Химические насосы

Назначение и классификация насосов

На предприятиях насосы применяются для транспортировки молока и молочных продуктов, а также перемещения через рабочие объемы технологического оборудования, не имеющего собственных напорных устройств. Химические насосы должны хорошо промываться и не оказывать существенного механического воздействия на перекачиваемый продукт. Этим и объясняется тот факт, что наибольшее применение получили различные типы объемных насосов, а из группы лопастных чаще всего используются центробежные. Наиболее простым насосом для перекачивания и одновременного дозирования жидких продуктов является шланговый насос. Рабочим органом его является эластичный шланг из неопрена, силоксана или натурального каучука. Устройство для нагнетания жидкости состоит из трека, роликов закрепленных на диске ротора с равномерным интервалом. Зажимов для крепления шланга. Вал ротора имеет привод, выполненный в виде электродвигателя, редуктора и регулятора частоты вращения. Подача насоса зависит от частоты вращения роликов и диаметра шланга. Работает шланговый насос следующим образом. При вращении ротора ролики поочередно набегают на шланг, сжимают его и выдавливают жидкий продукт, которым он заполнен. При восстановлении формы шланга позади ролика образуется разряжение, благодаря чему обеспечивается поступление новой порции перекачиваемой жидкости. Надежная работа насоса возможна в случае установки на диске ротора не менее трех роликов. Для устранения насоса шланга он смазывается силиконовым составом, а ролики изготавливают из нейлона, пропитанного молибденом. Перемещению шланга по треку препятствуют специальные зажимы.

Для откачивания жидкости из вакуумированных емкостей, а также транспортирования по трубопроводам различных продуктов с повышенной вязкостью широкое применение получили мембранные насосы. Основным рабочим органом является мембрана из эластичных листовых материалов: резины или тканей, покрытых полимерами. В качестве клапанов используются тефлоновые шарики или пластины.

В зависимости от конструкции привода мембранные насосы подразделяются на насосы с механическим, пневматическим и гидравлическим приводом. Наибольшее применение получили два первых типа.

Механический привод включает в себя редуктор и электродвигатель. Редуктор смонтирован в корпусе и состоит из червяка и червячного колеса с эксцентриком. На эксцентрик насажен шатун, второй конец которого шарниром соединен с поршнем. В конце поршня имеется отверстие с резьбой, в которое ввернута шпилька, соединяющая кривошипно-шатунный механизм с мембраной. Между тарелками мембрана зажимается специальной гайкой, а между корпусом насоса и крышкой – гайками-барашками. Вместе с крышкой отлит тройник, в вертикальных патрубках которого размещаются впускной и выпускной шариковые клапаны. В процессе работы вращение от привода передается на червячное колесо с эксцентриком. Шатун получает возвратно-поступательное движение и передает его поршню, который перемещается в гильзе и приводит в движение мембрану. При движении последней вместе с поршнем вправо в рабочей камере создается разряжение. Нагнетательный клапан прижимается к гнезду тройника и препятствует поступлению в камеру воздуха, всасывающий открывается и молоко поступает в камеру. При обратном движении мембраны объем камеры уменьшается и молоко, отжимая клапан, поступает в трубопровод. Всасывающий клапан при этом закрывается и препятствует вытеканию жидкости. Подача жидкости такими насосами осуществляется неравномерным, пульсирующим потоком. Этот недостаток снижается в насосах с двойной камерой. Высота всасывания диафрагменных насосов достигает 5 м, а создаваемый напор – 250 кВт.

Для осуществления всасывающего и нагнетательного ходов диафрагмы в насосах с пневмоприводом используется избыточное давление воздуха или вакуум. В первом случае насос состоит из корпуса, мембраны, крышки, клапана и устройства распределения потоков воздуха и управления работой насоса. Благодаря простоте приводного устройства и равномерному воздействию воздуха на мембрану при незначительном механическом воздействии на жидкости , мембранные насосы с пневматическим приводом находят широкое распространение в химической, пищевой и нефте-газо перерабатывающей промышленности. При некоторых технологических процессах обработки жидкости необходимо подавать к исполнительному механизму под большим давлением. В этом случае применяются плунжерные насосы высокого давления.

Насос высокого давления с механическим приводом состоит из электродвигателя, корпуса с кривошипно-шатунным механизмом,одно , двух или трех плунжерных пар, гидравлического блока и вспомогательного оборудования. Давление нагнетания достигает 20 Мпа при ходе плунжера 20 мм. Роторные, или ротационные, насосы относятся к насосам объемного типа. Это шестеренные насосы с внешним и внутренним зацеплением, жестким и гибким ротором, насосы винтовые и специальные, для перекачивания вязких продуктов Большинство насосов объемного типа целесообразно использовать в поточных технологических линиях, так как их промывка достаточно трудоемка и приводит к значительным потерям перекачиваемой продукции. К тому же большинство таких насосов для нормальной работы требуют их установки ниже уровня питающего патрубка бака или какого-либо технологического оборудования. Что осложняет монтаж последнего. Этих недостатков в определенной степени лишены центробежные насосы, относящиеся к типу лопастных.

Они просты по своему устройству и легко разбираются для промывки и чистки. Рабочие органы их(лопатки или колеса) непосредственно соединены с валами быстроходных электродвигателей, что обуславливает их компактность, небольшую массу и сравнительно небольшую стоимость. Подачу центробежных насосов регулируют изменением сопротивления аппаратов, через которые прокачивается жидкость, или дросселирование запорной арматуры (кранов, вентилей). Центробежный насос имеет корпус, который выполнен в виде цилиндра, закрываемого крышкой. Во внутренней полости корпуса через отверстие проходит вал, на который насажена лопасть. Крышка уплотнена резиновым кольцом и зажимными винтами. На ней расположен по оси вала всасывающий патрубок. По касательной к цилиндру корпуса установлен нагнетательный патрубок. При вращении вала в в камере насоса жидкость отбрасывается лопастью к переферии камеры и под действием центробежных сил создается давление для вывода его в нагнетательный патрубок и транспортировки по трубопроводу. При этом в центральной части камеры насоса образуется разрежение, и туда поступает новая порция жидкости. Поток жидкости не прерывается. Возврат жидкости из полости нагнетания в полость всасывания между корпусом и лопастью предотвращается благодаря минимально возможным зазорам между ними. Подводимая от электродвигателя к рабочему колесу насоса энергия затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений внутри самого насоса и на приращение потока жидкости. Обычный центробежный насос не может работать как самовсасывающий. Это свойство он приобретает в результате применения воздухоотделителя, сопла и изогнутого вверх всасывающего патрубка. Допустимое отклонение от вертикали всасывающего патрубка при работе насоса как самовсасывающего не должно превышать 20 град. Работает такой насос следующим образом. Рабочее колесо насоса, заполненное до верхнего уровня всасывающего патрубка жидкостью (молоком), образует в рабочей камере воздушно-жидкостную смесь и выталкивает ее через сопло в воздухоотделитель. Жидкость, освободившаяся в воздухоотделителе от воздуха, возвращается в рабочую камеру. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет создано необходимое разрежение для подъема жидкости через всасывающий трубопровод и заполнения рабочей камеры, после чего насос работает как центробежный. При следующих повторных включениях процесс возобновляется благодаря оставшейся в его рабочей камере жидкости.