Плунжерные насосы

Плунжерные насосы применяют в тех случаях, когда необходимо создать очень высокие давления. Конструкция плунжерного насоса похожа на конструкцию поршневого насоса. Отличие заключается в конструкции поршня. Поршень представляет собой длинный стержень, перемещающийся свободно в корпусе камеры не касаясь стенок. Уплотнение размещено неподвижно в корпусе камеры. Плунжер в камере совершает возвратно-поступ ательное движение.

Клапан всасывающий

Уплотнение

При движении плунжера вправо давление в камере понижается и становится ниже, чем давление жидкости во всасывающей трубе. Под действием разности давлений всасывающий клапан открывается и жидкость заполняет рабочую камеру. При движении плунжере влево давление в камере возрастает и становится выше, чем давление в нагнетательном трубопроводе. Открывается нагнетательный клапан и жидкость из камеры вытесняется в напорный трубопровод.

Для обеспечения уплотнения плунжер должен иметь достаточную износостойкость, герметичность достигается высокой точностью изготовления и жесткими требованиями к шероховатости поверхности. Последние условия обусловили высокую стоимость плунжерных пар.

Конструкции плунжерных насосов отличаются, но общие принципы действия сохраняются. Так, например, насос высокого давления дизельного двигателя не имеет нагнетательных клапанов. Их роль выполняют клапаны в форсунках. В таких разновидностях плунжерных насосов, как аксиально- и радиально-роторно-поршневые насосы имеют вращающиеся блоки рабочих камер. При их вращении поочередно совмещаются нагнетательные и всасывающие отверстия блоков и обойм. При этом поочередно открываются проходы в нагнетательный и всасывающие трубопроводы соответственно. Отсутствие клапанов повышает надежность этих насосов, в связи с чем, несмотря на высокую стоимость, они применяются, например, в авиации в наиболее ответственных узлах.

Как отмечалось выше, основной недостаток плунжерных насосов – высокая стоимость. Преимущества – возможность получения высоких давлений и надежность.

Внешний вид плунжерной пары (плунжер с корпусом в сборе) насоса высокого давления дизельного двигателя показан на следующих фотографиях. На правой фотографии показан вид пары в собранном виде.

Сепаратор тарельчатого типа – кларификатор.

Кларификаторы называются осветляющими сепараторами, в которых происходит отделение из нефтепродуктов более мелких твердых частиц и незначительного количества жидких тяжелых п римесей. Принцип работы барабана сепаратора-кларификатора показан на рис. В отличие от пурификатора барабан имеет только одно выпускное отверстие, предназначенное для отвода очищенного нефтепродукта. Топливо, прошедшее грубую очистку в пурификаторе, или неочищенное смазочное масло, не содержащее воды, как в пурификаторе, подводится через распределитель 3 к нижней части барабана. Далее начинается процесс тонкой очистки, который в принципе аналогичен очистке в пурификаторе. В кларификаторе нижняя тарелка не имеет распределительных отверстий и все вышележащие тарелки экранируются от поступающего в барабан топлива, поэтому топливо, подвергаемое кларификации, вынуждено двигаться к наружным (периферийным) кромкам тарелок 4, прежде чем начать перемещаться между ними вверх и внутрь к оси вращения барабана и единственному выпускному отверстию 1, образованному патрубком 2. Нефтепродукт в кларификаторе будет проходить большее расстояние и находиться в барабане дольше, чем в пурификаторе, отчего очистка будет более качественной. Все отсепарированные из нефтепродукта твердые смеси, как и в пурификаторе, остаются в грязевой камере барабана. Конструкция любого современного сепаратора после соответствующей замены частей барабана позволяет работать как в режиме пурификации, так и в режиме кларификации.

Сепаратор Г9-КОВ (рис.) предназначен для очистки плодоовощных соков. Он относится к сепараторам тарельчатого типа в полузакрытом исполнении с периодической выгрузкой осадка.

Рис. Сепаратор Г9-КОВ для очистки плодоовощных соков

Сепаратор Г9-КОВ состоит из литой чугунной станины 1, горизонтального вала 2, тахометра 3, гидроузла 4, приемника шлама 5, приемно-отводящего устройства 7, барабана 6, крышки 8 и подъемника. Внутри станины размещены горизонтальный вал 2, вертикальный вал 10 и тахометр 3. Станина имеет люк для осмотра зубчатой пары и закрывается крышкой, на которой монтируется тахометр для контроля числа оборотов горизонтального вала. Горизонтальный вал соединен с валом электродвигателя центробежной фрикционной муфтой. В его средней части имеются две шестерни. Одна нарезана на валу и входит в зацепление с шестерней вала тахометра. Вторая крепится с помощью шпонки и входит в зацепление с винтовой шестерней на вертикальном валу 10. На валу 10 крепится барабан 6, который является основным рабочим узлом сепаратора. В нем происходит очистка плодоовощных соков от примесей под действием центробежных сил. Барабан сепаратора состоит из основания, крышки, тарелкодержателя с пакетом тарелок, большого затяжного кольца, крышки напорной камеры, малого затяжного кольца и клапанов слива и разгрузки.

Центробежная фрикционная муфта состоит из диска, размещенного на валу электродвигателя, и закрепленных шарнирно на диске колодок, опорные поверхности которых, откидываясь при вращении электродвигателя, прижимаются к внутренней поверхности бандажа и постепенно увлекают его за собой.

Вертикальный вал устанавливается в верхней и нижней опорах. Верхняя опора имеет шесть пружин, радиально расположенных вокруг подшипника, чем обеспечивается упругость, необходимая для осуществления плавного перехода через критическую частоту вращения и для компенсации дисбаланса. Под радиально-упорным подшипником нижней опоры находится винтовая пружина.

К станине крепится приемник шлама, имеющий сборники шлама и буферной воды. Приемник шлама 5 предназначен для отвода осадка, выбрасываемого из барабана 6, а также для размещения в ванне 9 слива межтарелочной жидкости и отвода буферной воды. В чаше приемника шлама расположен гидроузел, служащий для регулирования подачи буферной воды в соответствующую полость барабана 6, а на наружном фланце приемника находится подъемник, необходимый при монтаже тяжелых частей сепаратора. Для ускорения остановки сепаратора предусмотрен тормоз. В основании по окружности барабана равномерно размещены отверстия для выброса осадка из грязевого пространства барабана. При работе барабана эти отверстия перекрываются кольцевой кромкой поршня, плотно прижимающегося к уплотнительному кольцу под действием гидростатического давления жидкости под поршнем. Осветленный сок поступает через отверстия в верхней части крышки барабана в полость напорной камеры, а затем напорным диском выводится из сепаратора.

Пропеллерные мешалки. Рабочей частью пропеллерной мешалки является пропеллер (рис.7) — устройство с несколькими фасонными лопастями, изогнутыми по профилю гребного винта. Наибольшее распространение получили трехлопастные пропеллеры. На валу мешалки, который может быть расположен вертикально, горизонтально или наклонно, в зависимости от высоты слоя жидкости устанавливают один или несколько пропеллеров. Вследствие более обтекаемой формы пропеллерные мешалки при одинаковом числе Рейнольдса потребляют меньшую мощность, чем мешалки прочих типов (см. рис.1, кривая 6). К достоинствам пропеллерных мешалок следует отнести также относительно высокую скорость вращения и возможность непосредственного присоединения мешалки к электродвигателю, что приводит к уменьшению механических потерь.

Рис.7 Пропеллерная мешалка.

Рис.8. Пропеллерная мешалка с диффузором: 1— корпус аппарата; 2 — вал; 3 — пропеллер; 4 - диффузор.

Пропеллерные мешалки создают преимущественно осевые потоки перемешиваемой среды и, как следствие этого,— большой насосный эффект, что позволяет существенно сократить продолжительность перемешивания. Вместе с тем пропеллерные мешалки отличаются сложностью конструкции и сравнительно высокой стоимостью изготовления. Их эффективность сильно зависит от формы аппарата и расположения в нем мешалки. Пропеллерные мешалки следует применять в цилиндрических аппаратах с выпуклыми днищами. При установке их в прямоугольных баках или аппаратах с плоскими или вогнутыми днищами интенсивность перемешивания падает вследствие образования застойных зон.

Для улучшения перемешивания больших объемов жидкостей и организации направленного течения жидкости (при большом отношении высоты к диаметру аппарата) в сосудах устанавливают направляющий аппарат, или диффузор (рис. 8). Диффузор представляет собой короткий цилиндрический или конический стакан, внутри которого помещают мешалку. При больших скоростях вращения мешалки в отсутствие диффузора в аппарате устанавливают отражательные перегородки. Пропеллерные мешалки применяют для перемешивания жидкостей вязкостью не более 2^.10³ мн сек/м², для растворения, образования взвесей, быстрого перемешивания, образования маловязких эмульсий и гомогенизации больших объемов жидкости. Для пропеллерных мешалок принимают следующие соотношения основных размеров: диаметр мешалки d = (0,2—0,5) D, шаг винта s=(1,0— 3,0) D, расстояние от мешалки до дна сосуда h=(0,5—1,0) d, высота уровня жидкости в сосуде Н=(0,8—1,2)D. Число оборотов про­пеллерных мешалок достигает 40 в секунду, окружная скорость — 15 м/сек.

Турбинные мешалки. Эти мешалки имеют форму колес водяных турбин с плоскими, наклонными или криволинейными лопатками, укрепленными, как правило, на вертикальном валу (рис. 9). В аппаратах с турбинными мешалками создаются преимущественно радиальные потоки жидкости. При работе турбинных мешалок с большим числом оборотов наряду с радиальным потоком возможно возникновение тангенциального (кругового) течения содержимого аппарата и образование воронки. В этом случае в аппарате устанавливают отражательные перегородки. Закрытые турбинные мешалки (рис. 9) в отличие от открытых (рис. 9, а, б, в) создают более четко выраженный радиальный поток. Закрытые мешалки имеют два диска с отверстиями в центре для прохода жидкости; диски сверху и снизу привариваются к плоским лопастям. Жидкость поступает в мешалку параллельно оси вала, выбрасывается мешалкой в радиальном направлении и достигает наиболее удаленных точек аппарата. Турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем объеме аппарата. При больших значениях отношения высоты к диаметру аппарата применяют многорядные турбинные мешалки. Мощность, потребляемая турбинными мешалками, работающими в аппаратах с отражательными перегородками, при турбулентном режиме переме­шивания практически не зависит от вязкости среды. Поэтому мешалки этого типа могут применяться для смесей, вязкость которых во время перемешивания изменяется.

Рис. 9. Турбинные мешалки:

а – открытая с прямыми лопатками

б – открытая криволинейными лопатками

в – открытая с наклонными лопатками

г – закрытая с направляющим аппаратом

1 – турбинная мешалка

2 – направляющий аппарат

Турбинные мешалки широко применяют для образования взвесей (размер частиц для закрытых мешалок может достигать 25 мм, растворения, абсорбции газов и интенсификации теплообмена. Для перемешивания в больших объемах (например, при гомогенизации жидкостей в хранилищах, объем которых достигает 2500 м³ и более) турбинные мешалки менее пригодны, чем пропеллерные мешалки или сопла (см. ниже). В зависимости от области применения турбинные мешалки обычно имеют диаметр d = (0,15—0,65) D при отношении высоты уровня жидкости к диаметру аппарата не более двух. При больших значениях этого отношения используют многорядные мешалки. Число оборотов мешалки колеблется в пределах 2—5 в секунду, а окружная скорость составляет 3—8 м/сек.

Недостатками лопастных, рамных и якорных мешалок являются плохое перемешивание по вертикали, что делает их непригодными для взмучивания тяжелых осадков и для работы с расслаивающимися жидкостями.

Пропеллерные мешалки создают значительные осевые потоки жидкости. Пропеллерные мешалки имеют две, три или четыре лопасти. Осевая скорость жидкости в каждой точке поверхности, ометаемой мешалкой, пропорциональна окружной скорости и синусу угла наклона лопасти к горизонтали. Чтобы обеспечить одинаковую осевую скорость во всех толчках сечения, лопасть изгибают таким образом, чтобы угол наклона уменьшался по мере увеличения радиуса лопасти (а, следовательно, и окружной скорости). Лопасти пропеллерных мешалок имеют разную форму: применяют эллиптические лопасти, суживающиеся на конце, как у гребных винтов расширяющиеся лопасти, конструктивно похожие на винты осевых насосов, и лопасти с параллельными кромками. Диаметр пропеллерной мешалки принимают 0,3÷0,4 D.

Турбинные мешалки работают по принципу центробежного насоса, т.е. всасывают жидкость в середину и за счет центробежной силы отбрасывают ее к периферии.

Мешалки специальных типов имеют ограниченное применение. Пропеллерную мешалку с пилообразными кромками применяют для перемешивания сред, содержащих волокнистые материалы. Листовая мешалка – «лопата» - является разновидностью лопастной мешалки. Она имеет две широкие лопасти с отверстиями. При выборе типа мешалки и числа оборотов учитывают необходимую интенсивность перемешивания, вязкость жидкости, коррозионные свойства среды, наличие осадков и другие факторы.

По устройству лопастей и принципу действия мешалки разделяют на лопастные, рамные и якорные, параллельные, турбинные и мешалки специальных типов.

Лопастные, рамные и якорные мешалки имеют относительно большие размеры и малое число оборотов. Мешалки данных типов сообщают жидкости в основном вращательное движение. Простейшая лопастная мешалка имеет две вертикальные лопасти. Для высоких и узких аппаратов применяются мешалки с двумя или тремя парами лопастей, которые располагаются под прямым углом. Мешалки с наклонными лопастями сообщают жидкости не только вращательное, но и значительное вертикальное перемешивание. Угол наклона лопастей 45º. Полную длину (размах) лопастной мешалки принимают равной 0,6÷0,7 D (где D – диаметр аппарата).

Для перемешивания вязких жидкостей в аппаратах большого объема применяют рамные мешалки, состоящие из двух пар горизонтальных лопастей, соединенных вертикальными планками.

Якорные мешалки применяют для обработки вязких, загрязненных и застывших жидкостей. Профиль мешалки повторяет очертания аппарата; зазор между стенкой аппарата и мешалкой делают минимальным. Лопасти якорной мешалки создают интенсивное перемешивание непосредственно около стенок и очищают их от налипающих осадков.

Лопастные мешалки используют в качестве перемешивающего устройства в баках для приготовления и хранения связующего, парафиновой эмульсии, ящиках непрерывной проклейки древесно­волокнистой массы, смесителях и другом оборудовании цехов ДВП и ДСП. При больших объемах перемешиваемой жидкости применяют лопастные мешалки (мешальные бассейны) с горизонталь­ным расположением оси вращения лопастей.

Якорные мешалки применяют для перемешивания густых вязких сред, в частности синтетических смол в реакторах. Мешалка пе­ремешивает все компоненты смолы, очищает стенки реактора, бла­годаря чему улучшается теплообмен и предотвращается перегрев массы.

Интенсивность перемешивания пропеллерной мешалкой резко возрастает при смещении вала мешалки с осевой линии аппарата и при наклоне вала на угол 10 – 20° к вертикали. Для улучше­ния перемешивания больших объемов жидкости и организации нап­равленного течения жидкости (при большом отношении высоты к диаметру аппарата) пропеллер иногда заключают в диффузор. Недостатком пропеллерных мешалок является сложность кон­струкции и сравнительно высокая стоимость изготовления. В про­изводстве древесных плит и пластиков пропеллерные мешалки ис­пользуют наряду с лопастными в клееприготовительных отделени­ях (ящиках непрерывной проклейки) и мешальных бассейнах. Турбинные мешалки  имеют форму колес водяных тур­бин с плоскими,  наклонными или криволинейными, лопатками, ук­репленными,  как правило,  на вертикальном валу.  Турбинные ме­шалки обеспечивают хорошее перемешивание вязких жидкостей и суспензий (до 20 Па·с).  Они используются для быстрого раство­рения,   эмульгирования, диспергирования, для образования взве­сей (размер частиц для закрытых мешалок может достигать 2,5·10^-2 м),  при проведении химических реакций, абсорбции газов и интенсификации тепловых процессов.  Для перемешивания в больших объемах турбинные мешалки менее пригодны,  чем про­пеллерные мешалки. Мощность, потребляемая турбинными мешалками, работающи­ми в аппаратах с отражательными перегородками, практически не зависит от вязкости среды Рамные мешалки применяются для перемешивания жидкостей с плотностью до 1800 кг/м3 и динамической вязкостью до 20000 сПз, в том числе в обогреваемых емкостях, когда возможно выпадение осадка или загрязнение теплопередающей поверхности. Рамная мешалка наиболее часто используется для жидкостей с динамической вязкостью более 10000сПз. Мешалки имеют форму, соответствующую внутренней форме емкости и диаметр, близкий к внутреннему диаметру емкости (зазор между лопастью и стенкой – в пределах 0,005-0,1 D). При вращении, мешалки очищают стенки и дно емкостей от налипающих отложений. Мешалки рамные отличаются низким числом оборотов (20-60об/мин) при окружной скорости 0,5-1,5 м/с. Рамные мешалки в аппаратах для перемешивания жидкостей. Механическое перемешивание, в том числе с использованием рамных мешалок, является наиболее распространённым способом интенсификации процессов распределения растворённых веществ, взвешенных частиц и теплоты, а также диспергирования капель и пузырьков в жидкости путём приведения её в вынужденное движение. Механическое перемешивание жидкостей выполняется с целью: 1) создания однородных растворов, эмульсий, суспензий; 2) интенсификации процессов теплообмена; 3) интенсификации процессов массообмена (только физического или в сочетании с химической реакцией).

Применяются в процессах, где не допускается застой периферийных слоев: рамные мешалки чаще всего своей формой повторяют контур емкости — таким образом при работе создается движение от стенок к центру.

Изобретение предназначено для очистки промышленных и бытовых жидкостей от взвешенных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов. Фильтр содержит вертикальный цилиндрический съемный корпус, скрепляемый хомутом или фланцевым соединением, с одним из нескольких унифицированных распределителей. Внутри корпуса установлены с образованием сообщающихся объемов две трубы и один фильтрующий элемент в виде двух вертикальных цилиндрических перфорированных стаканов, смещенных относительно оси патрона, без перфорации в верхней части. Между стаканами размещен в оболочке фильтрующий материал на 0,75-0,95 объема. Отверстия на верхней торцевой поверхности корпуса совмещены с патрубками распределителя, соединяющими два отверстия корпуса с первым магистральным каналом подачи очищаемой жидкости, выходные отверстия труб - со вторым каналом подачи промывной жидкости, одно из трех отверстий вверху каркаса - с третьим каналом отвода промывной жидкости, отверстие осевого канала - с четвертым магистральным каналом отвода чистой жидкости. Каналы расположены на разных уровнях с понижением от первого к четвертому каналу. В фильтре предусмотрены разгрузочные и загрузочные патрубки. Технический результат: высокая производительность очистки без применения напорного оборудования, возможность произвольного набора патронов в одной кассете, возможность размещения на производственных площадях в зонах труднодоступных или ограниченного объема. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к фильтрованию и может быть использовано для очистки промышленных и бытовых вод от взвешенных частиц, органических веществ, ионов тяжелых металлов предприятий электронной, машиностроительной, химической и других отраслей промышленности. Фильтр имеет большие габариты, что создает проблемы при размещении фильтра в условиях производства, отмывка фильтрующего элемента сравнима с трудоемкостью очистки жидкости. Необходимо создание значительного напора для прохождения регенерационных растворов из центральной части малого объема на периферию боковой поверхности фильтрующего элемента.

Техническая задача изобретения заключается в том, чтобы увеличить производительность очистки без применения напорного оборудования, повысить эффективность промывки и замены фильтрующего материала, обеспечить компоновку патронов в кассеты с произвольным набором в одной кассете, обеспечить возможность размещения на производственных площадях в зонах труднодоступных или ограниченного объема.

Фильтр имеет большие габариты, что создает проблемы при размещении фильтра в условиях производства, отмывка фильтрующего элемента сравнима с трудоемкостью очистки жидкости. Необходимо создание значительного напора для прохождения регенерационных растворов из центральной части малого объема на периферию боковой поверхности фильтрующего элемента.

Техническая задача изобретения заключается в том, чтобы увеличить производительность очистки без применения напорного оборудования, повысить эффективность промывки и замены фильтрующего материала, обеспечить компоновку патронов в кассеты с произвольным набором в одной кассете, обеспечить возможность размещения на производственных площадях в зонах труднодоступных или ограниченного объема.