Гідравлічні машини. Загальна класифікація насосів.
Загальні відомості про гідравлічних МАШИНАХ
Гідравлічними машинами називають механізми, де від рухомого / обертового твердого тіла, тобто вузла машини, потоку рідини передається спрямована енергія (такі гідравлічні машини називаються насосами), або навпаки, потоком рідини твердого тіла (вузлу машини) повідомляється певна енергія (гідравлічні турбіни).
Як явно видно з попереднього параграфа, гідравлічні машини діляться, в основному, на два основні класи:
- гідравлічні насоси
- гідравлічні турбіни
Гідравлічними насосами називаються машини для створення потоку рідкого середовища. За принципом дії насоси можуть бути розділені на дві основні групи:
Об'ємні насоси працюють за принципом витіснення рідини. Ці насоси в свою чергу діляться на
До зворотно-поступальним насосів відносяться поршневі і плунжерні.
Роторні включають в себе цілу групу насосів: шестерінчасті, гвинтові, шиберні, пластинчасті і т.д.
Зворотно-поступальні насоси складаються з циліндра, в який набирається рідина в процесі всмоктування; поршня, який, рухаючись в циліндрі, здійснює всмоктування і нагнітання; клапанів, керуючих ходом роботи насоса; всмоктуючого і нагнітального патрубків. Ці насоси виготовляються поодинокими і спареними. Трехпоршневой насоси забезпечують практично рівномірну подачу рідини, тоді як в одно- і Двопоршневий насос подача вкрай нерівномірна (пульсуюча).
У шиберних пластинчастих насосах роль поршня виконує рухома платівка змінної площі поперечного перерізу, а роль циліндра виконує простір між ексцентрично посадженими циліндрами і торцевими стінками.
Шестеренні (шестерні) насоси (див. Малюнок нижче) призначені переважно для перекачування в'язких рідин. Дві шестерні, одна з яких веде, а інша відома, обертаючись в добре підігнаному корпусі, переміщують масло, що заповнює западини між зубами за частиною окружності з порожнини всмоктування в порожнину нагнітання.
Робочими органами гвинтового насоса (див. Малюнок нижче) є три гвинта: центральний провідний і замикають ведені, поміщені в корпусі. Розточування виконана так, що зазор між корпусом і зовнішньою поверхнею гвинта якнайменше малий. Гвинти мають спеціальну форму різьблення, при якій забезпечується безперервне дотик між прилягаючими поверхнями, завдяки цьому між гребенями гвинтів і корпусів створюються три групи замкнутих порожнин, що перемежовуються при обертанні гвинтів по стрілці зліва направо. Рідина з вхідного патрубка через отвори в корпусі потрапляє до гвинтів, заповнює порожнини, виноситься в першу частину і далі подається до напірного патрубка.
Лопатеві насоси діляться на відцентрові насоси і осьові. Виготовляються вони як з постійним положенням лопатей, так і з поворотними лопатями. За конструктивним даними і експлуатаційним особливостям насоси розрізняють по частоті обертання робочого колеса, подачі, по східцях тиску, за умовами підведення рідини до робочого колеса, розміщенням валу і т.д.
Відцентрові насоси (див. Малюнок нижче) мають різні частоти обертання валу. В основному, закономірність така, що чим більше розміри насоса, тим менше частота обертання. Порівняно малі насоси працюють з частотою обертання 1450-2950 об / хв. Зі збільшенням частоти обертання як подача, так і натиск відцентрового насоса зростають. При певній частоті обертання відцентровий насос розвиває певний натиск. Іноді потрібно отримати натиск в кілька разів більший, ніж це дає певний типорозмір насоса, без збільшення частоти обертання. В цьому випадку виготовляється багатоступінчастий насос, в якому рідина з вихідного отвору одного колеса переходить у всмоктувальний отвір другого і т.д. до тих пір, поки не отримає потрібного напору. Всі колеса насаджені на один загальний вал і обертаються синхронно. За кількістю ступенів насоси поділяються на одноступінчасті, двоступінчасті і багатоступінчасті.
Для збільшення подачі відцентрового насоса при незмінній частоті обертання застосовуються робочі колеса з двостороннім підведенням рідини. Розташування валів насосних агрегатів може бути горизонтальним або вертикальним.
За умовами відведення потоку від робочого колеса відцентрові насоси діляться на насоси з напрямних апаратів і без нього. Найбільшого поширення набули відцентрові насоси з горизонтальним валом і спіральної камерою. Насос складається з робочого колеса з лопатями, вала, корпуса, всмоктуючого і нагнітального патрубків, збірного каналу.
Установка відцентрового насоса (див. Малюнок нижче) складається з всмоктуючої труби з фільтром і зворотним клапаном, насоса, засувки, нагнітального трубопроводу. Великі насоси забезпечуються контрольно-вимірювальними приладами: манометрами, вакуумметром і т.д. Наводиться в дію відцентровий насос за допомогою двигуна, турбіни, пасової передачі та ін. Насос і двигун агрегатуються.
Рідина під дією атмосферного тиску з приймального резервуара піднімається по всмоктувальній трубі на висоту в області вакууму - до центральної частини робочого колеса насоса на обертові лопаті. Під дією відцентрових сил вона переміщається уздовж лопатей до периферії, де збирається в збірному каналі, званому равликом. З равлики рідина нагнітається в напірний трубопровід. Таким чином, завдяки впливу лопатей робочого колеса, рідина отримує механічну енергію від двигуна і піднімається на необхідну висоту.
В осьових насосах (див. Малюнок нижче) основним робочим органом є робоче колесо з лопатями. Вода в цих насосах підводиться в напрямку його осі. При вході на робоче колесо абсолютна швидкість направлена уздовж осі, а при сходженні з робочого колеса абсолютна швидкість спрямована під деяким кутом до осі. Це означає, що рідина, переміщаючись уздовж осі, одночасно обертається, тобто має місце гвинтовий рух рідини, що призводить до додаткових втрат енергії. Щоб виправити закручений потік і змусити його рухатися тільки вздовж осі, за робочим колесом іноді встановлюється так званий виправляється апарат. Робоче колесо з боку входу потоку забезпечується плавним обтічником. Вал насоса за допомогою жорсткої муфти з'єднаний з валом двигуна.
У поворотно-лопатевих насосах кут установки лопатей (поворот лопатей) може змінюватися за допомогою штанги, що проходить в пустотілому валу. Це покращує експлуатаційні якості насоса, його ККД.
Вихровий насос (див. Малюнок нижче) складається з робочого колеса і корпусу з кільцевим каналом, що має перемичку. Короткі прямолінійні лопаті робочого колеса частково перекривають циліндричний канал, при обертанні рідина захоплюється лопатями і одночасно дією відцентрових сил закручується. Таким чином, по кільцевій камері рухається спарений вихровий валец, що створює «зчеплення» рідини з робочим колесом і змушує її рухатися від вхідного отвору до вихідного.
У струменевому насосі (ежекторі) відсутні механічні рухомі частини. Він складається з труби з насадкою, камери, камери змішувача і дифузора. Рідина, що виходить з насадки у вигляді струменя витратою захоплює за собою рідину з камери, створюючи в ній вакуум, завдяки чому від низу до верху забезпечується постійне підсмоктування рідини витратою. В камері змішування кінетична енергія від потоку витратою передається потоку. У дифузорі рідина рухається одним загальним потоком, кінетична енергія перетворюється в потенційну і тиск на виході зростає.
Водокільцевий вакуум-насос (див. Малюнок нижче) складається з циліндричного корпусу з плоскими бічними стінками, в який поміщають обертовий барабан з лопатями. У бічній стінці є канавки, до яких приєднані всмоктуючий і нагнітальний патрубки. Барабан змонтований ексцентрично по відношенню до корпусу.
Ерліфт (воздухоподьемнік). (Див. Рисунок нижче) складається з вертикальної або похилої труби, нижній кінець якої заглиблений під рівень води, і Повітропідвідні труби, нижній кінець якої знаходиться в забірному оголовке ерліфта. При нагнітанні повітря через трубу він у вигляді бульбашок буде підніматися вгору по трубі, внаслідок чого щільність водо-повітряної суміші в ерліфті буде менше щільності води водойми. Це забезпечує підйом водо - повітряної суміші.