варя. Ведёрников 2. Основные сведения из гидравлики

• Название: Основные сведения из гидравлики
• Дата: 07.02.2023
• Размер: 4.59 Mb.
• Имя файла: Ведёрников 2.doc
• Тип: Глава; #924312
• страница: 8 из 21

§ 25. Газовые колпаки

В поршневых насосах на линиях всасывания и нагнетания ста­вят газовые колпаки. Газовый колпак представляет собой герме­тичный сосуд, нижняя часть которого заполнена перекачиваемой жидкостью, а верхняя — газом, не реагирующим с жидкостью (воз­дух, азот и т. д.). На рис. 30 представлена схема установки газо­вых колпаков на линиях всасывания и нагнетания. Всасывающий колпак 3 устанавливают перед всасывающим клапаном 5. Насос засасывает жидкость через короткий патрубок 4.

При отсутствии колпака высоту всасывания насоса определяют значением геометрической высоты всасывания Н_г._в. При установке колпака высота всасывания Hменьше высоты H_г._в, поэтому вса­сывающий газовый колпак как бы приближает жидкость к насосу. Кроме того, колпак на линии всасывания обеспечивает более рав­номерное движение жидкости во всасывающем трубопроводе, уменьшает гидравлическое сопротивление и инерционные силы
\

масс жидкости в трубе, соединяющей колпак с приемным резер­вуаром. Все это позволяет применять более быстроходные насосы.



Газовые колпаки насосов, перекачивающих воду, обычно за­полняют воздухом. Так как во всасывающем колпаке во время ра­боты насоса поддерживается вакуум, то в нем выделяется воздух, растворенный в воде и проникающий через неплотно­сти на всасывающей линии. Во всасывающих колпаках насо­сов, перекачивающих другие жидкости, также возможно вы­деление подсосанного воздуха и паров жидкости. Воздух и пары частично засасываются насосом вместе с жидкостью и поступают в напорный тру­бопровод. Вследствие скопле­ния воздуха и паров жидко­сти во всасывающем колпаке уровень жидкости в нем пони­жается и может достигнуть нижнего торца всасывающего патрубка 4, что нарушит нор­мальную работу насоса. Необ­ходимо систематически уда­лять из всасывающего колпа­ка накапливающиеся воздух и пары перекачиваемой жидко­сти. В больших насосах лиш­нее количество газов удаляют из колпака специальными ва­куум-насосами, в малых — ав­томатически самим насосом,, для чего делают отверстия на конце всасывающего патрубка. Газовый колпак 7 на линии нагнетания ставят после нагнета­тельного клапана 6. Благодаря этому жидкость в напорном трубо­проводе движется более равномерно, облегчается пуск насоса, »нет чрезмерной перегрузки двигателя. При поступлении жидкости в колпак 7 газ, находящийся в нем, сжимается. При закрытии нагне­тательного клапана сжатый газ в колпаке расширяется и передав­ливает принятый объем жидкости в нагнетательный трубопровод. Таким образом, объем газа в колпаке непрерывно изменяется от максимального, до минимального значения. Максимальному объ­ему газа соответствует минимальное его давление р₁и минималь­ное количество жидкости в колпаке. Минимальному объему газа в колпаке соответствуют максимальное давление р₂ и максимальное количество жидкости.

О колебаниях скорости жидкости в нагнетательном трубопрово­де судят по степени неравномерности давления в колпаке, которая) характеризуется коэффицентом m_к— (р2—р₁)/Р_ср

Чем больше разность давлений р₂—р₁, тем сильнее колебание скорости жидкоести, вытекающей из газового колпака в нагнета­тельный трубопровод. Движение жидкости в нагнетательном тру­бопроводе считают равномерным при m_к≤0,025. При коэффициен­те неравномерности давления т_к=0,025 объем нагнетательного га­зового колпака для различных насосов определяют по формулам:

насос одностороннего действия — V_HK=22Ss;

насос двустороннего действия— V_HK=95s;

трехплунжерный насос— V_HK=0,5Ss;

насос с четырьмя рабочими камерами — V_HK=2Ss.

Так как при повышении давления растворимость газа в жид­кости увеличивается, поэтому количество газа в колпаке при рабо­те насоса уменьшается. Возникает необходимость периодически добавлять газ в нагнетательный колпак. В небольших насосах, пе­рекачивающих воду, для подачи воздуха в нагнетательный колпак на цилиндре или под всасывающим колпаком установлен воздуш­ный кран, снабженный обратным затвором. Открывая кран, впус­кают в цилиндр насоса воздух, который выделяется в нагнетатель­ном колпаке. Устанавливают также так называемые соски, пред­ставляющие собой ввинченные в крышки насосных камер или ци­линдры трубки с обратными воздушными затворами. В больших насосах воздух в колпаки подается компрессором.

Газовые колпаки насосов, перекачивающих другие жидкости, чаще всего заполняют азотом, который подается компрессором или поступает из баллонов.

Газовые колпаки бывают различной формы. Наиболее удобная форма — цилиндрическая. Подвод жидкости к колпаку и отвод должны осуществляться так, чтобы вся жидкость проходила через, колпак и теряла в нем скорость и направление. В противном слу­чае колпак не выполняет своих функций.

Для обеспечения нормальной работы колпака его снабжают указателем уровня, манометром и спускным краном. На нагнета­тельном колпаке, кроме того, устанавливают предохранительный клапан для защиты труб напорной линии от внезапного повышения давления.
§ 26. Индикаторная диаграмма поршневого насоса

Индикаторная диаграмма поршневого насоса показывает значе­ние давления в цилиндре для любого положения поршня. Диаграм­ма дает возможность определить среднее индикаторное давление, мощность насоса и работу, затрачиваемую на перемещение жидко­сти за один оборот вала. По индикаторной диаграмме можно су­дить о степение исправности насоса.

Индикаторные диаграммы строят в прямоугольных координа­тах: давление— объем (р—V) или давление — ход поршня (р—s)
На горизонтальной оси в принятом масштабе откладывают ход поршня или описываемый им объем, а на вертикальной — соответ­ствующие значения давления в рабочей камере также в определен­ном масштабе.



Теоретическая индикаторная диаграмма поршневого насоса представляет собой прямоугольник 1—2—3—4 (рис. 31). В ней не учтены изменения давления в процессах всасывания и нагнетания, а также утечки жидкости из-за несвоевременного открытия и за­крытия клапанов. Во вре­мя движения поршня впра­во происходит процесс вса­сывания при постоянном давлении р₁ — линия 1—2. В начале движения поршня из крайнего положения вле­во давление в цилиндре должно повыситься мгно­венно до р₂ — линия 2—3. Нагнетание жидкости при постоянном давлении р₂ из­ображается линией 3—4. При мгновенном подъеме всасывающего клапана дав­ление падает до p₁ — линия 4—1.

Действительная индика­торная диаграмма поршне­вого насоса существенно отличается от теоретической. Линия по­вышения давления 2—6 при ходе поршня влево несколько откло­нена от линии 2—3 вследствие того, что в цилиндре может быть воздух или пары перекачиваемой жидкости, при сжатии которых уменьшается объем, а также в результате того, что из-за запазды­вания посадки всасывающего клапана часть жидкости уходит во всасывающий трубопровод.

Точка 6 соответствует наибольшему давлению, создаваемому поршнем в цилиндре в момент подъема нагнетательного клапана и преодоления поршнем инерционных сил жидкости. Далее давление несколько понижается в период нагнетания — линия 6—4.

В левом крайнем положении поршня давление падает не по ли­нии 4—1, а с некоторым замедлением по линии 4—5. Это объясня­ется тем, что посадка нагнетательного клапана запаздывает и часть жидкости поступает из нагнетательного трубопровода в ци­линдр. Всасывание начинается только при понижении давления до значения, соответствующего точке 5. Падение давления в начале всасывания вызвано необходимостью преодолеть инерцию жидко­сти и сопротивление всасывающего клапана. Далее в процессе вса­сывания давление повышается — линия 5—2.

Для получения индикаторной диаграммы используют поршне­вой индикатор, который соединяют с цилиндром или рабочей каме­рой насоса. В последнее время для снятия диаграмм начали приме­нять электронные приборы и устройства.



Записывающее устройство индикатора чертит на бумаге диаг­рамму, ординаты которой в некотором масштабе показывают дав­ление, абсциссы — перемещение поршня насоса.

Более совершенный способ снятия индикаторных диаграмм — использование тензометрических первичных преобразователей и вторичной электронной аппаратуры с записью мгновенных давлений на осциллографе. Этот способ более надежен, удобен в испытани­ях и почти полностью вытеснил прежние механические индика­торы.

При испытании нового насоса на заводе-изготовителе опреде­ляют его параметры и снимают индикаторную диаграмму. Ее на­зывают нормальной диаграммой.

В процессе работы насоса появляются неисправности, часть ко­торых можно определить по снятой индикаторной диаграмме, на­зываемой эксплуатационной. Сравнение эксплуатационной и нор­мальной диаграмм позволяет судить о характере неполадок в ра­боте клапанов рабочей камеры, цилиндра и колпаков.

На рис. 32 приведены искаженные индикаторные диаграммы работающих насосов.

Диаграмма 1 показывает, что с большим запозданием закры­вается всасывающий клапан (линия АА), из-за чего на части хода поршня s пропускается жидкость из цилиндра во всасывающий трубопровод. Следует усилить нагрузку

ходящихся рядом с ним — для выпуска отработанного пара из ци­линдра и один средний — для пропуска отработанного пара из-под золотника в отводную трубу.

Свежий пар подводится к золотниковой коробке, распределяет­ся золотником поочередно в ту или другую часть цилиндра, совер­шает там работу, затем выталкивается из цилиндра, как отрабо­танный, и выводится наружу. Для прямодействующих насосов ха­рактерно то, что поршень, не доходя до крайнего положения, пере­крывает выпускной канал. В цилиндре за поршнем остается не­большой объем пара, который сжимается поршнем при дальней­шем его движении, а это создает упругий буфер, обеспечивающий плавную остановку поршня.

Промышленность выпускает различные модели паровых прямо-действующих насосов.
§ 28. Дозировочные и синхродозировочные электронасосные агрегаты
Поршневые насосы используют не только для транспортирова­ния различных жидкостей, но и для точного непрерывного дозиро­вания неорганических и органических растворов, кислот, суспензий и эмульсий, включая воспламеняющиеся, взрывоопасные, агрессив­ные, токсичные и радиокативные вещества.

Несколько дозировочных насосов, объединенных общим при­водным валом, образуют дозировочный агрегат, если же при этом регулируется частота вращения общего приводного вала — синхро-дозировочный агрегат. Эти агрегаты применяют для одновременно­го дозирования нескольких различных жидкостей в технологиче­ских процессах при обязательном регулировании и поддержании соотношения подач этих жидкостей.

Дозировочные электронасосные агрегаты выпускают с подачей одного цилиндра от 2,5 до 2500 л/ч и давлением до 40 МПа.

В состав дозировочного электронасосного агрегата могут вхо­дить дозировочные насосы следующих типов: НД — с регулирова­нием подачи вручную при остановленном насосе; НД ... Р — с ре­гулированием подачи вручную при работающем или остановленном насосе; НД ... Э — с автоматическим и дистанционным регулиро­ванием подачи (электрический исполнительный механизм); ДА— насос синхродозировочного агрегата.

Дозировочные насосы изготовляют в различных исполнениях: по категории точности дозирования — 0,5; 1,0 и 2,5 (индексы соот­ветственно 0,5; 1,0; 2,5); по материалу деталей проточной части — из сталей 20X13 (индекс Д), 12Х18Н9Т (индекс К), титана и его сплавов (индекс Т); в зависимости от наличия рубашки для обо­грева или охлаждения проточной части — без рубашки обогрева или охлаждения (индекс 1), с рубашкой обогрева или охлаждения (индекс 2); по конструкции уплотнительного узла проточной ча­сти — без подвода охлаждающей, промывочной или затворной Волнистый характер линии ББ(диаграмма 2)свидетельствует о больших колебаниях давления при всасывании. Причиной этого служит недостаточный объем всасывающего колпака. Необходимо заменить всасывающий колпак так, чтобы его объем соответство­вал бы типу и размерам насосов.

Если линия повышения давления (диаграмма 3)имеет форму пологой линии, значит вместе с жидкостью засасывается воздух, который сжимается по линии В,затем выталкивается через наг-гнетательный клапан. Надо обнаружить и устранить неплотности во всасывающей линии. Кроме того, проверить, достаточно ли уг­лублен всасывающий трубопровод в жидкость в приемном сосуде или колодце.

Диаграмма 4 показывает, что в рабочей камере насоса образу­ется газовый мешок. Подобная же диаграмма может быть получе­на при перекачке горячей жидкости, испаряющейся при пониже­нии давления. Необходимо принять меры к устранению газового мешка.

Диаграмма 5 указывает на запаздывание посадки нагнетатель­ного клапана. Жидкость из нагнетательного трубопровода возвра­щается в насос. На участке хода поршня s всасывания не происхо­дит, уменьшается подача насоса. Следует увеличить нагрузку на клапан.
§ 27. Паровые прямодействующие насосы

Прямодействующие насосы не имеют кривошипного механизма. Поршень насоса и поршень приводной машины расположены на одном штоке. Рабочей средой приводной поршневой машины служат пар, сжатый воздух или находящаяся под давлением жидкость (во­да или масло).

Насосы, в которых наиболее распространенное рабочее тело — пар, называют паровыми прямодействующими, т. е. получающими движение непосредственно от паровой машины. Прямодействую­щие насосы широко применяют во многих отраслях техники, что объясняется простотой устройства, небольшим числом движущих­ся частей, автоматическим регулированием ходов в зависимости от нагрузки, надежностью в работе, пожарной безопасностью и т. д. Их используют для перекачивания летучих, легковоспламеняю­щихся жидкостей и сжиженных газов, а также вязких жидкйстей, вязкость которых в большой степени зависит от температуры. В этих случаях насос при повышении вязкости автоматически уменьшает число ходов, понижается его подача и развивается большое давление для нагнетания загустевшей жидкости.

Прямодействующие насосы бывают одноцилиндровые (симп­лекс) и двухцилиндровые (дуплекс). Одноцилиндровые прямодействующие насосы сравнительно мало распро­странены, их применяют главным образом для перекачивания лег-коиспаряющихся жидкостей и сжиженных газов в тех случаях, ког­да по технологическим условиям производства не предъявляются повышенные требования к степени неравномерности подачи. Зна­чительно большее распространение получили двухцилиндровые на­сосы.



Паровые прямодействующие насосы состоят из паровой маши­ны и насоса. В одноцилиндровом насосе расположены один ци­линдр паровой машины двустороннего действия и один цилиндр
насоса, который может быть одностороннего или двустороннего действия.

Двухцилиндровый насос (рис. 33) состоит из двух ря­дом расположенных паровых цилиндров двустороннего действия (блок паровых цилиндров 1)и таким же образом расположенных двух насосных цилиндров двустороннего действия (блок гидравли­ческих цилиндров 4).Парораспределение отрегулировано так, что при крайнем положении одного поршня другой находится в сред­нем положении. У большинства насосов клапанные коробки всасы­вающих клапанов 3 отлиты заодно с гидравлическим блоком, а на­гнетательные клапаны 2 смонтированы в клапанной доске. Если снять крышку клапанной коробки, то открывается доступ к нагне­тательным клапанам, а сняв доску с нагнетательными клапанами, получают доступ к всасывающим клапанам.

Поршень паровой машины совершает возвратно-поступательное движение вследствие поочередного впуска пара в ту или другую часть цилиндра. Такое распределение пара осуществляется с по­мощью золотника, движущегося в золотниковой коробке по тща­тельно обработанной поверхности цилиндра, называемой золотни­ковым зеркалом. Золотниковое зеркало цилиндра имеет пять ка­налов: два крайних — для впуска свежего пара в цилиндр, два на-

жид­кости (индекс 3), с подводом охлаждающей, промывочной или за­творной жидкости (индекс 4).

По степени взрывозащищснности электрооборудования дозиро­вочные агрегаты изготовляют с электродвигателем и электрическим исполнительным механизмом в общепромышленном исполнении (индекс А); с электродвигателем во взрывозащищенном исполне­нии (индекс В).

Электронасосные агрегаты оборудованы предохранительными устройствами — электроконтактными манометрами, которые от­ключают приводной электродвигатель в случае превышения дав­ления нагнетания, устанавливаемого потребителем по шкале ма­нометра.

Дозировочные электронасосные агрегаты типа НД (рис. 34) предназначены для установок общепромышленного применения. Подачу регулируют вручную при остановленном элек­тродвигателе. Агрегат состоит из электродвигателя 7, червячного редуктора 4 и 5 со встроенным механизмом регулирования и гид­роцилиндра 12.

Электродвигатель монтируют на корпус редуктора 9. Червяк 5 редуктора расположен вертикально в роликовых подшипниках 8, верхний конец червяка соединен муфтой 6 с валом электродвига­теля. Червячное колесо 4 жестко соединено с эксцентриковым ва­лом 3, на шейке которого смонтирован эксцентрик 2. Шатун на­детый на эксцентрик, служит для преобразования вращательного движения вала червячного колеса 4 в возвратно-поступательное движение ползуна 10, с которым соединен плунжер 11.

В агрегате можно менять длину хода плунжера насоса от мак­симального значения до нуля. При этом изменяется подача насоса.

Подшипники и червячную передачу смазывают разбрызгивани­ем масла, налитого в корпус редуктора. Для контроля уровня мас­ла служит маслоуказатель.

В корпусе высокого давления 13 расположены шариковый вса­сывающий и шариковый нагнетательный клапаны.

В агрегатах, перекачивающих легкозастывающие жидкости, применяют рубашки для обогрева 14. Плунжер уплотняется саль­ником 15, набивка которого удерживается нажимной втулкой 16. Для охлаждения и уплотнения плунжера подводится жидкость.

На рис. 35 показан разрез герметичного дозировоч­ного электронасос к ого агрегата, предназначенного для объемного напорного дозирования агрессивных и токсичных жидкостей.

Подачу электронасосного агрегата регулируют вручную во вре­мя работы или при остановленном электродвигателе. Агрегат ГНД-10/25 состоит из мотор-редуктора, регулирующего механизма и гидроблока в герметичном исполнении. Гидроблок 7 — диафраг-мового типа. Привод диафрагм — гидравлический, от поршневого масляного насоса. Гидроблок разделен диафрагмами на три каме­ры. В первой маслоприводной камере 8, как и в самом приводе, находится масло, с помощью которого движение плунжера 9 пе-














чие от возвратно-поступательных роторные насосы не имеют вса­сывающих и нагнетательных клапанов.

По виду замыкателей роторные насосы делятся на шестеренные, винтовые и пластинчатые. В настоящее время наиболее распростра­нены шестеренные и винтовые насосы. Другие типы роторных насо­сов применяют в основном в станкостроении для подачи масла в гидросистемы станков и гидропрессов'.

Основные преимущества шестеренных насосов — про­стота конструкции, недостаток—ограниченное давление подачи,



шум, вибрация.

В корпусе 1 насоса (рис. 37), закрытом по торцам крышками, размещены шестер­ни 2, одна из которых ведущая. При вра­щении шестерен жидкость переносится со всасывающего патрубка 4 в сторону нагне­тательного патрубка 3 во впадинах между зубьями. Замыкаются впадины стенками корпуса.

Применяют различные шестеренные на­сосы: РЗ — для подачи масел, нефти и ма­зута; АЗП — парафина; АЗР-0,8 — нефте­продуктов с легкими растворителями и др.

В смазочных системах насосных и комп­рессорных установок используют шестерен­ные насосы типа РЗ. Винтовые насосы обладают рядом преимуществ перед другими типами роторных насосов: долговечны, бесшумны в рабо­те, компактны, имеют малую массу, высокий КПД.

Подача винтовых насосов 2—500 м³/ч, давление нагнетания до 20 МП а, КПД 60—80%.

Винтовые насосы применяют в системах автоматического регу­лирования, в смазочных системах двигателей, компрессорных и на­сосных установок, для перекачивания различных жидкостей в тех­нических установках.

Винтовые насосы выпускают с одним ротором (винтом) в рези­новой обойме, с двумя и тремя роторами в цилиндрическом корпу­се. Наружная поверхность винтов тщательно подогнана к корпусу и друг к другу, поэтому утечка жидкости при перекачивании чрез­вычайно мала.