Принципы действия, общие свойства и классификация объемных насосов

В объемных насосах взаимодействие рабочего органа с жидкостью происходит в замкнутых объемах (рабочих камерах), которые попеременно сообщаются с полостями всасывания и нагнетания. При работе насоса такая камера сначала заполняется жидкостью из полости всасывания, затем она отсоединяется от полости всасывания и соединяется с полостью нагнетания. Когда рабочая камера соединена с полостью нагнетания, происходит вытеснение жидкости. Далее она вновь соединяется с полостью всасывания. Этот процесс повторяется многократно. Рабочий орган, обеспечивающий заполнение камеры жидкостью, а потом ее вытеснение, называютвытеснителем.

У объемного насоса может быть одна или несколько рабочих камер объемом Wk. Общее число рабочих камер (Z) определяет рабочий объем насоса (Wo). Под рабочим объемом Wo понимают максимальное количество жидкости, которое насос может подать за один цикл работы. Циклом работы для большинства объемных насосов является один оборот его вала. Следует иметь в виду, что у некоторых насосов каждая рабочая камера за один оборот вала может совершить две или более подачи жидкости. Число таких подач называется кратностью работы насоса (k). Таким образом, для большинства объемных насосов рабочий объем может быть определен по формуле

Wo = k*Z*Wk

Рабочий объем Wo является важнейшим параметром насоса. Он во многом определяет его габариты и эксплуатационные показатели: подачу жидкости, полезную и потребляемую мощности. Необходимо отметить что на практике применяются также насосы с переменными рабочими объемами. Такие насосы принято называть регулируемыми, а изменения рабочего объема насоса в процессе его работы — регулированием насоса.

Рабочая камера соединяется с полостями всасывания и нагнетания попеременно. Это обусловливает свойства, характерные для объемных насосов и отличающие их от динамических насосов.

Первым из этих свойств является герметичность. Так как практически у всех объемных насосов рабочая камера в любой момент времени соединена или с полостью всасывания, или с полостью нагнетания, то эти полости всегда изолированы друг от друга. Поэтому всасывающий и напорный трубопроводы также разделены.

Герметичность позволяет обеспечить значительное разрежение во всасывающей полости насоса. Это приводит к подъему жидкости во всасывающем трубопроводе перед началом нагнетания. Отмеченное свойство называютсамовсасыванием.

Объемные насосы отличаются также жесткостью характеристики, т. е. увеличение давления насоса, вызванное сопротивлением в напорном трубопроводе, приводит к весьма небольшому уменьшению его подачи. Следует также отметить, что эти насосы не требуют высоких скоростей для получения больших давлений и могут перекачивать жидкости существенно большей вязкости, чем динамические насосы.

Кроме указанных свойств, отличающих объемные насосы от динамических, необходимо отметить также их существенный недостаток — неравномерность подачи. Эти насосы нагнетают жидкость отдельными объемами (порциями). Число таких порций за один оборот вала зависит от конструкции насоса — числа рабочих камер и кратности их работы, но всегда подача объемного насоса носит в той или иной степени пульсирующий характер. По характеру движения рабочего органа все объемные насосы разделяются на две группы: возвратно-поступательные (поршневые) и роторные.

Возвратно-поступательные насосы имеют два отличия, которые во многом определяют их свойства и параметры. Первым из них является неподвижность рабочей камеры относительно корпуса насоса. Второе отличие — наличие впускного и выпускного клапанов, которые служат для соединения рабочей камеры с полостями всасывания и нагнетания.

Роторные насосы имеют подвижные рабочие камеры, и у них отсутствуют клапаны. Соединение этих камер с полостями всасывания и нагнетания обеспечивается за счет их переноса от одной полости к другой и обратно.

Процесс объёмных насосов основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. Некоторые виды объёмных насосов:

· Импеллерные насосы — обеспечивают ламинарный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса и могут использоваться в качестве дозаторов. Могут быть изготовлены в пищевом, маслобензостойком и кислотощёлочестойком исполнении

· Пластинчатые насосы — обеспечивают равномерное и спокойное всасывание перекачиваемого продукта на выходе из насоса, могут использоваться для дозирования. Могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми. В пластинчатых регулируемых насосах изменение подачи осуществляется за счёт изменения объёма рабочей камеры благодаря изменению эксцентриситета ротора и статора. В качестве регулирующего устройства применяются гидравлические и механические регуляторы.

· Винтовые насосы — обеспечивают ровный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса, могут использоваться для дозирования

· Поршневые насосы могут создавать весьма высокое давление, плохо работают с абразивными жидкостями, могут использоваться для дозирования

· Перистальтические насосы создают невысокое давление, химически инертны, могут использоваться для дозирования

· Мембранные насосы — создают невысокое давление, могут использоваться для дозирования

Общие свойства объёмных насосов:

· Цикличность рабочего процесса и связанные с ней порционность и пульсации подачи и давления. Подача объёмного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями.

· Герметичность, то есть постоянное отделение напорной гидролинии от всасывающей (лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются проточными).

· Самовсасывание, то есть способность объёмных насосов создавать во всасывающей гидролинии вакуум, достаточный для подъёма жидкости вверх во всасывающей гидролинии до уровня расположения насоса(лопастные насосы не являются самовсасывающими).

· Независимость давления, создаваемого в напорной гидролинии, от подачи жидкости насосом