Объемные насосы - подробный обзор

Объемные насосы – это класс насосов, которые перемещают жидкость, захватывая фиксированный объем и вытесняет её в систему (трубопровод). В отличие от центробежных насосов, они обеспечивают постоянный расход при изменении давления, что делает их незаменимыми во многих отраслях промышленности. В этой статье мы подробно рассмотрим принцип работы, классификацию, характеристики, области применения и сравнение различных типов объемных насосов.

Поршневые насосы.
Плунжерные насосы.
Винтовые насосы.
Диафрагменные насосы.
Шестеренные насосы внешнего зацепления.
Шестеренные насосы внутреннего зацепления
Шиберные насосы
Кулачковые насосы
Героторные насосы
Перистальтические насосы
Сравнительная таблица
Заключение

1. Принцип работы объемных насосов:

Основной принцип работы объемного насоса заключается в создании замкнутого объема, который последовательно заполняется жидкостью, а затем вытесняется в выходной порт. Этот процесс повторяется циклически, обеспечивая непрерывный поток. Ключевым элементом является сохранение объема жидкости на каждом цикле, что гарантирует постоянный расход.

2. Классификация объемных насосов:

Объемные насосы можно классифицировать по различным признакам, включая тип движения рабочего элемента, конструкцию и функциональные особенности.

2.1 По типу движения рабочего элемента:

• Поршневые насосы: Используют поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре.
• Плунжерные насосы: Похожи на поршневые, но вместо поршня используется плунжер, который входит в цилиндр через уплотнение.
• Диафрагменные насосы: Жидкость перемещается за счет колебаний гибкой диафрагмы.
• Роторные насосы: Используют вращающиеся элементы для перемещения жидкости.

2.2. По конструкции:

• Шестеренные насосы: Жидкость транспортируется между зубьями шестерен.
• Винтовые насосы: Перемещение жидкости осуществляется с помощью вращающихся винтов.
• Пластинчатые насосы: Жидкость перемещается между пластинами, расположенными в роторе.
• Перистальтические насосы: Жидкость проталкивается через гибкую трубку путем последовательного сжатия.

2.3. По функциональным особенностям:

• Насосы одинарного действия: Выполняют всасывание и нагнетание за один цикл.
• Насосы двойного действия: Выполняют всасывание и нагнетание за два цикла.
• Многоплунжерные насосы: Имеют несколько плунжеров, работающих одновременно для увеличения производительности.
• Дозирующие насосы: Предназначены для точного дозирования жидкости

3. Основные типы объемных насосов и их характеристики:

3.1 Поршневые насосы

• Принцип работы: Поршень движется в цилиндре, создавая разрежение для всасывания жидкости и затем вытесняя ее в нагнетательный трубопровод.
• Преимущества: Высокое давление, высокая эффективность, возможность перекачивания вязких жидкостей.
• Недостатки: Пульсация потока, сложная конструкция, высокая стоимость.
• Часто применяется: Гидравлические системы, системы водоснабжения, нефтегазовая промышленность и др.

3.2 Плунжерные насосы

• Принцип работы: Плунжер входит в цилиндр, вытесняя жидкость. Уплотнение находится снаружи цилиндра.
• Преимущества: Очень высокое давление, долговечность, устойчивость к абразивным частицам.
• Недостатки: Пульсация потока, высокая стоимость, большие габариты.
• Часто применяется: Химическая промышленность, горнодобывающая промышленность и др.

3.3 Винтовые насосы

• Принцип работы: Один или несколько винтов вращаются в корпусе, перемещая жидкость вдоль своей оси.
• Преимущества: Равномерный поток, высокое давление, возможность перекачивания вязких и абразивных жидкостей.
• Недостатки: Категорически запрещено работать "на сухую" даже кратковременно, ограничены температурные диапазоны перекачиваемой жидкости
• Часто применяется: Нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность, химическая промышленность, водоподготовка

3.4 Диафрагменные насосы

• Принцип работы: Диафрагма, приводимая в движение механическим или пневматическим приводом, создает переменный объем в камере насоса.
• Преимущества: Герметичность, возможность перекачивания агрессивных и абразивных жидкостей, простота конструкции.
• Недостатки: Ограниченное давление нагнетания и расход.
• Часто применяется: Химическая промышленность, пищевая промышленность, фармацевтика.

3.5 Шестеренные насосы внешнего зацепления

• Принцип работы: Две шестерни вращаются в корпусе насоса, захватывая жидкость между зубьями и перемещая ее от всасывающего патрубка к нагнетательному.
• Преимущества: Простота конструкции, компактность, надежность, возможность перекачивания широкого спектра жидкостей, цена.
• Недостатки: Ограниченное давление, износ шестерен, чувствительность к абразивным частицам.
• Часто применяется: Смазочные системы, топливные системы, перкачка жидких битумов

3.6 Шестеренные насосы внутреннего зацепления

• Принцип работы: Две шестерни (ведущая и ведомая) вращаются внутри корпуса, создавая вакуум для всасывания и вытесняя жидкость. Жидкость переносится между зубьями и стенкой корпуса. Серп - обязательный элемент в конструкции, разделяет зону всасывания и нагнетания.
• Преимущества: Компактность, самовсасывание, высокая вязкость жидкости допустима, низкие пульсации, хорошая энергоэффективность
• Недостатки: Чувствителен к абразивам (хоть и в меньшей степени, чем шестеренный насос внешнего зацепления), более дорогой
• Часто применяется: Масла, химия, пищевая промышленность (особенно вязкие продукты), перекачка темных нефтепродуктов (битум, гудрон, различные эмульсии)

3.7 Шиберные насосы

• Принцип работы: Шиберы (пластины), установленные в роторе, скользят в радиальных пазах и, вращаясь, захватывают жидкость и перемещают ее от всасывающего патрубка к нагнетательному.
• Преимущества: Высокая эффективность, компактность, надежность.
• Недостатки: Ограниченное давление, износ пластин, чувствительность к абразивным частицам.
• Часто применяется: Гидравлические системы, смазочные системы, бензовозы

3.8 Кулачковые насосы

• Принцип работы: Вращающиеся кулачки создают увеличивающиеся и уменьшающиеся объемы в насосной камере, засасывая жидкость с одной стороны и выталкивая её с другой.
• Преимущества: Гигиеничный - легко моется и стерилизуется, подходит для пищевой и фармацевтической промышленности. Бережная перекачка - мягкое воздействие на продукт, не разрушает его структуру.

• Недостатки: Плохое самовсасывание (необходим подпор жидкости), цена
• Часто применяется: Пищевая, фармацевтическая, химическая промышленность, где важна гигиеничность и бережное отношение к продукту.

3.9 Героторные насосы

• Принцип работы: Внутренний ротор имеет форму звезды с числом зубьев (обычно 3 или 4). Внешний статор имеет внутреннюю поверхность, которая соответствует форме внешнего контура внутреннего ротора, но с одним "выступом" или "зубом" больше, чем число зубьев внутреннего ротора. Таким образом, если у внутреннего ротора 4 зуба, у внешнего статора будет 5 внутренних "впадин". При вращении ведущего (внутреннего) ротора, он движется эксцентрично внутри статора. Между зубьями внутреннего ротора и внутренней поверхностью внешнего статора образуются герметичные полости. По мере вращения ротора эти полости перемещаются от всасывающего патрубка к нагнетательному, заполняясь жидкостью и затем вытесняя ее.
• Преимущества: Равномерный поток, высокая надежность (за счет простоты конструкции), хорошее КПД, перекачивают вязкие жидкости, тихие.
• Недостатки: Быстрый износ от абразива, ограниченное давление нагнетания, достаточно высокая цена.
• Часто применяется: Автомобильная промышленность, пищевая промышленность, химическая промышленность

3.10 Перистальтические насосы

• Принцип работы: Ролик или кулачок последовательно сжимает гибкий шланг (трубку), проталкивая жидкость внутри нее.
• Преимущества: Герметичность, возможность перекачивания стерильных и агрессивных жидкостей, простота обслуживания.
• Недостатки: Ограниченное давление и расход, износ шланга (трубки).
• Часто применяется: Медицина, фармацевтика, пищевая промышленность, химическая промышленность, горнодобывающая промышленность

Сравнительная таблица различных типов насосов

Заключение

Важно понимать, что представленная выше сравнительная таблица и обзор в целом носит общий и приблизительный характер. Выбор конкретного типа насоса для решения определенной задачи требует тщательного анализа и ответственных расчетов, учитывающих все факторы, включая (но не ограничиваясь):

Свойства перекачиваемой жидкости: Вязкость, плотность, химическая активность, наличие твердых включений, температура.

Требуемая производительность и давление: Необходимый расход и напор.

Условия эксплуатации: Температура окружающей среды и температура перекачиваемой жидкости, влажность, взрывоопасность, доступность электропитания.

Стоимость: Затраты на приобретение, установку, эксплуатацию и обслуживание.

Надежность и долговечность: Требуемый срок службы и допустимый уровень отказов.

Соответствие нормативным требованиям: Безопасность, гигиена, экологичность.

Рекомендуется обращаться к специалистам и производителям насосного оборудования для получения профессиональной консультации и подбора оптимального решения, соответствующего вашим конкретным потребностям и условиям. Неправильный выбор насоса может привести к снижению эффективности, увеличению эксплуатационных расходов, поломкам и даже аварийным ситуациям.

О динамических насосах можете посмотреть информацию ЗДЕСЬ