Правила технической эксплуатации поршневых насосов
При обслуживании поршневых насосов необходимо руководствоваться «Правилами обслуживания СВМ и ухода за ними», а также инструкцией завода-изготовителя.
Перед пуском насоса в ход необходимо:
1.
Произвести тщательный наружный осмотр, проверить наличие масел в местах смазки;
2.
Убедится в том, что емкости готовы к перекачке жидкости, открыть клапаны на всасывание и нагнетание;
3.
Проверить плотность набивки сальников;
4.
Перед пуском насоса необходимо провернуть его на один оборот. Контроль за работой насоса ведут по приборам, в случае появления внеэксплуатационных шумов и стуков, повышенной вибрации насос необходимо остановить и устранить неисправность.
Преимущества и недостатки поршневых насосов:
Преимущества:
1.
Способность создавать высокое давление - 2-4 МПа;
2.
Способность обеспечивать сухое всасывание;
3.
Высокий объемный КПД - до 0,99;
4.
Постоянство напора при регулировании подачи путем изменения частоты вращения.
Недостатки:
1.
Неравномерность подачи;
2.
Большая масса и габариты.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие виды потерь в насосах учитываются с помощью КПД?
2. Какие типы насосов по принципу их действия вы знаете?
3. Какие основные технические параметры характеризуют работу любого насоса?
4. В чем заключается принцип работы поршневого насоса?
5. В чём заключается принцип работы насоса двойного действия?
6. Устройство и принцип действия раиальнопоршневого насоса?
7. Устройство и принцип действия аксиальнопоршневого насоса?
23
1.3 Роторные насосыПринцип работы роторного насоса состоит в транспортировке жидкости с помощью ее размещения в камере, из которой она выталкивается с помощью вращательных и поступательных манипуляций. Главным рабочим механизмом данных насосов является ротор.
В соотношении с их конструкцией, роторные насосы подразделяются на:
1.
Роторно-зубчатые, называемые шестеренными, у которых изменение объема осуществляется зубьями зубчатых колес — шестерен;
2.
Роторно-винтовые, обеспечивающие изменение объема посредством винтовой резьбы (нарезки);
3.
Роторно-пластинчатые с изменением объема между пластинами- лопатками
(шиберами).
Шестерённые насосы Шестеренчатые насосы были запатентованы в СССР в конце сентября 1977-го года четырьмя инженерами мелитопольского института механизации сельского хозяйства
Анатолием Кастеляни, Иваном Федоренко, Владимиром Черкуном и Михаилом Довгалем.
Номер первого в СССР патента на усовершенствованный насос шестеренчатый – 646090.
При этом, аппарат НШ, в том виде, в котором мы его знаем, был изобретен Олегом
Барановым в 1968 году.
Шестеренные насосы делятся на технику для:
низких уровней давления (НД);
средних уровней давления (СД);
высоких уровней давления (ВД).
Шестеренные насосы (НД) рассчитаны на уровень давления до 5-ти атмосфер, (СД) рассчитаны для уровня давления до 30-ти атмосфер и высокого (ВД) – на уровень давления до 70-ти атмосфер.
Шестеренные насосы различаются по следующему ряду признаков:
по числу шестерен — роторов: двухшестеренные, трехшестеренные, многошестеренные;
по характеру зацепления:
внешнего зацепления, внутреннего зацепления;
по форме зубьев: прямозубые, косозубые, шевронные, спирапьные;
по характеру зацепления: эвольвентные, циклоидальные,
трапецеидальные;
по направлению вращения: нереверсивные — с постоянным
направлением вращения, реверсивные — с двусторонним вращением при постоянном направлении подачи жидкости;
по поточности: однопоточные, двухпоточные, многопоточные.
Аппараты с внешним зацеплением (см. рисунок 1.14) – это техника, рассчитанная для работы с вязкими жидкостями, которые используют для смазки. Эти аппараты достаточно просты в изготовлении, но не такие компактные, как аппараты с зацеплением внутреннего типа.
24
Рисунок 1.14 – Устройство шестеренного насоса с внешним зацеплением
Ведомая шестеренка аппарата с наружным способом зацепления вращается при постоянном контакте с ведущей шестеренкой (см. рисунок 1.15). При этом шестеренки вращаются в противоположные стороны, и в полости всасывания, в момент выхода зубьев из зацепления образуется вакуум. Ведомая шестеренка аппарата с наружным способом зацепления вращается при постоянном контакте с ведущей шестеренкой. При этом шестеренки вращаются в противоположные стороны, и в полости всасывания, в момент выхода зубьев из зацепления образуется вакуум.
Рисунок 1.15 – Схема работы шестеренного насоса с внешним зацеплением
За счет образования вакуума жидкость попадает в полость всасывания, где постепенно перемещается в полость нагнетания, откуда выталкивается зубьями в нагнетательный трубопровод. При этом, контакт между зубьями шестеренок такой плотный, что делает обратный ток жидкости из камеры нагнетания в камеру всасывания невозможным.
Например, производитель насосов шестеренных Вosch, создал целую линейку аппаратов AZP с внешним принципом зацепления, которая состоит из моделей нерегулируемых аппаратов с номинальным давлением от 250 до 280 бар. В остальном отличаются типовым рядом (последней буквой в маркировке модели от В до J). При этом, первые две буквы – AZ – это
обозначение самого изделия, а Р – функция
. Различия в типоразмерности внутри модельного ряда идут по постоянному и кратковременному рабочему давлению, а также минимальной и максимальной скорости вращения.
Серия шестеренных насосов Г11 и Г11-11А (см. рисунок 1.16) используется в
25 дозирующих устройствах и в аппаратах, где применяют технические масла и смазки, в которых повышенный уровень кинематической вязкости (до 400 мм²/с). При этом вязкость насосов может ограничиваться лишь смазывающей способностью жидкости и мощностью двигателя самого насосного аппарата.
Рисунок 1.16 – Срез шестерённого насоса
Износостойкий корпус из чугуна и крышка из алюминиевого сплава, шестеренки из хромистой стали и манжетный тип уплотнения вала обеспечивают бесперебойную и надежную работу техники даже в условиях нагревания смазочных материалов до 60°C.
В стандартной модели насосов Г11-11А используют вал с правосторонним вращением. Но, по желанию заказчика модель можно модифицировать под левостороннее вращение или вообще, заменить прямое движение жидкостей на реверсивное. Обо всех изменениях будут сообщать дополнительные буквы в маркировке (Л или Р).
Но, если техника моделей Г11 и Г11-А использовалась для перекачки материалов, которые не вызывали коррозию и не представляют опасность при эксплуатации, то продукция компании VIP Technology рассчитана на абразивные, агрессивные и горючие материалы. Такие, например, как лак или краски, нефтепродукты или битум, нефтяного или дизельного топлива.
Такую насосную технику изготавливают из углеродистой стали и чугуна, а все уплотнения в конструкции представляют из себя соединение, в составе которого двойной графит и керамика. Иногда прокладки для вала и ведущего колеса могут выполняться из бронзы.
Предотвращение обратного движения жидкости из нагнетательной полости во всасывающую обеспечивается малыми зазорами между зубьями и внутренней поверхностью корпуса и крышек (-0,02–0,06 мм).
26
Рисунок 1.17 – Шестеренный насос высокого давления типа НД-160 с автоматической компенсацией торцевого зазора.
В современных шестеренных насосах, работающих при давлениях нагнетания свыше 100 кгс/см
2
, особое значение имеют торцовые уплотнения.
На рисунке 1.17 изображен шестеренный насос типа НД-160 с аксиальной автоматической компенсацией торцевых зазоров, изготовляемый в ГДР. Он рассчитан на постоянное рабочее давление 160 кгс/см", которое может достигать 200–250 кгс/см
2
Насос работает следующим образом.
Насос состоит из корпуса 1 и крышек 5 и 8, изготовленных из высококачественного сплава легких металлов. В корпусе расположены четыре аксиально подвижных втулки б, которые образуют подшипники скольжения для пары шестерен 2 и 4, изготовленных из высококачественных сталей. Во время работы насоса торцевые стороны втулок
6 нагружаются рабочим давлением, в результате чего скользящие плоскости втулок прижимаются к торцевым сторонам шестерен (показано стрелками 3).
Привод насоса осуществляется через ведущий вал 9 со шлицами. Сливной невозвратный клапан 7
способствует накоплению масла в подшипниках, что обеспечивает необходимую вязкость масла при пуске в условиях пониженной температуры окружающей среды.
Насосы типа НД-160 изготовляются как однопоточными, так и с двумя и тремя одинаковыми и различными подачами в диапазоне частоты вращения 800–2500 об/мин и производительности 4–100 л/мин на масле.
Шестеренные насосы, осуществляющие подачу смазочного масла в систему циркуляционной смазки реверсивных двигателей внутреннего сгорания и навешенные на двигатель, должны быть реверсивными, т. е. обеспечивать подачу масла к двигателю независимо от направления вращения его коленчатого вала. Реверсивный двухроторный шестеренный насос изображен на рис.1.18. Особенностью его устройства является наличие четырех откидных невозвратных самодействующих клапанов, из которых клапаны 2 и 10 – всасывающие, а 3 и 9 – нагнетательные.
27
Рисунок 1.18 – Реверсивный шестеренний насос
Рассмотрим действие насоса при различных направлениях вращения роторов. В случае вращения ротора 7 по часовой стрелке ведомая шестерня 13 вращается против часовой стрелки, и зубья выходят из зацепления слева. Клапан 2 откроется, и жидкость из канала 1 поступит к роторам насоса. Нагнетание осуществляется справа через клапан 9 и канал 8 в нагнетательный патрубок. Если ведущий ротор вращается против часовой стрелки, разрежение создается справа, и жидкость всасывается из канала 11 через приемный клапан 10, а нагнетается слева через отливной клапан 3 снова в канал 6 и тот же нагнетательный патрубок. При увеличении противодавления масло перепускается из нагнетательной полости через предохранительно-перепускной клапан 5 и кольцевой канал
4 обратно во всасывающую полость.
Впадины ведомой шестерни имеют радиальные отверстия 14 для разгрузки осей шестерен от давления масла при запирании жидкости во впадинах. Запиранию жидкости способствует плотная беззазорная пригонка зубьев при коэффициенте зацепления, большем единицы.
Аппараты с внутренним зацеплением менее распространены, ввиду больших запросов к точности при создании агрегата, но в отличии от внешнего сцепления эти агрегаты более компактны. Две шестеренки закреплены одна в другой, ведущей является внутренняя шестерня с наружными зубцами. Внешняя (охватывающая) шестерня располагается в цилиндрической расточке корпуса и имеет внутренние зубья. Чаще всего в конструкции присутствует серповидный элемент, который разделяет области подачи и нагнетания.
28
Рисунок 1.19 – Разрез шестеренного насоса с внутренним зацеплением
Шестеренные насосы с внутренним зацеплением (см. рисунок 1.19 – 1.20)
являются объемными гидромашинами, ведь перекачивание жидкости в них осуществляется за счет изменения рабочих камер, образованных шестернями с внутренним зацеплением.
Зубчатое зацепление является эвольвентным. Благодаря его большой длине линии зацепления снижаются пульсации, что обуславливает достаточно низки уровень шума при работе насоса.
Рисунок 1.20 – Конструкция насоса с внутренним зацеплением
1 - корпус, 1.1 - крышка подшипника, 1.2 - крышка, 2 - шестеренное колесо с внутренним зацеплением, 3 - вал шестерня, 4 - подшипник скольжения, 5 - аксиальные прокладки, 6 - упорный штифт, 7 - сегментная вставка. Шестеренные насосы используются на судах для перекачивания вязких жидкостей - топлива, масла (ГСМ), подачи насосов в широких пределах – 0,5 - 250 м
3
/час, напор - 2-40
МПа, частота вращения - 40-500 об/мин, полная вакуумная высота всасывания 3-6,5 м вод.ст., объемный КПД - ɳ
0
0,70-0,85, осевой зазор между торцами шестерен и крышкой составляет 0,025-0,03 мм, радиальный зазор между стенкой корпуса и головкой зуба - 0,03-
0,085 мм.
Преимущества:
1. малые масса и габариты,
2. простота изготовления и обслуживания,
3. равномерная подача.
29
Недостатки:
1. отсутствие сухого всасывания,
2. необходимость строгого соблюдения зазоров,
3. повышенная требовательность к чистоте перекачиваемой жидкости,
4. перед пуском насос должен быть заполнен перекачиваемой жидкостью,
5. не допускается работа насоса в сухую.
Винтовые насосы
Винтовой насос – насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы.
Винтовые насосы являются разновидностью роторно-зубчатых насосов и легко получаются из шестерённых путём уменьшения числа зубьев шестерён и увеличения угла наклона зубьев.
Рисунок 1.21 – Конструкция винтов в двухвинтовом насосе
Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса (см. рисунок 1.22
)
Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад.
Рисунок 1.22 – Схема движения жидкости в винтовом насосе
Область применения винтовых насосов как по назначению, так и по характеристикам очень обширна. Они используются для подач от 0,2 до 1000 м
3
/ч и для давлений до 25 МПа. Перед другими ротационными насосами винтовые имеют ряд преимуществ:
30
- значительно большую экономичность, что особенно важно для длительно работающих насосов большой мощности;
- незначительное изменение подачи с увеличением давления;
- возможность спаривания насоса с приводом без применения редуктора и меньшие массогабаритные характеристики;
- возможность обеспечения высоких давлений за счет применения удлиненных роторов и отсутствие при этом больших нагрузок на подшипники; - небольшой шум и плавность в работе, обеспечение большой высоты всасывания и самовсасывания.
По признакам, наиболее характерным для работы насосов в судовых условиях, винтовые насосы можно разделить на следующие группы: по профилю винтовой нарезки
– с роторами циклоидального профиля, обеспечивающего герметичность (полное отделение камеры нагнетания от камеры всасывания); и с роторами, имеющими обычную прямоугольную или трапециевидную нарезку, не
обеспечивающую герметичность; по количеству роторов – двух-, трех- и пятивинтовые; по напору – низко-, средне- и высоконапорные; по количеству потоков – одно- и двухпоточные; по расположению вала – горизонтальные и вертикальные. Камеры всасывания и нагнетания расположены по торцам винтовых роторов. По цилиндрическим поверхностям роторы плотно охватываются корпусом насоса. Находящаяся во всасывающей полости жидкость поступает в раскрывающуюся винтовую впадину каждого ротора, при дальнейшем вращении которого эта впадина замыкается выступающими витками других роторов, проталкивающих жидкость из впадины к нагнетательной полости. Впадина размыкается в нагнетательной полости, и жидкость, находящаяся между входящими в зацепление витками, как в шестеренном насосе, проталкивается через нагнетательную камеру в нагнетательный трубопровод. Длина винтовых роторов должна быть несколько больше шага винтовой линии для предотвращения прямого сообщения нагнетательной камеры со всасывающей.
Роторно-винтовые насосы имеют в корпусе два или три ротора. Ротор с правой резьбой, соединенный с приводным двигателем, передает вращение на другие роторы, имеющие левую резьбу. При этом образуется замкнутый промежуток между винтовыми поверхностями роторов, который передвигается без изменения величины объема от всасывающего отверстия к напорному.
Таким образом, обеспечивается равномерная, почти без пульсаций подача насоса и, следовательно, — его малошумная работа.
Рисунок 1.23-а – Трёхвинтовой насос
31
Трёхвинтовой насос (см. рисунок 1.23-а) состоит из корпуса 5, в котором расположены рабочие органы – роторы. Средний ротор 6 – ведущий – соединяется с валом приводного двигателя муфтой, которая надевается на цилиндрический конец ротора, имеющий шпоночный паз. Два одинаковых ведомых ротора 7 меньшего диаметра расположены симметрично относительно ведущего ротора. Винтовая нарезка ведомых роторов имеет направление, противоположное нарезке ведущего винта. Ведомые винты опираются на подшипники 4 и выполняют только функции уплотнений, препятствуя перетеканию жидкости из напорной полости во всасывающую. Нарезка роторов образует в местах взаимного касания герметичное уплотнение, разделяющее полость между роторами по длине на ряд замкнутых полостей. Поступающая в полость всасывания жидкость заполняет пространство между роторами. При вращении роторов места взаимного касания поступательно перемещаются вдоль оси от всасывания к нагнетанию, и жидкость,
заполнившая впадины роторов, под действием винтовой нарезки перемещается вдоль оси прямолинейно.
Рисунок 1.23-б Трёхмерный вид трёхвинтового насоса
Преимущества:
равномерная подача жидкости, в отличие от насосов поршневых и плунжерных;
способность перекачивать смеси из жидкой и твёрдой фаз без повреждения твёрдых включений в жидкости;
как и другие объёмные насосы, винтовые обладают способностью к самовсасыванию жидкости;
возможность получить высокое давление на выходе без множества каскадов нагнетания;
хорошая сбалансированность механизма и, как следствие, - низкий уровень шума при работе.
Недостатки:
сложность и высокая стоимость изготовления насоса;
нерегулируемость рабочего объёма;
так же, как и другие виды объёмных насосов, винтовые нельзя пускать вхолостую без перекачиваемой жидкости, так как в этом случае повышается коэффициент трения деталей насоса и ухудшаются условия охлаждения; в результате насос может перегреться и выйти из строя.
Скачать 3.31 Mb.