4.7. Эрлифты (воздушные подъемники)
Устройство эрлифта показано на рис. 4.15. Он состоит из трубы 1 для подачи сжатого воздуха и смесителя 2, где образуется газожидкостная смесь, которая вследствие меньшей плотности поднимается по трубе 3. На выходе из нее газо-жидкостная смесь огибает отбойник 4. При этом из смеси выделяется воздух, и жидкость поступает в сборник 5. Кроме воздуха, диспергируемым веществом может быть другой газ или пар; в этом случае устройство называют соответственно газлифт и парлифт.
Эрлифт работоспособен
в том случае, когда в смесителе давление
столба жидкости высотой
превышает давление газожидкостного
столба высотой
,
т. е.
.
С учетом гидравлических потерь ΔРп
в подъемной трубе можно записать
равенство
.
Отсюда напор эрлифта равен
.
(4.21)
Формула (4.21)
показывает, что для увеличения требуемого
напора (высота подъема жидкости)
необходимо увеличить заглубление под
уровень входного отверстия подъемной
трубы. Увеличение напора эрлифта за
счет уменьшения плотности газожидкостной
смеси нежелательно, так как это приводит
к уменьшению производительности.
Необходимое давление газа
зависит от высоты
и определяется по формуле
,
(4.22)
где
– потери давления в трубопроводах на
пути воздуха от компрессора и в смесителе.
1
2
3
4
5
Рис. 4.15
Достоинствами эрлифта являются простота конструкции, возможность подъема жидкостей из скважин малого диаметра, способность откачивать агрессивные и сильно нагретые жидкости. К недостаткам следует отнести необходимость большого заглубления трубы под уровень и низкий к.п.д. (15–25 %). Эрлифты широко используют для откачки нефти и растворов солей из буровых скважин, а также в системах артезианского водоснабжения.
4.8. Поршневые насосы
В поршневых насосах рабочим органом является поршень 1 (рис. 4.16). Он движется в цилиндре 2 возвратно-поступательно, и при этом происходит всасывание и нагнетание жидкости. При движении поршня вправо в замкнутом пространстве между крышкой 3 цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений в приемной емкости и в цилиндре жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через открывающийся при этом всасывающий клапан 4. Нагнетательный клапан 5 при ходе поршня вправо закрыт, так как на него действует сила давления жидкости, находящейся в нагнетательном трубопроводе. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого закрывается клапан 4. Жидкость поступает через нагнетательный клапан в нагнетательный трубопровод и далее в сеть. Таким образом, всасывание и нагнетание жидкости поршневым насосом происходит попеременно: всасывание – при движении поршня слева направо, нагнетание – при обратном направлении движения поршня. Поршень насоса приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом 6, преобразующим вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение поршня. Для предотвращения и уменьшения утечки жидкости из рабочей полости циллиндра поршень снабжен уплотнительными кольцами 7, пришлифованными к внутренней зеркальной поверхности цилиндра (на рис. 4.16 изображено одно кольцо).
1
2
3
5
6
7
S
Р
4
По числу всасываний (нагнетаний), осуществляемых за один оборот кривошипа, поршневые насосы делятся на насосы простого и двойного действия. У насоса, изображенного на рис. 4.16, за один оборот кривошипа совершается один акт всасывания и один акт нагнетания; такие насосы относят к насосам простого действия. Ниже на рис. 4.17 показан насос двойного действия, у которого за один оборот кривошипа (за два хода поршня) совершаются два акта всасывания и два акта нагнетания.
По конструкции рабочего органа поршневые насосы можно разделить на собственно поршневые и плунжерные. Плунжер не имеет уплотнительных колец и отличается от поршня значительно большим отношением длины к диаметру (см. рис. 4.17 и 4.21). Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности циллиндра, как поршневые, а неплотности легко устраняются подтягиванием или заменой уплотнения (сальниковые набивки). В связи с тем, что для плунжерных насосов нет необходимости в тщательной подгонке поршня и циллиндра, их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений.
По роду привода поршневые насосы делят на приводные (от электродвигателя) и прямодействующие (от паровой машины). Прямодействующие паровые насосы имеют привод непосредственно от паровой машины, поршень которой находится на одном штоке с поршнем насоса. Насосы этого типа используют в огне- и взрывоопасных производствах при наличии дешевого пара.
Рис. 4.17
По частоте вращения кривошипа различают тихоходные (n = 45–60 об/мин), нормальные (n = 60–120 об/мин) и быстроходные (n = 120–180 об/мин) поршневые насосы.