§ 25. Газовые колпаки

В поршневых насосах на линиях всасывания и нагнетания ста­вят газовые колпаки. Газовый колпак представляет собой герме­тичный сосуд, нижняя часть которого заполнена перекачиваемой жидкостью, а верхняя — газом, не реагирующим с жидкостью (воз­дух, азот и т. д.). На рис. 30 представлена схема установки газо­вых колпаков на линиях всасывания и нагнетания. Всасывающий колпак 3 устанавливают перед всасывающим клапаном 5. Насос засасывает жидкость через короткий патрубок 4.

При отсутствии колпака высоту всасывания насоса определяют значением геометрической высоты всасывания Н_г._в. При установке колпака высота всасывания H меньше высоты H_г._в, поэтому вса­сывающий газовый колпак как бы приближает жидкость к насосу. Кроме того, колпак на линии всасывания обеспечивает более рав­номерное движение жидкости во всасывающем трубопроводе, уменьшает гидравлическое сопротивление и инерционные силы

\

масс жидкости в трубе, соединяющей колпак с приемным резер­вуаром. Все это позволяет применять более быстроходные насосы.

Газовые колпаки насосов, перекачивающих воду, обычно за­полняют воздухом. Так как во всасывающем колпаке во время ра­боты насоса поддерживается вакуум, то в нем выделяется воздух, растворенный в воде и проникающий через неплотно­сти на всасывающей линии. Во всасывающих колпаках насо­сов, перекачивающих другие жидкости, также возможно вы­деление подсосанного воздуха и паров жидкости. Воздух и пары частично засасываются насосом вместе с жидкостью и поступают в напорный тру­бопровод. Вследствие скопле­ния воздуха и паров жидко­сти во всасывающем колпаке уровень жидкости в нем пони­жается и может достигнуть нижнего торца всасывающего патрубка 4, что нарушит нор­мальную работу насоса. Необ­ходимо систематически уда­лять из всасывающего колпа­ка накапливающиеся воздух и пары перекачиваемой жидко­сти. В больших насосах лиш­нее количество газов удаляют из колпака специальными ва­куум-насосами, в малых — ав­томатически самим насосом,, для чего делают отверстия на конце всасывающего патрубка. Газовый колпак 7 на линии нагнетания ставят после нагнета­тельного клапана 6. Благодаря этому жидкость в напорном трубо­проводе движется более равномерно, облегчается пуск насоса, »нет чрезмерной перегрузки двигателя. При поступлении жидкости в колпак 7 газ, находящийся в нем, сжимается. При закрытии нагне­тательного клапана сжатый газ в колпаке расширяется и передав­ливает принятый объем жидкости в нагнетательный трубопровод. Таким образом, объем газа в колпаке непрерывно изменяется от максимального, до минимального значения. Максимальному объ­ему газа соответствует минимальное его давление р₁ и минималь­ное количество жидкости в колпаке. Минимальному объему газа в колпаке соответствуют максимальное давление р₂ и максимальное количество жидкости.

О колебаниях скорости жидкости в нагнетательном трубопрово­де судят по степени неравномерности давления в колпаке, которая) характеризуется коэффицентом m_к— (р2—р₁)/Р_ср

Чем больше разность давлений р₂—р₁, тем сильнее колебание скорости жидкоести, вытекающей из газового колпака в нагнета­тельный трубопровод. Движение жидкости в нагнетательном тру­бопроводе считают равномерным при m_к≤0,025. При коэффициен­те неравномерности давления т_к=0,025 объем нагнетательного га­зового колпака для различных насосов определяют по формулам:

насос одностороннего действия — V_HK=22Ss;

насос двустороннего действия— V_HK=95s;

трехплунжерный насос— V_HK=0,5Ss;

насос с четырьмя рабочими камерами — V_HK=2Ss.

Так как при повышении давления растворимость газа в жид­кости увеличивается, поэтому количество газа в колпаке при рабо­те насоса уменьшается. Возникает необходимость периодически добавлять газ в нагнетательный колпак. В небольших насосах, пе­рекачивающих воду, для подачи воздуха в нагнетательный колпак на цилиндре или под всасывающим колпаком установлен воздуш­ный кран, снабженный обратным затвором. Открывая кран, впус­кают в цилиндр насоса воздух, который выделяется в нагнетатель­ном колпаке. Устанавливают также так называемые соски, пред­ставляющие собой ввинченные в крышки насосных камер или ци­линдры трубки с обратными воздушными затворами. В больших насосах воздух в колпаки подается компрессором.

Газовые колпаки насосов, перекачивающих другие жидкости, чаще всего заполняют азотом, который подается компрессором или поступает из баллонов.

Газовые колпаки бывают различной формы. Наиболее удобная форма — цилиндрическая. Подвод жидкости к колпаку и отвод должны осуществляться так, чтобы вся жидкость проходила через, колпак и теряла в нем скорость и направление. В противном слу­чае колпак не выполняет своих функций.

Для обеспечения нормальной работы колпака его снабжают указателем уровня, манометром и спускным краном. На нагнета­тельном колпаке, кроме того, устанавливают предохранительный клапан для защиты труб напорной линии от внезапного повышения давления.