По способу действия объемные насосы различают

Общие сведения об объёмных насосах

Классификация, область применения объёмных насосов.

Схемы устройства, принципы действия и особенности работы объёмных насосов.

Все насосы подразделяются на две основные группы: объёмные и динамические.

Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

В группу объемных насосов входят насосы возвратно-поступательного действия (поршневые, плунжерные, диафрагменные) и роторные (шестеренные, пластинчатые, винтовые и др.).

Кроме того, объёмные насосы можно классифицировать по следующим признакам:

1) По роду вытесняющего органа:

2) По способу приведения в действие:

3) По кратности действия:

4) По расположению цилиндра:

5) По числу цилиндров:

6) По роду перекачиваемой жидкости:

— горячие (для перекачки горячих жидкостей);

— буровые (для перекачки промывочных растворов при буре­нии скважин и др.);

— специальные (кислотные и др.).

7) По быстроходности рабочего органа:

— тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40-80;

— средней быстроходности, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 80-150;

— быстроходные, с числом двойных ходов рабочего органа в минуту 150-350.

8) По развиваемому давлению:

— малого давления Р 10 МПа.

— малые, диаметр поршня D 150 мм.

На нефтяных и газовых промыслах объемные насосы применяют:

1) для извлечения из скважин нефти:

— штанговые скважинные насосы (в составе ШГНУ);

— винтовые насосы (в составе УЭВН, ШВНУ);

— диафрагменные насосы (в составе УЭДН);

— гидропоршневые насосы (в составе УГПН);

2) для перекачивания нефти по трубопроводам – винтовые насосы, плунжерные;

3) для подачи химреагентов в трубопроводы – дозировочные насосы;

4) при проведении технологических операций, связанных с нагнетанием жидкости в скважину, ПЗП или пласт – поршневые и плунжерные насосы;

5) в составе различных агрегатов и установок:

— для подачи смазки – пластинчатые, шестерённые;

— для подачи топлива – шестерённые, диафрагменные;

— в составе гидроприводов установок как силовые – шестерённые, плунжерные.

Объёмные насосы нашли применение там, где необходимо перекачивать сравнительно неболь­шой объем жидкости, содержащий абразивную взвесь, растворенный газ, химически активные компоненты и создавать высокие давления. Это обуславливается характерными особенностями объёмных насосов, перечисленными ниже.

Простейший поршневой насос (рис. 1.2, а) состоит из цилиндра 4, поршня 5, соединенного при помощи штока 6 с приводной частью насоса 7, всасывающего 2 и нагнетательного 1 клапанов, размещен­ных в клапанной коробке 3.

Пространство, ограниченное поршнем, стенками цилиндра и кла­панной коробкой, называется рабочей камерой насоса. При движении поршня вправо (ход всасывания) объем рабочей камеры увеличивается, а давление в ней уменьшается. Перекачивае­мая жидкость под действием давления, действующего на неё (например, атмосферного) открывает вса­сывающий клапан и заполняет рабочую камеру. В это время нагнета­тельный клапан закрыт. Таким образом, при ходе всасывания рабо­чая камера связана с всасывающим патрубком и изолирована от на­гнетательного патрубка. При обратном ходе поршня в рабочей камере создается давление, превышающее давление в нагнетательном патрубке, нагнетательный клапан открывается и жидкость, по объему соответствующая полез­ному объему рабочей камеры вытесняется. Во время нагнетательного хода рабочая камера насоса связана с нагнетательным патрубком (клапан 1 открыт) и изолирована от вса­сывающего (клапан 2 закрыт).

Особенности работы объёмных насосов:

1)

Рисунок 1.2 Схемы насосов: а, в, г – поршневые насосы одинар-ного, двойного, дифференциально-го действия; б – плунжерный насос; д, е – диафрагменные насосы с пассивной диафрагмой, ж – диафрагменный с активной диафрагмой.

максимальный развиваемый напор теоретически не ограничен и определяется мощностью двигателя, прочностью деталей насоса и нагнетательного трубопровода;

2) количество жидкости, подаваемой насосом, не зависит от раз­виваемого давления;

3) всасывающий и нагнетательный патрубки герметически изолированы друг от друга;

4) подача жидкости неравномерная.

1. Какие насосы принято называть объёмными?

2. Область применения объемных насосов.

3. По каким признакам можно классифицировать объёмные насосы?

4. Опишите принцип работы поршневого (плунжерного) насоса одинарного (двойного, дифференциального) действия.

5. Какие существуют разновидности диафрагменных насосов?

6. Почему поршневые насосы обладают самовсасывающей способностью?

7. Что означает “жесткая” характеристика насоса?

Источник

Объёмные насосы: классификация и принцип действия

Каждый механизм подразделяется на 2 категории в зависимости от того, какой тип движения он использует. Существует поступательное и вращательное движение.

Поступательные насосы

Первая категория это поступательные насосы. Каждый поступательный насос имеет расширяющуюся и сжимающуюся камеру и клапаны, чтобы подводить жидкость к насосу, а затем направлять её в трубопровод.

Поршневой насос

Механизм состоит из поршня внутри цилиндра с обратными клапанами на входе и на выходе.

Поршневой насос

Когда поршень совершает ход (вверх в данном случае), объем внутри цилиндра расширяется. Давление снижается и открывается всасывающий клапан, а жидкость через подводящее отверстие попадает в цилиндр.

По определению обратные клапаны пропускают жидкость только в одном направлении. Поэтому они предотвращают обратные потоки жидкости и направляют жидкость через насос.

Когда открывается всасывающий клапан, то нагнетательный закрывается. При нагнетательном ходе поршня, в ходе вниз в данном случае, поршень давит на жидкость в цилиндре, давление нарастает, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается, чтобы выпустить жидкость в трубопровод.

Аксиально-поршневой насос

Он более сложен, чем демонстрационный пример, но его принцип действия такой же.

Аксиально-поршневой насос имеет множество поршней, которые равно распределены на вращающейся под углом плите.

Когда плита вращается, поршень направляется внутрь цилиндров или наружу.

Как и большинство поступательных насосов, поршневые насосы довольно эффективны и способны создавать большое давление.

Когда плита вращается, поршень направляется внутрь цилиндров или наружу.

Плунжерный насос

Плунжерные насосы схожи с поршневыми насосами, но они работают немного по-другому. В отличие от плотно закрепленного поршня, плунжер закреплен свободно.

Физическая масса плунжера изменяет объём камеры и перемещает жидкость.

Плунжерный насос

Это – плунжерный насос тройного действия, у которого плунжеры расположены в шахматном порядке для плавного нагнетания жидкости.

Плунжерный насос

Диафрагменный насос

В отличие от плунжерного насоса и поршневого, здесь есть растягивающаяся резиновая диафрагма. Когда она растягивается, объем камеры изменяется, что заставляет жидкость входить и выходить из рабочей камеры.

Диафрагменный насос

Например, пневматический насос с двумя диафрагмами. Он имеет две диафрагмы расположенные обратно друг к другу. Диафрагмы связаны штоком, поэтому он двустороннего действия.

Диафрагменный насос

Основное преимущество диафрагменных насосов в том, что он не требует уплотнения, потому что сухая и мокрая часть насоса отделены друг от друга самой диафрагмой.

Вращающиеся насосы

Все вращающиеся насосы используют движущуюся камеру, которая улавливает жидкость и доставляет с одной стороны насоса в другую.

Шестерёнчатый насос

Шестерёнчатый насос правильно называть внешним. Механизм состоит из 2 вращающихся шестерен внутри овального корпуса. Одна шестерня – ведомая, другая – ведущая.

Шестерёнчатый насос (внешний)

Во всасывающем отверстии жидкость попадает между зубьями шестерни и внутрь стенки корпуса. Вращательное движение двигает полость из одной части насоса в другую. И когда зубья снова уходят в сцепление – полость закрывается, выталкивая жидкость через нагнетательное отверстие.

Другая конфигурация шестерёнчатого механизма – внутренняя.

Шестерёнчатый насос (внутренний)

Здесь нижняя шестерня в круглом корпусе двигает внутреннюю шестерню. Шестерни разделены полукругом. Жидкость попадает в одну из двигающих полостей между внутренней шестерней и полукругом, или внешней шестерней и полукругом. Как и во внешнем шестерёнчатом насосе, полость двигаются из одной части насоса в другую. Когда зубья возвращаются за сцепление, полость закрывается, выталкивая жидкость через нагнетательное отверстие.

Кулачковый насос

Кулачковый насос работает схоже с шестерёнчатым насосом.

Кулачковый насос

Но роторы двигаются независимо с синхронными шестернями. Роторы имеют два или более кулачков, и двигающаяся полость формируется между внешней поверхностью кулачков и внутренней стенкой овального корпуса. Когда один из кулачков вращается от центра корпуса, частный зазор между кулачком и другим ротором закрывает полость и выталкивает жидкость в нагнетательное отверстие.

Лопастной насос

Его роторы имеют пазы для скользящих лопаток. Центробежная сила выбрасывает лопатки до соприкосновения с внутренней части круглого корпуса, создавая герметичную полость. Когда вращается ротор, лопатки, то выпадают из пазух, то заново впадают в них. Полость, проходя через всасывающее отверстие, увеличивается и захватывает жидкость. Проходя через нагнетательное отверстие, камера уменьшается, выталкивая жидкость. Достоинства этих насосов в том, что они изнашиваются равномерно, потому что их лопатки всегда соприкасаются со стенками.

Лопастной насос

Перистальческий насос

Перистальческий насос имеет растягивающийся шланг, зажатый между роликами и внутренней частью корпуса. Так как, ролики вращаются вокруг центральной оси, они сжимают жидкость, и двигают её через шланг к всасывающему отверстию. Как и диафрагменные насосы, перистальческие насосы не требуют уплотнения, потому что жидкость полностью находится внутри шланга. Они превосходны при перекачивании вязких жидкостей с кучей солей.

Винтовой насос

Они могут иметь один вал с множеством винтов на нём. Но обычно они имеют два или три вала. Центральный вал двигает другие валы, как винт или червячная передача. Когда винт вращается в корпусе, жидкость попадает в шаги между резьбой, проходит по всей длине камеры и попадает в нагнетательное отверстие.

Винтовой насос

Кавитационный насос

Этот необычный насос очень похож на винтовой насос, но он функционирует иначе. Ротор имеет форму спирали, а корпус внутри имеет форму двойной спирали. Когда ротор расширяется и качается внутри корпуса, создается полость, проходящая по длине всего корпуса, жидкость попадает в эту полость и доходит до нагнетающего отверстия.

Кавитационный насос

Источник

Объемные насосы: специфика и разновидности оборудования

Объемные насосы перекачивают продукт за счет цикличного изменения объема рабочей камеры. Установки имеют коренные отличия от динамических машин и, соответственно, свои преимущества. Существует несколько типов объемных насосов.

Что такое объемные насосы

Насосы — это аппараты, преобразующие разные виды энергии в энергию потока продукта. При этом по общему принципу действия насосные установки подразделяются на две большие группы: объемные и динамические агрегаты.

Объемные установки перекачивают продукт (жидкость или газ) благодаря цикличному изменению объема рабочей камеры. Она герметична и попеременно сообщается с входным и выходным патрубком, то есть поочередно открывается на вход, затем на выход.

Специфика объемных насосов, их отличие от динамических

Изменение рабочей камеры в объемных аппаратах производится частями звеньев насоса. В зависимости от типа агрегата они представлены, например, в виде зубьев шестерни, пластин, поршня (плунжера), гибкой мембраны (диафрагмы). При уменьшении рабочей камеры жидкость или газ вытесняется.

Принцип действия объемных установок обуславливает их следующие ключевые свойства:

• рабочий процесс цикличен, поэтому продукт подается неравномерно, порционно, с пульсацией;
• аппарат герметичен, то есть напорная линия всегда отделена от всасывающей, для этой цели аппараты часто оснащают обратными клапанами;
• все установки являются самовсасывающими, они создают во всасывающем патрубке вакуум, необходимый для подъема перекачиваемой среды до уровня, на котором расположен насос (большинство же динамических устройств не способны к самовсасыванию);
• давление, создаваемое аппаратом, не зависит от скорости движения элементов-вытеснителей и скорости, с которой течет жидкость или движется газ;
• производительность устройств почти не зависит от давления продукта на выходе (в то время как динамические машины функционируют лишь на высоких скоростях рабочих элементов).

Преимущества оборудования

В соответствии с указанными выше свойствами объемных насосных установок можно выделить их преимущества перед динамическими машинами:

• поскольку всасывающая и напорная магистрали жестко разграничены, обратный ток продукта исключен;
• за счет самовсасывания аппараты способны забирать жидкость из водоемов, которые расположены ниже уровня насоса;
• агрегаты работают в том числе с очень вязкими жидкостями;
• в напорном патрубке поддерживается постоянное давление (исключение составляют поршневые и мембранные насосы, функционирующие в импульсном режиме);
• при малой мощности можно добиться высоких технических показателей аппарата — давления и напора;
• насосы обладают высоким КПД.

Минусами объемного насосного оборудования считаются неравномерная подача продукта в отдельных типах аппаратов, небольшая его подача (в сравнении с динамическими машинами). Кроме того, объемные насосы чаще всего имеют сложную конструкцию, что отражается на их стоимости, затратах на ремонтные работы, выдвигает повышенные требования к процессу сборки и эксплуатации.

Разновидности объемных насосных установок

Объемные насосы включают в себя довольно много разновидностей агрегатов. Охарактеризуем кратко основные типы.

Импеллерные

Работают за счет вращения ротора, на котором установлены гибкие пластины. Они сжимаются при прохождении усеченной части корпуса, а затем принимают исходную форму. Конструкция насоса проста и высокопроизводительна, аппарат работает с вязкими средами, прост в обслуживании, продукт не застаивается в камере (в ней отсутствуют неактивные зоны). Минусами устройства являются изнашивание деталей, ограниченность по рабочим средам (в том числе по их температуре), невозможность работы «всухую».

Поршневые

Также достаточно распространенный тип, один из наиболее древних (его применяли еще в античные времена). Насос работает благодаря движению поршня. Он образует пустоту в полости, в которую поступает продукт. При обратном перемещении поршня закрывается клапан, поэтому жидкость не может вытечь обратно.

Поршневой аппарат надежен, высокопроизводителен, может начать работу даже незаполненным. Его основной минус — неравномерное движение жидкости, однако проблема решаема установкой сразу нескольких поршней.

Винтовые

Очень распространенный тип аппаратов. В корпусе насоса расположены несколько роторов, они вращаются внутри статора. В процессе этого жидкая среда или пар перемещается вдоль винтовой оси.

Конструкция аппарата проста, он равномерно перекачивает продукт, может создавать на выходе высокое давление. Но изготовить такую установку дорого и сложно, насос не позволяет корректировать рабочий объем, не может работать вхолостую.

Пластинчатые

В данном насосе в роли вытеснителя предстают две или более лопасти (шиберы). Аппарат почти бесшумен, дает возможность регулировать рабочий объем, обеспечивает относительно ровную подачу. Между тем конструкция его довольно сложная, что затрудняет ремонт. При низкой температуре пластины нередко начинают залипать. Потому такие агрегаты востребованы лишь в специфических областях.

Мембранные (или диафрагменные)

Функцию рабочего органа здесь выполняет гибкая мембрана, способная изгибаться. Ее приводит в действие пневматический либо механический привод. Такой насос прост и надежен по своему устройству, неприхотлив в обслуживании. Однако мембрана довольно быстро приходит в негодность и требует замены. Также требуется периодически очищать или менять клапаны.

Источник