Насосы объемного действия - OXFORDST.RU

Насосы объемного действия

Объёмные насосы: классификация и принцип действия

Каждый механизм подразделяется на 2 категории в зависимости от того, какой тип движения он использует. Существует поступательное и вращательное движение.

Поступательные насосы

Первая категория это поступательные насосы. Каждый поступательный насос имеет расширяющуюся и сжимающуюся камеру и клапаны, чтобы подводить жидкость к насосу, а затем направлять её в трубопровод.

Поршневой насос

Механизм состоит из поршня внутри цилиндра с обратными клапанами на входе и на выходе.

Поршневой насос

Когда поршень совершает ход (вверх в данном случае), объем внутри цилиндра расширяется. Давление снижается и открывается всасывающий клапан, а жидкость через подводящее отверстие попадает в цилиндр.

По определению обратные клапаны пропускают жидкость только в одном направлении. Поэтому они предотвращают обратные потоки жидкости и направляют жидкость через насос.

Когда открывается всасывающий клапан, то нагнетательный закрывается. При нагнетательном ходе поршня, в ходе вниз в данном случае, поршень давит на жидкость в цилиндре, давление нарастает, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается, чтобы выпустить жидкость в трубопровод.

Аксиально-поршневой насос

Он более сложен, чем демонстрационный пример, но его принцип действия такой же.

Аксиально-поршневой насос имеет множество поршней, которые равно распределены на вращающейся под углом плите.

Когда плита вращается, поршень направляется внутрь цилиндров или наружу.

Как и большинство поступательных насосов, поршневые насосы довольно эффективны и способны создавать большое давление.

Когда плита вращается, поршень направляется внутрь цилиндров или наружу.

Плунжерный насос

Плунжерные насосы схожи с поршневыми насосами, но они работают немного по-другому. В отличие от плотно закрепленного поршня, плунжер закреплен свободно.

Физическая масса плунжера изменяет объём камеры и перемещает жидкость.

Плунжерный насос

Это – плунжерный насос тройного действия, у которого плунжеры расположены в шахматном порядке для плавного нагнетания жидкости.

Плунжерный насос

Диафрагменный насос

В отличие от плунжерного насоса и поршневого, здесь есть растягивающаяся резиновая диафрагма. Когда она растягивается, объем камеры изменяется, что заставляет жидкость входить и выходить из рабочей камеры.

Диафрагменный насос

Например, пневматический насос с двумя диафрагмами. Он имеет две диафрагмы расположенные обратно друг к другу. Диафрагмы связаны штоком, поэтому он двустороннего действия.

Диафрагменный насос

Основное преимущество диафрагменных насосов в том, что он не требует уплотнения, потому что сухая и мокрая часть насоса отделены друг от друга самой диафрагмой.

Вращающиеся насосы

Все вращающиеся насосы используют движущуюся камеру, которая улавливает жидкость и доставляет с одной стороны насоса в другую.

Шестерёнчатый насос

Шестерёнчатый насос правильно называть внешним. Механизм состоит из 2 вращающихся шестерен внутри овального корпуса. Одна шестерня – ведомая, другая – ведущая.

Шестерёнчатый насос (внешний)

Во всасывающем отверстии жидкость попадает между зубьями шестерни и внутрь стенки корпуса. Вращательное движение двигает полость из одной части насоса в другую. И когда зубья снова уходят в сцепление – полость закрывается, выталкивая жидкость через нагнетательное отверстие.

Другая конфигурация шестерёнчатого механизма – внутренняя.

Шестерёнчатый насос (внутренний)

Здесь нижняя шестерня в круглом корпусе двигает внутреннюю шестерню. Шестерни разделены полукругом. Жидкость попадает в одну из двигающих полостей между внутренней шестерней и полукругом, или внешней шестерней и полукругом. Как и во внешнем шестерёнчатом насосе, полость двигаются из одной части насоса в другую. Когда зубья возвращаются за сцепление, полость закрывается, выталкивая жидкость через нагнетательное отверстие.

Кулачковый насос

Кулачковый насос работает схоже с шестерёнчатым насосом.

Кулачковый насос

Но роторы двигаются независимо с синхронными шестернями. Роторы имеют два или более кулачков, и двигающаяся полость формируется между внешней поверхностью кулачков и внутренней стенкой овального корпуса. Когда один из кулачков вращается от центра корпуса, частный зазор между кулачком и другим ротором закрывает полость и выталкивает жидкость в нагнетательное отверстие.

Лопастной насос

Его роторы имеют пазы для скользящих лопаток. Центробежная сила выбрасывает лопатки до соприкосновения с внутренней части круглого корпуса, создавая герметичную полость. Когда вращается ротор, лопатки, то выпадают из пазух, то заново впадают в них. Полость, проходя через всасывающее отверстие, увеличивается и захватывает жидкость. Проходя через нагнетательное отверстие, камера уменьшается, выталкивая жидкость. Достоинства этих насосов в том, что они изнашиваются равномерно, потому что их лопатки всегда соприкасаются со стенками.

Лопастной насос

Перистальческий насос

Перистальческий насос имеет растягивающийся шланг, зажатый между роликами и внутренней частью корпуса. Так как, ролики вращаются вокруг центральной оси, они сжимают жидкость, и двигают её через шланг к всасывающему отверстию. Как и диафрагменные насосы, перистальческие насосы не требуют уплотнения, потому что жидкость полностью находится внутри шланга. Они превосходны при перекачивании вязких жидкостей с кучей солей.

Винтовой насос

Они могут иметь один вал с множеством винтов на нём. Но обычно они имеют два или три вала. Центральный вал двигает другие валы, как винт или червячная передача. Когда винт вращается в корпусе, жидкость попадает в шаги между резьбой, проходит по всей длине камеры и попадает в нагнетательное отверстие.

Винтовой насос

Кавитационный насос

Этот необычный насос очень похож на винтовой насос, но он функционирует иначе. Ротор имеет форму спирали, а корпус внутри имеет форму двойной спирали. Когда ротор расширяется и качается внутри корпуса, создается полость, проходящая по длине всего корпуса, жидкость попадает в эту полость и доходит до нагнетающего отверстия.

Кавитационный насос

Классификация насосов. Объемные насосы

Современная жизнь немыслима без насосов. Эффективно и безопасно для окружающей среды насосы перемещают любые жидкости – горячие и холодные, чистые и с загрязнениями – обеспечивая комфортные условия жизни каждому человеку. В системах жизнеобеспечения зданий используется множество насосов разных конструкций, выполняющих самые разнообразные функции – от водоотведения до циркуляции в системах отопления. Развитие технологий позволило уменьшить размеры насосов, сделать их менее шумными (а в случае с насосами с «мокрым ротором» и вовсе практически бесшумными), более экономичными и безопасными при эксплуатации.

Под насосом понимают специальное устройство, агрегат, преобразующий механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащую для перемещения и создания напора этой жидкости. Основным в данном определении является именно создание напора, так как устройства, использующие безнапорное перемещение жидкостей, насосами не называются. Напором насоса называется приращение механической энергии единицы массы жидкой среды между выходным и входным (нагнетательным и всасывающим) патрубками насоса.

В промышленности существует огромное количество видов насосного оборудования для различного нужд. Причем по одному назначению могут использоваться насосы совершенно разных конструкций. Поэтому была введена система классификации насосов по различным критериям — по принципу работы, по конструктивному исполнению, по назначению, по форме рабочих органов, по направлению движения рабочей среды и так далее. Но в данной статье будут рассмотрены только самые основные критерии.

Основная классификация насосов идет по такому параметру, как тип рабочей камеры. По данному признаку насосы делятся на:

  1. объемные (в них перемещение рабочей среды происходит под воздействием поверхностного давления при циклическом изменении объема насосной камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса);
  2. динамические (в них перемещение рабочей среды происходит под воздействием гидродинамических сил в насосной камере, которая постоянно сообщается с входом и выходом насоса – объем насосной камеры неизменен).

К объемным насосам относятся:

  • возвратно-поступательные (в насосах данного вида перекачка жидкости происходит в результате осевого движения поршня в цилиндре насоса, который через клапаны всасывания и нагнетания периодически соединяется с всасывающим и нагнетательным патрубками. Вследствие поступательного движения поршня происходит увеличение рабочего объема насоса, в цилиндре создается разряжение и жидкость всасывается через всасывающий клапан, а при обратном ходе поршня из-за уменьшения рабочего объема через нагнетательный клапан вытесняется в выходной патрубок насоса);
  • роторные (в них перемещение рабочей среды происходит по принципу вытеснения. Один или несколько вращающихся поршней или винтов образуют друг с другом рабочие полости в цилиндре насоса. Жидкость из полости всасывания выталкивается в полость нагнетания вследствие того, что размеры полости всасывания больше, чем у полости нагнетания).
Читайте также  Военные реформы Путина

Насосы возвратно-поступательного действия по виду вытеснителя делятся на два типа:

  1. поршневые;
  2. мембранные.

Поршневые насосы по конструктивным особенностям классифицируются на следующие виды:

  1. клапанные, дисковые, крыльчатые или плунжерные;
  2. горизонтальные, вертикальные, аксиальные или радиальные;
  3. простого или двойного действия;

Классификация роторных насосов идет по конструктивному исполнению рабочего органа. Они делятся на пять основных видов, а именно:

  1. шестеренные (в них жидкость, попадая в межзубчатые пространства зубчатых колес, перемещается от полости всасывания к нагнетательной полости насоса);
  2. винтовые (в них, в отличие от шестеренных насосов процесс перемещения жидкости осуществляется в осевом направлении по свободным межвинтовым полостям от стороны всаса к напорной стороне);
  3. кулачковые (различная форма роторов, устанавливаемых в этих насосах, позволяет перекачивать жидкости с большими включениями, не повреждая их структуру);
  4. пластинчатые (эффект нагнетания в данных насосах осуществляется вследствие изменения рабочих объемов полостей всасывания и напора. Уплотнение между всасывающим и нагнетательным патрубками осуществляется плоскими пластинами (что дало название типу) или лопатками, помещенными в пазах ротора);
  5. роликовые (в данном типе насосов перекачка жидкости обуславливается эксцентрично расположенными в корпусе вращающимися поршнями, которые приводят эластичную оболочку в колебательное движение и перемещают жидкость вследствие быстрого изменения рабочего объема (пропорционально частоте вращения насоса) полостей всаса и напора).

Основными преимуществами роторных насосов по сравнению с поршневыми являются:

  • значительно более равномерная подача;
  • исключение из конструкции клапанов, что приводит к снижению потерь мощности при работе, а, следовательно, к увеличению КПД насоса;
  • способность работать с более высокой частотой вращения.

Недостатки роторных насосов по сравнению с поршневыми такие:

  • повышенные требования к качеству перекачиваемой среды (из-за того, что герметичность в роторных насосах достигается за счет плотного прилегания подвижных частей к неподвижным, жидкость не должна оказывать абразивного воздействия на детали насоса);
  • сложность конструкции, что влечет за собой снижение надежности и увеличение стоимости обслуживания и ремонта.

Более на объемных насосах останавливаться не будем, так как для нужд отопления наиболее используются центробежные насосы (которые являются частным случаем динамических насосов) и основное внимание в следующих статьях будет уделено именно им.

Объемные насосы для перекачивания загрязненных жидкостей

7.1 Общая характеристика объемных насосов

В отличие от центробежных насосов, которые являются гидродинамическими машинами, в насосах объемного типа перекачки жидкости происходит за счет принудительного изменения объема полости, которая заполняется жидкостью. Объемный насос, независимо от конструкции, имеет три основных элемента:

  1. Рабочая камера — полость в проточной части насоса, которая заполняется жидкостью и объем которой меняется.
  2. Вытеснитель — элемент, движение которого изменяет объем рабочей камеры.
  3. Распределитель — устройство, служащее для направления потока жидкости из всасывающего патрубка в рабочую камеру или из рабочей камеры к нагнетательному патрубку.

7.2 Конструкция поршневого насоса

Поршневой насос одностороннего действия имеет следующие основные элементы, рис. 7.1: цилиндр 4, поршень 8, шток поршня 9, рабочую камеру 5, всасывающий патрубок 7, нагнетательный патрубок 2, всасывающий клапан 6, нагнетательный клапан 1, пневмокомпенсатор 3 и кривошипно-шатунный механизм 10 соединен с двигателем.

При движении поршня 8 насоса слева направо в рабочей камере 5 образуется разряжение, благодаря которому жидкость поднимается по всасывающем патрубке 7, открывает всасывающий клапан 6 и поступает в рабочую камеру, заполняя пространство . При обратном движении поршня давление в рабочей камере возрастает, вследствие чего всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 1 открывается и жидкость вытесняется в нагнетательний патрубок 2. Таким образом, за один оборот вала двигателя, что соответствует двойному ходу поршня, в насосе происходит один раз всасывание и один раз нагнетание.

Недостаток однопоршневого насоса одностороннего действия — его неравномерная работа — максимальная подача в 3,14 раза превышает среднюю. При всасывании жидкости в сеть не поступает и двигатель работает почти без нагрузки. В начале цикла нагнетания происходит резкий рост скорости потока жидкости в нагнетательном трубопроводе, через низкую сжимаемость приводит к явлению гидравлического удара — давление за насосом становится значительно больше среднего.

Такая неравномерность в работе насоса приводит к его преждевременному износу. Для уменьшения колебаний давления и подачи поршневых насосов используется пневматический компенсатор 3 — камера, разделенная гибкой мембранной на две полости. Нижнюю соединим с напорным патрубком, а верхнюю заполнено сжатым газом, который амортизирует колебания давления и подачи.

Поршневой насос двухстороннего действия имеет две рабочие камеры A и B, два всасывающих и два нагнетательных клапана, рис. 7.2. При движении поршня 8 слева направо жидкость под действием разряжения, которое создается поступает из всасывающего патрубка 7 в камеру А, одновременно из камеры В жидкость выталкивается в нагнетательный патрубок.

Трехпоршневий насос представляет собой соединение трех насосов одностороннего действия, приводимые в движение от общего коленчатого вала, кривошипы которого смещены друг от друга на 120°. Такие насосы имеют значительно большую равномерность работы, чем насосы однопоршневые одно и двустороннего действия — максимальная подача превышает среднюю лишь в 1,047 раза. Мощность двигателя в них используется более эффективно, а подача жидкости осуществляется почти непрерывным потоком. Недостаток трехпоршвых насосов — их громоздкость и малая надежность при работе на абразивных гидросмесей.

По сравнению с центробежными, поршневые насосы имеют следующие преимущества: возможность создания значительного давления при небольшой подаче; жесткая характеристика — с ростом давления подача насоса остается практически неизменной; способность самовсасывания — насосы не требуют заливки перед пуском.

Недостаток таких насосов — значительная сложность конструкции, особенно много поршневых насосов, наличие понижающей передачи и кривошипно-шатунного механизма, клапанов, из условий ет низкую надежность насосов, значительные габариты и массу, затрудняет обслуживание и защиту от абразивного износа при транспортировке гидросмесей. Кроме того, недостатком является неравномерность и ограниченность подачи при этом насосы имеют очень большие габариты 20-45 тонн.

7.3 Конструкция плунжерных насосов

Плунжерные насосы относятся к объемным машин одностороннего действия. Схема работы их такая же, как в трехцилиндровых поршневых насосах одностороннего действия. Основные достоинства плунжерных насосов — возможность работы на высоких давлениях (10 МПа и больше), простота конструкции, относительно низкая стоимость , удобство эксплуатации , а также простота защиты от абразивного износа. Конструктивно плунжерные насосы выполняются с приводом от кривошипно-шатунного механизма. Расположение цилиндров горизонтальное или вертикальное. Гидравлические коробки выполняются обычно с клапанным распределением.

Гидро транспортирование твердых материалов не является основной областью применения плунжерных насосов, но, учитывая низкую стоимость ( по сравнению с мембранно-поршневыми), они применяются при гидро транспортирования высокоабразивных материалов, например полиметаллических шламов. В плунжерных насосах интенсивному износу подвергаются уплотнения и в меньшей степени — корпус плунжера. Кроме того, в плунжерных насосах, которые применяются для гидротранспорта существует возможность промывки плунжера.

Плунжерный насос, рис 7.3, в отличие от поршневого, в качестве подвижного элемента имеет плунжер 1 — гладкий металлический стержень. Он, двигаясь вперед или назад, меняет объем рабочей камеры 9. Благодаря этому, жидкость поступает в рабочую камеру с всасывающего патрубка 11 через клапан 10 или вытесняется в напорный патрубок 6 через клапан 8.

Читайте также  Изменение трудового договора

Главное преимущество плунжера перед поршнем — простота уплотнения, которое осуществляется аналогично уплотнению штоков поршневых насосов — с помощью сальника 3. Для защиты уплотнения и плунжера от абразивных частиц в полость 4 через отверстие 12 подается чистая вода под давлением, что превышает давление жидкости в рабочей камере. Чистая вода через зазор между втулкой и плунжером в небольшом количестве поступает в рабочую камеру и промывает этот зазор, предотвращая попадание в него твердых частиц.

Плунжерные насосы для транспортировки твердых материалов работают в зависимости от транспортируемой среды, с частотой ходов 80 . 120 мин-1. Для повышения подачи плунжерных насосов увеличивают количество плунжеров в одном агрегате (до семи). Однако из-за многоцилиндрового выполнения увеличивается количество быстроизнашивающихся деталей.

7.4 Винтовые насосы

Винтовые насосы предназначены для перекачки чистой и загрязненной песком, илом, частицами угля и породы, воды и используется на местном водоотливе при проходке горизонтальных выработок и уклонов, а также для очистки водосборников и отстойников от шлама.

На шахтах применяются винтовые насосы трех типоразмеров: 1В6/5, 1В20/5 и 1В20/10 (1В — одновинтовой, числитель — подача в л за 100 оборотов вала, знаменатель — давление в МПа.) При частоте вращения вала насоса 1450 об/мин указанные насосы обеспечивают соответственно: подачу — 6; 17 и 17 м3/ч; напор — 50, 50 и 100 м, к. п. д. — 0,48; 0,60 и 0,64. Вакууметрическая высота всасывания 6м.

Винтовые насосы относятся к классу объемных машин. Основными частями винтового насоса типа 1В, рис. 7.4 является стальная обойма 3, резиновый статор 4, стальной ротор 5 и карданный вал 6. В статоре, что представляет собой резиновый цилиндро с полостью в виде двух заходной спирали, планетарно вращается ротор в виде однозаходного винта с шагом, вдвое меньше шага спирали статора. Между ротором и статором есть полости, которые поступательно перемещаются от одного конца статора к другому. Благодаря этому с одной стороны статора образуется разрежение и происходит всасывание воды по патрубку 1, а через патрубок 9 — нагнетание воды в трубопровод.

Карданный вал 6 соединяется с помощью приводного вала 11 и упругой муфты с валом двигателя. Вал 6, снабженный шарнирами 2 и 8, позволяет ротору 5 выполнять планетарное вращение в статоре. Шарнир 8 защищен от песка и грязи резиновым сильфоном 7. Уплотнение вала обеспечивается сальником 10. Вал 7 расположен в двух радиально-упорных шарикоподшипниках 13 находящихся в гнездах станины 12.

Благодаря резиновому статору насос может перекачивать загрязненную воду. Вода в пространстве, перемещается, служит смазкой между ротором и статором. Без воды в этом пространстве нельзя пускать насос, так как статор выйдет из строя.

Регулирования подачи насоса выполняется с помощью пропускной трубки с вентилем, соединяющий полости всасывания и нагнетания (на рис.7.4 не показаны). Если при работе насоса открыть вентиль , то часть воды, вернется из полости нагнетания в полость всасывания и подача уменьшится.

Ключевые термины:

Поршневой насос (плунжерный насос) — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

Винтовой или шнековый насос — насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы..

Насос: динамический или объемный. Разбираемся в действующих силах

Любая классификация возникает прежде всего для удобства. Так и с насосами: инженеры делят их на две большие группы: на динамические и объемные. Как такая классификация упрощает подбор оборудования, и какие общие черты есть у каждой группы насосов — разберемся в этой статье.

Словари и справочники дают такие определения:

  • Объемный насос — это машина, которая перекачивает жидкость или газ за счет изменения объема рабочей камеры. Пространство рабочей камеры в таких насосах по очереди открывается то на вход, то на выход.
  • Динамический насос — это машина, в которой рабочая камера всегда соединена и с входом, и с выходом одновременно. А рабочая среда перемещается под воздействием на нее рабочих элементов: лопастей в лопастных насосах, струях воды или пара в струйных насосах и так далее.

Как и многие другие определения, эти два точны, но не наглядны. Есть гораздо более понятный способ определить, объемный перед вами насос или динамический. Достаточно залить жидкость в напорный патрубок насоса. Если при выключенном двигателе жидкость свободно вытечет из другого патрубка, значит перед вами динамический насос. Если жидкость останется во внутреннем объеме насоса, значит перед вами насос объемного типа. Единственным исключением из этого правила являются динамические насосы с вмонтированными в корпус обратными клапанами.

Динамический или лопастной

Часто можно встретить тексты, в которых авторы используют слова «динамический» и «лопастной», как синонимы. Это неправильно. К динамическим насосам относятся не только лопастные, но и струйные, и таранные, и вихревые и многие другие типы насосов. Просто в промышленности из всех динамических насосов наибольшее распространение получили лопастные насосы.

Зачем это нужно

Главное отличие между динамическим и объемным насосом — зависимость между давлением и расходом жидкости. Объемный насос характеризуется стабильным расходом перекачиваемой среды, который мало зависит от давления. Это означает, что объемный насос всегда пытается вытолкнуть в напорную линию один и тот же объем жидкости или газа. Даже если в напорной линии больше нет места для жидкости, объемный насос все равно будет пытаться протолкнуть туда точно такую же порцию. В итоге, при работе на закрытую заслонку (когда кран на напорной линии закрыт, и жидкость никуда не может из нее вытечь) объемный насос просто остановится. Или сгорит.

Совсем другое дело — насос динамический. Он стремится, по мере сил, поддерживать стабильный перепад давления. Чем больше в напорной линии давление, тем меньше жидкости динамический насос перекачивает. В идеале, при закрытой напорной заслонке, насос будет поддерживать давление в напорной линии на некотором максимальном уровне. В отличие от объемного насоса, динамический не остановится при достижении максимального давления. Перекачиваемая среда в нем будет просто возвращаться обратно через рабочую камеру, преодолевая сопротивление рабочего элемента. Реальный динамический насос, правда, все равно может сгореть. Но это произойдет уже потому, что производители экономят на двигателях и охлаждении.

Как следствие, объемные насосы выбирают там, где нужно либо создать очень большой перепад давления, либо когда нужно поддерживать расход жидкости на одном уровне независимо от разности давлений. Динамические насосы не могут поддерживать большой перепад давлений. Зато они дешевле и могут создавать большой расход жидкости — жидкость будет течь тем быстрее, чем меньше перепад давлений. Поэтому, всегда в первую очередь рассматривают динамические насосы, и только если они не подходят — переходят к объемным.

Читайте также  ЛФК при пиелонефрите

Возможность самовсоса без предварительного залива

Еще одно отличие касается только насосов, перекачивающих жидкость, и связано оно с самовсосом посуху.

Высота самовсоса — это разница между уровнем жидкости и уровнем установки насоса. Различают два вида самовсоса: самовсос посуху — когда в момент включения двигателя в насосе нет воды, и самовсос под заливом, когда в момент включения двигателя в рабочей камере насоса уже есть вода

Различие заключается именно в самовсосе посуху. В этом случае, в течение некоторого времени после включения двигателя насос откачивает из всасывающей линии воздух. Во всасывающей линии образуется разряжение, которое и затягивает жидкость. Большинство объемных насосов для жидкости поддерживают самовсос посуху. Но не все. Часть из них используют перекачиваемую жидкость для смазки или охлаждения — сухой ход может разрушить такой насос. А часть насосов просто недостаточно герметична.

У динамических насосов и входной и выходной патрубки постоянно сообщаются с рабочей камерой, поэтому они не могут быть достаточно герметичными. Во время работы насоса роль своеобразного уплотнения, препятствующего обратному току жидкости, играет ускорение воды. Жидкость ускоряется в рабочей камере и затягивает за собой новую порцию воды. Но если изначально жидкости в рабочей камере нет, большинство динамических насосов не смогут создать достаточный вакуум, чтобы поднять воду до своего уровня. Исключением можно считать лишь вихревые насосы: некоторые из них поддерживают самовсос посуху на небольшую высоту.

Что есть что

Алгоритм выбора насоса

Выбор насоса во многом зависит от конкретной задачи: перекачиваемое вещество, температура, вязкость, давление, высота самовсоса. Вместе с тем, можно выделить несколько общих рекомендаций:

  • Если нет особых требований к насосу — рекомендуется выбирать динамические насосы. При прочих равных, они дешевле. Среди динамических — максимальный расход обеспечивают лопастные насосы, а максимальное давление — вихревые.
  • Если нужны высокое давление, стабильный самовсос или предсказуемый расход жидкости — стоит выбирать объемный насос. Если пульсации жидкости не принципиальны — стоит присмотреться к мембранным или поршневым вариантам. Если пульсации нежелательны, можно рассмотреть насосы с вращающимися рабочими элементами, такие, как шестеренные или роторные.

Еще одним важным критерием выбора насоса является его КПД. Идеальный насос должен преобразовывать всю поступающую в него энергию в энергию движения перекачиваемой среды. Но в реальных насосах часть поступающей энергии преобразовывается в тепло. Газ нагревается при сжатии, подшипники нагреваются от трения и т.п. При чем, зависимость потерь от скорости и напора весьма нелинейна: у многих насосов наблюдается высокий КПД в какой-то определенной области, и низкий КПД в любом другом диапазоне. Это особенно актуально для динамических насосов: для большинства из них производитель явно указывает рабочую точку — область с максимальным КПД. Поэтому поиск насоса лучше всего производить по рабочей точке.

Общие сведения об объёмных насосах

Классификация, область применения объёмных насосов.

Схемы устройства, принципы действия и особенности работы объёмных насосов.

Все насосы подразделяются на две основные группы: объёмные и динамические.

Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

В группу объемных насосов входят насосы возвратно-поступательного действия (поршневые, плунжерные, диафрагменные) и роторные (шестеренные, пластинчатые, винтовые и др.).

Кроме того, объёмные насосы можно классифицировать по следующим признакам:

1) По роду вытесняющего органа:

2) По способу приведения в действие:

3) По кратности действия:

4) По расположению цилиндра:

5) По числу цилиндров:

6) По роду перекачиваемой жидкости:

— горячие (для перекачки горячих жидкостей);

— буровые (для перекачки промывочных растворов при буре­нии скважин и др.);

— специальные (кислотные и др.).

7) По быстроходности рабочего органа:

— тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40-80;

— средней быстроходности, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 80-150;

— быстроходные, с числом двойных ходов рабочего органа в минуту 150-350.

8) По развиваемому давлению:

— малого давления Р 10 МПа.

— малые, диаметр поршня D 150 мм.

На нефтяных и газовых промыслах объемные насосы применяют:

1) для извлечения из скважин нефти:

— штанговые скважинные насосы (в составе ШГНУ);

— винтовые насосы (в составе УЭВН, ШВНУ);

— диафрагменные насосы (в составе УЭДН);

— гидропоршневые насосы (в составе УГПН);

2) для перекачивания нефти по трубопроводам – винтовые насосы, плунжерные;

3) для подачи химреагентов в трубопроводы – дозировочные насосы;

4) при проведении технологических операций, связанных с нагнетанием жидкости в скважину, ПЗП или пласт – поршневые и плунжерные насосы;

5) в составе различных агрегатов и установок:

— для подачи смазки – пластинчатые, шестерённые;

— для подачи топлива – шестерённые, диафрагменные;

— в составе гидроприводов установок как силовые – шестерённые, плунжерные.

Объёмные насосы нашли применение там, где необходимо перекачивать сравнительно неболь­шой объем жидкости, содержащий абразивную взвесь, растворенный газ, химически активные компоненты и создавать высокие давления. Это обуславливается характерными особенностями объёмных насосов, перечисленными ниже.

Простейший поршневой насос (рис. 1.2, а) состоит из цилиндра 4, поршня 5, соединенного при помощи штока 6 с приводной частью насоса 7, всасывающего 2 и нагнетательного 1 клапанов, размещен­ных в клапанной коробке 3.

Пространство, ограниченное поршнем, стенками цилиндра и кла­панной коробкой, называется рабочей камерой насоса. При движении поршня вправо (ход всасывания) объем рабочей камеры увеличивается, а давление в ней уменьшается. Перекачивае­мая жидкость под действием давления, действующего на неё (например, атмосферного) открывает вса­сывающий клапан и заполняет рабочую камеру. В это время нагнета­тельный клапан закрыт. Таким образом, при ходе всасывания рабо­чая камера связана с всасывающим патрубком и изолирована от на­гнетательного патрубка. При обратном ходе поршня в рабочей камере создается давление, превышающее давление в нагнетательном патрубке, нагнетательный клапан открывается и жидкость, по объему соответствующая полез­ному объему рабочей камеры вытесняется. Во время нагнетательного хода рабочая камера насоса связана с нагнетательным патрубком (клапан 1 открыт) и изолирована от вса­сывающего (клапан 2 закрыт).

Особенности работы объёмных насосов:

1)

Рисунок 1.2 Схемы насосов: а, в, г – поршневые насосы одинар-ного, двойного, дифференциально-го действия; б – плунжерный насос; д, е – диафрагменные насосы с пассивной диафрагмой, ж – диафрагменный с активной диафрагмой.

максимальный развиваемый напор теоретически не ограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью деталей насоса и нагнетательного трубопровода;

2) количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от раз­виваемого давления;

3) всасывающий и нагнетательный патрубки герметически изолированы друг от друга;

4) подача жидкости неравномерная.

1. Какие насосы принято называть объёмными?

2. Область применения объемных насосов.

3. По каким признакам можно классифицировать объёмные насосы?

4. Опишите принцип работы поршневого (плунжерного) насоса одинарного (двойного, дифференциального) действия.

5. Какие существуют разновидности диафрагменных насосов?

6. Почему поршневые насосы обладают самовсасывающей способностью?

7. Что означает “жесткая” характеристика насоса?

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: