Тема 1.18. Объёмные насосы. Устройство и принцип действия

План лекции:

1. Объёмные насосы.

2. Устройство и принцип действия различных видов объёмных насосов.

Объёмные насосы: поршневые, шестерённые, винтовые, пластинчатые, радиально- и аксиально-поршневые. У объемных насосов разность давлений при всасывании и нагнетании создается движущимся рабочим органом, изменяющим объем рабочей жидкости в камере насоса. При всасывании объем камеры увеличивается, при нагнетании — уменьшается. В зависимости от типа рабочего органа объемные насосы подразделяют на поршневые (плунжерные) и роторные (шестеренные, винтовые, аксиально- и радиально-поршевые, пластинчатые).

Поршневые насосы

Поршневымназывают возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней.Поршневые насосы классифицируют следующим образом: по количеству поршней— одно-, двух-, трех- и многопоршневые; по числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход поршня — одностороннего и двухстороннего действия (плунжерные насосы бывают только одностороннего действия); по характеру движения ведущего звена насоса — поступательно-поворотные с возвратно-поворотным движением; вальные с вращательным движением; известны также дифференциальные насосы, у которых жидкая среда заполняет замкнутую камеру при движении рабочего органа в обе стороны и вытесняется из нее при движении рабочего органа в одну сторону.

В условиях эксплуатации на судах поршневые насосы имеют ряд преимуществ по сравнению с насосами других типов. К достоинствам поршневых насосов относятся: способность самовсасывания («сухого» всасывания); возможность достижения высоких давлений; способность перекачивания разнообразных жидкостей при различных температурах, в том числе многокомпонентных сред большой вязкости; к. п. д.; простота конструкции и надежная работа прямодействующих насосов, которые при наличии на судне парового котла не требуют специальных двигателей.;саморегулирование числа ходов при повышении давления в трубопроводе у прямодействующих насосов.

 К недостаткам поршневых насосов относятся: неравномерность подачи и колебание давления; большие габариты и масса;

большой расход пара (20—60 кг/ч на 736 Вт) у прямодействующих насосов;

необходимость применения воздушных колпаков и контроля работы;

резкое снижение подачи при работе на жидкостях, отличающихся высоким давлением насыщенных паров.

Основными деталями поршневого насоса являются цилиндр и рабочий орган в виде поршня или плунжера (см. рис. 34, 42). При возвратно-поступательном движении поршня (плунжера) в полости цилиндра создается поочередно то разрежение, необходимое для всасывания жидкости, то избыточное давление, благодаря которому жидкость подается в нагнетательный трубопровод. Поршни (плунжеры) насосов приводятся в движение через кривошипно-шатунный механизм, связанный с валом электродвигателя, или через эксцентриковый или кулачный привод дизеля. По числу цилиндров насосы могут быть одно-, двух- и многоцилиндровые, а по их расположению вертикальные, горизонтальные и наклонные. Насосы, у которых подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит только при движении поршня в одну сторожу, называют насосами одностороннего действия. В насосах двустороннего действия при любом направлении движения поршня в цилиндре происходит как всасывание, так и нагнетание жидкости. Все плунжерные насосы действуют односторонне и отличаются большой неравномерностью подачи. У плунжерных насосов диаметр цилиндра значительно меньше хода плунжера и шток практически является продолжением поршня. Вследствие такой особенности в конструкции поршня плунжерные насосы создают довольно высокие давления в нагнетательных магистралях. На судах их применяют в основном для подачи топлива к форсункам дизеля (см. рис. 42).

Наряду с неограниченной возможностью создания высокого давления нагнетания у поршневых насосов можно регулировать подачу без изменения.напора, они просты в обслуживании, имеют достаточно высокий КПД, обладают способностью к сухому всасыванию, т. е. практически могут засасывать жидкость, когда она полностью отсутствует во всасывающей магистрали. Однако поршневые насосы очень громоздки, имеют большую массу, не обеспечивают равномерной подачи, тихоходны и для обеспечения их автоматического управления необходимы наиболее сложные средства. Их используют в основном как резервные с ручным приводом в топливоподкачивающих, смазочных, охлаждающих системах дизелей, в трюмных и других системах судна.

Для перекачивания воды и нефтепродуктов на судах широкое распространение получили поршневые ручные насосы двустороннего действия типа HP. К корпусу 12 насоса (рис. 147) с всасывающим 11 и нагнетательным 5 патрубками прикреплены две клапанные коробки со всасывающими I, 9 и нагнетательными 2, 8 клапанами. В горизонтальном цилиндре 3 насоса с помощью рукоятки 6 можно перемещать фигурный шток 7, на концах которого смонтированы два поршня 4 и 10.

 

Рис. 147. Ручной поршневой насос HP

 

 

При движении рукоятки влево поршни перемешаются вправо. Жидкость черезоткрытый всасывающий клапан 1 поступает в левую полость цилиндра, а из правой полости через открытый нагнетательный клапан 8 и патрубок 5 вытесняется в нагнетательный трубопровод. При изменении направления движения рукоятки, жидкость будет всасываться в правую полость цилиндра и вытесняться из левой.

Шестеренные насосы

В шестеренном насосе жидкость перекачивается посредством вращающихся шестерен, находящихся в зацеплении. Шестеренные насосы выполняют с внутренним или внешним зацеплением, с прямозубыми, косозубыми и шевронными шестернями. У косозубых и шевронных шестерен зацепление происходит не сразу по всей ширине, как у прямозубых, а постепенно. Такие насосы менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, меньше изнашиваются и работают плавно и бесшумно, обладают высокой равномерностью подачи

На судах распространены шестеренные насосы с внешним зацеплением. Шестерни насоса находятся под действием разности давлений в полостях нагнетания и всасывания. Кроме того, на них действует реакция от вращающего момента на ведущей шестерне. Результирующая этих сил определяет радиаленую нагрузку подшипников насоса. Наиболее нагруженными оказываются подшипники ведомой шестерни.

В шестеренных насосах с коэффициентом перекрытия зацепления, большим единицы, и в насосах, не имеющих зазоров при зацеплении, происходит запирание жидкости во впадинах. При таком зацеплении часть жидкости оказывается запертой во впадине шестерни входящим в нее зубом. Уменьшение запертого объема, сопровождающееся сжатием жидкости, приводит к появлению дополнительной радиальной пульсирующей нагрузки на шестерни, валы и подшипники. Объемный КПД шестеренного насоса равен 0,7—0,85.

В отличие от поршневых у роторных насосов шестеренного типа изменение объема в рабочей полости, обеспечивающее всасывание и нагнетание жидкости, осуществляется роторами (шестернями), вращающимися в корпусе.

Реверсивные и нереверсивные по числу шестерен насосы могут быть одноступенчатыми (односекционными), двухсекционными и многосекционными (с несколькими парами шестерен), по форме зубьев — прямозубые, косозубые, шевронные, а в зависимости от характера зацепления шестерен — эвольвентные, циклоидальные и трапецеидальные.

Наибольшее распространение на судах получили шестеренные насосы с парой прямозубых шестерен внешнего зацепления и одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Насосы этого типа отличаются простотой устройства, весьма надежны в эксплуатации, обладают хорошей всасывающей способностью. Поэтому, несмотря на низкий КПД (33—45%), их широко используют в качестве навесных на дизель и электроприводных насосов для перекачки нефтепродуктов с небольшими напорами и подачей.

Водокольцевые насосы

Для создания разрежения в закрытых емкостях используют наряду со струйными и водокольцевые насосы. Их относят к объемным насосам, в которых изменение объема рабочей камеры достигается путем смещения положения внутренней поверхности жидкостного кольца относительно лопаток ротора. Насос (рис. 148) состоит из цилиндрического корпуса 1 со всасывающим 3 и нагнетательным 4 патрубками. Внутри корпуса эксцентрично смонтирован ротор 2. В корпус насоса заливают воду. При вращении лопасти ротора отбрасывают воду к стенкам корпуса, образуя вращающееся водяное кольцо. Серповидное пространство между внутренней поверхностью водяного кольца и ступицей ротора составляет рабочую камеру насоса. Если ротор вращается против часовой стрелки, то поверхности водяного кольца слева, как показано на рис. 148, удаляются от полости а камеры.

 

Рис. 148. Водокольцевой вакуум-насос

 

 

Свободный объем образующий, между лопастями ротора заполняется по патрубку 3 воздухом, а через полость б камеры нагнетается в патрубок 4.

Винтовые насосы

Известно одно-, двух-, трёх- и пятивинтовые насосы. Винтовые насосы имеют практически равномерную подачу, высокийк.п.д. (0.80-0.85), обладают свойством самовсасывания, не вызывают большого шума. Их выпускают на давление 1,0—2,5 МПа. Такое высокое давление для насосов судовых систем требуется только при перекачивании нефтепродуктов, перевозимых в нефтеналивных баржах или танкерах. Имеющийся опыт использования трехвинтовых насосов на плавучих нефтеперекачивающих станциях позволяет считать их весьма перспективными.

Двухвинтовыми насосами перекачивают нефтепродукты, щелочи, кислоты, воду, различные эмульсии, смолы, загрязненные жидкости. На судах применяют в качестве грузовых насосов танкеров.

Из всех объемных насосов наиболее равномерную подачу обеспечивают винтовые насосы. По числу роторов (винтов) они могут быть одно-, двух-, трех-и многовинтовыми; по направлению потока жидкости — однопоточными (с односторонним всасыванием) и двухпоточными (с двусторонним всасыванием); в зависимости от направления вращения винтов — реверсивными и нереверсивными, а по расположению корпуса — вертикальными и горизонтальными. Винтовые насосы применяют на танкерах проектов 866, 868, Р 42, нефтеперекачивающих станциях

НПС 120, НПС 612 и других судах. Конструкция одного из таких насосов горизонтального типа с двусторонним всасыванием показана на рис. 149. Насос имеет винт с прямоугольным профилем зубьев правого и левого направления. При вращении винта 2 через шестерню 1 в боковые всасывающие полости а и в корпуса 3 насоса поступает жидкость, а через полость б — нагнетается в магистраль. Винтовые насосы применяют для перекачивания чистых и загрязненных, в том числе и агрессивных жидкостей.

Рис. 149. Одновинтовой насос

 

Роторно-поршневые насосы

. У объемных насосов этого типа цилиндры с поршнями совершают возвратно-поступательное движение. В зависимости от расположения цилиндров относительно оси блока их подразделяют на радиально-поршневые и аксиально-поршневые. У первых цилиндры располагаются радиально, а у вторых — параллельно оси вращения блока. На речных судах используют в основном аксиально-поршневые насосы в составе гидравлических приводов рулевых машин

Роторно-пластинчатые насосы.

В технической литературе такие насосы называют также коловратными и шиберными. Подача жидкости в них  осуществляется переносом ее в полостях между выдвижными пластинами ротора, эксцентрично вращающегося в корпусе насоса. Роторно-пластинчатые насосы включают в системы некоторых дизелей, используют на нефтеперекачивающих станциях для выгрузки слишком вязких нефтепродуктов.

Контрольные вопросы:

1.​Дать определение насосам.

2.​ Перечислить различные виды судовых обьёмных насосов.

3. Обьяснить конструктивные особенности и назначение поршневых насосов.

4. Обьяснить конструктивные особенности и назначение шестеренных и водокольцевых и винтовых насосов.

Дата: 2018-11-18, просмотров: 54.