется вспомогательными:

  • Входные и выходные шланги или трубопроводы.
  • Запорный клапан, не дающий жидкости течь в обратном направлении.
  • Фильтр.
  • Манометр для измерения давления жидкой среды.
  • Датчик сухого хода, отключающий насос при отсутствии жидкости в магистрали.
  • Краны и вентили для управления напором.

Принцип действия центробежного насоса несложен:

  • При вращении рабочего колеса его лопатки захватывают жидкую среду и увлекают ее за собой
  • Центробежные силы, возникающие при вращении жидкости, отжимают ее к внешним стенкам корпуса, где создается избыточное давление
  • Давление выталкивает жидкую среду в выходной патрубок
  • Под действием разрежения, создающегося в центре насоса, очередная порция жидкости всасывается из приемного патрубка.

Принцип работы центробежного насоса

В конструкцию центробежного насоса могут вноситься изменения и дополнения, направленные на повышение его эффективности и приспособление к конкретной перекачиваемой жидкости.

Преимущества и недостатки

Большая популярность устройства центробежного типа обуславливается его несомненными достоинствами:

  • Высокая эффективность.
  • Простота конструкции.
  • Постоянство характеристик создаваемого потока: скорости и напора.
  • Компактность и относительно малый вес.
  • Простое техобслуживание. Достаточно общих навыков слесарных работ.
  • Высокая надежность, большой срок наработки на отказ.

Кроме достоинств, данному типу гидромашин свойственен ряд недостатков:

  • Для запуска необходимо заполнить рабочую камеру жидкой средой. Нарушение этого правила приводит к быстрому износу и выходу из строя.
  • Малый напор, создаваемый рабочим колесом.

Функционирование насоса в системе

Чтобы обеспечить эффективное функционирование центробежного устройства, при монтаже приходится предусматривать схему заполнения рабочей камеры водой, через перепускные патрубки или заливные горловины.

Для повышения напора приходится ставить центробежные электронасосы в каскад.

Классификация

Рынок полон предложений самых разнообразных моделей центробежных систем. Основные типы центробежных насосов представлены в следующей классификации:

  • По параметрам потока:
    • большого напора;
    • большой подачи;
    • загрязненных сред;
  • По типу агрегата:
    • консольные;
    • двухстороннего входа;
    • многоступенчатые;
  • По типу привода:
    • электродвигатель;
    • двигатель внутреннего сгорания;
    • ручной;
  • По типу всасывания:
    • самовсасывающие;
    • эжекторные;
    • инжекторные;
  • По степени автоматизации управления:
    • ручное;
    • полуавтоматическое;
    • автоматическое;
  • По мобильности:
    • стационарные;
    • передвижные.

Классификация центробежных насосов

Кроме того, по месту установки относительно уровня жидкости в емкости различают

  • поверхностные;
  • погружные.

В быту применяются в основном одноступенчатые центробежные насосы.

Сферы применения

Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:

  • Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
  • Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
  • Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
  • Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
  • Орошение сельскохозяйственных посадок.
  • Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
  • Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
  • Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
  • Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.
Центробежные насосы в промышленности
Использование центробежного насоса в садоводстве

Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.

Как правильно выбрать центробежный насос

Чтобы правильно выбрать устройство, начинать лучше не с обзоров и рейтингов и уж тем более не с пафосных рассказов продавцов консультантов. Они знают все о своих агрегатах, но ничего — о ваших потребностях. Эти потребности следует определить, измерить или оценить и зафиксировать, лучше всего — записать. Итак:

  • Назначение приобретаемого агрегата
    • Полив садового участка.
    • Откачка воды из подвала.
    • Подача воды из скважины.
    • Что-либо еще.
  • Место установки — поверхностное или погружное. Этот параметр часто определяется уже в процессе консультации и покупки.
  • Высота от места установки до зеркала воды для определения всасывающего усилия.
  • Высота от места установки до самой высокой точки водоразбора и расстояние по горизонтали от скважины (колодца, емкости) до места установки для определения напора.
  • Потребность (в кубометрах в час и в кубометрах в день) для подбора системы достаточной производительности и ресурса.
  • Стабильность электропитания в месте установки для определения необходимости в приобретении стабилизатора напряжения. Многие системы автоматики стабильно работают только в определенном диапазоне напряжения.
  • Допустимое энергопотребление для определения мощности двигателя.
  • Бюджет, минимальный и максимальный.

И вот с этой бумажкой можно смело атаковать продавца-консультанта. Теперь, вместо того, чтобы продать вам самую дорогую систему, он будет вовлечен в процесс осмысленного выбора оптимального варианта.

Подготовка к работе

В отличие от вибрационных насосов, не требующих для начала работы заполнения всей рабочей камеры жидкой средой, центробежный не сможет начать перекачку «на сухую». Параметры упругости воздуха сильно отличаются орт параметров воды, и ротор будет просто крутиться вхолостую, не создавая требуемого разряжения. Это приведет к перегреву и преждевременному износу устройства вплоть до выхода его из строя.

Схемы заполнения насосов

Эту техническую проблему решают различными способами

Заливка воды из трубопровода

Способ применяется для стационарных систем водоснабжения с фиксированным расположением трубопроводов. Схему постоянно работающего водоснабжения строят таким образом, чтобы центробежный насос находился в нижней точке, и выше его по уровню всегда были заполненные водой трубы. На всасывающем трубопроводе ставят обратный клапан, препятствующий вытеканию воды обратно в колодец, скважину или емкость. Такую систему надо заполнить водой только при первом старте, все последующие будут происходить в «мокром» режиме.

Если система используется эпизодически или обратный клапан, по каким – либо причинам установить не удается, применяют другие способы. Обвязку насоса монтируют таким образом, чтобы иметь возможность подать воду из трубопровода в обратную сторону, до заполнения рабочей камеры и всасывающего трубопровода. Воздух при этом выпускают через односторонний воздушный клапан. Как только свист воздуха из него прекратится и появится вода — значит, система заполнена и можно включать насос.

Для заливки из трубопровода высокого давления используют понижающий давление эжектор. Заливка также производится до момента появления жидкости.

Еще один способ применяют на крупных насосных станциях высокой степени автоматизации. Там для откачки воздуха используют вакуумный насос, и после заполнения рабочей камеры и срабатывания датчика наличия воды автоматика запускает установку.

Заливка воды из резервуара

Если в трубопроводе нет воды, то ее заливают из временно или постоянно присоединенного к выходному патрубку резервуара, снабженного вентилем. В стационарных системах резервуар монтируют постоянно, перед пуском вентиль открывают, и вода заполняет рабочую камеру и подающий трубопровод. Осуществляют запуск насоса. Убедившись в успешном запуске по ровному низкому звуку его работы, вентиль закрывают.

Схема заливки насоса из резервуара

Мобильные системы, например, садовые насосы или насосы для систем фильтрации надувных бассейнов, заполняют из ведра или лейки, отвинтив крышку фильтра грубой очистки до тех пор, пока не перестанут выходить пузырьки воздуха и не покажется зеркало воды. Далее крышку закрывают и запускают прибор.

Эксплуатация и ремонт

Весной техники в окружающем нас мире пока не создано, и центробежные насосы также подвержены неисправностям. Благодаря простоте устройства перечень их короток.

Главная причина неисправности устройства — это работа без воды.

К выходу из строя электродвигателя также могут привести броски напряжения в питающей электросети.

Если внимательно следить за этими факторами риска — прибор успешно отработает не только гарантийный срок, но будет работать на вас еще долгое время.

Еще один фактор риска — это загрязнение рабочей камеры при перекачке грязной воды, например, из канавы. Трава и другой мусор могут намотаться на лопатки, препятствуя их вращению. Если камера выполнена разборной, то можно аккуратно снять часть корпуса и вытащить мешающий мусор. После этого насос, как правило, продолжает работать, только следует подумать об установке фильтра на входе.

Ремонт центробежного насоса

С более серьезным техническим обслуживанием и ремонтом неполадками, особенно связанными с разборкой герметичного корпуса электродвигателя у погружных насосов, лучше обращаться в ремонтную мастерскую. Вряд ли вам удастся самостоятельно восстановить герметичность и избежать пробоя напряжения на корпус или в воду, а это чревато серьезным риском для жизни.

Принцип работы шестереночных насосов

Принцип работы
В стартовый момент вращения со стороны входа образуется разрежение, среда из-за разности давлений (между атмосферным и давлением на входе) начинает заполнять специальные впадины, которые находятся между зубьями колёс. В результате происходит перемещение в зону нагнетания, откуда среда подаётся уже на выходной патрубок.
Обычно шестеренные насосы оснащены парой шестерен, которые скрыты в корпусе агрегата. Ведущее колесо приводится в движение посредством электродвигателя, хотя изредка встречаются модификации с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Второе колесо считается ведомым, оно приводится в движение в результате зацепления с первым. Когда насос включается в работу, зубья производят захват среды и прижимают её к внутренним стенкам корпуса. Затем эта среда проходит в сторону нагнетания. Плотное сцепление зубьев не даёт ей пройти обратно.
Минимальное количество зубьев в одном колесе может быть всего лишь 2, и при этом уже возможна полноценная работа. Но для этого ведомое колесо должно иметь форму восьмерки. При этом сами шестерни между собой не сцеплены, каждое из них приводится в работу собственным приводом.
В насосе с внутренним зацеплением поток вещества сильно закручивается в результате вращения двух колёс. При этом эти шестерни разделены между собой специальным серповидным элементом. Они располагаются одна в другой. По мере движения шестерен образуются зоны разрежения, поэтому перекачиваемая среда быстро всасывается. Далее по мере движения выхода межзубное расстояние сильно уменьшается, и вещество под давлением выбрасывается в выходной патрубок. Благодаря такой особенности конструкции шестеренные насосы с внутренним зацеплением практически не создают пульсацию потока.
Принципиальная схема устройства
Корпуса этих насосов обычно изготавливают из особо прочных материалов. Чем больше вязкость перекачиваемой среды, тем большую нагрузку он испытывает. Обычно ротор, ведомое и ведущее колесо изготавливают из нержавеющей стали. Корпус также может быть изготовлен из углеродистой вязкой стали. Для работы с некоторыми типами жидкостей может использоваться специальное покрытие, которое препятствуют задирам.
В конструкции шестеренного насоса помимо основных, перечисленных выше частей, также присутствуют крепежные детали, втулки, разнообразные уплотнения, предохранительные клапаны, вал, игольчатые подшипники, гайки, болты, цапфы и т.д. При работе с особо вязкими жидкостями вроде битумов и расплавов полимеров, устанавливают двойные байпасы, либо простые клапаны, которые обязательно оснащены дополнительным подогревом, чтобы не допустить забивания. Позиция ротора может быть точно отстроена при помощи специальных регулировочных круглых гаек. Основная нагрузка при вращении также ложится на крупные узловые подшипники.
Насосы с внутренним зацеплением
В насосах этого типа ведомое колесо обычно всегда имеет меньший размер, чем ведущее, внутри которого оно располагается. Ведомое колесо также опирается об специальный стальной полумесяц. Этот агрегат имеет способность к самовсасыванию, из-за того, что объём вытеснения превышает поглощаемый объём. У насосных агрегатов с таким типом зацепления уровень пульсации потока очень слабый, а, следовательно, и более низкий уровень шума. Эти насосы можно использовать в помещениях, где работают люди, их часто устанавливают на различную технику.

Принцип работы заключается в том, что перемещенное в межзубных камерах шестерен вещество попадает в нагнетательную линию. По мере вращения шестерен объём области всасывания увеличивается, что становится возможным благодаря форме серповидного элемента. Камера заполняется веществом, поступающим из области всасывания. После попадания перекачиваемой среды в область нагнетания далее она поступает в выходной патрубок. Основное преимущество агрегатов с внутренним зацеплением, над агрегатами с наружным зацеплением заключается в компактности размеров.
Следует выделить на общем фоне героторные насосы, которые также работают по типу внутреннего зацепления. Они ничем не отличаются по принципу работы, но в их основе работает классическая героторная подвижная пара. Они обеспечивают следующие показатели производительности:
— Давление не более 15 МПа.
— Максимальная скорость подачи не выше 0.12 кубометра в минуту.
— Скорость вращения вала ведущей шестерни не более 1500 об/мин.
Насосы с внешним зацеплением.
Основной тип конструкции – это схема, реализованная на паре шестерен. В процессе вращения перекачиваемая среда попадает между зубьями шестерен, в результате чего она попадает из области разрежения в область нагнетания.

Эти насосы создают незначительную пульсацию за счёт запертых между зубьями объёмов. Обычно зубья изготавливаются в трех исполнениях:
— Прямые зубья.
— Косые зубья.
— Шевронные зубья.

Использование косых зубьев полностью исключает образование запертых объёмов, поэтому даже у насосов с внешним зацеплением возможна работа без пульсации. Это исполнение также имеет свои недостатки, ведь существенно возрастает осевая сила. Для того, чтобы противостоять огромной нагрузке на оси, обычно устанавливают прочные упорные шарикоподшипники.
Оптимальной формой специалисты признают шевронную форму зуба, при которой достигается лучшее соотношение степени пульсации и нагрузки на оси шестерен. Но такие зубчатые колеса очень сложны в изготовлении.

⇒ Шестеренные насосы

⇒ Взаимозаменяемость шестренных насосов
⇒ Технические характеристики шестеренных насосов вернутся назад

Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.

Если вы хотите сказать спасибо автору, просто нажмите кнопку: 

2. Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.

Гидравлические насосы предназначены для преобразования механический энергии (крутящий момент, частоту вращения)  в гидравлическую (подача, давление). Существует большое разнообразие типов и конструкций гидравлических насосов, но всех их объединяет единый принцип действия – вытеснение жидкости. Насосы использующие принцип вытеснения называются объемными. Во время работы внутри насоса образуются изолированные камеры, в которых рабочая жидкость перемещается из полости всасывания в полость нагнетания. Поскольку между полостями всасывания и нагнетания не существует прямого соединения, объемные насосы очень хорошо приспособлены для работы в условиях высокого давления в гидросистеме.

Основными параметрами гидронасосов являются:

• Рабочий объем (удельная подача) [см3/об] – это объем жидкости вытесняемый насосом за 1 оборот вала.

• Максимальное рабочее давлени [МПа, bar]

• Максимальная частота вращения [об/мин]

Классификация объемных насосов по типу вытесняющего элемента показана на Схеме 1.


Схема 1.

При выборе типа насоса для гидросистемы необходимо учитывать ряд факторов свойственных определенным типам насосов и особенности разрабатываемой гидросистемы. Основными критериями выбора насоса являются:

  • Диапазон рабочих давлений
  • Интервал частот вращения
  • Диапазон значений вязкости рабочей жидкости
  • Габаритные размеры
  • Доступность конструкции для обслуживания
  • Стоимость

Далее будут рассмотрены различные типы насосов с описанием их конструктивных преимуществ и недостатков.

1.Поршневые Насосы

1.1 Ручные насосы

Простейшим насосом использующим принцип вытеснения жидкости является ручной насос. Данный вид насосов используется в современной технике для обеспечения гидравлической энергией  исполнительных гидродвигателей (в основном линейного перемещения) вспомогательных механизмов. Вторым, часто встречающимся, назначением ручных насосов в гидросистемах является использование его как аварийного источника гидравлической энергии.Давления развиваемые этими насосами лежат в диапазоне до 50МПа, но чаще всего данные насосы используют на давлениях не более 10-15МПа. Рабочий объем до 70 см3. Рабочий объем для ручного насоса это суммарный объем жидкости вытесняемый им за прямой и обратный ход рукоятки. Обычно насосы с малым рабочим объемом способны достигать больших величин рабочего давления, это связано с ограничением силы прикладываемой к рычагу пользователем.

Принцип действия ручного насоса одностороннего действия изображен на рис.1. При ходе поршня вверх через обратный клапан КО2 происходит всасывание жидкости из бака, клапан КО1 при этом закрыт. При ходе поршня вниз происходит вытеснение жидкости через клапан КО1 в напорный трубопровод, клапан КО2 – закрыт.

На рис. 2 показан  ручной насос двустороннего действия. При ходе поршня вверх через обратный клапан КО4 происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость. Одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости внапорный трубопровод через клапан КО1. Клапана КО2 и КО3 при этом закрыты. При ходе поршня вниз через обратный клапан КО2происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость. Одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости в напорный трубопровод через клапан КО3. Клапана КО1 и КО4 при этом закрыты.

Внешний вид ручного насоса показан на рис. 3.


Рис. 1


Рис. 2


Рис. 3

Достоинства и недостатки:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • высокая надежность.
  • отсутствие приводного двигателя.

Недостатки

  • Низкая производительность

1.2Радиально-поршневые насосы

Радиально-поршневые насосы это разновидность роторно-поршневыхгидромашин. Эти насосы применяются для гидросистем с высоким давлением (свыше 40МПа). Эти насосы способны длительно создавать давления до 100МПа.Отличительной особенностью насосов данного типа является их тихоходность, частота вращения насосов данного типакак правило не превышает 1500-2000 об/мин. Частоты вращения до 3000 об/мин можно встретить только для насосов рабочим объемом не более 2-3 см3/об.

Радиально-поршневые насосы бывают двух типов:

  • С эксцентричным ротором
  • С эксцентричным валом

Радиально-поршневой насос с эксцентричным ротором изображен на рис. 4. Конструктивно поршневая группа насоса установлена в роторе насоса. Ось вращения ротора и ось неподвижного статора смещены на величину эксцентриситета e. При вращении ротора поршни совершают поступательное движение. Величина хода составит 2e. Насос данной конструкции имеет золотниковое распределение. При вращении цилиндры поочередно соединяются с полостями слива и нагнетания разделенными перегородкой золотника, расположенного в центре.


Рис.4

Радиально-поршневой насос с эксцентричным валом изображен на рис. 5. Конструктивно поршневая группа насоса установлена в статоре насоса. Ось вращения вала и ось неподвижного статора совпадают, но на валу имеется кулачок, который смещен на величину е относительно центра вращения вала. При вращении вала, кулачок заставляет поршни совершать поступательное движение. Величина хода составит 2e.  Насос данной конструкции имеет клапанное распределение.  При вращении вала поршни выдвигаясь из цилиндров наполняются жидкостью через клапана всасывания. Нагнетание жидкости происходит через клапана нагнетания  при вхождении поршней в цилиндры.

Данная конструкция редко используется как насосная и намного чаще используется в гидромоторах, о которых будет рассказано в одной из следующих статей.


Рис.5

Рабочий объем гидромашин данного типа можно рассчитать по формуле:


где       z – число поршней

dп – диаметр поршня

е – эксцентриситет

Радиально поршневые насосы могут иметь конструкцию с переменным рабочим объемом. Регулировка рабочего объема происходит за счет изменения величины эксцентриситета е.

Из двух описанных конструкций большее распостранение получили радиально-поршневые насосы с эксцентричным валом. Это явилось следствием более простой конструкции. Фотографии радиально-поршневых насосов с эксцентричным валом представлены на рис. 6.


Рис. 6(а)


Рис. 6(б)

Достоинства и недостатки насосов радиально-поршневого:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • высокая надежность.
  • Работа на давлениях до 100МПа.
  • Относительно малый осевой размер.

Недостатки

  • Высокая пульсация давления
  • Малые частоты вращения вала
  • Больший вес конструкции по отношению к аксиально-поршневым машинам.

1.3Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневые насосы – это разновидность роторно-поршневых гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси).Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис. 7.


Рис. 7

Насосы данного типа являются самыми распространёнными в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД.Насосы этого типа способны даватьдавление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).

Все аксиально поршневые насосы можно разделить на 2 типа:

  • Снаклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)
  • С наклоннымдиском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала)

На рис. 8 показана конструктивная схема аксиально поршневого насоса с наклонным блоком. При вращении вала насоса, вращается шарнирно соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю  который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. вид А рис.8) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее Цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется. Система распределения используемая в данной конструкции насоса называется золотниковой.


Рис.8

Утечки из цилиндров во время нагнетания скапливаются в корпусе насоса. Чтобы не допустить роста давления в корпусе, на насосах данной конструкции имеется линия дренажа. Если ее заглушить, то это приведет к выходу из строя манжеты вала и нарушению герметичности насоса, а в некоторых случаях – к разрушению корпуса насоса.

На рис.9 показана конструкция насоса с наклонным диском.


Принцип работы насоса с наклонным диском аналогичен работе насоса с наклонным блоком. Насос данной конструкции так-же имеет золотниковое распределение.  Отличие конструкций состоит в соосности осей вала и блока цилиндров.

Рабочий объем аксиально-поршневых насосов можно рассчитать из следующего выражения:


где       z – число поршней

dп – диаметр поршня

Dц– диаметр расположения цилиндров

γ – угол наклона диска(блока)

Для насосов конструкций рис. 8,9возможны исполнения с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).

Для аксиально-поршневых насосов необходим механизм синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров. Существует четыре основных способа такой синхронизации:

  • Синхронизация одинарным (силовым) карданом
  • Синхронизация двойным (несиловым) карданом
  • Синхронизация шатунами поршней (бескарданная схема)
  • Синхронизация коническим зубчатым зацеплением.

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком представлен на рис. 10. В данной конструкции синхронизация вращения вала и блока цилиндров осуществлена посредством конической зубчатой передачи.

Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском  представлен на рис. 11.



Рис. 11

Рассмотрим еще одну довольно распространённую конструкцию  насоса с наклонным диском. Это конструкция аксиально-плунжерного насоса с неподвижным блоком, клапанным распределением и приводом плунжеровкулачкового типа (вращающейся наклонной шайбой). По ГОСТ  17398-72 этот тип насоса классифицируется как аксиально-кулачковый. Схема такого насоса показана на рис. 12.


Рис. 12

Эта конструкция имеет принципиальные отличия от конструкции изображенной на рис. 9. Насос на рис. 12 в отличие от предыдущей конструкции на рис. 9 имеет неподвижный блок цилиндров, совмещенный с корпусом, наклонный диск объединенный с валом и клапанное распределение рабочей жидкости. Ход плунжера определяется вращением наклонного диска. Система распределения работает следующим образом: выдвигаясь из цилиндра поршень создает в камере разряжение и через клапан всасывания камера наполняется жидкостью из полости корпуса, объединенной со всасыванием. При вхождении в цилиндр клапан всасывания находится в закрытом состоянии, происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочей камеры через клапан нагнетания в линию нагнетания.

Некоторые конструкции аксиально-кулачковых насосов могут работать на давлениях до 70МПа.

Примечательным является факт отсутствия в данной конструкции линии дренажа так как всасывание осуществляется непосредственно из корпуса насоса. При этом в корпусе насоса абсолютное давления ниже атмосферного. По этой причине в данной конструкции повышенные требования предъявляются к уплотнению вала, при выходе из строя которого насос подсасывает воздух и подает гидросистему смесь воздуха и рабочей жидкости. Такой «воздушный коктейль» приводит к вибрациям в гидросистеме и выходу из строя ее элементов, включая насос.

Рабочий объем рассчитывается по той-же зависимости что и для описанных выше конструкций аксиально-поршневых насосов. Следует отметить что насос данной конструкции не имеет исполнения с регулируемым рабочим объемом.

Фотография насоса сконструктивным вырезом показана на рис. 13.


Достоинства и недостатки насосов аксиально-поршневого типа:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • Работа на давлениях до 70МПа.
  • Высокий КПД.
  • Частоты вращения до 4000 об/мин
  • Высокая удельная мощность.

Недостатки

  • Высокая пульсация давления
  • Высокая стоимость по сравнению с другими типами гидронасосов.

2. Шестеренные насосы

Шестеренные насосы относятся к типу роторныхгидромашин.  Рабочими элементами (вытеснителями) являются две вращающиеся шестерни. Различают два основных типа таких насосов:

  • Насосы внешнего зацепления
  • Насосы внутреннего зацепления.

Частным случаем шестеренных насосов с внутренним зацеплением являются героторные насосы.

Шестеренные насосы широко распространены в гидросистемах с невысокими (до 20 МПа) давлениями.  Они широко применяются в сельскохозяйственной, дорожной технике, мобильной гидравлике, системах смазки. Используются для обеспечения гидравлической энергией гидроприводов вспомогательных механизмов в сложных гидросистемах. Столь широкое распространение шестеренные насосы получили за простоту конструкции, компактность и малый вес. Платой за простоту конструкции стало довольно низкое значение КПД (не более 0,85), низкое рабочее давление, и небольшой ресурс (особенно на давлениях ≈20МПа). Шестеренные насосы могут работать на частотах вращения до 5000об/мин.

Существуют образцы шестеренных насосов на давления до 30МПа однако ресурс таких насосов на порядок ниже.

2.1Шестеренные насосы внешнего зацепления

Основными элементами шестеренных насосов внешнего зацепления являются шестерни. При вращении шестерен жидкость, заключенная во впадинах зубьев переносится из линии всасывания в линию нагнетания (рис.14).   Поверхности зубьев А1 и А2 вытесняют при вращении шестерен больше жидкости чем может поместиться в пространстве освобождаемом  зацепляющимися зубьями B1 и B2. Разность объемов, высвобождаемых двумя парами зубьев вытесняется в линию нагнетания. В месте зацепления шестерен при работе насоса образуются области «запертого» объема, что вызывает пульсации давления в линии нагнетания.

Рабочий объем шестеренного насоса можно определить из зависимости:


Где     m – модуль зубьев

z – число зубьев

b – ширина зуба

h – высота зуба

Шестерни насосов внешнего зацепления в большинстве конструкций имеют прямой зуб, однако встречаются конструкции таких насосов с косым и шевронным зубом. Преимущество применения косого зуба состоит в меньшем уровне пульсаций за счет того что в месте зацепления «запертые» объемы не образуются. Недостатком конструкций с косым зубом является возникающая осевая сила, для восприятия которой нужно включать в конструкцию упорные подшипники. Этот недостаток отсутствует в насосах с шевронным зубом, где осевая сила компенсируется формой зуба. У насосов с шевронным зубом также малый уровень пульсаций.


Рис. 14

Конструктивный разрез шестеренного насоса с внешним зацеплением показан на рис. 15.


Рис. 15

Достоинства и недостатки шестеренных насосов внешнего зацепления:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • Частоты вращения до 5000 об/мин
  • Низкая стоимость

Недостатки

  • Высокая пульсация давления
  • Низкий КПД
  • Сравнительно низкие давления

2.2   Шестеренные насосы внутреннего зацепления

Отличительной особенностью шестеренных насосов внутреннего зацепления является меньший уровень пульсаций и как следствие малый уровень шума. В связи с этим они находят широкое в стационарных машинах и механизмах, а так-же на мобильной технике работающей в закрытых помещениях.

Принцип работы шестеренного насоса с внутренним зацеплением  состоит, как и у насосов внешнего зацепления, в переносе жидкости во впадинах шестерен от линии всасывания в линию нагнетания. В зоне всасывания при вращении шестерен объем камеры, образованной зубьями шестерен и серпообразным разделителем, увеличивается(см. рис. 16). При этом происходит наполнение рабочей камеры жидкостью из линии всасывания. В зоне нагнетания происходит процесс вытеснения рабочей жидкости в линию нагнетания, т.к. объем камеры в этой зоне при вращении шестерен уменьшается.


Рабочий объем шестеренного насоса с внутренним можно определить из зависимости:


Где     m – модуль зубьев

z – число зубьев внутренней шестерни

b – ширина зуба

h – высота зуба

Конструктивный разрез шестеренного насоса с внутренним зацеплением показан на рис. 17.


Рис.17

Достоинства и недостатки шестеренных насосов внутреннего зацепления:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • Частоты вращения до 4000 об/мин
  • Низкий уровень шума
  • Низкая стоимость

Недостатки

  • Низкий КПД
  • Сравнительно низкие давления

2.3 Героторные насосы.

Героторные насосы это разновидность шестеренных насосов с внутренним зацеплением. Отличие от классической конструкции шестеренного насоса с внутренним зацеплением состоит в отсутствии серпообразного разделителя. Разделение полостей всасывания и нагнетания реализовано за счет применения специального профиля. Его форма такова что в зоне где должен находиться серпообразный разделитель обеспечен постоянный контакт шестерен. (рис.18). Принцип работы насоса данной конструкции точно такой же как и шестеренного насоса с внутренним зацеплением.Героторные насосы обычно используют при невысоких давлениях (до 15МПа) и подачах до 120 л/мин. При этом частоты вращения составляют не более 1500 об/мин.

Изображение героторногопоказано насосана рис. 19.


Рис.18

Рабочий объем героторного насоса можно определить из выражения:


Где     Аmin,Аmin – минимальная и максимальная площадь межзубьевой камеры

z – число зубьев внутренней шестерни

b – ширина зуба

\

Рис.19

Достоинства и недостатки героторных насосов:

Достоинства

  • Простота конструкции
  • Низкий уровень шума

Недостатки

  • Невысокий КПД
  • Высокая по сравнению с шестеренными насосами стоимость

2.4 Роторно-винтовые насосы.

Еще одной разновидностью шестеренного насоса можно считать винтовые насосы. Их рабочие элементы можно представить как косозубые шестерни с количеством зубьев равному числу заходов винтовой нарезки. Главным преимуществом этих насосов является равномерность подачи и как следствие низкий уровень шума. Достоинством насоса также является его способность перекачивать жидкости с твердыми включениями. Давление развиваемое насосом может составлять до 20МПа. Частоты вращения до 1500 об/мин.

Ввиду сложности изготовления данного типа насосов, они не получили широкого распространения и применяются лишь в специфических гидросистемах. Существуют двух (рис. 20) и трехвинтовые (рис. 21) конструкции насосов.



Достоинства и недостаткироторно-винтовых насосов:

Достоинства

  • Низкий уровень шума
  • Низкий уровень пульсаций

Недостатки

  • Невысокий КПД
  • Высокая стоимость

3.  Пластинчатые насосы.

Пластинчатые гидронасосы это гидромашины в которых роль вытеснителя рабочей жидкости выполняют радиально расположенные пластины, которые совершают возвратно-поступательные движения при вращении ротора. В российской литературе пластины часто называют – шиберами, а насосы – шиберными.

Различают пластинчатые гидронасосы однократного действия и двойного действия. У насосов однократного действия за один оборот вала гидромашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз, в машинах двойного действия — два раза.

Пластинчатые насосы имеют низкий уровень шума и хорошую равномерность подачи. Также эти насосы имеют сравнительно большие рабочие объемы при небольших габаритах. Пластинчатые гидронасосы могут работать на давлениях до 21МПа при частотах вращения до 1500 об/мин.

3.1 Насос однократного действия

Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор насоса приходит во вращение (см. рис. 22). Под действием центробежной силы пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. При прохождении пластин через область всасывания, объем рабочих камер между ними увеличивается и происходит всасывание рабочей жидкости.При прохождении пластин через область нагнетания, объем рабочих камер между ними уменьшается и происходит вытеснение рабочей жидкости в линию нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания в полость под ними подводится давление из линии нагнетания. В некоторых случаях дополнительный прижим пластин организуется за счет установки пружин под пластины.

Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия рассчитывается как:


Где     e – эксцентриситет

b – ширина пластины

Насосы однократного действия конструктивно могут иметь исполнения с регулируемым рабочим объемом. Регулировка рабочего объема происходит за счет изменения величины эксцентриситета e.


Рис. 22

Достоинства и недостаткипластинчатых насосов однократного действия:

Достоинства

  • Низкий уровень шума
  • Низкий уровень пульсаций
  • Возможность регулировки рабочего объема
  • Низкая по сравнению с роторно-поршневыми насосами стоимость.
  • Менее требователен к чистоте рабочей жидкости.

Недостатки

  • Большие нагрузки на подшипники ротора.
  • Сложность уплотнения торцов пластин
  • Низкая ремонтопригодность
  • Сравнительно невысокие давления (до 7МПа)

3.2 Насос двойного действия

Принцип действия насоса двойного действия полностью аналогичен принципу работы насоса однократного действия (рис. 23). Отличием является наличие двух зон всасывания и двух зон нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания, также как и насосов однократного действия, подводится давление нагнетания.


Рис. 23

Рабочий объем пластинчатого насоса двойного действия рассчитывается как:


Где     b – ширина пластины

Изображение внутреннего устройства пластинчатого насоса двойного действия показано на рис. 24.


Рис. 24

Достоинства и недостаткипластинчатых насосов двойного действия:

Достоинства

  • Низкий уровень шума
  • Низкий уровень пульсаций
  • Возможность регулировки рабочего объема
  • Уравновешенность радиальных нагрузок в роторе.
  • Низкая по сравнению с роторно-поршневыми насосами стоимость.
  • Менее требователен к чистоте рабочей жидкости.
  • Большие по сравнению пластинчатыми насосами однократного действия давления (до 21МПа)

Недостатки

  • Низкая ремонтопригодность
  • Сложность уплотнения торцов пластин

4. Рекомендации по выбору насоса для гидросистемы.

Выбор типа и насоса нужно осуществлять исходя из условий работы гидросистемы, ее назначения и требований к параметрам потребного потока рабочей жидкости.

Основными параметрами при выборе типа насоса являются:

  • Уровень действующих давлений рабочей жидкости;
  • Класс чистоты рабочей жидкости;
  • Диапазон вязкостей рабочей жидкости;
  • Экономическое обоснование применения.

При выборе насоса для гидросистемы следует учитывать большое количество определяющих факторов. Основными критериями с которых необходимо начать выбор насоса являются необходимая подача Qи давлениеp. Также в начале процедуры подбора необходимо четкое представление о типе приводного двигателя. В зависимости от предназначения и базирования механизма приводимого в действие гидросистемой приводной двигатель может быть электрическим или двигателем внутреннего сгорания. При выборе мощности приводного двигателя следует определить необходимую для гидросистемы гидравлическую мощность, которую можно приблизительно определить по зависимости (1).


где     Q – подача насоса [л/мин]

p – давление в гидросистеме [МПа]

ɳ — КПД насоса (шестеренного и пластинчатого ɳ=0,85, для роторно-поршневого ɳ=0,9)

После определения мощностивыбирается тип гидронасоса исходя из характеристик свойственных для каждого из типов насосов и рабочего давления. Необходимый рабочий объем гидронасоса определяется как:


где     Q – необходимая подача насоса [л/мин]

n – частота вращения двигателя [об/мин]

Определив необходимый рабочий объем насоса,выбираем по каталогу насос выбранного типа с наиболее близким значением рабочего объема. После чего взяв из каталога реальные значения q0и ɳ, рассчитываем реальное значение подачи насосаQ:


и проверяем насос на совместимость с выбранным двигателем по мощности (см. выражение (1)).

При необходимости наличия регулируемой подачи насоса, помимо установки регулируемого насоса, можно применить насос постоянного рабочего объема при этом подачу регулировать оборотами приводного двигателя. Данный способ регулирования может быть осуществлен в ограниченных характеристиками двигателя пределах.

Для ступенчатой регулировки скорости гидродвигателя в гидросистеме можно применять два насоса илимногосекционные насосы, фактически представляющие собой несколько насосовконструктивно выполненных одним блоком. Для регулировки скорости в этом случае необходимо подключать или отключать секции насоса изменяя тем самым суммарную подачу насоса. Способы коммутации секций будут описаны в статьях 7 и 8.

5. Причины отказа насосов.

При эксплуатации насоса следует обращать внимание на условия его работы. Наиболее часто неисправность насоса бывает вызвана:

  • Попаданием посторонних частиц (грязи)
  • Масляным голоданием
  • Работой на водно-масляной эмульсии
  • Работой на воздушно-масляной смеси
  • Работой с перегрузкой по давлению
  • Превышением допустимых оборотов
  • Превышение давления в корпусе
  • Перегревом рабочей жидкости

6. Заключение.

Данная статья написана в помощь специалистам осуществляющим ремонт, обслуживание и эксплуатацию гидросистем станочного оборудования и мобильных машин. Ознакомившись с вышенаписанным материалом, читатель получает базовые сведения о самых распространённых типах гидравлических насосов, их преимуществах и недостатках. Также в материале имеется простейший алгоритм определения мощности насоса и подбора приводного двигателя.

Следует отметить что практически все описанные конструктивные типы насосов могут использоваться в качестве гидромоторов, но об этом в следующей статье…

Все типы насосов описанные в данной статье можно приобрести в компании RGC гидроагрегаты.Возможна поставка гидрооборудования и запасных частей под заказ. Также в нашей компании можно получить консультации по гидрооборудованию.

Внимание! Данная статья авторская. При копировании ее с сайта обязательно указывать источник!

С Уважением,

Начальник конструкторского отдела

Лебедев М.К.

Тел.: 8(800) 550-42-20 


Принцип действия поршневых насосов — статья на сайте Albin-pump


Поршневой насос по своей сути представляет собой объемную гидромашину, в которой вытеснение жидкости производится поршнями, совершающими возвратно-поступательные движения. Такие машины  являются необратимыми, так как имеют  клапанную систему распределения.

Поршневые насосы  могут использоваться в системах водоснабжения, в химической промышленности, в пищевых производствах. На самом деле насосы такого типа – одни из самых древних. Имеются достоверные сведения о том, что в 3 веке до н.э. греческий изобретатель Ктесибий применил для тушения огня конструкцию, схожую с современными поршневыми насосами, которая имела два поршня.

Принцип работы поршневого насоса основан на перемещении поршня в рабочей камере. В первом цикле нижний клапан открывается и через него происходит всасывание жидкости. После перемещения поршня в обратном направлении в камере создается высокое давление, после чего открывается верхний клапан, через который жидкость выталкивается из камеры. Из описания принципа действия такого насоса видно, что главным недостатком является пульсация жидкости, связанная с частотой вращения вала. Для того чтобы сгладить эту пульсацию современные поршневые насосы имеют на одном валу несколько поршней, которые сдвигаются на равные углы друг относительно друга. Передача движения от вала к поршню осуществляется посредством кривошипно-шатунного механизма, который преобразовывает вращение вала в поступательное движение.

Для повышения КПД поршневых насосов применяют систему двухстороннего действия, в которой обе камеры (поршневая и штоковая) имеют системы клапанов для распределения перекачиваемой жидкости. В этом случае не только повышается производительность установки, но и сглаживаются возникающие пульсации.

Еще один вариант нивелирования пульсации поршневого насоса – установка гидроаккумуляторов, которые накапливают энергию в моменты избыточного давления, а затем отдают ее.

Поршневые насосы из-за высокой сложности конструкции относятся к одним из наиболее дорогостоящих, а также требуют регулярного обслуживания из-за быстрого износа уплотнений.

Смотрите также:

Полезные статьи

Вихревые насосы. Принцип работы вихревых насосов. Достоинства и недостатки. —

Вихревые насосы являются разновидностью лопастных насосов. Рабочее колесо вихревых насосов представляет собой массивный стальной диск с фрезерованными по окружности пазами, образующими прямолинейные короткие лопатки. Всасывающий и напорные патрубки насоса обычно расположены в верхней части корпуса, что обеспечивает последующее самовсасывание насоса после одноразового залива при первоначальном пуске насоса. Внутри корпуса концентрично к оси вала насоса расположен отливной канал, идущий по направлению вращения от входного до напорного патрубка. Между всасывающим и напорным патрубками расположена перемычка, подходящая к рабочему колесу с минимальным зазором (0,15-0,2 мм) и перекрывающая не менее 2-х лопаток рабочего колеса. Перемычка отделяет всасывающую полость от напорной.

Рис.4. Схема устройства и работы вихревого насоса: 1-рабочее колесо; 2-лопатка; 3-корпус; 4-всасывающий патрубок; 5-напорный патрубок

Принцип действия вихревых насосов подобно центробежным основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Однако в их работе имеются и некоторые особенности. При вращении рабочего колеса насоса некоторый объем жидкости из всасывающего трубопровода поступает в пазы рабочего колеса и движется от периферии к центру, то есть иначе, чем в центробежных насосах. Затем этот объем жидкости под воздействием центробежной силы начинает двигаться вдоль лопатки, от центра к периферии насоса, и, получив скоростную энергию, отбрасывается в отливной канал. В канале скоростная энергия объема жидкости переходит в энергию давления. Под действием давления и подсасывающего действия лопаток колеса этот объем жидкости снова попадает на лопатки, и цикл повторяется. Таким образом, за полный оборот рабочего колеса указанный цикл повторяется многократно, причем каждый раз происходит приращение энергии и, следовательно, напора. Благодаря этому вихревой насос развивает напор, в 2-4 раза больший, чем центробежный насос с таким же диаметром рабочего колеса.

Недостатки этих насосов: сравнительно невысокий кпд (20-50 %) и быстрый износ зазора при подъеме воды, содержащей песок. Поскольку минимальный зазор между рабочим колесом и корпусом, как уже говорилось, не должен превышать 0,15-0,2 мм, вихревые насосы предназначены для перекачки жидкостей, не содержащих абразивных примесей.

Вихревые насосы выпускаются производительностью от 8 до 60 м3/ч с напором от 25 до 250 метров. Выпускаются также комбинированные насосы, в которых в одном корпусе размещаются колеса центробежного и вихревого типов. Эти насосы отличаются лучшим кпд.

Принципы работы центробежных насосов

| Sintech Pumps

В большинстве промышленных насосных систем используется центробежный насос. Если вы когда-либо обращались к поставщику насосов, то, вероятно, слышали термин «центробежный насос». Вы когда-нибудь задумывались, что такое центробежный насос и почему он так широко используется во всех областях применения? Здесь, в этом посте, мы ответим на все ваши вопросы о центробежных насосах — деталях, принципах работы, преимуществах и многом другом.

Что такое центробежный насос? Любой насос — будь то центробежный, погружной или любого другого типа — используется для перекачки жидкости из области низкого давления в область высокого давления. Центробежный насос представляет собой гидравлическую машину, преобразующую механическую энергию в гидравлическую. Это происходит за счет центробежной силы, действующей на вытесняемую жидкость.

Различные части центробежного насоса: Основными частями центробежного насоса являются: Вал — это центральная часть насоса.Он вращает соединенное с ним рабочее колесо. Вал прикреплен к первичному двигателю для выработки мощности. Вал установлен с помощью шарикоподшипника. Рабочее колесо – Состоит из нескольких изогнутых лопастей. Он прикреплен к валу электродвигателя. Рабочее колесо составляет вращающуюся часть центробежного насоса. Как правило, рабочее колесо заключено в водонепроницаемый корпус. Кожух – Это водонепроницаемый и воздухонепроницаемый проход вне рабочего колеса. Он предназначен для преобразования кинетической энергии сбрасываемой воды в давление.Цель кожуха — выступать в качестве защиты.

Типы корпусов, используемых в центробежных насосах: Спиральный корпус Также известный как спиральный корпус, он окружает крыльчатку. Этот кожух используется для уменьшения скорости воды, тем самым увеличивая давление воды. Вихревой корпус Это круглая камера между рабочим колесом и спиральным корпусом. Жидкость сначала проходит через вихревой корпус, а затем через спиральный корпус. Это способствует лучшему преобразованию энергии скорости в давление воды. Корпус с направляющими лезвиями Это лопасти корпуса, которые непосредственно окружают рабочее колесо.

Как работает центробежный насос? Чтобы лучше понимать и устранять неисправности промышленных насосов , вам необходимо иметь четкое представление о принципах работы центробежных насосов. Основной принцип работы центробежных насосов – принудительно-вихревой поток. Это означает, что когда на тело жидкости действует внешний крутящий момент, это увеличивает напор вращающейся жидкости.Это увеличение давления прямо пропорционально скорости жидкости. Таким образом, повышение давления выше на выходе из рабочего колеса, в результате чего жидкость выходит под высоким давлением на выходе. Из-за высокого напора вытесняемая жидкость поднимается на большую высоту в системе центробежного насоса.

Что такое заливка центробежного насоса и зачем она нужна? Под заправкой понимается принцип заполнения всасывающей трубы, корпуса и частей нагнетательного клапана жидкостью из внешнего источника.Заливка выполняется для подъема жидкости в насосе перед началом работы. В центробежном насосе давление в рабочем колесе прямо пропорционально плотности жидкости в рабочем колесе. Если крыльчатка работает при заполнении воздухом, создаваемое давление незначительно, что не подходит для вашей работы. Чтобы избежать этого сценария, перед началом работы необходимо убедиться, что насос заполнен.

Различия между центробежным насосом и поршневым насосом

Причины использования центробежных насосов

  • Самым большим преимуществом использования центробежных насосов является то, что они являются простыми механизмами.
  • Они хорошо подходят для применений, требующих большого нагнетания и небольшого напора.
  • У него нет движущихся частей или клапанов. Следовательно, обслуживание легкое.
  • Центробежные насосы могут работать на высоких скоростях при минимальном техническом обслуживании.
  • Обеспечивает стабильный и стабильный выходной сигнал.
  • Они очень гибкие, и при необходимости их можно легко переставить.
Вот и все. Теперь вы знаете все о центробежных насосах.Если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы или сомнения или вам нужна помощь в выборе подходящих центробежных насосов для вашего применения, не стесняйтесь обращаться к нам. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим контрольным списком для капитального ремонта ваших старых центробежных насосов. Свяжитесь с Sintech, ведущим индийским поставщиком промышленных центробежных насосов по всем вопросам, связанным с насосами.

Основы инженерного дела: основы гидравлических насосов

Скачать эту статью в формате .PDF

Когда работает гидравлический насос, он выполняет две функции.Во-первых, его механическое действие создает вакуум на входе в насос, что позволяет атмосферному давлению нагнетать жидкость из резервуара во впускной трубопровод к насосу. Во-вторых, его механическое действие доставляет эту жидкость к выходу насоса и нагнетает ее в гидравлическую систему.

Насос создает движение или поток жидкости: не создает давление . Он создает поток, необходимый для развития давления, которое является функцией сопротивления потоку жидкости в системе.Например, давление жидкости на выходе насоса равно ноль для насоса, не подключенного к системе (нагрузка). Далее, для насоса, подающего в систему, давление будет повышаться только до уровня, необходимого для преодоления сопротивления нагрузки.

Классификация насосов

Все насосы могут быть классифицированы как объемные или объемные. Большинство насосов, используемых в гидравлических системах, являются объемными.

Непрямой объемный насос создает непрерывный поток.Однако, поскольку он не обеспечивает положительного внутреннего уплотнения от проскальзывания, его производительность значительно меняется при изменении давления. Центробежные и пропеллерные насосы являются примерами насосов прямого вытеснения.

Если бы выходной порт объемного насоса был перекрыт, давление повысилось бы, а производительность уменьшилась бы до нуля. Хотя насосный элемент продолжал бы двигаться, поток останавливался из-за проскальзывания внутри насоса.

В объемном насосе проскальзывание незначительно по сравнению с объемным выходным потоком насоса.Если бы выходное отверстие было забито, давление мгновенно увеличилось бы до такой степени, что насосный элемент насоса или его корпус вышли бы из строя (возможно, взорвались бы, если бы приводной вал не сломался первым) или первичный двигатель насоса остановился.

Принцип объемного вытеснения

Объемный насос — это насос, который вытесняет (подает) одинаковое количество жидкости за каждый цикл вращения насосного элемента. Постоянная подача во время каждого цикла возможна благодаря посадке с жесткими допусками между насосным элементом и корпусом насоса.То есть количество жидкости, проскальзывающей мимо насосного элемента в объемном насосе, минимально и ничтожно мало по сравнению с теоретически максимально возможной подачей. Подача за цикл остается почти постоянной, независимо от изменений давления, против которого работает насос. Обратите внимание, что если проскальзывание жидкости существенное, насос работает неправильно и его следует отремонтировать или заменить.

Объемные насосы могут быть фиксированного или переменного объема.Производительность насоса постоянной производительности остается постоянной в течение каждого цикла откачки и при заданной скорости насоса. Производительность насоса с переменным рабочим объемом можно изменить, изменив геометрию камеры рабочего объема.

Другими названиями для описания этих насосов являются гидростатические для объемных насосов и гидродинамические насосы для объемных насосов. Гидростатический означает, что насос преобразует механическую энергию в гидравлическую при сравнительно небольшом количестве и скорости жидкости.В гидродинамическом насосе скорость и движение жидкости большие; выходное давление фактически зависит от скорости, с которой жидкость течет.

Поршневые насосы


Рис. 1. Поршневой насос.

Принцип объемного вытеснения хорошо иллюстрируется насосом поршневого типа, простейшим объемным насосом, рис. 1. Когда поршень выдвигается, частичный вакуум, создаваемый в камере насоса, всасывает жидкость из резервуара через впускной обратный клапан. в камеру.Частичный вакуум помогает надежно зафиксировать выпускной обратный клапан. Объем жидкости, всасываемой в камеру, известен из-за геометрии корпуса насоса, в данном примере цилиндра.

Когда поршень втягивается, впускной обратный клапан возвращается в исходное положение, закрывая клапан, а сила поршня смещает выпускной обратный клапан, вытесняя жидкость из насоса в систему. При каждом возвратно-поступательном цикле из насоса вытесняется одинаковое количество жидкости.

Все объемные насосы подают одинаковый объем жидкости за каждый цикл (независимо от того, поршневые они или вращающиеся).Это физическая характеристика насоса, не зависящая от скорости движения. Однако чем быстрее работает насос, тем больше общих объемов жидкости он перекачивает.

Ротационные насосы

В насосе роторного типа вращательное движение переносит жидкость от входа насоса к выходу насоса. Ротационные насосы обычно классифицируют в зависимости от типа элемента, передающего жидкость, поэтому мы говорим о ротационном насосе шестеренчатого, лопастного, лопастного или поршневого типа.


Рис. 2.Цилиндрический шестеренчатый насос.

Насосы с внешним зацеплением можно разделить на типы с внешним и внутренним зацеплением. Типичный насос с внешним зацеплением показан на рис. 2. Эти насосы поставляются с прямозубым, косозубым или шевронным зацеплением. Прямозубые зубчатые колеса легче всего резать и они наиболее широко используются. Косозубые и шевронные шестерни работают тише, но стоят дороже.

Шестеренчатый насос создает поток, перемещая жидкость между зубьями двух зацепляющихся шестерен. Одна шестерня приводится в движение приводным валом и вращает промежуточную шестерню.Полости, образованные между соседними зубьями шестерни, закрыты корпусом насоса и боковыми пластинами (также называемыми изнашиваемыми или прижимными пластинами).

На входе в насос создается частичный вакуум, когда зубья шестерни выходят из зацепления. Жидкость втекает, чтобы заполнить пространство и разносится по внешней стороне шестерен. Когда зубья снова входят в зацепление на выпускном конце, жидкость вытесняется.

Объемный КПД шестеренных насосов достигает 93% при оптимальных условиях. Зазоры между рабочими поверхностями шестерен, гребнями зубьев шестерен и корпусом создают почти постоянные потери в любом перекачиваемом объеме при фиксированном давлении.Это означает, что объемная эффективность при низких скоростях и потоках низкая, поэтому шестеренные насосы должны работать на скоростях, близких к их максимальным номинальным значениям.

Хотя потери через рабочие зазоры, или «скольжение», увеличиваются с увеличением давления, эти потери почти постоянны при изменении скорости и производительности. Для одного насоса потери увеличиваются примерно на 1,5 галлона в минуту от нуля до 2000 фунтов на квадратный дюйм независимо от скорости. Изменение проскальзывания при изменении давления мало влияет на производительность при работе на более высоких скоростях и выходной мощности.Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением сравнительно невосприимчивы к загрязнениям в масле, которые увеличивают скорость износа и снижают эффективность, но внезапные заклинивания и отказы маловероятны.


Рис. 3. Кулачковый насос.

Кулачковый насос представляет собой роторный насос с внешним зацеплением, рис. 3. Он отличается от обычного насоса с внешним зацеплением способом привода «шестерен». В шестеренчатом насосе одна шестерня приводит в движение другую; в лопастном насосе оба кулачка приводятся в движение через подходящие приводные шестерни вне камеры корпуса насоса.

Винтовой насос представляет собой шестеренчатый насос с осевым потоком, аналогичный по принципу действия винтовому компрессору. Винтовые насосы бывают трех видов: одновинтовые, двухвинтовые и трехвинтовые. В одновинтовом насосе спиральный ротор вращается эксцентрично во внутреннем статоре. Двухвинтовой насос состоит из двух параллельно зацепляющихся роторов, вращающихся в корпусе, обработанном с малыми допусками. Трехвинтовой насос состоит из ротора с центральным приводом и двух зацепляющихся холостых роторов; роторы вращаются внутри корпуса, обработанного с малыми допусками.

Поток через винтовой насос осевой и направлен в сторону приводного ротора. Впускная гидравлическая жидкость, окружающая роторы, захватывается при вращении роторов. Эта жидкость выталкивается равномерно при вращении роторов вдоль оси и вытесняется другим концом.

Жидкость, подаваемая винтовым насосом, не вращается, а движется прямолинейно. Роторы работают как бесконечные поршни, которые непрерывно движутся вперед. Пульсаций нет даже на высокой скорости. Отсутствие пульсаций и отсутствие контакта металл-металл обеспечивает очень тихую работу.

Насосы большего размера используются в качестве насосов предварительного заполнения низкого давления и большого объема на больших прессах. Другие области применения включают гидравлические системы на подводных лодках и другие области применения, где необходимо контролировать шум.


Рисунок 4. Шестеренчатые насосы — героторные и серповидные.

Насосы с внутренним зацеплением , рис. 4, имеют внутреннее зацепление и внешнее зацепление. Поскольку в этих насосах внутренняя шестерня имеет на один или два зуба меньше, чем внешняя, относительные скорости внутренней и внешней шестерен в этих конструкциях низкие.Например, если бы количество зубьев на внутренней и внешней шестернях было 10 и 11 соответственно, внутренняя шестерня сделала бы 11 оборотов, а внешняя — 10. Эта низкая относительная скорость означает низкую скорость износа. Эти насосы представляют собой небольшие компактные агрегаты.

Серповидное уплотнение Насос с внутренним зацеплением состоит из внутренней и внешней шестерни, разделенных серповидным уплотнением. Две шестерни вращаются в одном направлении, причем внутренняя шестерня вращается быстрее, чем внешняя. Гидравлическое масло всасывается в насос в точке, где зубья шестерни начинают расходиться, и подается к выпускному отверстию в пространстве между серпом и зубьями обоих разрывов.Точка контакта зубьев шестерни образует уплотнение, равно как и небольшой зазор между концами на серповидности. Хотя в прошлом этот насос обычно использовался для малой производительности с давлением ниже 1000 фунтов на квадратный дюйм, недавно стала доступна двухступенчатая модель на 4000 фунтов на квадратный дюйм.

Геротор насос с внутренним зацеплением состоит из пары шестерен, которые всегда находятся в скользящем контакте. Внутреннее зубчатое колесо имеет на один зуб больше, чем героторное. Обе шестерни вращаются в одном направлении. Масло всасывается в камеру, где зубья расходятся, и выбрасывается, когда зубья снова начинают зацепляться.Уплотнение обеспечивается скользящим контактом.

Как правило, шестеренный насос с внутренним зацеплением и уплотнением под давлением в виде гребня зуба имеет более высокий объемный КПД при низких скоростях, чем насос серповидного типа. Объемный и общий КПД этих насосов находятся в том же диапазоне, что и у насосов с внешним зацеплением. Однако их чувствительность к загрязнениям несколько выше.


Рис. 5. Базовый (несбалансированный) лопастной насос.

В лопастных насосах несколько лопастей скользят в пазах ротора, который вращается в корпусе или кольце.Корпус может быть эксцентричным по отношению к центру ротора, или его форма может быть овальной, рис. 5. В некоторых конструкциях центробежная сила удерживает лопасти в контакте с корпусом, в то время как лопасти вдавливаются в пазы и выходят из них под действием силы тяжести. эксцентриситет корпуса. В одном лопастном насосе легкие пружины прижимают лопасти к корпусу; в другой конструкции насоса штифты под давлением выталкивают лопасти наружу.

Во время вращения, когда пространство или камера, окруженная лопастями, ротором и корпусом, увеличивается, создается вакуум, и атмосферное давление нагнетает масло в это пространство, которое является входной стороной насоса.По мере уменьшения пространства или объема жидкость вытесняется через выпускные отверстия.


Рис. 6. Насос со сбалансированными лопастями.


Рис. 7. Пластинчатый насос переменной производительности с компенсацией давления.

Сбалансированные и несбалансированные лопастные насосы — Насос, показанный на рис. 5, является неуравновешенным , поскольку все насосное действие происходит в камерах с одной стороны ротора и вала. Эта конструкция создает боковую нагрузку на ротор и приводной вал.Пластинчатый насос этого типа имеет круглый внутренний корпус. Неуравновешенные лопастные насосы могут иметь постоянный или переменный рабочий объем. Некоторые лопастные насосы имеют уравновешенную конструкцию , в которой эллиптический корпус образует две отдельные насосные зоны на противоположных сторонах ротора, так что боковые нагрузки уравновешиваются, рис.

В неуравновешенной конструкции с переменным объемом, рис. 7, рабочий объем можно изменить с помощью внешнего управления, такого как маховик или компенсатор давления.Система управления перемещает кулачковое кольцо, чтобы изменить эксцентриситет между кольцом и ротором, тем самым изменяя размер насосной камеры и, таким образом, изменяя рабочий объем за один оборот.

Когда давление достаточно велико, чтобы преодолеть усилие пружины компенсатора, кулачковое кольцо смещается, уменьшая эксцентриситет. Регулировка пружины компенсатора определяет давление, при котором смещается кольцо.
Поскольку для удержания лопастей в корпусе и обеспечения герметичности в этих точках требуется центробежная сила, эти насосы не подходят для работы на низких скоростях.Эксплуатация на скорости ниже 600 об/мин не рекомендуется. Если использовать пружины или другие средства для удержания лопастей на кольце, возможна эффективная работа на скоростях от 100 до 200 об/мин.

Насосы лопастные

сохраняют высокую эффективность в течение длительного времени, так как компенсация износа концов лопастей и корпуса происходит автоматически. По мере износа этих поверхностей лопасти перемещаются дальше в своих пазах, чтобы поддерживать контакт с корпусом.

Лопастные насосы

, как и другие типы, бывают сдвоенными.Сдвоенный насос состоит из двух насосных агрегатов в одном корпусе. Они могут быть одинакового или разного размера. Хотя они установлены и приводятся в действие как одиночные насосы, гидравлически они независимы. Другим вариантом является последовательная установка: два насоса одинаковой производительности соединены последовательно, так что выход одного питает другой. Такая компоновка обеспечивает удвоенное давление, обычно создаваемое этим насосом. Лопастные насосы имеют относительно высокий КПД. Их размер невелик по отношению к выходу. Грязеустойчивость относительно хорошая.

Поршневые насосы


Рис. 8. Аксиально-поршневой насос изменяет рабочий объем за счет изменения угла наклона шайбы.

Поршневой насос представляет собой роторный агрегат, в котором для создания потока жидкости используется принцип поршневого насоса. Вместо использования одного поршня в этих насосах используется множество комбинаций поршень-цилиндр. Часть механизма насоса вращается вокруг приводного вала, создавая возвратно-поступательные движения, которые всасывают жидкость в каждый цилиндр, а затем вытесняют ее, создавая поток.Есть два основных типа: аксиально-поршневые и радиально-поршневые; обе области доступны в виде насосов с фиксированным и переменным рабочим объемом. Вторая разновидность часто способна к переменному обратимому (надцентровому) смещению.

Большинство аксиально- и радиально-поршневых насосов можно использовать как с переменным, так и с постоянным рабочим объемом. Насосы с переменным рабочим объемом, как правило, несколько больше и тяжелее, потому что они имеют дополнительные внутренние органы управления, такие как маховик, электродвигатель, гидравлический цилиндр, сервопривод и механический шток.

Аксиально-поршневые насосы — Поршни в аксиально-поршневых насосах совершают возвратно-поступательное движение параллельно центральной линии приводного вала поршневого блока. То есть вращательное движение вала преобразуется в осевое возвратно-поступательное движение. Большинство аксиально-поршневых насосов являются многопоршневыми и используют обратные клапаны или портовые пластины для направления потока жидкости от входа к выпуску.


Рис. 9. Радиально-поршневой насос.

Рядные поршневые насосы — Простейший тип аксиально-поршневого насоса представляет собой конструкцию с наклонной шайбой, в которой блок цилиндров вращается приводным валом.Поршни, установленные в отверстиях в блоке цилиндров, соединены через поршневые башмаки и втягивающее кольцо, так что башмаки упираются в наклонную наклонную шайбу. Когда блок поворачивается, рисунок 8, башмаки поршня следуют за наклонной шайбой, заставляя поршни совершать возвратно-поступательное движение. Отверстия расположены в пластине клапана таким образом, что поршни проходят через впускное отверстие при вытягивании и через выпускное отверстие при обратном вдавливании. В этих насосах рабочий объем определяется размером и количеством поршней, а также длиной их хода. , который зависит от угла наклона шайбы.

В моделях линейных насосов с переменным рабочим объемом наклонная шайба качается в подвижной вилке. Поворот вилки на цапфе изменяет угол наклона шайбы, увеличивая или уменьшая ход поршня. Вилку можно позиционировать с различными элементами управления, т.е. , ручным, сервоприводом, компенсатором, маховиком и т. д.


Рис. 10. Кривая «напор-расход» гидронасоса постоянного рабочего объема.

Насосы с изогнутой осью — Этот насос состоит из приводного вала, который вращает поршни, блока цилиндров и стационарной поверхности клапана, обращенной к отверстиям блока цилиндров, через которые проходят впускной и выпускной потоки.Ось приводного вала расположена под углом по отношению к оси блока цилиндров. Вращение приводного вала вызывает вращение поршней и блока цилиндров.

Поскольку плоскость вращения поршней находится под углом к ​​плоскости поверхности клапана, расстояние между любым из поршней и поверхностью клапана постоянно изменяется во время вращения. Каждый отдельный поршень перемещается от поверхности клапана в течение половины оборота вала и по направлению к поверхности клапана в течение другой половины.

Клапанная поверхность выполнена таким образом, что ее впускной канал открыт для отверстий цилиндров в той части оборота, где поршни удаляются. Его выпускной канал открыт для отверстий цилиндров в той части оборота, где поршни движутся к поверхности клапана. Таким образом, во время вращения насоса поршни всасывают жидкость в соответствующие отверстия цилиндров через впускную камеру и вытесняют ее через выпускную камеру. Насосы с изогнутой осью поставляются в конфигурациях с фиксированным и переменным рабочим объемом, но не могут быть реверсированы.


Рис. 11. Кривая напора-расхода гидравлического насоса переменной производительности с идеальной компенсацией расхода и давления.

В радиально-поршневых насосах поршни расположены радиально в блоке цилиндров; они перемещаются перпендикулярно осевой линии вала. Доступны два основных типа: в одном используются поршни цилиндрической формы, в другом — шариковые поршни. Их также можно классифицировать в соответствии с расположением портов: обратный клапан или игольчатый клапан. Они доступны с фиксированным и переменным рабочим объемом, а также с переменным реверсивным (центральным) рабочим объемом.

В радиально-поршневом насосе с отверстиями на цапфе, рис. 9, блок цилиндров вращается на неподвижной цапфе и внутри круглого реактивного кольца или ротора. Когда блок вращается, центробежная сила, давление наддува или какая-либо форма механического воздействия заставляют поршни следовать за внутренней поверхностью кольца, которое смещено от центральной линии блока цилиндров. Поскольку поршни совершают возвратно-поступательное движение в своих отверстиях, отверстие в штифте позволяет им всасывать жидкость при движении наружу и выпускать ее при движении внутрь.

Размер и количество поршней, а также длина их хода определяют рабочий объем насоса. Рабочий объем можно изменять, перемещая опорное кольцо для увеличения или уменьшения хода поршня, изменяя эксцентриситет. Для этой цели доступны несколько элементов управления.


Рис. 12. Схема типового управления пропорциональным компенсатором давления насоса.

Плунжерные насосы чем-то похожи на роторно-поршневые насосы в том смысле, что нагнетание происходит за счет возвратно-поступательного движения поршней в каналах цилиндров.Однако в этих насосах цилиндры закреплены; они не вращаются вокруг приводного вала. Поршни могут перемещаться возвратно-поступательно коленчатым валом, эксцентриками на валу или качающейся пластиной. При использовании эксцентриков обратный ход осуществляется пружинами. Поскольку клапаны не могут быть снабжены закрытием и открытием портов при вращении, в этих насосах могут использоваться впускные и выпускные обратные клапаны.

Благодаря своей конструкции эти насосы обладают двумя особенностями, которых нет у других насосов: один из них имеет более надежное уплотнение между входом и выходом, что позволяет работать при более высоких давлениях без чрезмерной утечки проскальзывания.Во-вторых, во многих насосах смазка движущихся частей, кроме поршня и цилиндрического отверстия, может быть независимой от перекачиваемой жидкости. Поэтому можно перекачивать жидкости с плохими смазывающими свойствами. Объемный и общий КПД близки к аксиально- и радиально-поршневым насосам.

Измерение производительности насоса

Объем перекачиваемой жидкости за один оборот рассчитывается исходя из геометрии маслонесущих камер. Насос никогда не подает рассчитанное или теоретическое количество жидкости.Насколько это близко, называется объемной эффективностью . Объемная эффективность находится путем сравнения расчетной подачи с фактической подачей. Объемный КПД зависит от скорости, давления и конструкции насоса.

Механический КПД насоса также далек от совершенства, потому что часть входной энергии тратится на трение. Общий КПД гидравлического насоса является произведением его объемного и механического КПД.
Насосы обычно оцениваются по их максимальному рабочему давлению и производительности в гал/мин или л/мин при заданной скорости привода в об/мин.

Согласование мощности насоса с нагрузкой


Рис. 13. Кривая «напор-расход» регулируемого гидронасоса с компенсацией давления.


Рисунок 14. Схема управления двухступенчатым компенсатором насоса.

Компенсация давления и определение нагрузки — термины, часто используемые для описания функций насоса, повышающих эффективность работы насоса. Иногда эти термины используются взаимозаменяемо, и это заблуждение проясняется, когда вы понимаете разницу в том, как работают эти два улучшения.

Чтобы исследовать эти различия, рассмотрим простую схему, в которой используется насос постоянной производительности, работающий с постоянной скоростью. Эта схема эффективна только тогда, когда нагрузка требует максимальной мощности, потому что насос выдает полное давление и подачу независимо от потребности нагрузки. Предохранительный клапан предотвращает чрезмерное повышение давления, направляя жидкость под высоким давлением в резервуар, когда система достигает настройки сброса. Как показано на рис. 10, мощность тратится впустую всякий раз, когда нагрузке требуется меньше полного расхода или полного давления.Неиспользованная энергия жидкости, производимая насосом, превращается в тепло, которое необходимо рассеять. Общая эффективность системы может составлять 25% или ниже.

Насосы с переменным рабочим объемом

, оснащенные регуляторами рабочего объема, рис. 11, могут сэкономить большую часть этой потерянной гидравлической мощности при перемещении одной нагрузки. Варианты управления включают маховик, рычаг, цилиндр, сервопривод штока и электрогидравлический сервопривод. Примерами приложений для контроля смещения являются гидростатические трансмиссии с рычажным управлением, используемые для привода косилок, погрузчиков с бортовым поворотом и дорожных катков.

Несмотря на точное соответствие расходу и давлению одной нагрузки, эти элементы управления не имеют встроенных возможностей ограничения давления или мощности. Таким образом, должны быть приняты другие меры для ограничения максимального давления в системе, и первичный двигатель по-прежнему должен иметь угловую мощность. Более того, когда насос снабжает контур несколькими нагрузками, ухудшаются характеристики согласования расхода и давления.

Конструктивный подход к системе, в которой один насос питает несколько нагрузок, заключается в использовании насоса, оснащенного пропорциональным компенсатором давления, рис. 12.Пружина бугеля смещает наклонную шайбу насоса в сторону полного рабочего объема. Когда давление нагрузки превышает настройку компенсатора, сила давления воздействует на золотник компенсатора, чтобы преодолеть силу, действующую на пружину.

Затем золотник смещается в сторону камеры компенсационной пружины, направляет выходную жидкость насоса к рабочему поршню и уменьшает рабочий объем насоса. Золотник компенсатора возвращается в нейтральное положение, когда давление насоса соответствует настройке пружины компенсатора. Если нагрузка блокирует приводы, расход насоса падает до нуля.

Использование насоса переменной производительности с компенсацией давления, а не насоса постоянной производительности, значительно снижает требования к мощности контура, рис. 13. Выходной поток насоса этого типа изменяется в соответствии с заданным давлением нагнетания, определяемым отверстием в компенсаторе насоса. . Поскольку сам компенсатор работает от жидкости под давлением, давление нагнетания должно быть установлено выше, скажем, на 200 фунтов на квадратный дюйм, чем максимальное давление нагрузки. Таким образом, если настройка давления нагрузки насоса с компенсацией давления составляет 1100 фунтов на квадратный дюйм, насос будет увеличивать или уменьшать свой рабочий объем (и выходной поток) в зависимости от давления нагнетания 1300 фунтов на квадратный дюйм.

Двухступенчатое управление компенсатором давления , рис. 14, использует вспомогательный поток при давлении нагрузки через отверстие в золотнике компенсатора основной ступени для создания перепада давления в 300 фунтов на квадратный дюйм. Этот перепад давления создает силу на золотнике, которой противодействует пружина основного золотника. Пилотная жидкость поступает в бак через небольшой предохранительный клапан. Давление в пружинной камере 4700 фунтов на квадратный дюйм обеспечивает настройку управления компенсатором на 5000 фунтов на квадратный дюйм. Повышение давления выше уставки компенсатора смещает золотник главной ступени вправо, перенаправляя выходную жидкость насоса на ходовой поршень, что преодолевает усилие смещения поршня и уменьшает рабочий объем насоса в соответствии с требованиями нагрузки.

Высказанное ранее заблуждение связано с наблюдением, что выходное давление насоса с компенсацией давления может упасть ниже настройки компенсатора во время движения привода. Это происходит не из-за того, что насос воспринимает нагрузку, а из-за того, что размер насоса слишком мал для применения. Давление падает, потому что насос не может генерировать достаточный поток, чтобы справиться с нагрузкой. При правильном размере насос с компенсацией давления всегда должен нагнетать достаточное количество жидкости через отверстие компенсатора для работы компенсатора.

Улучшенный динамический


Рис. 15. Типичные характеристики одно- и двухступенчатой ​​компенсации давления.


Рис. 16. Схема пропорционального компенсатора насоса с функцией определения нагрузки.

В отношении функции согласования двухступенчатый компенсатор идентичен пропорциональному компенсатору, показанному на рис. 12. Однако динамические характеристики двухступенчатого регулятора выше. Это становится очевидным при анализе переходного процесса, связанного с внезапным снижением требуемой нагрузки, начиная с полного хода при низком давлении.

Одноступенчатый золотник управления подает сжатую жидкость к поршню только тогда, когда давление нагнетания насоса достигает настройки компенсатора. Золотник основной ступени двухступенчатого регулятора начинает двигаться, как только давление нагнетания насоса за вычетом давления в камере пружины превышает настройку пружины на 300 фунтов на кв. дюйм. Поскольку управляющая жидкость течет через отверстие и из-за потока, необходимого для сжатия жидкости в пружинной камере, давление в пружинной камере отстает от давления нагнетания насоса. Это приводит к тому, что золотник становится неуравновешенным и смещается вправо.

Разгон насоса начинается до того, как давление нагнетания насоса достигнет настройки компенсатора, рис. 15. Обратите внимание, что в системе, оснащенной аккумулятором, двухступенчатое управление компенсатором дает мало преимуществ. Однако в гидравлических системах экскаваторов преимущества двухступенчатого компенсатора очевидны: он обеспечивает гораздо большую защиту компонентов системы от скачков давления.


Рис. 17. Кривая «напор-расход» насоса с регулированием по нагрузке.


Рис. 18.Схема управления насосом, обеспечивающая определение нагрузки и ограничение давления.

Измерение нагрузки: следующий шаг
Похожим регулятором, который недавно стал популярным, является регулятор с измерением нагрузки , иногда называемый регулятором согласования мощности, рис. 16. Одноступенчатый клапан почти идентичен одноступенчатому. управления компенсатором ступени, рис. 12, за исключением того, что пружинная камера подсоединена после регулируемого отверстия, а не непосредственно к баку. Чувствительный к нагрузке золотник компенсатора достигает равновесия, когда перепад давления на регулируемом отверстии соответствует настройке пружины на 300 фунтов на квадратный дюйм.

Любой из трех основных сигналов измерения нагрузки управляет насосом измерения нагрузки: без нагрузки, в рабочем состоянии и при разгрузке. В режиме без нагрузки отсутствие давления нагрузки приводит к тому, что насос создает нулевой расход нагнетания при смещении или давлении разгрузки. Во время работы давление нагрузки заставляет насос создавать поток нагнетания в зависимости от установленного перепада давления или давления смещения. Когда система достигает максимального давления, насос поддерживает это давление, регулируя расход нагнетания.

Как и насос с компенсацией давления, насос с измерением нагрузки имеет управление компенсацией давления, но управление модифицировано для приема двух сигналов давления, а не одного.Как и в случае с компенсацией давления, датчик нагрузки получает сигнал, представляющий давление нагнетания, а также второй сигнал, представляющий давление нагрузки. Этот сигнал исходит от второго отверстия ниже по потоку от первого. Это второе отверстие может быть клапаном регулирования расхода, находящимся непосредственно за выпускным отверстием насоса, отверстием золотника направляющего регулирующего клапана или может быть сужением в проводнике жидкости.

Сравнение этих двух сигналов давления в модифицированной секции компенсатора позволяет насосу определять как нагрузку, так и расход.Это еще больше снижает потери мощности, рис. 17. Выходной поток насоса изменяется в зависимости от перепада давления на двух отверстиях. Точно так же, как насос с компенсацией давления увеличил свое давление нагнетания на величину, необходимую для работы компенсатора давления, давление нагнетания насоса с измерением нагрузки и расхода обычно на 200–250 фунтов на квадратный дюйм выше, чем фактическое давление нагрузки.

Кроме того, чувствительный к нагрузке насос может соответствовать требованиям к нагрузке и расходу для одной функции контура или нескольких одновременных функций, соотнося мощность в лошадиных силах с максимальным давлением нагрузки.Это потребляет минимально возможную мощность и выделяет наименьшее количество тепла.

Управление оператором

Если регулируемый проход представляет собой регулирующий клапан с ручным управлением, система может работать в режиме согласования нагрузки по указанию оператора. Когда он открывает клапан управления потоком, поток увеличивается пропорционально (постоянный перепад давления на отверстии с увеличивающимся диаметром) при давлении, немного превышающем давление нагрузки.

Как показано на рис. 17, потери мощности очень малы при использовании компенсатора насоса переменного объема, чувствительного к нагрузке.Поскольку система управления определяет перепад давления, а не абсолютное давление, необходимо предусмотреть предохранительный клапан или другое средство ограничения давления.

Эта проблема решается с помощью управления с измерением нагрузки/ограничением давления, рис. 18. Это управление работает так же, как ранее описанное управление с измерением нагрузки, пока давление нагрузки не достигнет настройки ограничителя давления. В этот момент ограничительная часть компенсатора отменяет управление, чувствительное к нагрузке, чтобы разрушить ход насоса. Опять же, первичный двигатель должен иметь угловую мощность.

Шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке


Рис. 19. Шестеренчатые насосы, чувствительные к нагрузке, с двумя установленными гидростатами разных типов. Пружинная регулировка позволяет настраивать перепад давления для клапанов разных производителей или длин трубопроводов.

Поршневые и лопастные насосы

зависят от их способности изменять рабочий объем для выполнения измерения нагрузки. Как же тогда шестеренчатый насос может определять нагрузку, если его рабочий объем фиксирован? Как и стандартные шестеренчатые насосы, шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке имеют низкую начальную стоимость по сравнению с другими конструкциями с аналогичными характеристиками расхода и давления.Тем не менее, шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке обеспечивают универсальность аксиально-поршневых и лопастных насосов с переменным рабочим объемом, но без высокой сложности и высокой стоимости механизмов с переменным рабочим объемом.

Шестеренчатый насос с регулированием по нагрузке может:

  • обеспечивают высокую эффективность измерения нагрузки без высоких затрат, связанных с поршневыми или пластинчатыми насосами,
  • обеспечивает выходной поток от нуля до полного менее чем за 40 миллисекунд с небольшим скачком давления или без него и без наддува на входе насоса,
  • контуры привода с низким (приближающимся к атмосферному) разгрузочным давлением,
  • обеспечивают приоритетный поток и вторичный поток с низким давлением разгрузки для снижения потребляемой мощности в режиме ожидания и вторичной нагрузки, а
  • взаимозаменяемы с лопастными или поршневыми насосами с измерением нагрузки без необходимости изменения размеров трубопровода или компонентов.


Рис. 20. В шестеренчатый насос, чувствительный к нагрузке, добавлено управление разгрузочным устройством. В системе управления используется тарелка или плунжер, чтобы обеспечить максимальный поток при минимальном перепаде давления на разгрузочном устройстве с минимальным движением органа управления.


Рис. 21. Комбинированное управление достигается за счет включения вспомогательного предохранительного клапана, благодаря которому гидростат действует как основная ступень управляемого предохранительного клапана.

В поршневых насосах с измерением нагрузки

используются компенсатор давления и гидростат для изменения объемной подачи в систему в зависимости от давления нагрузки и требований к расходу.Гидростат представляет собой подпружиненное устройство, которое измеряет поток в соответствии с усилием пружины на его равных, но противоположных эффективных площадях. Он может быть ограничительным, как в последовательном контуре, или может перенаправлять первичное давление нагрузки на вторичное давление или давление в резервуаре. Проще говоря, гидростат разделяет общий поток на два потока: один представляет собой требуемый расход, а другой представляет собой требуемое давление первичного контура. Поршневой насос, чувствительный к нагрузке, использует свой гидростат для регулирования выходного потока в зависимости от давления нагрузки и перенаправляет избыточный поток насоса на вторичный канал, который может быть направлен в резервуар или во вторичный контур.

В шестеренчатом насосе, чувствительном к нагрузке, с другой стороны, используется гидростат в сочетании с разгрузочным устройством для изменения объемной производительности в зависимости от требований нагрузки и расхода. Поскольку поршневой и шестеренчатый насосы с измерением нагрузки используют один сигнал измерения нагрузки для управления давлением нагнетания и расходом насоса, они взаимозаменяемы в схемах измерения нагрузки. Оба типа имеют много общего и обеспечивают значительную экономию энергии по сравнению с системами, использующими насосы с постоянным рабочим объемом. Оба обеспечивают пониженное энергопотребление в рабочем режиме, когда для работы функции требуются расход и давление.Они также экономят электроэнергию в режиме ожидания — когда система простаивает или находится в нерабочем режиме. Кроме того, они могут уменьшить требуемый размер и, следовательно, стоимость клапанов, проводников и фильтров, необходимых для контура.

Шестеренчатый насос с измерением нагрузки, показанный на рис. 19, минимизирует энергопотребление в рабочем режиме за счет разделения общего потока нагнетания в соответствии с давлением удаленной первичной функции и первичным потоком. Это достигается за счет единого сигнала измерения нагрузки, исходящего из приоритетной цепи и направленного как можно ближе к стороне нагнетания шестерен насоса.

Добавление устройства управления разгрузкой в ​​контур насоса, рис. 20, позволяет системе экономить электроэнергию как в режиме ожидания, так и в режиме работы. Этот регулятор должен быть установлен параллельно входному отверстию гидростата и как можно ближе к стороне нагнетания шестерен. Он должен управляться тем же сигналом измерения нагрузки, что и на рис. 19. Этот сигнал заставляет насос сбрасывать весь поток из выпускного отверстия во вторичный контур при давлении, значительно ниже уставки перепада давления гидростата в режиме ожидания.

Управление разгрузчиком должно работать на том же дистанционном датчике нагрузки, который управляет гидростатом. В отличие от гидростата, разгрузочная тарелка управления разгрузкой выполнена с соотношением противолежащих площадей не менее 2:1. Любое обнаруженное линейное давление, превышающее 50 % давления нагнетания насоса, закроет управление разгрузочным устройством. Способность управления разгрузочным устройством разгрузить насос до давления нагнетания, близкого к атмосферному, контролируется усилием пружины тарелки или плунжера. Регулятор разгрузки установлен на самое низкое значение, чтобы поддерживать нагрузку внутреннего давления шестеренчатого насоса.По сравнению со стандартной схемой шестеренчатого насоса с постоянным рабочим объемом, это управление может снизить энергопотребление в режиме ожидания на 90%.

Двойное и комбинированное управление


Рис. 22. На этом разрезе показано комбинированное управление, которое имеет регулируемый гидростат, встроенный в орган управления разгрузочным устройством. Расположение гидростата в системе управления малой разгрузкой позволяет всем участкам поршня работать от единого сигнала отклика нагрузки. Он предназначен для приложений, использующих большие насосы, где вторичный поток обходит бак.

Сигнал измерения нагрузки может быть обусловлен ограничением давления в линии дистанционного измерения или доведением его до 0 фунтов на кв. дюйм. Это приводит к тому, что гидростат и управление разгрузочным механизмом чувствительного к нагрузке шестеренчатого насоса реагируют на условный сигнал в соответствии с давлением нагнетания. Это достигается путем обеспечения пилотного сброса, рис. 21, который заставляет гидростат действовать как основная ступень предохранительного клапана с пилотным управлением. Способность регулировать чувствительную к нагрузке линию запатентована и делает шестеренчатый насос с чувствительной к нагрузке полезной для функций, отличных от простого измерения нагрузки.

Шестеренчатый насос с комбинированным управлением, чувствительный к нагрузке, рис. 22, предназначен для насосов большой производительности и перепускает вторичный поток в резервуар. Он также запатентован и может использоваться в тех же целях, что и насос с двойным управлением. Однако, поскольку вторичный поток должен быть направлен в резервуар, его нельзя использовать, когда вторичный контур приводит в действие нагрузку.

Загрузить эту статью в формате .PDF

Основы насосов: принципы, работа и конструкция

Насос — это устройство, потребляющее энергию для подъема, транспортировки или сжатия жидкостей.По своей классификации насосы используются по-разному для передачи энергии жидкости. Основные методы:

— Объемный рабочий объем

— Добавление кинетической энергии

— Использование электромагнитной силы

о различных типах насосов, их работе и принципах работы. Поскольку курс компактен, он направлен на предоставление только практической и необходимой информации о различных типах насосов и их выборе.

Сначала, , вы начнете курс с краткого введения в насосы, а затем продолжите лекцию по классификации насосов. Затем, , вы потратите некоторое время, чтобы узнать о Насосной головке и ее влиянии на выбор . Узнав о напоре насоса и его производных, вы перейдете к наиболее важному параметру, влияющему на производительность насоса и, следовательно, к его конструкции и выбору — Кавитация . Мы потратим больше времени на «Явление кавитации» , чтобы обеспечить лучшее понимание, поскольку эта тема является одним из наиболее часто задаваемых вопросов на собеседованиях.

Познакомившись с основными параметрами, вы перейдете к центробежным и поршневым насосам отдельно, чтобы изучить их конкретные типы и принципы работы. За этим набором ценной информации следуют Кривые производительности насоса , где мы поможем вам узнать о:

— Как построить кривую насосной системы

— Как читать кривую производительности насоса

— Как построить используйте как кривые системы, так и кривые производительности для управления работой

— Как NPSH влияет на процесс и

— Как это показано с помощью кривой производительности

За практическими занятиями последует еще одна важная лекция «Многочисленные насосы в работе», , где мы обсудим:

— насосы, работающие в Серия

— Насосы, работающие в Параллель

9000 2 — последовательно/параллельно?

— Что лучше выбор и т.д.

Поскольку вы перешли на страницу предварительного просмотра этого тренинга, пожалуйста, не стесняйтесь принять участие в курсе, поскольку существует 30-дневная гарантия возврата денег в случае предоставления неактуальной и ненадлежащей информации. Кроме того, наша команда разработчиков и инструкторов всегда готова ответить на ваши вопросы, касающиеся материалов курса . Таким образом, в случае необходимости помощи с нашей стороны, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам по электронной почте или по номеру в разделе вопросов и ответов .

Итак, вы готовы? Давайте начнем!

Принцип работы мембранного насоса

Для начала давайте начнем описание с мембранного насоса и принципа его работы .Название диафрагменного насоса происходит от РЕЗИНОВОЙ МЕМБРАНЫ, которую насос использует для достижения насосного действия. Диафрагма работает по принципу вытеснения воздуха. Мембрана механически толкается и вытягивается из насосной камеры.

Когда диафрагма схлопывается, весь воздух вытесняется из камеры диафрагмы. Когда диафрагма расширяется, шлам или что-либо перекачиваемое всасывается в камеру диафрагмы через всасывающую линию. Это ИНДУКЦИОННЫЙ или ВСАСЫВАЮЩИЙ ХОД, ВЫПУСКНОЙ или ВЫПУСКНОЙ ХОД просто заставляет диафрагму снова сжиматься.

Навозная жижа будет сбрасываться из нагнетательной линии. Для управления всасыванием и нагнетанием впускная и выпускная линии будут иметь ОДНОХОДОВОЙ КЛАПАН в каждой из них. Они обеспечивают доступ материала только к правой линии. На такте всасывания или такте всасывания вакуум будет удерживать нагнетательный клапан закрытым. На такте нагнетания односторонний клапан впускной линии не открывается.
В некоторых случаях для увеличения скорости и производительности насоса может быть добавлена ​​вторая диафрагма, эта вторая диафрагма будет находиться на такте всасывания, а первая — на такте нагнетания.Это также снижает вибрацию и движение насоса.
Энергия, необходимая для работы диафрагмы, может быть получена различными способами: от ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО или ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ до ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Существует большое количество вариантов конструкции с пневматическим двигателем. Принцип работы мембранного насоса так же прост, как два клапана, открывающихся и закрывающихся с использованием давления воздуха, чтобы заставить поршень двигаться вперед и назад, или так же сложен, как тонко сбалансированные лопасти, которые вращаются воздухом.Использование пневматического двигателя в этом типе насоса позволяет использовать его более чем в одном приложении. Воздушные двигатели можно сделать небольшими и легкими, они идеально подходят для использования в качестве переносного насоса. В качестве погружного насоса использование воздуха делает его герметичным устройством без внешних движущихся частей. Поскольку он не выделяет дыма и не использует электричество, его можно использовать в помещении или рядом с легковоспламеняющимися жидкостями. Эти преимущества делают его очень удобным насосом на обогатительной фабрике, хотя бы в качестве аварийного оборудования.

У вас есть два варианта, которые вы можете использовать для контроля объема, проходящего через этот насос.Вы можете УВЕЛИЧИТЬ или УМЕНЬШИТЬ СКОРОСТЬ хода диафрагмы, или вы можете УДЛИНИТЬ или СОКРАТИТЬ ход диафрагмы, что приведет к увеличению или уменьшению пропускной способности насоса.
Он хорошо справляется с материалами высокой плотности, и при хорошем обслуживании он является надежным, но медленным насосом. Недостатком для некоторых приложений является нестационарное давление его нагнетания, даже у насосов с двойной диафрагмой есть пауза между циклами нагнетания.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИФФУЗИОННОГО НАСОСА

| Масло для диффузионных насосов Enparticles

ВВЕДЕНИЕ

Диффузионные насосы, вероятно, являются наиболее часто используемыми механизмами для создания высокого вакуума в промышленной вакуумной обработке.Он также широко используется в масс-спектрометрии, аналитическом приборостроении, исследованиях и разработках и нанотехнологиях. Поскольку в них нет движущихся механических частей, диффузионные насосы чрезвычайно надежны и работают практически без шума и вибрации. По той же причине диффузионные насосы относительно недороги при покупке, эксплуатации и обслуживании.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Он также очень эффективен для создания вакуума от 10 -10 до 10 -2 мбар даже в плохих условиях, когда присутствуют реактивные газы или газы с избыточным содержанием частиц.Диффузионный насос представляет собой камеру из нержавеющей стали, размеры которой различаются в зависимости от области применения. Вообще говоря, внутренняя часть диффузионных насосов, независимо от размера, одинакова и состоит из трех конусообразных напорных форсунок разного размера, расположенных вертикально друг над другом. Самый нижний сложенный конус является самым большим и уменьшается в размере по мере продвижения вверх, представляя собой форму направленной вверх стрелки. В самом низу камеры расположен нагреватель, в котором масло для диффузионных насосов на силиконовой основе нагревается до перехода в газообразное состояние, обычно до температуры 180–270°C.Возбужденный газ движется вверх и выходит через напорные форсунки, направленные под углом вниз. Испускаемый вниз пар движется с невероятной скоростью 750 миль в час, иногда преодолевая звуковой барьер, один мах. Когда газ движется к стенкам насосной камеры, он захватывает молекулы воздуха по пути «диффузии». Поскольку стенки насосной камеры обычно охлаждаются водой, когда газ достигает стенок камеры, он немедленно возвращается в жидкое состояние, высвобождая захваченные молекулы воздуха в более низком положении и при повышенном давлении создавая вакуум.Масло капает обратно на дно насосной камеры, где снова нагревается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Напомним, что в верхней части камеры начинается вакуум и где молекулы воздуха втягиваются в диффузионный насос и движутся вниз при повышенном давлении. В нижней части насоса находится патрубок, через который всасываемый воздух выходит из насоса. Поскольку сам диффузионный насос не может поддерживать выходное давление, требуется дополнительный форвакуумный насос для поддержания выходного давления примерно на уровне 0.1 мбар. Хотя диффузионные насосы, вероятно, являются наиболее экономичным методом создания высокого вакуума, существуют ограничения, которые делают их непригодными для некоторых применений. Например, обратный поток может возникнуть, когда газообразное масло насоса попадает обратно в вакуумную среду и загрязняет ее. Таким образом, использование диффузионного насоса может оказаться неприемлемым для приложений, где требуется чистая вакуумная среда, например, когда используется высокочувствительное аналитическое оборудование. Поскольку альтернативные высоковакуумные насосы намного дороже, диффузионные насосы иногда все еще используются с добавленными холодными ловушками и перегородками для предотвращения обратного потока за счет немного более низкой производительности насоса.

Ваш диффузионный насос требует обслуживания, ремонта или капитального ремонта? Найдите ближайшую к вам профессиональную компанию в нашем каталоге компаний, обслуживающих диффузионные насосы.

Простая схема, показывающая, как на самом деле работает диффузионный насос.

КЛАССИФИКАЦИИ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ – ФАДХ В ХАССАН

Насос — это устройство, которое механически перемещает жидкости из одного места в другое. По сути, это самая ранняя форма машины, восходящая к Древнему Египту.

Классификация насосов

Обычно классификация насосов осуществляется на основе их механической конфигурации и принципа работы.

Классификация насосов в основном делится на две основные категории:

1. Динамические насосы / Кинетические насосы

2. Поршневые насосы / объемные насосы

1. Динамические насосы

Динамические насосы сообщают жидкости скорость и давление, когда она движется мимо или через рабочее колесо насоса, и впоследствии преобразуют часть этой скорости в дополнительное давление.Его также называют кинетическими насосами

.

Кинетические насосы подразделяются на две основные группы: центробежные насосы и объемные насосы.

Классификация динамических насосов

А. Центробежные насосы

Центробежный насос представляет собой вращающуюся машину, в которой поток и давление создаются динамически. Изменения энергии происходят благодаря двум основным частям насоса: рабочему колесу и улитке или корпусу. Функция корпуса состоит в том, чтобы собирать жидкость, выбрасываемую крыльчаткой, и преобразовывать часть кинетической (скорости) энергии в энергию давления.

При работе насоса создается повышение давления жидкости от входа насоса к его выходу. Эта разница давлений гонит жидкость по системе или установке.

а. Радиальный поток:
Рабочее колесо нагнетает жидкость под прямым углом к ​​оси вала. В этом центробежном насосе давление в котором создается полностью за счет центробежной силы. Насосы радиального типа используются для применения с высокой теплотой и низким расходом.

В радиальных насосах отношение наружного диаметра рабочего колеса (D2) к диаметру отверстия (D1) равно 2 или более, а рабочее колесо имеет узкую ширину.

б. Смешанный поток:
Направление потока частично осевое и частично радиальное. Отсюда следует, что поток диагональный. Насосы смешанного типа используются для работы со средним напором и высоким напором.

В этом центробежном насосе давление создается частично за счет центробежной силы и частично за счет подъема лопастей рабочего колеса на жидкость.

В насосах со смешанным потоком отношение наружного диаметра рабочего колеса (D2) к диаметру отверстия (D1) менее 1,5, а рабочее колесо имеет большую ширину.

в. Осевой поток:
Поток через рабочее колесо параллелен оси вала, низкий напор и очень высокий напор. Насосы осевого типа используются для работы со средним напором и высоким напором.

В этом центробежном насосе, в котором давление создается за счет толкающего или подъемного действия лопастей рабочего колеса на жидкость.

В осевых насосах отношение наружного диаметра рабочего колеса (D2) к диаметру отверстия (D1) равно единице, а рабочее колесо не имеет ширины.

д. Осевые насосы с разъемным корпусом

Осевые насосы с разъемным корпусом имеют корпус, разъемный по центральной линии вала. Рабочие колеса можно легко открыть для обслуживания и осмотра, сняв верхнюю половину кожуха. Его также называют насосом с горизонтальным разъемом или горизонтальным разъемным корпусом. Насосы с осевым разъемом могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми для более высоких давлений.

Насосы обычно монтируются с валами в горизонтальном положении, но также доступны насосы с вертикальной установкой для уменьшения занимаемой площади.

B. Вертикальные насосы

Вертикальные насосы

изначально разрабатывались для перекачки скважин. Размер отверстия скважины ограничивает внешний диаметр насоса и, таким образом, определяет общую конструкцию насоса.

Вертикальные насосы можно разделить на три основные категории

а. Линейно-вальные насосы
b. Погружные насосы
c. Горизонтально установленный осевой поток

а. Насосы с линейным валом:
В двигателях этого типа привод устанавливается на напорной головке.Линейный вал проходит через колонну к узлу барабана и передает крутящий момент на ротор насоса.

б. Погружные насосы
Погружные насосы (также известные как ливневые насосы, насосы для сточных вод, септические насосы) могут работать даже при полном погружении в воду.

Погружные насосы представляют собой моноблочные насосы с приводом от погружного двигателя и предназначены для погружной установки в обводненной скважине. Двигатель установлен под узлом барабана и напрямую соединен с валом ротора насоса.

C. Системы пожарных гидрантов

Насосная система пожарного гидранта (также известная как пожарный насос, усилитель гидранта, пожарный водяной насос) технически не насос, а система сама по себе. Бустерный гидрантный насос обычно состоит из 1 центробежного насоса и других компонентов, таких как панель управления, и соединен с дизельным или электрическим двигателем.

2. Поршневые насосы

Объемные насосы, подвижный элемент (поршень, плунжер, ротор, кулачок или шестерня) вытесняет жидкость из корпуса насоса (или цилиндра) и одновременно повышает давление жидкости.Таким образом, поршневой насос не создает давления; он производит только поток жидкости.

Классификация поршневых насосов

Основные поршневые насосы подразделяются на три категории:

A. Поршневые насосы
B. Роторные насосы
C. Пневматические насосы.

A. Поршневые/поршневые/насосы:

Поршневой насос представляет собой объемный насос, в котором уплотнение высокого давления совершает возвратно-поступательное движение с поршнем.Поршневые насосы могут использоваться в различных целях и могут использоваться для перекачивания красок, шоколада, кондитерских изделий и т. д.

В поршневом насосе поршень или плунжер движется вверх и вниз. При такте всасывания цилиндр насоса наполняется свежей жидкостью, а при такте нагнетания она вытесняется через обратный клапан в нагнетательный трубопровод.

Поршневые насосы могут развивать очень высокое давление. К этим типам насосов относятся плунжерные, поршневые и диафрагменные насосы.

а.Плунжерные/поршневые насосы:
Плунжер содержит крейцкопф, приводимый в движение распределительным валом. Производительность насоса можно регулировать, изменяя ход поршня, скорость вращения насоса или и то, и другое. Ход насоса изменяется за счет установки эксцентрикового штифта.

Эти типы насосов используются для подачи сточных вод, шлама, накипи, нижнего потока сгустителя отстойника. Может применяться как для передачи, так и для учета услуг. Такие насосы доступны в одно- и многоцилиндровых моделях.

б. Мембранные насосы:
Эти типы насосов достаточно универсальны, они перекачивают самые разные жидкости, такие как пищевые добавки, химикаты, сухие порошки, суспензии, фармацевтические продукты, сточные воды и т. д. Преимуществом диафрагменных насосов является отсутствие уплотнений или набивки, это означает, что их можно использовать в приложениях, требующих нулевой утечки.

B. Насосы роторного типа

Ротор роторных насосов вытесняет жидкость либо за счет вращения, либо за счет вращательного и орбитального движения.Механизмы роторных насосов, состоящие из корпуса с плотно прилегающими кулачками, кулачками или лопастями, обеспечивающие транспортировку жидкости.

Лопастные, шестеренчатые и лопастные насосы представляют собой объемные роторные насосы.

а. Ротационно-лопастные насосы Лопастные насосы
содержат два ротора с эластомерным покрытием, которые приводятся в движение встроенным редуктором и синхронизируются синхронизирующими шестернями. Роторы вращаются, не касаясь друг друга или корпуса. Жидкость всасывается через входное отверстие в карманы между лопастями и стенками камеры.Поскольку жидкость не может выйти между двумя роторами, она выбрасывается в направлении вращения внешних лопастей через выпускное сопло.

Кулачковые насосы

обладают превосходными гигиеническими характеристиками, высокой эффективностью, надежностью, коррозионной стойкостью и хорошими характеристиками очистки и стерилизации на месте (CIP/SIP). Таким образом, они очень популярны в пищевой и фармацевтической промышленности.

б. Винтовые насосы
Винтовые насосы представляют собой особый тип роторных объемных насосов, в которых поток через насосные элементы является действительно осевым.Винтовые насосы представляют собой незасоряющиеся устройства с атмосферным напором большого объема, которые могут перекачивать различные твердые частицы и мусор из неочищенных сточных вод без фильтрации. Однако винтовые насосы имеют практическое ограничение в отношении высоты нагнетания.

в. Винтовые насосы
Винтовые насосы прогрессивного типа специально разработаны для перекачивания абразивных и вязких жидкостей с высоким содержанием твердых частиц, волокон и воздуха. Винтовой ротор из твердой стали вращается и вращается внутри статора из эластомера.

д. Перистальтические насосы
Перистальтические насосы создают постоянный поток для дозирования и смешивания и способны перекачивать различные жидкости, от зубной пасты до всех видов химикатов.Они широко используются в водоподготовке, химической и пищевой промышленности.

эл. Шестеренчатые насосы
Шестеренчатые насосы перекачивают жидкость с помощью шестерен, входящих и выходящих из зацепления, что создает непульсирующее насосное действие. Они способны перекачивать при высоком давлении и эффективно перекачивать жидкости с высокой вязкостью.

Шестеренчатые насосы с внутренним и внешним зацеплением представляют собой два основных типа шестеренных насосов. Основные различия между двумя типами шестеренчатых насосов заключаются в расположении шестерен и месте захвата жидкости.

C. Пневматические насосы

Сжатый воздух используется для перемещения жидкости в пневматических насосах. В пневматических эжекторах сжатый воздух вытесняет жидкость из сосуда под давлением с гравитационной подачей через обратный клапан в нагнетательную линию серией скачков, разделенных временем, необходимым для повторного заполнения резервуара или ресивера.

Поделиться этой записью: в Твиттере на Фейсбуке в Google+ на LinkedIn

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

Основные принципы работы диффузионных насосов

Обычно современные диффузионные насосы имеют четыре или пять ступеней сжатия, что означает четыре или пять отдельных последовательно соединенных масляных завес. Каждая ступень улавливает газ выше масляной завесы и выбрасывает его ниже масляной завесы, а каждая последующая ступень имеет струи с постепенно укорачивающимися завесами. Более длинная завеса обеспечивает большую площадь поверхности для захвата молекул над ней, но за счет прочности завесы.Представьте, что вы держите большой палец на конце садового шланга, создавая струю. Вы замечаете, что вода остается на листе некоторое время, прежде чем разбивается на мелкие капли. То же самое относится и к масляным завесам в диффузионном насосе. Если завеса разорвется, часть газа под ней улетит назад, что приведет к остановке перекачки.

Таким образом, по мере повышения давления на этапах сжатия завесы становятся все короче и короче. В пятиступенчатом насосе последняя ступень представляет собой поток пара большого объема с высокой скоростью, который увлекает перекачиваемые газы в выхлоп.Пятая ступень уменьшает противодавление на каждой из четырех вышестоящих ступеней, что помогает масляной завесе сохранять свою целостность при более высоких давлениях на входе в насос.

Рисунок 3. Пять стадий сжатия

Диффузионные насосы имеют два основных фактора, которые заставляют насос работать: тепло и внутренняя геометрия. Он имеет очень простой принцип работы, но может быть очень сложным в разработке и производстве из-за жестких ограничений, в которых работают эти два фактора. Более узкие форсунки заставят насосный котел работать при более высоком давлении и температуре, что может создать более сильную масляную завесу, но может сделать его более подверженным турбулентности и потере производительности, если нагреватели подают в котел слишком большую мощность.Более широкие зазоры на форсунках могут привести к тому, что котел будет работать при более низком давлении и температуре, но может потребоваться больше энергии для увеличения потока паров масла. Они отлично перекачивают большинство газов, хотя с трудом перекачивают водяной пар. Некоторые факторы, влияющие на производительность насосов:

  • Размер входного отверстия: бесспорно основной фактор скорости откачки во всех высоковакуумных насосах.
  • Тип масла: Существует ряд различных специализированных масел, которые влияют на предельный вакуум и производительность в различных областях применения.Сравните различные типы масла
  • Охлаждающая вода: Охлаждающая вода является частью теплового цикла этого насоса. Вам нужно добавить тепло, чтобы испарить масло, а затем отвести тепло, чтобы повторно сконденсировать его для следующего цикла через насос. Адекватное охлаждение насоса может улучшить или нарушить работу.

Скорость откачки по сравнению с пропускной способностью.

Скорость откачки — это число производительности насоса, которое большинство людей увидит опубликованным производителями диффузионных насосов.Это объемная скорость, что означает, что при изменении давления пропорционально изменяется количество фактически перекачиваемых молекул газа. Другими словами, насос делает глоток одинакового размера каждую секунду, но с небольшим количеством молекул газа, присутствующих при более низком давлении, каждый глоток менее концентрированный. С другой стороны, пропускная способность является массовым расходом. Это мера количества молекул газа, перемещаемых от входа насоса к выходу насоса за каждую секунду. Насос с более высокой пропускной способностью всегда будет откачивать камеру быстрее, потому что он перекачивает больше при более высоком давлении, когда необходимо удалить больше газа.Таким образом, при просмотре спецификаций, чтобы определить лучший насос для вашей системы, обязательно сравните пропускную способность.

Связанный:  Узнайте, сколько может сэкономить переход на технологию сухого вакуума. Нажмите кнопку ниже, чтобы использовать наш Калькулятор сравнения общей стоимости владения и узнать!

 

Фактическая скорость откачки и заявленная скорость откачки.

Несколько десятков лет назад Американское вакуумное общество разработало стандарт для измерения скорости откачки диффузионных насосов.К сожалению, метод, лежащий в основе этого стандарта, рассчитывает скорость откачки примерно на 70% выше реальной скорости откачки. Таким образом, все скорости диффузионной откачки, использующие стандарт AVS, завышены почти в 1,7 раза.

Позже был создан международный стандарт для измерения скорости диффузионной откачки, ISO (Международная организация по стандартизации). Этот новый стандарт ISO намного ближе к реальности, хотя все еще примерно на 25% завышен по сравнению с реальной скоростью откачки в реальном мире.Причина отклонения от стандарта ISO заключается в том, что измерения, выполненные для этого стандарта, выполняются в лаборатории с одним газом, таким как азот, в лабораторных условиях окружающей среды. В реальном мире камеры, которые мы откачиваем, обычно заполнены атмосферным воздухом, который содержит много газов, включая водяной пар, который сложно быстро удалить большинству вакуумных насосов. Если в вашем регионе много водяного пара, лучшим насосом является криогенный насос, который использует конденсирующуюся природу водяного пара в своих интересах, замораживая молекулы на огромных площадях поверхности.Просмотрите наш выбор криогенных вакуумных насосов на странице нашей продукции.

Иногда ваши вопросы выходят за рамки основ. Тогда лучше всего обратиться к специалистам. Нажмите кнопку ниже и пообщайтесь с командой Leybold — мы всегда готовы помочь!

 

 

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.