6. Насосы объемного типа

Насосы объемного типа распространены в пищевой промышленности не столь широко и используются в тех случаях, когда применение центробежных насосов по тем или иным причинам нецелесообразно или невозможно, например для транспортировки высоковязких жидкостей (сгущенного молока, сливок, творога, теста, томатной пасты, мясных и рыбных фаршей и т. п), маловязких жидкостей при сравнительно небольших подачах и высоких напорах (в гомогенизаторах молока и сливок); для дозирования жидких пищевых продуктов при расфасовке и т. д.

6.1. Устройство и принцип действия поршневых насосов

По конструкции поршневые насосы делятся на насосы с дисковыми поршнями и плунжерные. И те и другие приводятся в движение либо от двигателя с помощью кривошипно-шатунного механизма, либо от силового цилиндра (парового, пневматического, гидравлического).

На рис. 6.1 изображен поршневой насос одностороннего действия с приводом от двигателя (на рисунке не показан) через кривошипно-шатунный механизм.

Рис. 6.1. Схема поршневого насоса простого действия

с кривошипно-шатунным механизмом:

1 − Всасывающий клапан; 2 − нагнетательный клапан; 3 − цилиндр;

4 − Поршень; 5 − шток; 6 − ползун; 7 − шатун;

8 − Кривошип; 9 − коленчатый вал

С помощью кривошипно-шатунного механизма вращательное движение вала переходит в возвратно-поступательное движение поршня. При нахождении пальца кривошипа в точке А поршень находится в левом крайнем положении. По мере передвижения пальца по кривой АВС, поршень перемещается в цилиндре в правое крайнее положение. В это время жидкость через всасывающий клапан заполняет цилиндр, при этом нагнетательный клапан закрыт.

После завершения процесса всасывания поршень начинает перемещаться влево. Всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный − открывается. Жидкость поршнем выдавливается из цилиндра в нагнетательный трубопровод. Процесс нагнетания заканчивается по достижении поршнем левого крайнего положения. Таким образом, в насосе одностороннего действия за полный оборот коленчатого вала происходит один акт всасывания и один акт нагнетания.

За время процесса нагнетания в трубопровод нагнетается объем жидкости , где − площадь сечения цилиндра (поршня); − ход поршня, здесь − радиус кривошипа. При числе оборотов средняя объемная теоретическая производительность насоса

. (6.1)

Действительная производительность несколько меньше из-за утечек жидкости через неплотности в клапанах, в зазорах между поршнем и цилиндром:

,

где − объемный КПД, достигает в поршневых насосах 0,850,98.

Насос, изображенный на рис. 6.1, работает только одной стороной цилиндра. На рис. 6.2 показана схема насоса двухстороннего действия. Подача такого насоса за один оборот вала

,

где − площадь сечения штока.

Его производительность

. (6.2)

Поршень насоса представляет собой диск 2 с отверстием в центре для посадки его на шток. На диске проточены канавки 1, в которые вста-вляются поршневые кольца 3, изготовленные либо из чугуна, либо из бронзы (рис. 6.3, а). В насосах специального назначения вместо колец вставляются резиновые или кожаные манжеты. Кольца изготавливаются с несколько большим диаметром, чем диаметр цилиндра. Для того чтобы поршень входил в цилиндр, кольца делают разрезными, тогда они за счет Рис. 6.2. Схема поршневого своей упругости плотно прижимают- насоса двойного действия ся к поверхности цилиндра. Разрез делают таким, что бы после установки поршня в цилиндр в разрезе оставался зазор (см. рис. 6.3, б и в) для предотвращения заклинивания поршня в случае повышения температуры жидкости.

В целях предотвращения больших утечек жидкости через зазоры разрез в кольцах делается либо косым (см. рис. 6.3, б), либо ступенчатым (см. рис. 6.3, в).

а б в

Рис. 6.3. Устройство дискового поршня:

а – разрез цилиндра с поршнем; б – кольцо с косым разрезом; в – кольцо

со ступенчатым разрезом; 1 – канавки; 2 – диск; 3 – поршневые кольца

Плунжерные насосы отличаются от поршневых насосов с дисковыми поршнями тем, что не имеют цилиндра, а роль поршня выполняет плунжер, представляющий собой сплошной или полый цилиндр (рис.6.4).

Рис. 6.4. Схема плунжерного насоса:

1 – камера; 2 – плунжер

Вместо цилиндра в плунжерном насосе имеется камера, которая заполняется перекачиваемой жидкостью. При работе насоса плунжер, входя в камеру, вытесняет из нее жидкость объемом, равным объему плунжера. При обратном ходе освободившийся объем вновь заполняется жидкостью. Работа остальных узлов ничем не отличается от работы узлов насоса с дисковым поршнем.

Если сравнивать оба типа насосов, то можно сказать, что плунжерные насосы имеют более высокие напоры и меньшие подачи, чем насосы с дисковыми поршнями.