Принцип дії насосів
Поршневі насоси
Поршневими насосами називаються насоси, що працюють за принципом витиснення рідини. По конструкції основного робочого пристрою поршня поршневі насоси поділяються на власне поршневі і скольчаті (плунжерні). Поршневими насосами користаються для одержання великих надлишкових тисків.
Поршень (плунжер) приводиться в рух двигуном через кривошипно- шатунний механізм.
Конструкції поршневих насосів різноманітні. За принципом дії поршневі насоси бувають одинарного, подвійного, потрійного, четверного дії і диференціальні При русі поршня вправо в лівій порожнині циліндра й у робочій камері створюється розрідження. За рахунок розрідження верхній нагнітальний клапан Кн притискається до сідла, а нижній усмоктувальний клапан Кв піднімається, і в зазор, що створився, по усмоктувальній трубі засмоктується рідина з джерела в робочу камеру. При русі поршня вліво в робочій камері створюється підвищений тиск, під дією якого всмоктувальний клапан Кв закривається, а нагнітальний клапан Кн піднімається, і рідина витісняється з циліндра в напірний трубопровід. При багаторазовому зворотно-поступальному русі поршня вода переміщається по усмоктувальній трубі через циліндр насоса в нагнітальну трубу і далі до місця споживання. При цьому подача рідини в нагнітальну лінію виявляється нерівномірної, що є істотним недоліком насоса одинарної дії. Для усунення цього недоліку застосовуються насоси з двома, трьома і великим числом робочих камер., що працюють на один загальний нагнітальний трубопровід. (Процес усмоктування в одній камері йде одночасно з процесом нагнітання в іншій).
Об'ємними роторними насосами називають насоси, в яких робочий орган (виштовхувач) робить обертальний рух навколо нерухомої осі.
Деякі переваги об'ємних роторних насосів:
Високий ККД: η0 = 0,7 -0,95; ηм = 0,95 - 0,98 .
Високий напір р = 100-600 кгс/см2.
Незначна питома металоємкість.
Оборотність.
Обертальний рух робочого органа, що дозволяє обійтися без кривошипно-шатуниої ланки
Відцентрові насоси Серед динамічних гідравлічних машин найбільше поширення набули лопатеві. Робочим органом лопатевої гідравлічної машини є робоче колесо з лопатями. Передача енергії від колеса до рідини (насос), або від рідини до колеса (турбіна) відбувається за рахунок динамічної взаємодії лопатей робочого колеса з рідиною, що їх омиває.
Рис. 17. Відцентровий насос консольного типу:
1 - робоче колесо; 2 - лопаті робочого колеса; 3 - спіралеподібний корпус; 4 - заливна лійка (трубка для підключення вакуумного насоса при знятій лійці); 5 - засувка; 6 - наг нітальна труба; 7 - диски робочого колеса;
8 - вхідний патрубок насоса; 9 - всмоктувальний трубопровід; 10 - фільтр та зворотній клапан
Відцентрові насоси найбільше розповсюджені в сільськогосподарському виробництві та в комунальному секторі на селі. Вони призначені для перекачування рідин (переважно води) при температурі від+5 до+105 °С.
Відцентровий насос складається з двох основних конструкцій - корпуса, виготовленого у вигляді спіральної (равликоподібної) камери, і розташованого всередині його робочого колеса, всередині його робочого колеса .
Робоче колесо - це два диски (передній і задній), з'єднані між собою лопатями; воно насаджене на вал, з яким і обертається. З торцевої сторони до корпуса приєднаний усмоктувальний патрубок, через який за допомогою усмоктувальної труби до насоса підводиться рідина, яку він перекачує. Напірний патрубок відлитий заодно з корпусом, до якого і приєднується напірний трубопровід.
Обов'язковою умовою роботи відцентрових насосів є те, що перед пуском усмоктувальна лінія й насос повинні бути заповнені рідиною, яку перекачують.
Рідина відцентровими насосами подається за рахунок відцентрової сили, яка виникає при обертанні робочого колеса, тому вони й називаються відцентровими.
Принцип дії відцентрових насосів полягає в тому, що при обертанні робочого колеса на кожен об'єм рідини, що знаходиться в міжлопатевому каналі на відстані г від осі вала і який має масу М, діє відцентрова сила . Під дією відцентрової сили рідина викидається з робочого колеса до периферії, а на вході в нього створюється розрідження (вакуум- метричний тиск). Під дією атмосферного тиску (у випадку відкритого джерела) рідина по усмоктувальному трубопроводу безперервно надходить до входу робочого колеса. Рідина, яка виходить з робочого колеса, потрапляє у відвідний спіральний канал, який поступово розширюється, у ньому швидкість її зменшується, а напір (тиск, згідно з рівнянням Бернуллі) збільшується. З відвідного каналу рідина надходить у напірний патрубок, а потім у напірний трубопровід.
Таким чином, у відцентрових насосах рідина входить у насос в осьовому напрямку, а виходить у радіальному.
Найбільшого поширення в аграрному виробництві набули такі типи відцентрових насосів: консольні; з двостороннім входом; заглибні.
У відцентрових насосах рідина входить у робоче колесо паралельно його осі, а виходить - перпендикулярно осі робочого колеса.
Осьові насоси Гребні гвинти човнових моторів, віконні витяжні і настільні вентилятори мають схожі робочі органи - лопатеві колеса. їх конструкція обумовлює рух рідини (повітря) в осьовому напрямку.
Принцип дії осьових (пропелерних) насосів такий же, як і в розглянутих нами раніше відцентрових насосах. Тобто, збільшення питомої енергії рідини відбувається в результаті силової дії на рідину лопатей робочого колеса насоса. Відмінність полягає лише в схемі руху рідини через робоче колесо.
У
відцентрових насосах рідина входить у
робоче колесо паралельно його осі, а
виходить -
перпендикулярно
осі робочого колеса.
В
осьових насосах рідина входить в робоче
колесо і виходить з робочого колеса
паралельно його осі.
Осьові
насоси -
дуже чутливі, менш стійкі по відношенню
до кавітації.
Принцип роботи осьових насосів полягає в тому, що при обертанні робочого колеса, внаслідок силової взаємодії лопатей на рідину, вона рухається вздовж його осі. Причиною цього є підйомна сила, яка виникає при обтіканні потоком несиметричних профілей лопатей робочого колеса.
Рис.18 – Схема осьового насосу
У сільськогосподарському виробництві вони застосовуються, зокрема, на меліоративних перекачуючих насосних станціях. Виготовляються два типи осьових насосів: із жорстко закріпленими лопатями в робочому колесі - тип "О" (осьові), діаметр робочого колеса до 800 мм, і з поворотними лопатями в робочому колесі "ОП" (осьові поворотнолопатеві), діаметр робочого колеса більше 800 мм. Вони можуть бути з горизонтальним "Г" і вертикальним "В" розташуванням вала. Кількість лопатей в робочому колесі 2...6. Лопаті осьового насоса (рис. 2.21) повергаються відносно своєї осі за допомогою механізму розвороту, який приводиться в дію штоком і який проходить по пустотілому основному валу.
Вихрові насоси У процесі обертання робочого колеса лопаті колеса захоплюють частки рідини і переміщають їх по кільцевому каналу. Частки рідини роблять складний вихровий рух, багато разів потрапляючи в міжлопатеві порожнини. Прискорений у кільцевому каналі потік зустрічає на своєму шляху відсікаючу перемичку і гальмується. Частина кінетичної енергії переходить у потенціальну енергію тиску нагнітання, а частина, як швидкісний напір потоку, надходить в нагнітальний патрубок. Вихровий рух рідини по кільцевому каналі здійснюється за рахунок комбінованого впливу на потік відцентрових сил і сил тертя. Тому вихровий насос можемо класифікувати як лопатевий насос тертя.
Особливості вихрових насосів
Високий напір (у 3-5 разів вищий ніж у відцентрового колеса рівних габаритів)
Стійкість до кавітаційних явищ і здатність перекачувати агресивні і легкозаймисті рідини (ефір, бензин).
Високе значення А, а в деяких випадках і само-всмоктування без попереднього заливання насоса, що вигідно при автоматичному запуску насоса.
Недоліки вихрових насосів
низький ККД внаслідок утрат на вихороутворення
низька зносостійкість під час перекачування забруднених абразивом рідин.