Обзор основных типов насосов и сфер их применения

Принцип работы мембранного насоса

По своей схеме действия мембранно-поршневые насосы для воды немного отличаются от других видов перекачивающего оборудования. Он работает по такому принципу:

1. При запуске двигателя встроенный шток выгибает мембрану по направлению, обратному от рабочей зоны. Это приводит к постепенному увеличению объемов штатной камеры;
2. Расширение зоны приводит к образованию внутри нее вакуума. Под его воздействием вода или газ всасываются в камеру через входной канал;
3. По сигналу кривошипно-шатунное устройство выталкивает мембрану в обратном направлении. Из-за этого объемы зоны уменьшаются, а рабочая среда выталкивается через выходной патрубок. Чтобы жидкость или газ не просочились обратно во входной патрубок, он перекрывается встроенным клапаном.

В некоторых случаях мембранные насосы с электроприводом комплектуются не одной, а двумя диафрагмами. В таких случаях они располагаются напротив и соединяются при помощи штатного эксцентрика. При работе мембраны работают попеременно, благодаря чему агрегат способен перекачивать больше жидкости или газа.

МЕМБРАННЫЕ (ДИАФРАГМЕННЫЕ) НАСОСЫ

Мембранный (диафрагменный) насос

Мембранный насос, его также называют диафрагменным. Благодаря особым техническим характеристикам такое оборудование стало широко использоваться.

Эксплуатация мембранных насосов не требует вмешательства в течение длительного периода, что стало возможным благодаря конструктивной простоте устройств, а также минимальному числу изнашиваемых элементов. Для изготовления корпуса (проточной части) используются не только металлы (чугун, нержавеющая сталь 316 и алюминий), но и пластики (полипропилен, PVDF).

Принцип действия мембранных насосов

Принцип действия мембранных насосов очень прост. Это объемный насос прямого вытеснения, в котором используются две гибкие мембраны, которые совершают возвратно-поступательное движение назад и вперед, создавая камеру, которая одновременно втягивает и выталкивает жидкость через насос. Мембраны работают как разделительная стенка между воздухом и жидкостью.

Две мембраны соединены между собой валом через центральную секцию, в которой расположен воздушный клапан. Назначение воздушного клапана состоит в том, чтобы направлять сжатый воздух к внутренней поверхности мембраны, заставляя её отходить от центральной секции.

Первая мембрана, благодаря поступаемому сжатому воздуху, выталкивает жидкость из насоса. В то же время вторая мембрана выполняет ход всасывания.

 Воздух за второй мембраной выталкивается в атмосферу, в результате чего атмосферное давление выталкивает жидкость на сторону всасывания. Шаровый клапан поднимается над седлом, позволяя жидкости протекать через него в жидкостную камеру

Преимущества мембранных насосов

Мембранные насосы обладают следующими преимуществами:

• Надежность. Поскольку это пневматическое оборудование (работает от сжатого воздуха), электрического мотора в конструкции нет, как и механического уплотнения вала, способных выйти из строя. Изнашиваются в устройствах в основном эластомеры (диафрагмы, шары, седла). Для этого компания производит эти элементы из высокопрочных материалов, что увеличивает их срок эксплуатации.
• Универсальность. Модели можно применять в разных сферах: в пищевой, фармацевтической, нефтедобывающей, химической промышленности, откачке грунтовых вод и т.д.
• Универсальность. Оборудование предусматривает возможность изменения мощности потока, а также давления нагнетания. Не требуется задействовать какие-либо внешние приборы. Все происходит за счет поворота воздушного клапана.
• Защищенность от внешних воздействий. Есть возможность использовать множество  эластомеров из разного материала. Их рабочие температуры находятся в широких пределах: от -40 до +177 градусов по Цельсию.

Особенности насосов Wilden

Мощные и надежные диафрагменные насосы пропускают твердые примеси, без ухудшения характеристик. Допускают функционирование в сухом режиме. Обеспечивается бережная транспортировка жидкости. Возможно самовсасывание с глубины до 9 м.

Оборудование позволяет перекачивать:

• фарш;
• полимеры;
• кислоты;
• фреоны;
• щелочи;
• мыло;
• краски;
• масла;
• сиропы;
• смолы;
• отходы;
• растворители и пр.

Подробнее о разновидностях мембранных (диафрагменных) насосов и их технических характеристиках читайте ЗДЕСЬ.

Кулачковые (ротационно-поршневые) насосы

В каких случаях стоит остановить выбор на кулачковом (роторном) насосе? Кулачковый насос довольно успешно применяется во многих сферах промышленности, в особенности в пищевой.

Принцип действия кулачковых насосов

Кулачковый насос — это один из наиболее простых и неприхотливых в работе типов насосного оборудования.

Принцип его действия интуитивно прост для понимания и обычно не доставляет оператору никаких проблем. Давайте рассмотрим его более подробно:

 Два кулачка (еще их называют роторами) вращаются друг на друга, создавая на всасывающем патрубке разряжение, жидкость поступает в рабочую камеру насоса и за счет механического воздействия кулачка проталкивается вокруг внутренней поверхности ротора.

Далее кулачки, вращаясь друг на друга, проталкивают жидкость к напорному патрубку.

Как видим, принцип действия роторного насоса напоминает принцип действия шестеренного насоса с внутренним зацеплением, но имеется принципиальное различие — лепестки роторов не находятся в физическом контакте друг с другом при перекачивании продукта, как зубцы шестерней в шестеренном насосе. Контакт лепестков предотвращается за счет выставления зазора с помощью шестерней в редукторе насоса.

Кулачковый насос

С уверенностью можно сказать, что насос имеет больше достоинств, чем недостатков, но некоторые недостатки насос всё же имеет. Хотя скорее их можно отнести к особенностям конструкции.

Первое — это слабые самовсасывающие способности. Фактически кулачковый насос не относится к самовсасывающим, и для его нормальной работы требуется подпор (расположение емкости выше уровня насоса).

Также насос имеет 2 вала и механических уплотнений на один насос потребуется тоже два (если напорное давление до 5 бар, то вместо механических уплотнений можно ограничиться манжетами). И основная «особенность» данного типа насоса — они имеют сравнительно высокую стоимость. Но этот момент окупается надежностью насоса и объясняется использованием для его изготовления дорогостоящих типов стали (как правило, нержавеющая 316 сталь), которые сложны в обработке и требуют наличия дорогостоящих ЧПУ станков.

Резюмируя вышесказанное, вы абсолютно точно не пожалеете о покупке этого типа насосов, если он подобран корректно (учтён перекачиваемый тип жидкости, требуемый напор, производительность, температура и обеспечен подпор).

Принцип действия кулачкового насоса

Преимущества и сфера применения роторных насосов

Такое распространение и популярность насос приобрел благодаря своей надежности, простоте обслуживания и техническим параметрам, которые не могут обеспечить другие типы насосов.

 

 

 К особенностям кулачкового насоса относят его санитарное исполнение (отсутствие застойных зон и, как правило, изготовление проточной части из 316 нержавеющей стали), что особенно важно в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности. Также преимущество кулачкового насоса — его способность работать с очень вязкими жидкостями

Такими, как зубная паста, шоколад, плавленые сыры и др.

Насос отлично применим к бережной перекачке пищевых жидкостей, которые содержат твердые включения (например йогурт с кусочками фруктов или варенье с цельной ягодой).

Кроме того насос обеспечивает ровный поток без пульсаций. При всех преимуществах кулачковый насос имеет ряд особенностей, которые необходимо учесть. Насос обладает низкой способностью к самовсасыванию и его лучше использовать под заливом.

• Температура от -30°С до 135°С
• Вязкость от 0,1 до 400,000 сСт
• Расход до 70 м³/ч
• Давление до 20 бар

Перекачиваемые жидкости:

• Зубная паста
• Плавленые сыры
• Шампуни
• Фарш
• Сгущенное молоко
• Жиры
• Тесто
• Майонез
• Мороженое
• Косметические крема
• Фармацевтическая продукция

Дозирующий мембранный насос

Дозирующие мембранные насосы STEPDOS KNF используют для сверхточного дозирования и подачи вещества (титрование, добавление, сверхточное пипетирование), в число таковых входят и химически активные. В связи с этим, внутренние детали агрегата выполнены из устойчивого к химическим воздействиям материала (класс защиты IP65). Насос мембранно поршневой (роль поршня выполняет шток) имеет дисплей, где отражается скорость процесса в мл/мин. Процессом можно управлять, задавая время и объем жидкости, которая используется в работе. Калибровка под разные жидкости дает возможность расширить спектр действия насоса. Преимуществами этого мембранного насоса является химическая устойчивость комплектующих, возможность ручного и компьютерного управления и работы на «холостом» ходу, устройство сделано так, чтобы не попадала влага внутрь двигателя, максимальное давление потока можно ограничить. Мембранные насосы работают бесшумно и не требуют технического обслуживания. Если говорить о погрешности дозирования, то она составляет всего 1 %. Непрерывное движение головки мембранного насоса, которое отвечает за точность дозирования, обеспечивает соленоидный клапан и двигатель шаговой системы. Клапан дает возможность жидкости вытекать в режиме малой пульсации, равномерно и медленно, даже если двигатель работает на максимальной скорости всасывания. Дозирующий мембранный насос имеет циклы дозирования с паузами от секунды до суток. Можно дозировать жидкости по времени и по объему (от 50 мкл до 43,2 литров – модель FEM 03, от 80 мкл до 115,3 литров – FEM 08). Мембранный дозирующий насос имеет цифровой интерфейс RS232, может подключаться к компьютеру.

· Дозирующие мембранные насосы SIMDOS KNF применяют для перекачивания и дозирования агрессивных и нейтральных жидкостей. Защита от брызг возможна за счет того, что головка вынесена за корпус. На цифровом дисплее отражается скорость процесса, доза (объем дозируемого вещества), время дозирования. Управлять насосом можно в ручном режиме с помощью ручки на корпусе. Мембранный насос этого типа производит качественную и быструю калибровку, с погрешностью +/- 1%. Программа калибровки позволяет работать с широким диапазоном значений с помощью одной кнопки. Жидкости с вязкостью от 150 сСт тоже могут дозироваться в этом мембранном насосе. Им можно перекачать от 1 до 1000 мл жидкости в ритме от 1 до 100 мл/мин, долгое время без остановки. Насос без проблем может работать на «холостом» ходу. Не шумит, не требует масла, экономично расходует электроэнергию, экологически безопасен.

Мембранные насосы относительно недороги (в сравнении с винтовыми и кулачковыми насосами). Универсальны. Могут перекачивать и дозировать разные жидкости и газы. Обычную воду и жидкости с повышенной вязкостью, а также жидкости с твердыми частицами. Насосы перекачивают среды, не загрязняя их.

За счет того, что в мембранных насосах нет вращающихся деталей, редуктора, подшипников, низок уровень износа деталей, а эксплуатационные качества значительно улучшаются. Кроме того, не нужно смазывать детали и осуществлять специальное техническое обслуживание. Работу насоса можно регулировать с помощью объема воздуха, который подается в насос.

Недостатки мембранных насосов

Принцип работы

От большинства из тех, кто подбирает технические устройства для оснащения трубопроводных систем, специалисты слышат: «Объясните работу поршневого насоса с воздушной камерой». Следует сразу сказать, что принцип, по которому действует жидкостный поршневой насос, изобретенный еще несколько столетий назад, достаточно прост. Заключается он в следующем: совершая поступательное движение, поршень создает разрежение воздуха в рабочей камере, за счет чего в камеру и всасывается жидкость из подводящего трубопровода. При обратном движении поршня такого насоса, который, по некоторым историческим данным, изобрел древнегреческий механик, жидкость из рабочей камеры выталкивается в нагнетающую магистраль. Поршневые насосы, как уже говорилось выше, оснащаются клапанным механизмом, основная задача которого состоит в том, чтобы не дать перекачиваемой жидкости попасть обратно во всасывающий канал в тот момент, когда она выталкивается в нагнетательную магистраль.

 

Принцип работы одностороннего поршневого насоса

Принципом, по которому работают поршневые насосы, объясняется тот факт, что поток, создаваемый такими устройствами, двигается по трубопроводу с различной скоростью, скачками. Чтобы избежать этого негативного явления, используют насосы, оснащенные сразу несколькими поршнями, работающими в определенной последовательности. Преимущества, которые достигаются при использовании жидкостных насосов с несколькими поршнями, заключается еще и в том, что такие устройства способны закачивать жидкость даже в тот момент, когда их рабочая камера ею не заполнена. Такое качество многопоршневого плунжерного насоса, которое получило название «сухое всасывание», актуально во многих сферах, где используются подобные устройства.

 

Поршневые насосы различаются по числу действий

Принцип работы устройств

Ознакомьтесь также с этими статьями

• CPAP-аппарат. Преимущества
• Запчасти для химчистки: как и где найти нужные
• Ландшафтный дизайн от профессионалов
• Все о комплектующих для пластиковых окон. Из чего состоит пластиковое окно

Аппарат мембранного типа несложный. Состоит он из двух отделений, размещенных напротив друг друга. Разделяются они эластичной перегородкой. Распределитель осуществляет управление ею, образуя колебательные движения. Во время работы одно отделение наполняется жидкостью, второе воздушными массами.

Под влиянием колебательных движений жидкая субстанция перемещается по отделениям, всасываясь, вытесняясь. Мембранные насосы легко ее перекачивают. Полость, где размещается мембранная перегородка, не загрязняется, что свидетельствует о высокой производительности агрегата, его долговечности, практичности.

Мембранные устройства

Мембранный насос – это относительно новый вид оборудования для перекачивания жидкостей и прочих веществ. Данный тип оборудования способен работать с газообразной средой и делает это за счет специальной мембранный или диафрагмы. Она совершает возвратно-поступательные движения и с заданной цикличностью меняет объем рабочей камеры.

Конструкция устройства включает:

• мембрану;
• рабочую камеру;
• шток для соединения диафрагмы с валом привода;
• кривошипно — шатунный механизм;
• клапаны для защиты от поступления вещества назад;
• входной и выходной патрубок.

Работа осуществляется следующим образом: при запуске шток выгибает мембрану, что увеличивает объем камеры и создает в ней эффект вакуума. Это явление обеспечивает всасывание перекачиваемой среды. После заполнения камеры шток возвращает мембрану на место, объем резко уменьшается, и вещество выталкивается через выходной патрубок. При этом для того, чтобы жидкость или газ не попали обратно в момент возвратного движения, вход автоматически перекрывается специальным клапаном.

Существуют модели с двумя клапанами, расположенными параллельно друг другу. Здесь процесс осуществляется аналогично, только рабочих камеры две, и при каждом движении из одного вода выходит, а в другой входит. Такие устройства считаются более эффективными.

Преимущества мембранных насосов:

• могут работать с любой средой;
• небольшой размер;
• тихая работа;
• отсутствие вибрации;
• простота и надежность конструкции;
• экономичность по энергопотреблению;
• поддержание высокой чистоты перекачиваемого вещества;
• невысокая цена;
• длительный срок службы;
• не требуют особого или частого ухода, им не нужна смазка;
• заменить испорченные детали сможет человек без специального образования;
• обладают высокой универсальностью.

При таком обилии плюсов существенных минусов не выявлено.

Мембранный насос широко применяется в медицине и фармацевтике, в фермерских хозяйствах (в доильных аппаратах). Их используют для производства продуктов питания, в атомной сфере. С их помощью делают насосы-дозаторы для использования на производстве лаков и красок, они применяются в полиграфии и в различных местах, где есть потребность работы с ядовитыми и опасными веществами. Работать с последними можно безопасно, так как мембранные насосы имеют высокую герметичность.

Преимущества и недостатки

Оборудование, работающее по принципу вытеснения жидкости, обладает многочисленными преимуществами, что, несомненно, сказывается на его популярности на рынке.

К преимуществам вакуум насосов принято относить следующее:

• автономность работы;
• возможность последовательного соединения нескольких установок;
• отличные показатели экологичности;
• минимальный уровень шума;
• хорошая скорость работы;
• ремонтопригодность и простота обслуживания;
• надежность конструкции.

В отдельных случаях даже требуется предварительно ставить фильтровальные колонки и пескоулавливатель, что позволяет исключить выход из строя дорогого оборудования по причине его загрязнения и заклинивания.

 

Достоинства и недостатки

Специфика конструкции диафрагменного насоса:

• высокая степень герметичности;
• изолированность насосной части от окружающей среды;
• минимальное количество движущихся частей;
• отсутствие необходимости смазки — обусловила его многочисленные достоинства.

  За счет герметичности конструкции, стала возможной перекачка жидкостей со специфическими свойствами:

• изолированность насосной части от внешней среды и приводных механизмов позволяет работать с жидкостями, не допускающими загрязнений (например, особо чистыми для химического, фармакологического, пищевого производства);
• мембранные насосы отлично подходят для транспортировки легковоспламеняющихся и летучих соединений, токсичных веществ;
• при использовании для корпуса и мембраны материалов, устойчивых к различного рода химическим воздействиям (например, из таких полимеров как полипропилен или фторопласт) становится возможной перекачка агрессивных химических соединений;
• за счет использования материалов с высокой степенью устойчивости к механическим воздействиям сфера применения диафрагменных еще более расширяется – становится возможной работа с жидкостями, загрязненными крупными механическими (в том числе твердыми и абразивными) включениями.

Минимальное количество подвергающихся износу движущихся деталей конструкции повышает надежность устройств.

Отсутствие трения снижает потери мощности и нагрев узлов, что позволяет даже для насосов высокой производительности не использовать системы принудительного охлаждения.

За счет этого же свойства мембранный насос позволяет эксплуатацию в режиме «сухого хода», который для большинства насосов других типов недопустим.

Не лишена такая конструкция и недостатков.

Основным узлом насоса является мембрана, которая в процессе работы постоянно подвергается деформациям с переменным знаком.

Это приводит к ускоренному ее износу и снижению надежности устройства в целом.

Кроме того, выход из строя мембраны (особенно, при работе со специфическими жидкостями) может привести к значительной утечке перемещаемой среды и разрушению не только насосной, но и приводной части устройства.

Другим элементом ненадежности системы являются впускные и выпускные клапаны.

Вместо эпилога

Прежде чем приобретать промышленный насос в России, следует заручиться мнением специалиста, который грамотно сможет подобрать нужную модель. Особенности рынка этого промышленного оборудования в РФ таковы, что никто и никогда на официальном сайте российского дилера не выложит настоящую цену нового агрегата – всегда продавец вначале попросит заполнить онлайн-заявку, где нужно будет уточнить некоторые технические вопросы для будущего применения. Поэтому примерно прицениться к стоимости насосов возможно лишь посредством просмотра частных объявлений, где они продаются в б/у-состоянии. Соответственно, не факт, что в б/у-шных списках удастся найти искомую модель, а даже если и так, то цена новой может отличаться в несколько раз. Таким образом, по вопросам цен лучше использовать информацию иностранных заводов-производителей с их официальных сайтов. Кроме того, желательно сразу же оговаривать с продавцом вопрос гарантийного ремонта – особенно такая тема в обязательном порядке должна подниматься при покупке винтовых насосов.

Насосы шланговые

Шланговыми или перистальтическими насосами именуют специальные устройства которые предполагают принцип объемного действия, который заключается в перекачивании жидкостей за счет их продавливания по трубопроводу, который представляет собой проточную часть насосного оборудования. Конструкция данных устройств включает в себя эластичный шланг и несколько роликов, за счет вращения которых осуществляется прижимающее воздействие на жидкую субстанцию к треку, в результате чего сужается проходное сечение. Благодаря этой технологии жидкость проходит по шлангу с высокой скоростью подачи.

Главными преимуществами подобных устройств являются:

• Повышенная герметичность;
• Металлические детали устройства абсолютно не контактируют с перекачиваемой субстанцией (дополнительный уровень защиты);
• Оборудование достаточно незатейливо в ремонте и обслуживании;
• Имеется возможность дозировать абразивные/агрессивные/вязкие жидкости;
• Обладают функцией самовсасывания;
• При работе соблюдают пониженный шумовой режим.

Указанные свойства предполагают довольно-таки широкую сферу использования рассматриваемого оборудования. Оно успешно применяется в фармакохимической промышленности, пищевой сфере, при проведении лабораторных и медицинских изысканий, сельском хозяйстве, строительстве и большинстве иных отраслей.

Устройства отлично зарекомендовали себя при решении вопросов водоподготовки и очистки сточных вод. Одновременно, при производстве данных работ возможно дозирование химических реагентов для обработки воды, например, активированного угля, извести, хлорида железа, гипохлорита натрия и др. Они же могут обеспечивать перемещение шлама и осуществление подвода продуктов к фильтру-прессу.

Для этого у них имеются существенные преимущества:

• Известь и иные вещества, имеющие абразивные свойства, могут быстро изнашивать насосы других видов (к примеру, винтовые и мембранные);
• Большинство полимеров сверхчувствительны к разным сдвигам, а шланговое оборудование позволяют проводить перекачку в отсутствии разрушения их структуры;
• Шламы могут содержать большинство примесей (грубых), которые вполне могут нанести повреждения внутренним конструктивным элементам насосного оборудования иных видов.

К другой широкомасштабной сфере использования перистальтических насосов возможно отнести химпром.  Там такие насосы позволяют заниматься перекачкой щелочей и кислот, растворов мела и алюминиевых квасцов, а также с их помощью производят отвод стоков, включающих крупные инородные частицы. Существует также отдельная категория шланговых насосов, которая может перекачивать радиоактивные жидкости – они применяются на АЭС. Но лучше всего перистальтическое оборудование зарекомендовало себя в общестроительной сфере, где оно применяется для подачи смесей, вязких красок, различных клеев. А вместо процедуры прочистки трубопровода насоса от липких соединений после проведения вышеуказанных операций, можно запросто провести обычную откачку воды с маленькой степенью загрязнения.

Поршневые модели

Устройство поршневого насоса основано на вытеснении воды механическим способом. Это один из самых старых типов насосов для воды, но в современном виде его устройство гораздо сложнее, чем раньше. В частности, данные насосы имеют эргономичный и прочный корпус, развитую базу входящих в него элементов, а также гибкие возможности подключения к водопроводу. В связи с этим они широко распространены, как в промышленности, так и в быту.

Насос представляет собой металлический полый цилиндр, который, по сути, является корпусом — в нем осуществляется перемещение жидкости. Физическое воздействие на нее осуществляет поршень плунжерного типа, работа которого может напоминать гидравлический пресс. Работа данного устройства основана на возвратно-поступательных движениях. При движении вверх (поступательное движение) в камере создается разрежение воздуха, что обеспечивает всасывание воды. Вода в камеру поступает через входное отверстие с клапаном, который в этот момент открывает отверстие. При возвратном движении этот клапан возвращается на место, и открывается заслонка выходного отверстия. При этом поршень выдавливает воду. Почти по такому же принципу работает самый обычный шприц.

Существуют поршневые насосы двойного действия. Здесь клапаны расположены с двух сторон, и вода несколько раз проходит по всему цилиндру, то есть поршень при движении перегоняет воду внутри рабочего пространства и некоторую ее часть выталкивает из насоса. За счет этого удалось добиться снижения пульсации в трубопроводе. У конструкции двойного типа есть минус – более сложная система, что делает ее менее надежной.

Основное преимущество поршневых насосов – простота и прочность, основной недостаток – низкая производительность. В целом, подобный тип насосов можно сделать более эффективным, но в этом нет смысла, так как большие мощности с меньшими затратами могут обеспечить другие виды насосов для перекачки воды.

Область применения подобного насосного оборудования достаточно широка. Они позволяют работать не только с водой, но и агрессивной химической средой, а также взрывоопасными смесями. По причине того, что такие устройства не могут перекачивать большие объемы жидкости, они не используются для крупных задач. Тем не менее, подобные насосы часто встречаются в химической промышленности. Также с их помощью можно обеспечить автономную систему подачи воды для дома или для полива. Еще одно место, где такие устройства успешно себя зарекомендовали — пищевая промышленность. Это объясняется тем, что поршневые модели деликатно относятся к пропускаемым через них веществам.

Принцип работы

Основывается принцип работы таких установок на свойстве жидкости быстро замещать имеющийся вакуум. Именно за счёт этого и происходит нагнетание давления в системе, а насос может поднимать воду даже из глубоких артезианских скважин, отвечая за водоснабжение сразу нескольких жилых домов.

В каждом конкретном случае в зависимости от разновидности вакуумного насоса принцип работы такой техники будет различаться. Наибольшее распространение сегодня получили простейшие механические установки, в которых имеется возвратно-поступательная или вращающаяся основная деталь. Располагается такой ротор в расширяющемся корпусе, пространство с рабочей лопастью мгновенно заполняется жидкостью, а в последующем давление быстро выталкивает воду через выходное отверстие.

Показатели производительности такой техники и ее функциональные возможности будут зависеть не только от мощности электромотора, но и от рабочих показателей вакуума. Основная камера выполняется полностью герметичной, также используется специальное уплотнительное масло, которое закрывает все зазоры, обеспечивая практически идеальные условия для нагнетания воздуха. Также в продаже можно найти безмасляные сухие модели, преимуществом которых является отсутствие необходимости какого-либо обслуживания и замены такой гидравлической жидкости.

Принцип действия и классификация поршневых насосов

Поршневой насос представляет собой объемную машину с возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре.

На рисунке 6.1 представлена схема гидравлической части однопоршневого насоса одностороннего действия.

 

Принцип действия такого насоса заключается в следующем. При ходе поршня 1 вправо в рабочей камере цилиндра 2 освобождается объем и давление снижается (р р_В) и открывается нагнетательный клапан 4.

Жидкость поршнем вытесняется из цилиндра — происходит процесс нагнетания до конца хода поршня влево.

Из принципа действия поршневого насоса выявляются особенности его конструкции:

• рабочая камера (цилиндр) изолирована от подводящего и напорного трубопроводов клапанами;
• подача насоса зависит от геометрических размеров насоса (длины хода и площади поршня) и от числа двойных ходов поршня;
• пределы преодолеваемого поршнем давления (напора) зависят от установленной мощности и прочности деталей насоса, т.е. насос может развивать любой напор;
• поршень движется с переменной скоростью (от 0 в начале хода до максимальной в середине хода и снижающейся до нуля в конце хода).

В зависимости от условий работы и свойств перекачиваемых жидкостей насосы имеют весьма разнообразные конструкции. Ниже изложены некоторые принципы классификации поршневых насосов.

1. По типу приводной части различают насосы приводные, прямодействующие, ручные.

Приводные насосы — это насосы, у которых в приводной части имеется кривошипно-шатунный механизм для преобразования вращательного движения приводного вала в возвратно-поступательное движение поршня.

На рисунке 6.2 приведена схема приводного насоса, у которого приводная часть состоит из крейцкопфа 1, шатуна 2 и кривошипного вала 3. Кроме этих частей, для снижения числа ходов поршня в приводной части обычно имеется редуктор.

Прямодействующие насосы — это насосы, у которых поршень насоса общим штоком связан с поршнем двигателя.

На рисунке 6.3 представлена схема прямодействующего насоса, у которого приводная часть представляет собой паровую машину, состоящую из парового цилиндра 1, поршня 2 со штоком 3, непосредственно соединенным со штоком гидравлической части насоса, и золотниковой коробки распределения пара 4. В качестве двигателя прямодействующего насоса могут быть применены также гидравлические силовые цилиндры и пневмоцилиндры.

1. Ручные насосы — это насосы, у которых движение поршня осуществляется с помощью рукоятки вручную.

2. По расположению осей цилиндров насосы бывают горизонтальные, вертикальные и с осями, расположенными наклонно по отношению к основанию.

3. По числу цилиндров насосы выполняются одно, двух, трех и многоцилиндровыми.

4. По конструкции поршня насосы бывают:

а) собственно поршневые, т.е. поршень представляет собой диск с уплотнениями, которые плотно прилегают к цилиндру (рисунок 6.4), такие поршни применяются в насосах двухстороннего действия, имеющих большие подачи;

Рисунок 6.4 Рисунок 6.5

б) плунжерные — плунжер имеет длину, значительно превышающую диаметр (рисунок 6.5) и применяются при значительных давлениях и малых подачах;

в) с проходным поршнем, имеющим в теле нагнетательный клапан (рисунок 6.6). Такие поршни находят широкое применение в глубинных насосах для добычи нефти, в которых диаметр цилиндра ограничен размерами скважины;

 

г) диафрагменные насосы, в которых изменением формы эластичной пластины достигается изменение объема рабочей камеры (рисунок 6.7).

Насосы с диафрагмой имеют малую длину хода и создают малые подачи.

 

5. По числу действия различают насосы:

а) одностороннего действия, когда один ход поршня, сопровождается всасыванием жидкости, а другой — нагнетанием (рисунок 6.8)

Рисунок 6.8 Рисунок 6.9 Рисунок 6.10

б) двухстороннего действия, когда каждый ход поршня сопровождается процессами всасывания и нагнетания (рисунок 6.9).

в) дифференциального действия (рисунок 6.10), в котором — совершается один процесс всасывания при ходе поршня вправо и два процесса нагнетания. При ходе вправо жидкость нагнетается из камеры Б, а при ходе влево из камеры А часть жидкости протекает в камеру Б, а другая — в напорный трубопровод, улучшая равномерность ее поступления.

Мембранно-поршневые насосы опрыскивателей

Мембранно-поршневые подобны по механизму работы поршневым, но более адаптированы для работы с реактивами, используемыми в сельском хозяйстве. Благодаря своей конструкции в них нет контакта основных металлических деталей с рабочей жидкостью, что защищает от коррозии и удешевляет производство. Те места, которые должны контактировать с жидкостью выполняют из нержавеющей стали или защищены.

Привод мембранно-поршневых насосов может быть от карданного вала, гидронасоса или электродвигателя.

Принцип действия: во время работы насоса кулачковый вал передает энергию к поршням, которые управляют мембранами. Вместо традиционного поршня, который должен контактировать с прокачиваемой жидкостью, в этом насосе используется мембрана из полимера. Ее деформация и оказывает влияние на давление внутри камеры. Когда мембрана уходит вниз, возникает разрежение, когда идет вверх, имеющаяся в камере жидкость покидает ее.

К достоинствам такой конструкции можно отнести:

• Мембранно-поршневые насосы относятся к самовсасывающим.
• Не нужно заполнять жидкостью перед запуском.
• Подходят для перекачивания даже агрессивных и абразивных жидкостей.
• Выдерживают длительный срок эксплуатации.
• Могут длительно удерживать высокое давление на выходе.
• Просты в ремонте.

Для сглаживания эффекта пульсации камеры насосов могут содержать дополнительные пневматические камеры. Воздух в них находится под определенным давлением, значение которого устанавливается в зависимости от предполагаемого давления рабочей жидкости.

Примерные значения давлений рабочей жидкости и воздуха в камере:

1. Ожидаемое давление жидкости 0,2-0,5МПа / давление в пневмокамере 0,2 МПа ;
2. 0,5-1,0 МПа / 0,2-0,5 МПа ;
3. 1,0-2,0 МПа / 0,5-0,7 МПа ;
4. 2,0-5,0 МПа / 0,7 МПа .

В момент максимального сжатия содержимого камеры такая «воздушная подушка» принимает на себя давление, частично сжимаясь, при опорожнении камеры эта же подушка расширяется, способствуя более плавному истечению жидкости из камеры.