Определение насоса звучит так: это гидромашина, которая способна выполнять преобразование механической энергии в энергию жидкостного потока. Данное описание означает, что прибор имеет какое-либо движущееся тело (вращающийся мотор), от которого энергия передается жидкой среде.
Становится понятным, что назначение техники заключается в транспортировке какой-то жидкости. Наиболее распространенными являются модели для воды, которые могут работать как с чистой средой, так и с загрязненной, имеющей какие-либо твердые включения. Кроме того, водяной агрегат может использоваться с холодной и горячей жидкостью.
Помимо воды, устройство может перекачивать и другие жидкие среды — например, фреон в системе кондиционирования или антифриз в отопительном контуре, для чего предназначен циркуляционный прибор.
Насосное оборудование актуально и для многих других областей. Активно эксплуатируют приборы в данных отраслях:
-строительство;
-ЖКХ;
-сельское хозяйство;
-промышленность.
Насосная техника способна обеспечивать и очень сложные решения в таких сферах, как топливная, металлургическая, обрабатывающая, добывающая, машиностроительная и пищевая промышленность, исследование недр земли.
-Поршневой насос:
Отличительной особенностью поршневых насосов от других объемных гидромашин является необратимость их действия на воду. Другими словами такие насосы не могут работать в качестве гидроприводов.
Работа поршневого жидкостного насоса основана на принципе вытеснения. Основными рабочими органами такого оборудования являются: цилиндр и поршень. Поршень перемещается в цилиндре совершая возвратно-поступательное движение.
В цилиндре (8) перемещается поршень ( 7), жестко соединенный со штоком (9), являющимся исполнительной частью приводного кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня “вправо” полезный объем цилиндра, т.е. объем, заполняющийся жидкостью, увеличивается, вследствие чего давление в нем уменьшается.
-Устройство поршневого насоса
Всасывающий клапан (4) при этом поднимается, жидкость под действием внешнего давления на ее поверхности, чаще всего атмосферного, входит в цилиндр через сосун (позиция 1), открытый обратный клапан (2) и всасывающую трубу (3).
При ходе поршня “влево” жидкость, ранее вошедшая в цилиндр, выталкивается движущимся поршнем. Давление в цилиндре насоса при этом повышается. Всасывающий клапан (4) закрывается, а нагнетательный клапан (5) поднимается и жидкость из цилиндра поступает в нагнетательный трубопровод (6). Подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит вследствие вытеснения из цилиндра движущимся поршнем предварительно засосанной жидкости.
-Плунжерный насос высокого давления
Плунжерный насос -это разновидность насосов вытеснения. Отличием плунжерного насоса является рабочий орган - плунжер. Его задачей является перемещение вдоль оси цилиндра. Перемещаются плунжеры за счет электропривода, раскручивающего коленвал.
Всасывание жидкости в цилиндр насоса происходит при движении плунжера вверх. При этом всасывающий клапан (К1) поднимается и жидкость под действием внешнего давления входит в цилиндр насоса. При возвратном движении плунжера вниз клапан (К1) прижимается к своему гнезду, закрывая его, а нагнетательный клапан (К2) открывается, пропуская вытесняемую из цилиндра жидкость в нагнетательный трубопровод.
Шестеренный насос является роторной гидромашиной. Если закачивать в него жидкость под давлением, то она начнет вращать шестеренки с валами, с которых можно снимать крутящий момент для совершения какой-либо работы. Кроме того, такая помпа способна работать в качестве дозатора. Она же хорошо подходит для смешивания.
Шестеренчатый насос, который также называют шестеренным, относится к установкам объемного типа – за один цикл перекачивает определенное количество рабочей среды. Назначение шестеренчатых насосов – работа с вязкими жидкостями. Их используют для транспортировки животного и растительного масла, майонеза, топленых смесей, шоколада, пищевых кислот, спиртов, жира и т.п. Чаще всего, подобные установки требуются в судостроении, а также нефтяной, газовой, химической и пищевой отраслях промышленности. Также они нередко встречаются в машиностроении, энергетике, фармацевтике, на гидравлических системах и т.п.
Важным элементом шестеренного насоса является предохранительный клапан. Он соединен каналами с зонами у впускного и выпускного отверстий. Если, по каким-то причинам, в системе возникнет блокировка жидкости ниже по потоку, то давление начнет повышаться до тех пор, пока оборудование не выйдет из строя. Защитный элемент сделан в виде штока с тарелкой, плотно посаженной в седло. На штоке есть упорная пружина. Она отрегулирована на определенное давление. В случае его превышения, пружина сжимается, тарелка выходит из седла, открывая окно, через которое рабочая среда отправляется из выпускной камеры в зону всасывания.
-Шестеренки на приводах:
На установки с внешним зацеплением ставят в один либо два ряда шестерни разных типов: прямо- и косозубые, а также шевронные. Первый вариант (рис. 2, вверху) встречается чаще остальных. Обе шестерни, ведущая и ведомая, сделаны с одинаковым количеством зубцов эвольвентного профиля.
(Эвольвентой называется кривая линия, построенная так, что нормаль, проведенная к любой ее точке, будет касательной к заданной кривой. Например, для окружности эвольвентой является спираль. В технике эвольвента окружности применяется для построения профилей зубьев шестеренок, чтобы они прокатывались без проскальзывания, т.к. она удовлетворяет требованиям основного закона зацепления).
Внешние насосы – простые и надежные. Чтобы повысить расход, используются модели с тремя шестеренкам и более. В них ведомые элементы располагаются вокруг ведущего. Например, у трехшестеренного (рис. 3) теоретическая подача в 2 раза выше, чем у двухшестеренного, аналогичных габаритов. Реально – меньше, из-за большего количества потерь. Если надо поднять давление рабочей среды, применяют многоступенчатые помпы.
Косозубые шестерни (рис.1, посредине) хороши тем, что входят в зацепление и выходят из него не по всей ширине сразу, а постепенно. Из-за этого, неточности производства и установки меньше сказываются на работе. Подобные элементы вращаются более бесшумно и плавно, они лучше сопротивляются износу. Недостатком деталей данного типа является тот факт, что при вращении появляются осевые усилия. Они прижимают шестерни к корпусу, из-за чего усиливается износ.
Шевронные шестерни (рис. 2, внизу) от указанного недостатка избавлены. Такая деталь может быть цельной либо состоять из двух половинок. В последнем случае, она, фактически, представляет собой две косозубые шестеренки, посаженные на ведущем валу на одну шпонку. У одной из них нарезка левая, у другой – правая.
На ведомом валу зафиксирована только одна шестерня, а другая, самоустанавливающаяся, вращается свободно. Зубья наклонены под углом 20-25 град.
Пластинчатым или шиберным называют насосы, рабочими элементами роторов которых являются подвижные пластины. Изготовляются простого и двойного действия и применяются в одно или двух-ступенчатом исполнении . У насоса простого действия ротор расположен эксцентрично по отношению к корпусу. В продольные пазы барабана ротора вставлены рабочие пластины. При вращении ротора действием центробежных сил пластины выдвигаются из пазов и прижимаются к поверхности корпуса. У некоторых конструкций насосов под торцы пластин в пазах вставляются пружинки для создания дополнительной выдвигающей силы. Пластины устанавливаются по радиусу или с наклоном к нему (у насосов с большим давлением нагнетания). Этим устраняется отгиб пластин от корпуса под действием изгибающего момента со стороны нагнетательной полости.
Принцип работы – пластинчатый (шиберный) насос основывается на увеличении на всасывающем и уменьшении на нагнетательном полуобороте объема между барабаном, смежными пластинами и корпусом. Благодаря этому образуется разрежение, всасывается воздух на всасывающем полуобороте, создается избыточное давление и воздух выталкивается на нагнетательном полуобороте. Пластины постоянно прижаты к корпусу насоса и этим предотвращается пропуск жидкости из нагнетательной полости во всасывающую. (Число пластин в насосе всегда четное.) Создаваемое давление от 20 до 125 кг/см2.
Пластинчатые насосы способны перекачивать среду в широком диапазоне температур. В зависимости от конструкции основного рабочего элемента, а также типа насосного оборудования возможна перекачка при температуре от -32˚С до +260˚С. При этом агрегат осуществляет работу при сравнительно невысоких показателях дифференциального давления. Оно не может превышать 15 бар.
Пластинчатые (шиберные) насосы были разработаны для работы со средами, которые загустевают в случае изменения температурного режима. Способность техники поддерживать постоянную температуру за счет наличия в корпусе особой изолирующей рубашки позволяет обеспечить жидкости постоянные показатели вязкости. В рубашке происходит постоянная циркуляция теплоносителя, не позволяющего температуре внутри рабочей камеры снижаться.
Оборудование пластинчатого типа за счет специфической конструкции обеспечивает эффективную перекачку рабочей жидкости разного типа. В том числе, сред, содержащих нерастворимые примеси, разного размера абразивы, а также смолянистые и клеевые смеси. Пластинчатый насос характеризуется значительной мощностью всасывания. Направление перекачки можно легко изменить, поскольку оборудование с одинаковым усилием функционирует в обе стороны.
Насосное оборудование шиберного типа различают в зависимости от конструктивных особенностей, а также по принципу действия.
Разделение по принципу действия предполагает выделение моделей:
- Однократного действия. Особенность техники этого типа заключается в том, что этапы всасывания перекачиваемой среды и ее нагнетания через выходной патрубок происходит только один раз в течение полного оборота ротора.
- Двукратного действия. Это оборудование позволяет совершить всасывание и нагнетание среды дважды в течение одного полного оборота ротора.
В зависимости от конструкции рабочего органа выделяют:
-классические пластинчатые насосы;
-агрегаты, оснащенные гибким ротором (производится из эластомерных материалов);
-оборудование, оснащенное подвесными лопастями;
-насосы с внешними пластинами;
-агрегаты роликового типа.
Корпус шиберного насоса, а также основные элементы его проточной части изготавливаются из серого или ковкого чугуна, а также стальных сплавов углеродистого или нержавеющего типа. Толкатель и ротор в пластинчатом насосе может быть произведен из:
-полиэфирэфиркетона;
-углеграфита;
-NBR;
-EPDM.
Модель оборудования подбирается с учетом требований к его температурной, абразивной и коррозионной стойкости. Уплотнение вала насосного оборудование может иметь картридж или торцевое исполнение. Возможно оснащение вала магнитной муфтой.
Пневмораспределительный механизм работает по принципу золотникового клапана, и, как видно из названия, выполняет функцию распределения на мембраны поступающего в насос сжатого воздуха. В современных насосах основными составляющими пневмораспределительного агрегата принято считать основную втулку и золотник. Основная втулка имеет одно или несколько отверстий, которые предназначены для прохода воздуха. Конструкция основной втулки с несколькими отверстиями позволяет значительно сократить расход входного воздуха, так как общая площадь для подведения воздуха гораздо больше. Золотник является подвижной частью механизма, имеющий два поршня на общем валу. С точки зрения трибологии (контактного взаимодействия) основная втулка и золотник являются парой трения скольжения, поэтому должны изготавливаться из материалов устойчивых к нагреву и изнашиванию.
Корпус насоса состоит из боковых крышек (поз.1), центрального блока (поз.2), всасывающего (поз.3) и нагнетательного (поз.4) коллекторов. Все детали корпуса имеют отверстия для жесткого болтового соединения. Боковые крышки с внутренней стороны имеют литейные выемки полуовальной (или полусферической) формы, которые ограничивают рабочую камеру насоса.
Пневматический мембранный насос – объёмный насос, который приводится в движение энергией сжатого воздуха. Двухдиафрагменный пневматический насос обладает большим перечнем преимуществ перед насосами других технологий, что делает его незаменимым в определённых секторах промышленности, таких, как керамическая, лакокрасочная и горнодобывающая.
Пневмонасосы используются с целью транспортировки сыпучих материалов по трубопроводам. Устройства работают по принципу сжатого воздуха. Данный вид техники ценится за высокие технические характеристики, экономичность, надежность и долговечность в эксплуатации. Промышленный пневмонасос сконструирован на основе винта или специальной мембраны, которая крепится в рабочей камере или по обоим краям устройства.
Пневматические камерные насосы служат для введения порошкообразных и мелкозернистых сыпучих материалов в трубопровод пневмотранспортных установок нагнетательного типа для дальнейшего перемещения посредством сжатого воздуха.С помощью таких насосов транспортируется цемент на цементных заводах, апатитовый концентрат и фосфоритная мука на заводах минеральных удобрений; глинозем на алюминиевых заводах; угольная пыль на электростанциях; кварцит и колошниковая пыль в доменных цехах; формовочные материалы в литейных цехах, и многие другие сыпучие материалы в самых различных отраслях промышленности.
Транспортируемый материал вводится через отверстие в верхнем днище, плотно закрывающееся специальным клапаном. После загрузки материала и герметизации резервуара, в последний подается сжатый воздух; в нижнюю часть резервуара для интенсивного аэрирования материала, а в верхнюю часть для создания необходимого давления в резервуаре. Сжатый воздух подается также и в форсунку для образования смеси определенной концентрации из материала и воздуха. Взрыхленная сжатым воздухом, аэрированная масса материала поступает под действием разности давлений в транспортный трубопровод и, смешиваясь с воздухом от форсунки и аэрирующих устройств, движется по трубопроводу до места назначения. По способу подачи материала в транспортный трубопровод, различаются камерные насосы с верхней и нижней выгрузкой из камеры.
Мембранно-пневматические насосы имеют ряд преимуществ по сравнению с насосами работающими от электропривода:
-Простота в эксплуатации, удобство монтажа и демонтажа;
-Относительно небольшой вес, легкость транспортировки;
-Возможность работы с легковоспламеняющимися жидкостями и во взрывоопасной среде;
-Способность к самовсасыванию жидкости;
-Различные способы установки;
-Возможность работы с вязкими и плотными жидкостями;
-Работа в режиме «сухого хода» без изнашивания;
-Работа без смазки;
-Возможность работы в погруженном состоянии;
-Относительно низкая стоимость при относительно высокой степени производительности;
-Возможность регулирования производительности.
Недостатками данных насосов принять считать низкий коэффициент полезного действия и невозможность работать в условиях критических температур, а также пульсирующий поток на выходе.
Из-за многократных резких движений мембраны во время работы насоса, на выходе образуется турбулентный пульсирующий поток жидкости. Для частичного уменьшения величины пульсаций применяют гаситель (демпфер) пульсаций.В подборе материала гасителя пульсаций руководствуются теми же принципами, что и для подбора материалов деталей насоса.
Редукторы - продукция материально-технического назначения. Эти механизмы служат для изменения скорости вращения при передачи вращательного движения от одного вала к другому. По типу передачи они делятся на зубчатые, червячные и гидравлические.
Мотор редуктор - представляет собой электродвигатель и редуктор, соединенные в единый агрегат (в некоторых странах его называют редукторным электродвигателем). Мотор-редуктор более компактен по сравнению с приводом на базе редуктора, его монтаж значительно проще, кроме того, уменьшается материалоемкость фундаментной рамы, а для механизма с насадным исполнением (с полым валом) не требуется никаких рамных конструкций. Большое количество конструкционных решений и типоразмеров дает возможность оснащения предприятий прецизионными редукторами приводов различных назначений, размеров и мощностей. Мотор редуктор, как универсальный элементы электропривода, находят свое применение практически во всех областях промышленности.
Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные и цилиндрические мотор-редукторы, выполненные по соосной схеме взаимного расположения электродвигателя и выходного вала. А также червячные мотор-редукторы с расположением электродвигателя под 90град. к выходному валу. К мотор-редукторам общемашиностроительного применения относят: цилиндрические мотор-редукторы, планетарные мотор-редукторы, спироидные мотор-редукторы, червячные и цилиндрически-червячные мотор-редукторы, волновые мотор-редукторы, мотор-редукторы специального назначения. Область применения: средства автоматизации и системы управления, устройства регулирования, автоматические и автоматизированные системы управления, следящие мини-приводы, средства обработки и представления информации, специальные инструменты, медицинская техника
Верхняя предельная температура 105 K (при температуре охлаждающей среды +40°C), Максимальная допустимая непрерывная температура 155°C.
Основные узлы мотор-редуктора — электродвигатель и силовой агрегат, объединенные в один агрегат. Они преобразовывают высокую скорость вращения при малом крутящем моменте в низкую скорость вращения при высоком крутящем моменте, и главное — с максимальным сохранением мощности.
Высокая скорость вращения при малом крутящем моменте — главная особенность электродвигателей. Чтобы преобразовать вращающий момент, применяются мотор-редукторы. Они снижают угловую скорость вращения и увеличивают крутящий момент на выходе
Системы привода передаточные редукторы отличаются компактностью. Они обладают простой конструкцией, которая занимает гораздо меньше места — это упрощает монтаж и обслуживание, расширяет сферу их возможного использования.
Редуктора (типы):
-Планетарные. В основе рабочего механизма — система шестеренок, поэтому планетарные мотор-редукторы отличаются высокой надежностью. Они состоят из редуктора с планетарной передачей и асинхронного двигателя,
-Червячные. Действуют при сцеплении червячного колеса и винта, который часто называют червяком. Среди преимуществ: компактные габариты, низкий уровень вибрации, большое количество передаточных чисел: от 5 до 1000,
-Цилиндрические. Делятся на два вида: с соосным или параллельным валом. Главные преимущества цилиндрических мотор-редукторов: высокий коэффициент КПД, превышающий 90%, и малая изнашиваемость механизмов,
-Волновые. Представляют собой волновую передачу, объединенную с электродвигателем. Применяются в разных отраслях промышленности, отличаются высокой производительностью и устойчивостью к загрязнениям.
По количеству ступеней мотор-редукторы делятся на одно-, двух- и многоступенчатые устройства.
Мотор-редукторы применяются для работы:
-элеваторов,
-конвейерных линий,
-бетономешалок,
-подъёмников,
-насосных станций,
-котельных,
-прессов,
-шлагбаумов,
-приводов открывания ворот,
-поилок на птицефабриках,
-другого оборудования.
Для использования в регионах с умеренным климатом подходят червячные, планетарные и цилиндрические мотор-редукторы. Они применяются в закрытом помещении или снаружи — под открытым небом. Перед эксплуатацией в неблагоприятных условиях передаточные редукторы дополнительно покрываются специальной краской.
ГОСТ 31591-2012 определяют базовый набор технических характеристик планетарных, червячных и других мотор-редукторов. Основной критерий — рабочий ресурс, гарантированный производителем. Он определяет минимальное количество часов работы оборудования.
Рабочий ресурс отличается, в зависимости от вида редуктора. Например, для червячных передач эта характеристика составляет от 10 000 часов, для цилиндрических — от 25 000 часов. При выборе учитывайте рабочий ресурс подшипников, который обычно составляет от 500 часов.
Характеристики, которые нужно учитывать при выборе мотор-редуктора:
-напряжение,
-фазы тока,
-частота вращения,
-мощность,
-климатическое исполнение,
-обороты на выходе,
-Тип монтажа.
При выборе мотор-редуктора учитывайте класс взрывозащищенного исполнения. Класс «Е» — увеличенная степень защиты, «I» — с искробезопасной цепью, «D» — с взрывонепроницаемой оболочкой корпуса, устойчивой к интенсивным нагрузкам и деформациям.