Насосы объемного типа

Поршневые насосы применяют при относительно небольших подачах и высоких давлениях (до 100 МПа) для перекачивания высоковязких пожаро- и взрывоопасных жидкостей.

Простейшая схема горизонтального поршневого насоса приведена на рис. 2.9. Он состоит из поршня 2, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре 1, внутри которого установлены всасывающий 5 и нагнетательный 6 клапаны. Поршень 2 приводится в действие кривошипно-шатунным механизмом 3.

При движении поршня 2 влево в цилиндре 1 создается разрежение, в результате которого клапан 5 открывается, клапан 6 закрывается, и жидкость из всасывающего трубопровода закачивается в цилиндр 1. Процесс всасывания происходит до тех пор, пока поршень не достигнет крайнего правого положения. Затем поршень начинает движение справа налево, и в цилиндре 1 возникает избыточное давление, закрывающее клапан 5 и открывающее клапан 6, через который жидкость под давлением выталкивается в нагнетательный трубопровод. Процесс завершается при достижении поршнем крайнего левого положения. Затем цикл повторяется.

В зависимости от конструкции поршня различают поршневые насосы (см. рис. 2.9) (поршни в виде дисков, уплотняемые металлическими разрезными уплотнительными кольцами 4 или эластичными манжетами), а также плунжерные насосы (рис. 2.10) (рабочий орган – плунжерный поршень 2, установленный в корпусе 1).

Преимуществами поршневых насосов является: возможность получения высоких напоров при малой подаче; незначительная зависимость подачи от напора; способность самовсасывания. Плунжерные насосы благодаря простоте регулирования движения поршня могут использоваться для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей.

Для выравнивания подачи поршневых и плунжерных насосов существует несколько способов:

· применение многопоршневых машин с общей приводной частью и общими магистральными трубопроводами;

· использование воздушных колпаков на всасывающей и напорной линиях для демпфирования (сглаживания) потоков жидкости.

Теоретическая средняя подача насоса простого действия (Q, м³/с) составляет

Q = F*Sn,

где F – площадь поперечного сечения поршня (или плунжера), мг; S – ход поршня, м; n – частота вращения вала, об/с.

Действительная подача

где η_ν = 0,8 ... 0,9 – коэффициент подачи; i – кратность подачи.

Большую группу насосов объемного типа составляют роторные насосы, к которым относятся шестеренные (зубчатые), пластинчатые (шиберные), а также винтовые.

Шестеренный насос (рис. 2.11) состоит из двух зубчатых колес 1 и 3, находящихся в зацеплении и размещенных с малым зазором корпусе 4, одно из которых является ведущим, другое – ведомым. При вращении колес жидкость из полости всасывания 5 перемещается в напорную полость 2.

Подача шестеренного насоса, состоящего из двух колес раз­личных размеров, определяется как

где f – площадь поперечного сечения впадины между зубьями, м²; l – длина зуба колеса, м; z₁ и z₂ – число зубьев колес; n₁ и n₂ – частота вращения, об/мин; η₀ – объемный коэффициент насоса.

Если колеса одинаковы, то

Шестеренные насосы применяют для перекачивания вязких жидкостей при невысоких подачах и высоких давлениях (до 15 МПа).

Пластинчатый насос (рис. 2.12) состоит из корпуса 1 с ротором в виде установленного в нем с эксцентриситетом цилиндра 3, в котором выполнены радиальные прорези. В этих прорезях с возможностью свободного перемещения установлены пластины 4, которые при вращении, в результате действия на них центробежных сил плотно прижимаются к стенкам корпуса, образуя камеры, в которых жидкость от всасывающей магистрали 5 перемещается к нагнетательной магистрали 2. При этом объем камеры, формируемой у всасывающего патрубка, увеличивается, создавая разрежение и всасывание, а у нагнетательного патрубка уменьшается, увеличивая давление.

Пластинчатые насосы применяют для перемещения чистых жидкостей при умеренных подаче и

напоре.

Винтовой насос (рис. 2.13), как правило, состоит из одного ведущего винта (червяка) 1 и находящихся в зацеплении с ним нескольких ведомых винтов (червяков) 2, заключенных в корпусе 3 с патру6ками всасывания 4 и нагнетания 5. Направления винтовых нарезок ведомых и ведущего винтов противоположны.

При вращении винтов всасываемая жидкость заполняет впадины винтовых нарезок и перемещается по направлению вращения ведущего винта.

Ведомые винты при этом играют роль герметизирующих устройств, позволяющих передавливать жидкость из патру6ка всасывания в патрубок подачи.

Винтовые насосы используются для перекачивания высоковязких жидкостей, топлив, нефтепродуктов и т. п. Подача этих насосов достигает 300 м³/ч, а напор – 20 МПа.

Давление, обеспечиваемое винтовыми насосами, зависит в первую очередь от числа шагов винтовой линии.

Подачу (Q, м³/с) можно определить по формуле

где η₀ = 0,7 ... 0,95; n – частота вращения ведущего винта, об/мин; d – диаметр червяка, м.