погружной, вакуумный, центробежный, вихревой насос

Насосы, как оборудование для транспортировки различных типов жидкостей, в зависимости от принципа работы активно используются в промышленности и в других сферах экономики уже более двух столетий. Изначально это были насосы поршневого типа, как более простые по конструкции. Однако, в течение последующих десятилетий были разработаны и запущены в массовое производство насосы других разновидностей.

В этой статье мы расскажем Вам как работает оборудование каждого типа и подробно опишем насосы и принцип их работы.

Содержание статьи

Принцип работы насосов основных типов

Принцип насоса при этом может серьезно различаться один от другого, но в любом случае, насосное оборудование проектируется таким образом, чтобы наиболее оптимально решать поставленные перед ним задачи, будь это подъем воды из глубины скважины, перекачка легко воспламеняемых жидкостей на лакокрасочном производстве или дозирование вязких веществ при изготовлении лекарственных препаратов.

Принцип работы насосов основных типов

Сегодня существует огромное количество типов насосов, которые значительно различаются друг от друга не только размерами, мощностью и производительностью, но и принципом работы насоса, назначением и видом перекачиваемой жидкости.

Из всего многообразия насосов можно выделить три основные группы, различающиеся принципом действия:
     насосы возвратно-поступательного действия;
     динамические;
     роторные.

Принцип работы насоса непосредственно сказывается на выдаваемых им расходе, напоре и мощности. Подробнее об этом описано в статье про характеристики насоса.

Принцип работы центробежного и теплового насосов

Принцип центробежного насоса

Принцип насоса динамического действия основан на передаче кинетической энергии вращения рабочего колеса перекачиваемой жидкости. Это, прежде всего, центробежные насосы и вихревые насосы.

Принцип центробежного насоса заключается в том, что при вращении колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопасти и, следовательно, силовое взаимодействие потока с лопастным колесом.

Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая её давление и скорость, т.е. механическую энергию. Приращение энергии в лопастном колесе зависит от сочетания скоростей протекания потока, скорости вращения колеса, его размеров и формы, т.е. от сочетания конструкции, размеров, числа оборотов и подачи насоса. При постоянном числе оборотов каждому значению подачи лопастного насоса соответствует определенный напор. Зависимость напора от подачи графически выражается плавной кривой.

Подробнее о принципе работы центробежного насоса с видео в этой статье

Центробежный насос может использоваться в составе оборудования станции. Отличие насоса от насосной станции состоит в том, что последняя представляет собой небольшую систему, состоящую из нескольких элементов, таких как гидробак и реле давления, среди которых главное место занимает насос. А предназначено такое оборудование для обеспечения автоматической подачи воды с постоянным давлением.

Принцип действия теплового насоса

Принцип теплового насоса основан на работе в замкнутой системе отопления. Работа теплового насоса опирается на эксплуатацию естественных источников тепла из окружающей среды.

Такими источниками тепла могут быть:
     наружный воздух
     тепло водоема (например, озера)

Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы

Поршневой жидкостный насос является одним из первых представителей насосов. Механическое вытеснение жидкости является одним из первых принципов перекачивания жидкости.

Отличительной особенностью поршневых насосов от других объемных гидромашин является необратимость их действия на воду. Другими словами такие насосы не могут работать в качестве гидроприводов.

Содержание статьи

В настоящее время конструкция поршневого насоса претерпела множество улучшений и современный вариант имеет прочный корпус и обладает широкими возможностями для взаимодействия.

Принцип работы поршневого насоса

Работа поршневого жидкостного насоса основана на принципе вытеснения. Основными рабочими органами такого оборудования являются: цилиндр и поршень. Поршень перемещается в цилиндре совершая возвратно-поступательное движение.

Работа поршневого насоса в общем случае выглядит следующим образом

В цилиндре (позиция 8) перемещается поршень (позиция 7), жестко соединенный со штоком (позиция 9), являющимся исполнительной частью приводного кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня “вправо” полезный объем цилиндра, т.е. объем, заполняющийся жидкостью, увеличивается, вследствие чего давление в нем уменьшается.

Всасывающий клапан (позиция 4) при этом поднимается, жидкость под действием внешнего давления на ее поверхности, чаще всего атмосферного, входит в цилиндр через сосун (позиция 1), открытый обратный клапан (позиция 2) и всасывающую трубу(позиция 3).

При ходе поршня “влево” жидкость, ранее вошедшая в цилиндр, выталкивается движущимся поршнем. Давление в цилиндре насоса при этом повышается. Всасывающий клапан (позиция 4) закрывается, а нагнетательный клапан(позиция 5) поднимается и жидкость из цилиндра поступает в нагнетательный трубопровод (позиция 6). Подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит вследствие вытеснения из цилиндра движущимся поршнем предварительно засосанной жидкости.

Плунжерные насосы высокого давления

Плунжерный насос — это разновидность насосов вытеснения. Отличием плунжерного насоса является рабочий орган — плунжер. Его задачей является перемещение вдоль оси цилиндра. Перемещаются плунжеры за счет электропривода, раскручивающего коленвал.

Всасывание жидкости в цилиндр насоса происходит при движении плунжера вверх. При этом всасывающий клапан К1 поднимается и жидкость под действием внешнего давления входит в цилиндр насоса. При возвратном движении плунжера вниз клапан К1 прижимается к своему гнезду, закрывая его, а нагнетательный клапан К2 открывается, пропуская вытесняемую из цилиндра жидкость в нагнетательный трубопровод.

Плунжер 1 насоса в работе соприкасается только с элементами сальника 2, уплотняющими плунжер в цилиндре. При этом тщательность уплотнения достигается сжимаемой сальниковым стаканом набивкой, уменьшающей трение и износ соприкасающихся поверхностей. Благодаря этому цилиндр плунжерного насоса не изнашивается, а служит только емкостью, заполняемой и опорожняемой в зависимости от направления движения плунжера.

Классификация поршневых насосов

Теперь, когда Вы знаете особенность этих двух типов оборудования, предлагаем выделить их основную классификацию:

По видам действия:
  поршневой насос простого действия – рабочая одна сторона поршня;
  поршневой насос двойного действия – обе стороны поршня рабочие;

По типам расположения цилиндров:
  горизонтальный;
  вертикальный.

По видам приводов:
  приводной – работает от двигателя, соединенного с насосом через шатун;
  прямого действия – смонтирован на общем штоке с паровой машиной.

Устройство поршневого насоса

В основу устройства поршневых насосов входит полый металлический цилиндр, в котором протекают все рабочие процессы.

Поршневой насос для воды в общем случае состоит из:
1. клапанов
2. поршня, перемещающегося в цилиндре
3. шатунного механизма
4. кривошипа

Назначение клапанов состоит в том, чтобы впускать воду, при этом препятствуя её движению назад. В роли клапанов в зависимости от конструкции может выступать шарик или мембрана.

Гидравлические поршневые насосы в качестве уплотняющего элемента в обратном клапане используют шарик, изготовленный из стекла, пластика или металла.

В мембранно поршневой насос в качестве клапана устанавливается резиновая пластина (мембрана), закрепленная с одной стороны.

Перемещение поршня в цилиндре достигается благодаря вращению кривошипа, закрепленного на одном валу с электродвигателем.

В устройство поршневого насоса современного типа входит несколько клапанов, штоки которых закреплены на одном кривошипе. Вращаясь в подшипниках такие регулируемые насосы поршневого типа способны обеспечить стабильную подачу.

Плунжерные насосы высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор. Плунжерный насос может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.

В отличие от поршневого особенностью плунжерного насоса является отсутствие внутреннего уплотнения поршня. Это приводит к широкому использованию их в области высоких давлений.

При этом плунжерный насос высокого давления обладает рядом преимуществ:
   насос довольно прост в монтаже
  управлять плунжерным насосом высокого давления не составляет большого труда
  предусмотрена система смазки, позволяющая легко к ней добраться
  есть возможность отрегулировать плунжерный насос высокого давления на выход нужного рабочего давления

Кроме того конструктивно выделяются аксиально и радиально поршневые типы насосов.

Отличие поршня от плунжера

По конструкции рабочего органа, вытесняющего жидкость из цилиндра, поршневые насосы бывают с дисковым поршнем и плунжерные.

Поршень насоса (на рисунке слева) имеет вид диска, уплотнение которого в цилиндре осуществляется с помощью специальных пружинящих разрезных металлических(а чаще всего чугунных) колец. Тщательное уплотнение дискового поршняв цилиндре может быть осуществлено также с помощью резиновых или кожанных манжет.

В отличии от поршня, плунжер (на рисунке справа) — это пустотелый цилиндр, длина которого намного больше диаметра. Он перемещается в уплотняющем сальнике не соприкасаясь со стенками рабочего цилиндра. Плунжеры изготавливаются в виде стержня(штока).

Рабочие характеристики

Подача поршневого насоса

Подачей насоса называется объемное количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Это определение относится ко всем насосам независимо от типов их конструкций.

Подача поршневого насоса Q выражается произведением вытесненного за один ход объема V на число рабочих ходов за единицу времени.

Объем V=f*S, где f – площадь поршня, а S – его ход.

Подача

Q = f*(S*i/60), где i – число ходов в минуту.

S*i/60 = Vср – средняя скорость движения поршня с учетом перемещения только при рабочем ходе.

Таким образом Q = f*Vср

Если рассматривать характеристику насоса, то подача поршневого насоса циклически изменяется во времени, график подачи жидкости в напорный трубопровод для насоса одностороннего действия имеет прерывистый характер.

В целях выравнивания графика подачи применяют поршневые насосы двойного действия.

Подача плунжерного насоса

Подача плунжерного насоса тройного действия равна утроенной подаче насоса одинарного действия.

Q = 3*f*(S*i/60)

Трехплунжерный насос создает в сравнении с поршневыми насосами равномерную подачу жидкости в систему нагнетания и, как правило, не нуждается в установке специальных устройств для выравнивания графика подачи.

Это свойство является существенным достоинством данного типа насосов.

Мощность и КПД

Мощность и КПД поршневого и плунжерного насоса это основные характеристики, говорящие о качестве работы оборудования. КПД – коэффициент полезного действия – говорит о потерях в насосе и складывается из двух величин.

Гидравлический КПД – это потери мощности на гидравлические сопротивление:

Механический КПД – показывает механические потери в оборудовании, такие как трение и т.д.

Полезная мощность поршневого насоса:

N = Q · ρ · g · H,
где Q — подача насоса;
ρ – плотность воды;
Н — полная высота подъема жидкости.

Поршневой воздушный насос

Поршневой воздушный насос, всасывающий газ или воздух при давлении ниже атмосферного и выталкивающие их в атмосферу, называются вакуум-насосом.

В пищевой промышленности вакуум-насосы применяются главным образом, для отсасывания несконденсировавшихся паров и газов в выпарных станциях, варочных станциях заводов и фабрик, оборудованных вакуум-аппаратами, а также для создания вакуума в секциях вакуум-фильтров. Чаще применяются вакуум-насосы низкого вакуума, которые создают у своего всасывающего патрубка вакуум до 92-95% от атмосферного давления.

По принципу действия поршневой воздушный насос является компрессором, всасывающим газ при пониженном давлении, сжимающим его, а затем нагнетающим этот газ. Хотя практически давление давление нагнетания не намного превышает атмосферное, степень сжатия в поршневом воздушном насосе значительно больше, чем в обычном компрессоре.

При такой степени сжатия объемный КПД выходит небольшим – около 35%. Для повышения объемного КПД используют технические методы выравнивания давления на всасывании и нагнетании насоса, таким образом достигается высокий объемный КПД.

Преимущества и недостатки поршеного и плунжерного насоса

Огромным преимуществом насоса является его надежность и высокая ремонтопригодность. Эти два параметра вытекают не только из принципа работы, но и из конструкции насоса — насос изготавливается из высокопрочных материалов. Насос способен работать со средами у которых высокие требования к условиям пуска. Огромные преимуществом этого типа насосов, в отличии от циркуляционных насосов, является наличие возможности “сухого” всасывания, которым может похвастаться не каждый насос.

Из недостатков следует отметить низкую производительность. В настоящее время на рынке существуют модели, где этот показатель находится на приемлемом уровне, но у таких насосов отмечаются повышенные требования к параметрам эксплуатации, что выливается в высокую стоимость насоса.

Область применения

В насосах вытеснения величина напора принципиально не ограничена. Повышение же подачи может быть достигнуто лишь увеличением конструктивных размеров и числа рабочих ходов (числа оборотов).

В поршневых и плунжерных насосах, вследствие цикличности движения тела вытеснения поток жидкости является неустановившимся, и повышение скорости потока, а следовательно, и подачи за счет увеличения числа оборотов ограниченно явлениями инерции.

Эксплуатация плунжерных насосов целесообразна в случае, когда необходимо высокое давление при относительно малых подачах.

В прессовых установках и химической промышленности строятся насосы с напором в 1000 атмосфер и более. Специализированные поршневые насосы допускается использовать при работе с агрессивными средами, взрывоопасными смесями и некоторыми видами топлива. Но область применения этого типа насосов не ограничивается только промышленной сферой. Эти насосы применяют так же для обеспечения чистой водой в бытовых нуждах.

Хотя поршневой жидкостный насос не рассчитан на большие объемы циркуляции, но отличается высокой надежностью и при своевременном техническом уходе способен проработать очень длительный срок.

Поршневой насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.

Поршневые насосы занимают отдельную нишу на рынке, они удовлетворяют требования как частных пользователей, так и потребности крупных производств. Потребность же насосов этого типа в бытовых нуждах обусловлена как простотой их конструкции и нетребовательностью содержания, так и высоким эксплуатационным ресурсом техники этого типа.

Вместе со статьей «Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы» читают:

Устройство и принцип работы центробежного насоса

Центробежный насос: принцип работы

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

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.

Вспомогательные узлы:

• 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 центробежных насосов

Оборудование различается по способу уплотнения вала, методу соединения рабочего органа с силовым приводом.

Дополнительные различия накладывает тип жидкости, которую перекачивает помпа.

Существуют насосы спирального типа, отводящие жидкость в спиральный лабиринт, в части устройств используется неподвижное колесо с направляющими лопатками для потока жидкости.

Оборудование разделяется по способу установки, малогабаритные помпы допускается монтировать на переносных рамах или крепить внутри корпусов бытовой техники. Конструкции для водоснабжения жилого дома или промышленного объекта размещаются на бетонном основании, в котором заранее расположены анкеры. При монтаже установки под открытым небом предусматривается защитный козырек, предотвращающий попадание атмосферных осадков в корпус мотора.

Области применения

Краткое описание сфер применения насосов центробежного типа:

1. Обеспечение питьевой водой жилых зданий и промышленных помещений. Специальные устройства погружного типа оборудованы контроллером, не допускающим вращения ротора без подачи жидкости.
2. Перекачка нефтепродуктов или иных жидкостей в промышленных условиях или на складах.
3. Подача смеси воды и специального пенообразователя к пожарному стволу. Установки монтируются на шасси пожарных автомобилей, привод осуществляется от основного двигателя через коробку отбора мощности.
4. Обеспечение циркуляции теплоносителя в отопительных системах.
5. Подача воды или моющего раствора в стиральных машинах и посудомоечных установках.
6. Обеспечение напора воды в оросительных установках сельскохозяйственного назначения.
7. Центробежные насосы используются для подачи охлаждающей жидкости в тепловых машинах (например, в двигателях внутреннего сгорания).
8. Заполнение и слив воды из цистерн на грузовых кораблях (балластная нагрузка для обеспечения остойчивости).
9. Перекачивание жидкостей, использующихся при производстве пищевых продуктов.

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).
•  

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Конструкция / принцип действия

4.2.1 Конструкция / принцип действия

Пластинчато-роторный вакуумный насос представляет собой маслозаполненный ротационный поршневой насос. насос. Насосная система состоит из корпуса (1), эксцентрично расположенного установлен ротор (2), лопатки (3), которые радиально перемещаются под центробежным и упругие силы и вход и выход (4). Впускной клапан, если в наличии, выполнен в виде вакуумного предохранительного клапана, который всегда открыт во время операции. Рабочая камера (5) расположена внутри корпус и ограничен статором, ротором и лопатками.В эксцентрично установленный ротор и лопатки разделяют рабочую камеру на два отдельных отсека с переменным объемом. Как ротор поворачивается, газ поступает в увеличивающуюся всасывающую камеру, пока она не закупорится выключен второй лопастью. Затем заключенный газ сжимается до тех пор, пока выпускной клапан открывается против атмосферного давления. Выпускной клапан с масляным уплотнением. Когда клапан открыт, небольшое количество масла попадает в камеру всасывания и не только смазывает ее, но и герметизирует лопатки против корпуса (статора).

Рисунок 4.2: Принцип действия поворотной заслонки насос

В случае использования балластного газа отверстие снаружи открытый, который вытекает в герметичную всасывающую камеру спереди боковая сторона. В результате давление, необходимое для открытия выпускного клапана, составляет достигается при относительно низком сжатии во время компрессионной откачки фаза. Это позволяет вытеснить вытесненную парогазовую смесь до пар начинает конденсироваться.Конечное давление, достигнутое во время работа с газовым балластом выше, чем работа без газа балласт.

Рабочая жидкость, масло

Насосное масло, которое также называют рабочей жидкостью, имеет несколько задач для выполнения в пластинчато-роторном насосе. Смазывает все движущихся частей, заполняет мертвый объем под выпускным клапаном как а также узкий зазор между входом и выходом. Он сжимает зазор между лопатками и рабочей камерой и дополнительно обеспечивает оптимальный температурный баланс за счет теплопередачи.

Многоступенчатые насосы

Пластинчато-роторные вакуумные насосы бывают одно- и двухступенчатыми. версии. Двухступенчатые насосы достигают более низкого предельного давления, чем одноступенчатые насосы. Кроме того, влияние газового балласта на предельное давление ниже, так как балластный газ допускается только при ступень высокого давления.

Вакуумный предохранительный клапан

В зависимости от типа насоса, пластинчато-роторный вакуум насосы могут быть оснащены вакуумным предохранительным клапаном.Вакуумная безопасность клапан изолирует насос от вакуумной камеры в случае преднамеренная или непреднамеренная остановка, и использует вытесненный газ для удалить воздух из насосной системы, чтобы масло не попало в вакуумная камера. После включения насоса он открывается с задержкой. как только давление в насосе достигнет приблизительного давления в вакуумная камера.

Конструкция / принцип действия

4.7.1 Устройство / принцип действия

Принцип работы одноступенчатых насосов Рутса соответствует принципу работы многоступенчатых насосов, т.к. описано в главе 4.5. В вакуумном насосе Рутса два синхронно роторы встречного вращения (4) бесконтактно вращаются в корпусе (рис. 4.16). Роторы имеют конфигурацию восьмерки и разделены друг от друга и от статора узким зазором. Их действующие принцип аналогичен шестеренному насосу с одним двухзубым каждая шестерня перекачивает газ от впускного отверстия (3) к выпускному порт (12).Один вал приводится в движение двигателем (1). Другой вал синхронизируется с помощью пары шестерен (6) в зубчатой ​​камере. Смазка ограничена двумя камерами подшипника и шестерни, которые изолированы от всасывающей камеры (8) лабиринтными уплотнениями (5) с компрессионные кольца. Потому что на всасывании нет трения камеры, вакуумный насос Рутса может работать на высоких скоростях вращения (1500 — 3000 об / мин). Отсутствие возвратно-поступательных масс также обеспечивает беспроблемную динамическую балансировку, что означает, что вакуум Корня насосы работают очень тихо, несмотря на свою высокую скорость.

Проект

Подшипники вала ротора расположены в двух боковых крышках. Они есть спроектированы как неподвижные подшипники с одной стороны и как подвижные (свободные) подшипники с другой стороны, чтобы обеспечить неравномерное тепловое расширение корпуса и ротор. Подшипники смазываются маслом, которое вытесняется в подшипники и шестерни разбрызгивающими дисками. Проход карданного вала к снаружи в стандартных версиях уплотняется радиальными уплотнительными кольцами вала изготовлены из FPM, погруженного в уплотнительное масло.Чтобы защитить вал, уплотнительные кольца проходят по защитной втулке, которую можно заменить при изношенный. Если требуется герметичное уплотнение снаружи, насос также может приводиться в движение посредством муфты на постоянных магнитах с баллончиком. Этот конструкция обеспечивает скорость утечки $ Q_I $ менее 10 ^-6 Па м ³ с ^-1 .

Характеристики насоса, нагрев

Так как насосы Рутса не имеют внутренней компрессии или выхода клапан, при открытии всасывающей камеры объем газа возвращается назад во всасывающую камеру и затем должен быть снова выпущен против давление на выходе.В результате этого эффекта, особенно в наличие высокого перепада давления между входом и выходом, a генерируется высокий уровень рассеивания энергии, что приводит к значительный нагрев насоса при малых расходах газа, которые только транспортируют низкое количество тепла. Вращающиеся поршни Рутса относительно трудно охладить по сравнению с корпусом, так как они практически с вакуумной изоляцией. Следовательно, они расширяются больше, чем корпус. Чтобы предотвратить контакт или захват, максимально возможное давление дифференциал, а также рассеиваемая энергия ограничены перепускной клапан (7).Он подключен к входной стороне, и давление сторона прокачиваемых каналов. Открывается нагруженная пластина клапана при превышении максимального перепада давления и позволяет большая или меньшая часть всасываемого газа течет обратно из сторона нагнетания к стороне входа, в зависимости от производительности. Из-за ограниченный перепад давления, стандартные насосы Рутса не могут разряд в зависимости от атмосферного давления и требует подкладочного насоса. Однако вакуумные насосы Рутса с перепускными клапанами могут быть включены. вместе с подкачивающим насосом даже при атмосферном давлении, таким образом увеличивая их скорость откачки с самого начала.Это сокращает время эвакуации.

Рисунок 4.16: Принцип работы насоса Рутса

Насосы обратные

Одноступенчатые или двухступенчатые пластинчато-роторные насосы или внешние пластинчатые насосы насосы используются в качестве маслосмазываемых форвакуумных насосов. Винтовые насосы или многоступенчатые насосы Рутса могут использоваться в качестве сухих реверсивных насосов. Насос такие комбинации могут использоваться для всех приложений с высокая скорость откачки в диапазоне низкого и среднего вакуума.Жидкое кольцо насосы также можно использовать в качестве форвакуумных насосов.

Насосы Рутса с газовым охлаждением

Чтобы вакуумные насосы Рутса работали против атмосферных давления, некоторые модели имеют газовое охлаждение и не имеют перепускных клапанов (Рисунок 4.17). В этом случае газ, выходящий из выпускного фланца (6) через охладитель (7) снова попадает в середину всасывающей камера (4). Этот искусственно созданный поток газа охлаждает насос, позволяя ему сжиматься против атмосферного давления. Вход газа есть управляется поршнями Рутса, что устраняет необходимость в каких-либо дополнительные клапаны. Нет возможности тепловой перегрузки, даже при работе на предельном давлении.

Рисунок 4.17: Принцип работы насоса Рутса с газовым охлаждением

На рис. 4.17 показано поперечное сечение охлаждаемого газом Вакуумный насос Рутса. Направление потока газа вертикальное сверху вниз. дно, позволяя жидким или твердым частицам захватывать впускное отверстие поток стечь вниз.На этапе I камера (3) открывается вращение поршней (1) и (2). Газ поступает в камеру через входной фланец (5) под давлением $ p_1 $. На этапе II камера (3) изолирована как от входного фланца, так и от фланец давления. Входное отверстие (4) для охлаждающего газа открыто. вращением поршней в фазе III. Камера (3) заполнена до выходного давления $ p_2 $, и газ продвигается к фланец давления.Первоначально объем всасывания не меняется с вращательное движение поршней Рутса. Газ сжимается поступающий охлаждающий газ. Поршень Рутса теперь продолжает вращаться (фаза IV), и это движение выталкивает уже сжатый газ через охладитель. (7) в сторону нагнетания (фаза V) при давлении $ p_2 $.

Насосы Рутса

с газовым охлаждением могут использоваться в диапазоне входного давления. от 130 до 1013 гПа. Потому что во всасывании нет смазки камеры, они не выпускают туман и не загрязняют среду, которая перекачивается.Последовательное соединение двух из этих насосов позволяет предельное давление снизить до 20–30 гПа. В комбинации с дополнительные вакуумные насосы Рутса, предельное давление может быть уменьшено до диапазон среднего вакуума.

Скорость откачки и степень сжатия

Характерные рабочие характеристики насосов Рутса: скорость и степень сжатия. Теоретическая скорость откачки $ S_ {th} = S_0 $ — объемный расход, который насос вытесняет без противодавление.Степень сжатия $ K_0 $ при работе без газа рабочий объем (входной фланец закрыт) зависит от выходного давления $ p_2 $. Диапазон скоростей откачки от 200 м ³ · ч ^-1 до нескольких тысяч м ³ · ч ^-1 . Типичный Значения $ K_0 $ находятся в диапазоне от 10 до 75.

Рисунок 4.18: Степень сжатия без нагрузки для воздуха для корней насосы

На степень сжатия отрицательно влияют два эффекта:

• Обратным потоком в зазоры между поршнем и корпусом
• Газом, который осаждается при адсорбции на поверхности поршень на выходной стороне и повторно десорбируется после поворота в направлении сторона всасывания.

В случае выходного давления от 10 ^-2 до 1 гПа молекулярная поток преобладает в зазорах уплотнения, что приводит к меньшему обратному потоку из-за их низкая проводимость. Однако объем перекачиваемого газа обратно через адсорбцию, которая относительно высока по сравнению с объем перекачиваемого газа снижает степень сжатия.

$ K_0 $ является самым высоким в диапазоне от 1 до 10 гПа, поскольку молекулярный поток все еще преобладает из-за низкого давления на входе в уплотнительные зазоры насоса, поэтому обратный поток невелик. Поскольку газ перенос за счет адсорбции не зависит от давления, он меньше важнее, чем пропорциональный давлению поток газа, который транспортируется по скорости откачки.

При давлениях, превышающих 10 гПа, в зазоры и проводимость зазоров значительно увеличиваются, что приводит к снижению степени сжатия. Этот эффект особенно заметно в насосах Рутса с газовым охлаждением, которые достигают степени сжатия всего примерно $ K_0 $ = 10.

Ширина зазора имеет большое влияние на степень сжатия. Из-за разного теплового расширения поршней и корпуса, однако они не должны опускаться ниже определенных минимальных значений, чтобы Избегайте контакта ротора со статором.

Руководство по дозирующему насосу

— Обсуждение работы, типов и областей применения

Сегодня различные типы насосов используются для перекачки жидкостей в различных отраслях промышленности.Среди этих нескольких типов насосов лидируют дозирующие насосы. Как следует из названия, эти насосы представляют собой поршневые насосы прямого вытеснения, которые предназначены для закачки химикатов в пар, газ или воду. С годами они стали неотъемлемой частью интегрированных систем дозирования, которые позволяют автоматизировать дозирование химикатов. В этом посте подробно обсуждаются эти насосы.

Краткое обсуждение работы дозирующего насоса

Насос всасывает фиксированный объем химического вещества в камеру, а затем закачивает его в трубу или резервуар, который может содержать воду или жидкость для дозирования.Насос приводится в действие пневмоприводом или электродвигателем. Электродвигатель оснащен контроллером, который помогает включать и выключать насос, а также управлять скоростью потока.

Знать компоненты дозирующего насоса

Дозирующий насос состоит из нескольких компонентов, которые активно участвуют в его работе. Эти компоненты описаны ниже:

• Химический бак : Бак предназначен для хранения дозируемого материала.
• Дозирующий насос: Насос имеет входное отверстие, линию дозирования и линию всасывания. Насос различается по размеру и материалам в зависимости от области применения. Дозирующий насос изготавливается из различных материалов, таких как резина, пластик или нержавеющая сталь.
• Инжектор: Это обратный клапан, предназначенный для впрыска химиката в поток. Инжектор предназначен для преодоления давления в трубопроводе и позволяет легко смешивать химикаты с жидкостью или продуктом в равных дозах. Инжектор имеет самодействующий механизм, который помогает избежать вытекания жидкости в нагнетательной линии вверх после остановки насоса.Этот инжектор также направляет подачу химикатов в середину потока, тем самым помогая избежать потерь продукта, которые возникают из-за неправильной дозировки химикатов на боковые стенки. Иногда неправильная дозировка химикатов может также повредить стены, особенно если они содержат кислоты или перекиси.
• Нижний клапан: Как следует из названия, это односторонний или обратный клапан, который присоединяется к линии всасывания. Чаще всего он находится у барабана с продуктом. К нему прикреплен поплавковый выключатель для проверки наличия товара.Этот переключатель подает сигнал тревоги, когда продукт заканчивается.
• Дозирующая линия: В основном это шланг, изготовленный из различных прочных материалов, таких как ПВХ, ПЭ или нержавеющая сталь. Эти материалы делают его пригодным в неблагоприятных условиях.
• Система управления: Сегодня большинство владельцев заводов используют программное обеспечение и системы управления для обеспечения надлежащего функционирования насосов. Эти системы управления также помогают автоматизировать насосы для лучшего функционирования. Для этого используются сенсорные системы центрального управления и системы SCADA.Системы сенсорного контроля предназначены для определения уровней хлора, pH и других веществ.

Несколько вариантов дозирующих насосов, используемых в промышленности

Как и любые другие промышленные насосы, эти дозирующие насосы различаются в зависимости от их назначения и типичных действий. Они предназначены для дозирования различных химикатов при разном давлении. Ниже приведены три важных варианта дозирующих насосов в зависимости от их назначения и действия.

• Мембранные насосы : В насосах используется диафрагменный механизм, поэтому они называются диафрагменными насосами.Есть два типа диафрагменных насосов — насос с постоянным впрыском и насос с импульсным впрыском. Оба этих насоса используют мембранный механизм. Мембранные насосы постоянного впрыска имеют клапаны и поршни на выходе и входе. Поршень может опорожняться и заполнять камеру путем вытягивания или внутрь. Камера заполняется, когда поршень втягивается. Химическое вещество вводится в определенной дозе и с заданной скоростью. С другой стороны, мембранные импульсные насосы для впрыска снабжены соленоидной катушкой, которая импульсным образом впрыскивает химические вещества.Эти насосы имеют простую конструкцию и недорогие.
• Лопастные насосы: Эти насосы оснащены зубчатыми колесами с зацеплением. Через эти рабочие колеса они отправляют заранее установленный объем химикатов. Лопастные насосы подходят для жидкостей с высокой вязкостью. Эти насосы не предназначены для работы с низким расходом.
• Перистальтические насосы: Из всех насосов, упомянутых в этом списке, это самые точные дозирующие насосы, используемые сегодня. Они оснащены гибкими изогнутыми трубками, которые позволяют жидкости проходить.Ролик в насосе помогает контролировать поток жидкости.

Обзор различных областей применения дозирующих насосов

Дозирующие насосы используются в различных промышленных, коммерческих, муниципальных и морских приложениях. Они используются для очистки воды в следующих отраслях:

• Сельское хозяйство
• Молочные фермы
• Садоводство
• Пивоварни
• Пищевая промышленность и пищевая промышленность
• Производство электроэнергии
• Нефть и газ

После понимания работы и важность дозирующих насосов, возможно, вы осознали важность закупок у надежного поставщика.