Конструкции поршневых насосов.

 

Основные схемы насосов получают самое разнообразное конструктивное исполнение. Ниже приводится описание некоторых наиболее характерных конструкций насосов, главным образом, отечественного производства.

а) Приводные насосы. Насосы простого действия применяются для перекачки густых и вязких, загрязненных и химических жидкостей. Вертикальный плунжерный насос с шаровыми клапанами для вязких жидкостей конструкции завода «Процесс» приведен на рис. 93. Опорой всей конструк­ции у них является станина в виде колонки, к которой кре­пится цилиндр а, а к последнему с двух сторон клапанные коробки б. Все эти детали, а также плунжер в — литые из чугуна. Для уплотне­ния плунжера служит наружный сальник с мягкой набивкой. Клапа­ны стальные, их седла и втулки цилиндра бронзо­вые. Насос имеет ремен­ный привод, который со­стоит: из приводного ва­ла, рабочего и холостого шкивов, зубчатой передачи к валу насоса. По­добные по конструкции насосы для кислот выпол­няют из твердой резины— эбонита (американской фирмы Индиэн Роббер), а также из керамики.

Представленный на рис. 94 насос имеет диа­фрагму (эластичную пе­регородку) а из стали или резины, которая от­деляет плунжер и ци­линдр наноса от перека­чиваемой жидкости. По­лость А заполнена чистой водой; при движении плунжера давление жид­кости заставит диафраг­му прогибаться, за счет чего и осуществляется всасывание и нагнетание ее из камеры В. Стенки С ограни­чивают прогиб диафрагмы. Диафрагмовые насосы приме­няются для перекачки загрязненных, а также кислотных жид­костей. В последнем случае части насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, делают или целиком из кислото­упорных материалов пли покрывают слоем свинца, резины и т. д.

В кислотных насосах Феррариса (рис. 95) плунжер отде­лен от кислоты слоем нейтральной и более легкой жидкости— обычно маслом. Чтобы не происходило смешения или обра­зования эмульсии, поверхность раздела кислоты и масла в камере должна перемещаться с небольшой скоростью, поэтому число ходов поршня обычно не превышает 13—15 в минуту. Для пополнения маслом камеры а служит заливоч­ная воронка в.

Насосы одноцилиндровые двойного действия (рис. 96) завода Ивтормаш, а также завода «Бо­рец», им. Фрунзе и др. применяются для водо­снабжения и других про­мышленных целей. В кор­пусе насоса а помещены тарельчатые всасываю­щие К_в, и нагнетатель­ные К_н клапаны, один над другим. Осмотр и смена клапанов произво­дятся^- через люки. Насос­ный цилиндр присоеди­няется к раме р, которая имеет точеные цилиндри­ческие направления для крейцкопфа б. Корпус и рама— литые из чугуна, поршень чугунный с бронзовыми уплотняющими кольцами, клапаны и их седла бронзовые, вал, шатун и шток стальные.

Привод насоса ременный; движение от шкива пере­дается через зубчатую пере­дачу к коленчатому валу. Крейцкопф имеет бронзовые вкладыши, и его направ­ляющие смазываются по­средством капельницы.

 

 

В условиях, когда жид­кость должна поступать в насос из сильно разрежен­ного пространства при не­значительной высоте залива» завод им. Фрунзе строил насосы двойного действия без всасывающих клапанов. Цилиндр такого насоса (рис. 97) имеет в средней части окна О, через кото­рые жидкость поступает в камеру А в период, когда поршень при движении вправо будет их открывать, при обратном движении поршня жидкость через те же окна поступает в камеру В. Для кислот американская фирма Hard Rubber изготовляет небольшие насосы двойного действия, у которых за исключением штока и пружин клапана все остальные детали вы­полнены из эбонита (рис. 98). Насос приводится в дей­ствие от электромотора через редуктор.

Штанговые насосы применяются для подъема жидкости из буровых и артезианских скважин малого диаметра (до 200 мм) глубиной до 100 м и более. Насос Н (рис. 99) опущен в скважину, диаметр которой определяется размерами обсадных труб О. Движение от двигателя посредством ремня передается приводному шкиву и затем через зубчатую пере­дачу, колончатый вал, крейцкопф, штанги поршню насоса.

Последний движется в трубе Т. Для выравнивания на­грузки двигателя при прямом и обратном ходе штока и поршня эти насосы в большинстве своем выполняются как дифференциальные, и помимо этого для уравновешивания имеются балансирные, пневматические илигидравлические устройства. Дифференциальное действие получают путем установки вверху второго поршня п. Конструкция собственно насосной части в исполнении завода «Борец» приведена на рис. 100. Нагнета­тельный клапан к_н помещен в поршне а. Седло всасывающего клапана с удерживается от перемещения трением кожа­ных уплотняющих манжет. Клапан и седло могут быть под­няты вверх, не вынимая цилиндра Ц из скважины. Поршень а имеет бронзовую втулку и уплотнение помощью кожаных манжет.

 

Трехскалъчатые насосы имеют особое применение в усло­виях, когда необходима более равномерная подача жидкости (перекачка по длинным нефтепроводам и др.). Для неболь­ших давлений до 12 ат эти насосы строятся как вертикаль­ные; при больших — как горизонтальные.

Три цилиндра отлиты вместе в одном корпусе, который крепится к фундаментной плите. На последней часто рас­полагается также электромотор для привода насоса через зубчатую передачу.

Приводные насосы четверного действия применяются как гидропрессовые, крекинг-насосы, нефтяные и судовые, а также для промышленных целей и водоснабжения при подаче больших количеств жидкости. В большинстве случаев их кон­струкция состоит из двух самостоятельных, но одинаковых насосов двойного действия, имеющих общий привод и опор­ную плиту. Завод им. Фрунзе подобную группировку насосов двойного действий с общим приводом осуществляет даже для четырех цилиндров.

б) Прямодействующие насо­сы в настоящее вре­мя строятся преиму­щественно как паро­вые горизонтальные дуплекс-насосы четвер­ного действия с паро­распределением систе­мы Вортингтон. Конст­рукция подобного на­соса небольших разме­ров приведена на рис. 101.

Два паровых и дваводяных ци­линдра, связанные меж­ду собой промежуточной частью, называемой средником, вы­полнены в одной общей отливке. Поршень парового цилиндра и его кольца чугунные. Плунжер насосного цилиндра из чу­гуна или бронзы работает во внутреннем сальнике с мягкой набивкой. Тарельчатые клапаны, четыре всасывающих к_а истолько же нагнетательных. Золотник з парового цилиндра плоский, коробчатого типа, по одному на каждый цилиндр, находится в общей зо­лотниковой коробке а. Механизм управления движением золотников приведен на рис.102. На поршневом штоке А по­сажен кулачок В, который связан с рычагом С. Последний при своем качании будет двигать ось D кривошип Е,тягу F и шток G золотника. Золотник распределяет пар для поршня на поршневом штоке I.

Таким же образом поршневой шток приводит в движе­ние золотник другого цилиндра с помощью системы рычагов (K, L, M, N, O). Впуск пара в цилиндр из золотниковой ко­робки производится по крайним каналам, выпуск по внутрен­ним. В конце хода поршня вследствие перекрытия золотником выпускного канала в камере цилиндра, из которой происхо­дил выпуск отработанного пара, образуется паровой буфер. Поршень останавливается и начинает обратное движение после некоторой паузы, величина которой регулируется поло­жением золотниковой гайки (рис. 101). Смазка паровой части (цилиндров и золотников) производится специальными мас­ленками. Этот тип прямодействующих насосов пользуется весьма большим распространением в качестве питательных насосов к котлам, насосов для нефти и обслуживания спринклерных установок, а также для водоснабжения (насосы заво­дов «Пролетарий», «Красный молот», им. Фрунзе и др.).

Для перекачивания нефтепродуктов и других жидкостей с темпе­ратурой 400°С и выше применяются прямодействующие «го­рячие насосы». Схема жидкостной (собственно насосной) ча­сти такого насоса, построенного в США заводом Дау, при­ведена на рис. 103. Клапанная коробка — выносная, распола­гается выше насосного цилиндра и связана с ним трубами, каждая длиной от 2,5 до 3 м. Во время работы горячий продукт заполняет клапанную коробку и небольшой участок тру­бопроводов. Остальная часть трубопровода и цилиндр запол­нены холодным продуктом. Поскольку жидкости сами по себе очень плохие проводники тепла, столб жидкости между ко­робкой и цилиндром является хорошим тепловым изолятором.

Ряд конструкций паровых прямодействующих насосовотличных от вышеописанных: 1) применением других систем парораспределения (системы Блек, Камерон, Вир и др.); 2) наличием особых компенсационных устройств или махо­виков (паровые маховичные насосы); 3) наличием паровой машины с двойным и тройные расширением, в настоящее время почти утратили свое прежнее значение и могут встре­титься только в старых установках, а в новых лишь в исклю­чительных случаях.

 

Другие виды насосов.

Крыльчатые насосы.

По принципу своего действия крыльчатые насосы во всем подобны поршневым. Всасывание и нагнетание жидкости у них осуществляется колебательным движением крыла в не­подвижном цилиндрическом корпусе, к стенкам которого это крыло плотно пригнано. Как и у поршневого насоса, распре­деление здесь осуществляется помощью клапанов. Суще­ствует довольно много конструкций крыльчатых насосов, но наиболее простыми из них и в значительной мере распростра­ненными являются насосы двойного действия с двойным крылом.

Схема такого насоса представлена на рис. 104. Двойное крыло А, снабженное двумя откидными клапанами, сидит на валу z, который проходит через крышку цилиндрического корпуса и уплотняется сальником. Всасывающие откидные же клапаны сидят на вставной трехсторонней перегородке В, ко­торая двумя гранями плотно прилегает к стенкам корпуса, а третьей к ступице крыла и крепится болтами к задней стенке корпуса. На рис. 105 показан внешний вид подобного насоса, который известен под названием насоса Альвейлера.

Для густых жидкостей у крыльчатых насосов шарнирные откидные клапаны аменяяются шаровыми металлическими пли резиновыми. Крыльчатые насосы строятся преимущественно с ручным приводом и находят себе большое применение для целей подкачки масла, нефти и других жидкостей в котель­ных и силовых установках, а также па химических предприя­тиях. Для тех же целей применяются ручные поршневые на­сосы, которые иногда предпочитают крыльчатым, так как по­следние довольно трудно поддаются хорошему уплотнению.

 

Ротационные насосы.

Эти насосы можно рассматривать как насосы с вращаю­щимися поршнями, выгодно отличающиеся от поршневых от­сутствием возвратно-поступательного движения. Как след­ствие этого, подача их равномерна, они не требуют установки воздушных колпаков, не имеют клапанов и допускают непо­средственное соединение с двигателями, в частности, с элек­тромотором.

На рис. 106 схематически изображен ротационный пла­стинчатый насос. В точеном цилиндрическом корпусе А экс­центрично вращается сидящий на валу барабан В. В ра­диальных пазах барабана свободно пригнаны пластины С, которые под действием центробежной силы инерции, возни­кающей при вращении барабана, скользят в своих пазах, прижимаясь к поверхности цилиндра А, чем создается необ­ходимое уплотнение при разделении камер всасывания и на­гнетания. Конструктивно другой тип ротационного насоса схематически представлен на рис. 107. На верхнем из двух параллельных валов сидит диск, снабженный с каждой сто­роны четырьмя поршнями А. При вращении вала поршни движутся в кольцеобразном пространстве, образуемом корпу­сом насоса В и полым телом С внутри него. При указанном на рис. 107 направлении вращения жидкость поступает в на­сос слева и нагнетается справа. На нижнем валу, получаю­щем вращение от верхнего вала помощью зубчатой передачи, вынесенной обычно за пределы корпуса, сидит распредели­тельный поршень D. Назначение его — отделять всасываю­щее и нагнетательное пространства. В его выемы вступают рабочие поршни при переходе их со стороны нагнетания к стороне всасывания. Форма сердечнику С придается такая, чтобы при вступлении рабочего поршня в камеру распреде­лительного поршня D, а равно при выходе его на стороне всасывания жидкость могла бы проходить свободно, избегая потерь от сильного ее сжатия и возможного удара поршне­вого вала. Выемка К в стенке корпуса сообщается с напор­ным пространством и служит для разгрузки вала от односто­роннего на него давления.

В подобной схеме насосы с вращающимися поршнями встречаются довольно разнообразных конструкций.

К числу ротационных насосов относятся также весьма распространенные зубчатые насосы. Такой насос показан на рис. 108. Он имеет две цилиндрические шестерни, ведущую и ведомую, заключенные в общин кожух. Вал ведущей ше­стерни, пройдя сальник, соединяется муфтой с валом двига­теля. Ведомая шестерня своими концами свободно лежит на двух опорах. Шестерни пригоняются к стенкам корпуса с возможно минимальными зазора­ми. Во время вращения зубчатых колес всасывание жидкости про­исходит с той стороны, где зубья выходят из зацепления. Жид­кость заполняет пространство между зубьями и в направления вращения шестерен переносится в напорную камеру.

Количество жидкости, которое теоретически за один оборот по­дается ротационным насосом, можно определить по его чер­тежу. Практически же подача насоса будет меньше теоретиче­ской, так как уплотнения вращающихся частей по линиям или плоскостям несовершенны и часть жидкости перетекает из нагнетательного пространства во всасывающее.

Как видно, объемный к. п. д. насоса тем больше, чем больше число оборотов. С другой стороны, с увеличением чи­сла оборотов растут потери гидравлические и механические, вследствие больших скоростей, а последние, кроме того, с увеличением нагрузки насоса, т. е. с высотой подачи. Вели­чина напора оказывает также существенное влияние на коэфициент подачи. Помимо этого при больших скоростях увели­чивается износ, особенно в случае пластинчатых насосов.

Величина к. п. д. подобных насосов в значительной мере определяется степенью совершенства его конструкции и ис­полнения и зависит от размеров насоса, колеблясь примерно в пределах = 0,6÷0,8.

Количество подаваемой жидкости может регулироваться или изменением числа оборотов или посредством специаль­ных клапанов, перепускающих часть жидкости во всасываю­щую камеру насосов.

Ротационные насосы могут применяться для подачи раз­личных жидкостей, легких и тяжелых, содержащих даже все­возможные примеси, а потому они имеют довольно большое распространение. Особенно широко они применяются для по­дачи масла в системах самых разнообразных агрегатов и станков. Для жидкостей, содержащих твердые частицы, как например песок, ротационные насосы не пригодны ввиду быст­рого износа и вызываемого этим падения производительности.

Основными рабочими органами шестеренчатого насоса являют­ся две шестерни. Одна из ннх жестко посажена на приводном валу, а другая — вращается (рис. 109). Жидкость переносится со всасывающей стороны на нагне­тательную во впадинах между зу­бьями шестерен, плотно охватываемых кожухом насоса. Для большей эффек­тивности работы такого насоса необ­ходимо, чтобы зацепление шестерен было плотным. В противном случае жидкость будет переходить из области нагнетания в область всасывания. По­этому по мере износа зубчатых колес объемный КПД насоса падает. Пода­ча шестеренчатых насосов может быть определена зависимостью

где, q — объем впадины между зубьями;

z— количество впадин на одной шестерне;

п — частота вращения;

— объемный КПД (обычно равен 0,7—0,8).

Шестеренчатые насосы часто устанавливаются с приводом от электродвигателя через редуктор (рис. 110). Такие насосы, например, в спиртовой промышленности применяются для транспортировки заторов, картофельной массы. На сахарных заводах такими насосами перекачиваются патоки.

Шестеренчатый насос модели НШМ-10 показан на рис. 111.

Кулачковые ротационные насосы. В промышленности применяются ротационные насосы, работающие по принципу шестеренчатых, у которых для вытес­нения жидкости служат специально профилированные сопрягаю­щиеся лопасти. Такие насосы обычно называют коловратны­ми. На рис. 112 показана схема работы кулачкового с трехзубчатым ротором насоса, который применяется для пере­качки вязких молочных продуктов и сиропов.

Преимуществом таких насосов перед шестеренчатыми явля­ется то, что их роторы силовой нагрузки не несут. Силовая на­грузка воспринимается синхронизирующими шестернями, жест­ко посаженными на валах роторов. Наряду с этим следует от­метить, что равномерность подачи жидкости в нагнетательный трубопровод у кулачковых насосов меньшая по сравнению с ше­стеренчатыми.

Техническая характеристика насоса модели НРМ-5 следую­щая:

Подача, м³...................................... 5

Напор, м....................................... 30

Частота вращения роторов, мин^-1......... 930

Диаметр всасывающего и нагнетательного патрубков, мм …. 36

Мощность электродвигателя, кВт........ 1,7

Частота вращения электродвигателя, мин^-1... 930

Для перекачивания высоковязких, пастообразных молочных и других продуктов применяются ротационные насосы модели НРТ, имеющие два ротора. На каждом из роторов смонтированы две специально профилированные лопасти-вытеснители, ко­торые, перемещаясь, делят проточную часть насоса на замкну­тые камеры. Вал одного из роторов является ведущим. Передача движения к ведомому валу осуществляется с помощью синхронизирующих шестерен, жестко посаженных на роторные валы. Все детали насоса, соприка­сающиеся с перекачиваемым про­дуктом, изготовляются из нержаве­ющей стали.

За полный оборот вала четыре порции продукта переносятся к на­гнетательному патрубку насоса и вытесняются в нагнетательный тру­бопровод.

Зная объем одной камеры (меж­лопастного пространства), можно определить массовую подачу тако­го насоса:

где п — частота вращения роторов;

V —объем одной камеры;

р — плотность продукта;

— объемный КПД.

Следует заметить, что объемный КПД этого насоса сильно зависит от консистенции подаваемого продукта.

Техническая характеристика насоса модели НРТ, имеющего редуктор и вариатор частоты вращения, следующая:

Подача массовая, кг/ч........ 500—1000

Напор, м.......................... 50

Частота вращения, мин-¹....... 210—372

Мощность электродвигателя, кВт..... 1,7

Частота вращения электродвигателя, мин ^-1 ….. 930

Пластинчатые ротационные насосы. Насос состоит из корпуса 6, у которого имеется верхняя съемная крышка /, закрепляющаяся специальными гайками с рукоятками 3. Снизу имеется крышка 5. Нагнетательный патру­бок 4 расположен справа, а всасывающий патрубок — слева (рис. 113). В корпусе 6 насоса смонтирована гильза 7, по внут­ренней поверхности которой перемещаются выдвижные лопасти 8 ротора 9, жестко посаженного на вал 2. Ротор насоса делается меньшего диаметра, чем диаметр статора, и располагается в нем с некоторым эксцентриситетом. В роторе 9 сделаны радиальные пазы, в которых свободно перемещаются пластины 8. В тех слу­чаях, когда центробежной силы недостаточно для выхода пла­стин из пазов (при ма­лой частоте вращения ро­тора), внутри пазов с тыльной стороны пластин устанавливаются вытал­кивающие пружины.

При вращении ротора (рис. 113) против часовой стрелки, вследствие его эксцентричного располо­жения, в статоре образует­ся серповидное простран­ство, разделяемое вы­движными лопастями на несколько камер. Камеры ограничиваются с внеш­ней стороны внутренней поверхностью гильзы, с внутренней стороны — на­ружной поверхностью ро­тора, а с боков — выд­вижными лопастями. Объ­ем камер при вращении ротора в левой верхней части увеличивается, а затем при переходе в нижнюю пра­вую часть уменьшается. Со стороны камеры с максимальным объемом в гильзе статора делается окно, соединяющее эту ка­меру со всасывающим патрубком насоса. Аналогично со стороны камеры с минимальным объемом в гильзе статора делается окно, соединяющее эту камеру с нагнетательным патрубком. Соответственно, в левой части происходит всасывание перекачи­ваемого продукта, а в правой — его нагнетание в нагнетатель­ный патрубок.

При перекачке кашеобразных и пластичных, т.е. малотекучих продуктов, последние подаются во всасывающий патрубок насо­са принудительно при помощи специального шнека.

Подача пластинчатых ротационных насосов колеблется в больших пределах (от 1 до 30 м³/ч и более). Напор насосов, ко­торые применяются в пищевой промышленности, обычно состав­ляет 20—30 м.

Для определения подачи пластинчатого ротационного насоса с эксцентричным расположением ротора можно пользоваться достаточной для практики точностью формулой:

где D — внутренний диаметр гильзы статора, м;

d — диаметр ротора, м;

е — эксцентриситет, м;

b — длина ротора или пластины, м;

с — толщина пластины, м;

z — число пластин;

п — частота вращения ротора, мин^-1;

— коэффициент, учитывающий уменьшение объема меж­лопастного пространства в результате смещения зоны всасывания от максимальной щели всасывания, ;

— объемный КПД, зависящий от качества выполнения насоса, давления, вязкости перекачиваемого продукта и способа подвода его к всасывающему патрубку насоса; для нормальных условий .

Техническая характеристика пластинчатого насоса, приме­няемого для перекачки густых молочных продуктов, следующая:

Подача, л/ч............ 1000

Напор, м............. 20

Частота вращения ротора, мин^-1............... 40

Внутренний диаметр гильзы статора, мм.... 162

Эксцентриситет, мм.......... 12

Длина ротора, мм........... 130

Число пластин, шт............ 6

Мощность электродвигателя, кВт...... 2,8

Частота вращения электродвигателя, мин^-1 …… 950

Водокольцевые насосы. К ротационным насосам относятся и водокольцевые, очень про­стые по устройству. Эти насосы в пищевой промышленности при­меняются, главным образом, как вакуум-насосы, реже как возду­ходувки с давлением до 0,15—0,17 МПа.

Принцип действия водокольцевого вакуум-насоса состоит в следующем (рис. 114, а). Ротор с несколькими лопастями вра­щается в кожухе, в котором находится некоторое количество жидкости (рис. 114, а, I).

Если ротор заставить вращаться с достаточно большой угло­вой скоростью, то под действием центробежных сил вокруг ро­тора у стенок замкнутого кожуха образуется водяное кольцо и ряд одинаковых по объему незаполненных жидкостью каналов /, 2, 3, 4, 5, 6, разделенных лопастями ротора (рис. 114, а, II).

При эксцентричном расположении ротора по отношению к кожуху (рис. 114, a, III) при вращении ротора каналы, разде­ленные лопастями, уже не будут одинаковыми по объему. При вращении ротора по часовой стрелке объем каналов /, 2, 3 сна­чала увеличивается, а затем уменьшается — 4, 5, 6. Если в торце­вой крышке кожуха сделать отверстия А и В, то через первое из них должно происходить всасывание воздуха вследствие увеличения объема каналов, а через второе — нагнетание воздуха вследствие уменьшения объема каналов.

При этом для разобщения области всасывания от области нагнетания насоса водяное кольцо должно в верхней части касать­ся поверхности ступицы ротора, а в нижней — лопасть насоса своим внешним концом (по вертикали) должна быть надежно погружена во внутренние слои водяного кольца. Для повышения качества вакуум-насоса целесообразно всасывающее отверстие А выполнять больших размеров, чем нагнетательное отверстие В.

Кроме этого, должны быть приняты меры к устранению не­плотностей у торцевых стенок, так как малейшая неплот­ность отрицательно сказывается на работе иасоса, снижает его КПД.

На рис. 114, б показана схема установки водокольцевого насо­са. В установку входят: собственно насос / со всасывающим и нагнетательным патрубками; всасывающая труба 3, соединяю­щая всасывающий патрубок насоса с емкостью, из которой от­сасывается воздух; нагнетательная труба 2, соединяющая нагне­тательный патрубок насоса с верхней полостью приемного бака, в который выбрасывается из трубопровода 2 откачиваемый воздух и отработанная вода. Приемный бак снабжен выхлопным патрубком 4 для выпуска воздуха. Имеется также патрубок 6 для подвода свежей водопроводной воды и сливной патрубок и для выпуска воды из приемного бака.

Объемный КПД водокольцевых насосов при достаточном охлаждении довольно велик и достигает 70%, но общий КПД их мал и составляет 22—40%.

Тем не менее, водокольцевые насосы широко применяются в промышленности, так как они дают возможность обеспечить зна­чительный вакуум до 96%, не требуя очистки поступающего в них воздуха, а также допускают попадание в насос жидкости вместе с засасываемым воздухом.

Винтовые насосы.

 

Рабочий механизм насоса состоит из трех винтов, вращаю­щихся в корпусе соответственной формы: одного (среднего) ведущего и двух (боковых) ведомых. Последние служат для уплотнения и вращаются давлением жидкости. В схеме такой насос представлен на рис. 115. Всасывающий патрубок рас­положен в нижней части корпуса (в случае вертикальной конструкции), напорный патрубок — в верхней.

При вращении насоса жид­кость поступает в нарезку вин­та. Замкнутый между витками винтов объем жидкости переме­щается в напорную часть кор­пуса.

При работе насоса возникает осевое усилие, действующее сверху вниз. Это усилие уравно­вешивается разгрузочным диском, сидящим на валу ведущего винта, так что на долю опорной пяты приходится незначительная часть давления. Для разгрузки же винта от одностороннего дав­ления, а также для подачи смаз­ки под давлением к опорным пятам винты снабжены осевыми отверстиями. В подшипник верх­ней части ведущего винта смазка подается также из напор­ной камеры помощью специальных отверстий.

Насос снабжен перепускным предохранительным клапа­ном, который позволяет перепускать жидкость из камеры нагнетания в камеру всасывания при повышении давления.

Винтовые насосы удобны для подачи масла и других нефтяных продуктов в тех случаях, когда требуются компакт­ность установки и равномерная подача при переменном дав­лении.

Винтовые насосы представляют собой одну или нес­колько пар зацепляющихся винтов, плотно посаженных в расточки корпуса. Наиболее распространенными явля­ются трехвинтовые насосы (рис. 116), имеющие три двухзаходных винта, из которых средний — ведущий, а два других — ведомые. Направление нарезки на веду­щем и ведомых винтах противоположное. При враще­нии винтов их нарезки, взаимно замыкаясь, отсекают во впадинах некоторый объем жидкости и перемещают его вдоль оси к напорному патрубку. Поскольку нарезки винтов, выполняющие в этих насосах роль порш­ней, движущихся непрерывно в одном направлении, пульсация подачи в насосе практически отсутствует. Для компенсации осевых сил применяют гидравличе­скую разгрузку, осуществляемую с помощью давления жидкости, подводимой в камеры со стороны торцов а и b осей винтов.

Винтовые насосы обычно выпускают с винтами цик­лоидного профиля, благодаря чему обеспечивается бо­лее высокая герметичность, чем у этих же насосов, но с винтами иных профилей (прямоугольного и трапецеи­дального).

Трехвинтовые насосы допускают высокие частоты вращения, доходящие до 18 000 об/мин, и выпускаются на подачу до 15 м³/мин. Эти насосы имеют высокий КПД (0,8—0,85) и способны развивать давление до 20 МПа.

Струйные насосы.

 

В этих насосах подъем жидкости осуществляется за счет энергии пара или жидкости, подаваемой к аппарату с из­вестным давлением. Если по трубе с суженным сечением [схема водомера Вентури (рис. 117)] пустить жидкость и в сечениях ЛВ и CD, поставить пьезометры, то пьезометр в се­чении CD покажет давление , меньшее , которое показывает пьезометр в сечении АВ, за счет большей скорости. Это следует из уравнения Бернулли, которое для рассматри­ваемого случая, если пренебречь потерями энергии, может быть представлено в виде

Сечение можно подобрать так, что давление — будет меньше атмосферного. Если при этом в месте сужения сде­лать отверстие, то из него жидкость вытекать не будет, а на­оборот, будет просасываться воздух и уноситься в трубу. Присоединив к отверстию трубку, опущенную в резервуар с водой, получим движение воды из резервуара по трубке и дальше в трубу под действием атмосферного давления. Ни­чего по существу не изменится, если трубу разрезать в сече­нии СD и раздвинуть обе части, введя промежуточный схо­дящийся насадок. Это и будет схемой струйного аппарата (рис. 118). Он состоит обыкновенно из двух сходящихся на­садков 1 и 2, в зазор между которыми присасывается жидкость, и одного расходящегося 5, в котором скорость пре­образуется в давление. То же получится, если по насадку / пропускать не жидкость, а пар; явление только усложнится конденсацией пара.

На рис. 119 показан паровой инжектор «Рестартинг» за­водов Главармалита. Ои служит для питания водой паровых котлов. Инжекторы применяются для всасывания на высоту до 2 м и действуют при давлении от 2 до 13 кГ/см², приса­сывая воду температурой до 40° С.

 

Паровой эжектор или элеватор (рис. 120) применяется для подъема, откачки и подачи холодной или подогретой жидкости на расстояние помощью пара. Благодаря простоте устройства, сравнительной экономичности и надежности действия элеваторы находят себе очень большое применение для наполнения резервуаров и баков, подъема сточных и грунто­вых вод, а также в качестве пожарных насосов. Применимы они на всасывание до 4 м при высоте нагнетания от 5 до 15 л, в зависимости от расхода и давления пара, а также температуры жидкости.

Водоструйный эжектор (рис. 121) применяется, главным образом, для откачки чистых и загрязненных жидкостей из подвалов и котлованов при наличии воды с давлением в 3—4 кГ/см²_у достаточным для их действия. Общая высота подъема их не превышает 10 м при высоте всасывания до 2 м и при значительном расходе напорной воды.

 

Эрлифты.

 

Действие эрлифта или мамут-насоса основано на физиче­ском законе равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах.

На рис. 122 схематически изображена скважина с эрлиф­том. Подъемная труба А погружается в скважину со стати­ческим горизонтом воды а — а. Уровень воды в трубе А по закону сообщающихся сосудов будет на той же высоте. Если в трубу А через особое устройство — башмак В — вдувать по трубе С воздух, то образующаяся в трубе А смесь воды и пузырьков воздуха будет значительно легче воды, поэтому эта смесь будет подниматься по трубе А и сливаться на по­верхности земли в резервуар. Выходящую из подъемной тру­бы А воздушно-водяную смесь освобождают от воздуха по­мощью укрепленного на ней сепаратора зонтичного типа. Из резервуара вода может поступать или непосредственно к месту потребления пли к насосам. Сжатый воздух по трубе С подается от специальной установки компрессора. В случае газлифта может быть использовано естественное давление газа. На рис. 123 показан в общем виде эрлифт с башмаком и сепаратором, с воздушной трубкой, идущей снаружи вой­ной трубы. На рис. 124 дан общий вид эрлифта с внутрен­ним подводом воздуха. Глубина погружения эрлифта h под уровень при необходимой высоте подъема Н с учетом неиз­бежного понижения уровня а — а в период работы, количе­ство и давление потребного воздуха, а также размеры труб устанавливаются рядом теоретических соображений и практических данных

Надежность в работе эрлифта, почти не требующего ухода, и простота его устройства обеспечили ему очень ши­рокое применение, особенно в случае скважин малого диа­метра. Но по сравнению с насосами они имеют значительно более низкий к. п. д. (0,20—0,35). Подъем обычно происходит только до поверхности, так как передача по горизонтальному направлению невыгодна и неудобна.

 

Монтежю.

 

Во многих случаях практики подъема жидкости на неболь­Шую сравнительно высоту, когда эта жидкость химически воздействует на материал насоса, пользуются прибором „монтежю". Подача жидкости этим прибором (рис. 125) про­исходит периодически давлением какого-либо нейтрального газа. Жидкость заполняет сосуд, изготовленный из специального материала, из резервуара А через клапан В при закрытом газовом клапане С. Клапан D при этом служит для выпуска остатков газа. После закрытия клапанов В и D открывается клапан С, через который подводится сжатый газ, вытесняю­щий жидкость из сосуда по трубе вверх.

Пульсометр.

 

В пульсометре для подъема жидкости используется прин­цип непосредственного действия на нее пара. Схематически пульсометр представлен на рис. 126. Аппарат состоит из двух расположенных рядом камер А₁ и А ₂, к которым присоединена клапанная коробка с всасывающим и нагнетательным кла­панами. Клапанная коробка снабжена всасывающим и нагне­тательным патрубками. Рабочий пар поступает сверху. Его количество регулируется вентилем. Распределительный кла­пан В впускает нар то в камеру А₁ то в камеру А₂. При впуске пара в камеру А₂ давление на свободную поверхность воды понижает ее уровень, одновременно вытесняя ее че­рез нагнетательный клапан в напорный патрубок. При со­прикосновении с холодной водой пар начинает конденсиро­ваться. В камере создается разрежение и туда всасывается вода через всасывающий патру­бок. Одновременно клапан В при­крывает доступ пара в камеру А₁ и открывает вп

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: