V. Порядок виконання роботи. «Вивчення конструкції поршневих насосів»

Практична робота № 1

«Вивчення конструкції поршневих насосів»

І.Мета роботи

Закріплення теоретичних знань з предмету СДМ по розділу " Суднові насоси". Вивчення на практиці конструкції поршневих насосів.

ІІ. База для виконання роботи.

1. Стенди.

2. Плакати, креслення, інструкції.

3. Насоси.

III. Методичні рекомендації.

Лабораторна робота виконується в кабінеті СВМ в наступному порядку:

1. Повторити теоретичний матеріал по темі " Поршневі насоси".

2. Вивчити правила по ТБ при виконанні робіт.

3. Провести розподіл навчальної групи. Роботу рекомендується виконувати ланками по 3 людини.

4. Підготувати стенди, насоси, вузли насосів, креслення, плакати інструкції.

5. Підготувати допоміжні засоби для виконання роботи:

- Планшети, папір, олівці, гумки.

- Необхідні інструменти.

6. Вивчити наявні поршневі насоси: конструкція,

матеріал,

спосіб виготовлення деталей.

7. Виконати ескізи вузлів насосів відповідно до вказівки

викладача проводив заняття.

IV. Техніка безпеки при виконанні роботи

1. Для виконання лабораторної роботи слід бути у відповідній робочому одязі.

2. Відключити невикористовуване в даній роботі електрообладнання.

3. Використовуваний робочий інструмент повинен бути до початку роботи оглянутий викладачем, керівним роботою, при цьому слід переконатися в його відповідність правилам техніки безпеки.

4. При розбиранні вузлів, зняті деталі укладаються на відведені місця, що виключають їх падіння і закриття підходу до робочого місця.

V. Порядок виконання роботи.

1. Провести зовнішній огляд вузлів насосів, визначити тип, його технічні характеристики.

2. При необхідності виконати часткову розборку насосів з метою вивчення внутрішнього устрою насоса.

3. Виконати ескізи вузлів насосів з необхідними розрізами за вказівкою викладача.

4. Привести опис конструкції заескізірованного вузла, його призначення та принцип дії.

VI. Контрольні питання для перевірки знань.

1. За яким законом змінюється подача поршневого, приводного насоса.

2. Чим обумовлена ​ ​ нерівномірність подачі насоса.

3. Для чого застосовуються повітряні ковпаки.

4. Чим конструктивно відрізняються насос однократного і двох кратного дії.

5. Чим змащуються деталі циліндропоршневої групи поршневого насоса.

6. Яке призначення клапанів.

7. Від чого залежить подача насоса.

8. Як можна регулювати подачу поршневого насоса.

Додаток до практичної роботи № 1

ЗАГАЛЬНИЙ УСТРІЙ І ПРИНЦИП ДІЇ

Поршневі насоси класифікують наступним чином:

- По кількості поршнів - одно-, двох-, трьох-і багатопоршневі;

- По числу циклів нагнітання і всмоктування за один подвійний хід поршня - одностороннього і двосторонньої дії (плунжерні насоси бувають тільки односторонньої дії);

- За характером руху провідної ланки насоса - поступально-поворотні з зворотно-поворотним рухом;

- Вальні з обертальним рухом;

- Відомі також дифференційні насоси, у яких рідка середа заповнює замкнену камеру при русі робочого органу в обидві сторони і витісняється з неї при русі робочого органу в одну сторону.

Розглянемо пристрій і роботу вального зворотно-поступательного насоса однобічної дії з кривошипно-шатунним механізмом (рис. 59). Поршень (диск) 5, переміщаючись в циліндрі 6 за допомогою штока 7 і шатуна 8, здійснює зворотно-поступальний рух. При русі вправо в циліндрі створюється розрідження і рідина надходить з всмоктуючого патрубка 1, піднімаючи клапан 2, в камеру; при русі вліво клапан 2 під дією власної ваги опускається і закриває вхід в камеру з всмоктуючої порожнини, а клапан 3 під дією тиску рідини підводиться і пропускає її в нагнітальну порожнину або напірний трубопровід 4.

Обсяг робочої камери між поршнем і клапанами безперервно змінюється від максимального значення

Vмакс = Vр + Vвр

до мінімального

Vмін == Vвр

Де Vр - робочий (корисний) об'єм, описуваний поршнем за один хід;

Vвр - обсяг шкідливого простору між клапанами і крайнім ближчим становищем поршня;

Різниця Vмакс-Vмін = характеризує корисний робочий об'єм циліндра.

Якщо насос і прийомний патрубок не заповнені водою, то на початковий період роботи всмоктується і витісняється повітря. За кілька ходів рідина підніметься до робочої камери і заповнить весь простір, а повітря буде видалений в нагнітальний трубопровід. Завдяки цього процесу забезпечується самовсмоктування насоса, тобто поршневий насос має здатність так званого «сухого» всмоктування. З кожним наступним подвійним ходом поршня насос однобічної дії буде подавати в нагнітальний трубопровід рідину в обсязі F·S (де F - площа поршня, S - хід поршня), а при подвійних ходах у хвилину середня секундна теоретична подача насоса, м3 / с, складе

ЗАСТОСУВАННЯ ПОРШНЕВИХ НАСОСІВ НА СУДАХ

В умовах експлуатації на судах поршневі насоси мають ряд переваг в порівнянні з насосами інших типів. До переваг поршневих насосів відносяться:

- Здатність самовсмоктування («сухого» всмоктування);

- Можливість досягнення високих тисків;

- Здатність перекачування різноманітних рідин при різних температурах, у тому числі багатокомпонентних середовищ великої в'язкості;

- Високий к. п. д.;

- Простота конструкції і надійна робота прямодіючих насосів, які при наявності на судні парового котла не вимагають спеціальних двигунів.;

- Саморегулювання числа ходів при підвищенні тиску в трубо проводах у прямодействующім насосів.

До недоліків поршневих насосів відносяться:

- Нерівномірність подачі і коливання тиску;

- Великі габарити і маса;

- Велика витрата пара (20-60 кг / год на 736 Вт) у прямодействующім насосів;

- Необхідність застосування повітряних ковпаків та контролю роботи;

- Різке зниження подачі при роботі на рідинах, що відрізняються високим тиском насичених парів.

В останні роки область застосування поршневих насосів на судах різко звузилася. Цьому сприяли:

- Значне скорочення числа судів, обладнаних паровими котлами;

- Необхідність збільшення подачі насосів на нафтоналивному флоті (понад 500 м3 / ч);

- Можливість використання більш економічних заглибних насосів інших типів для роботи на рідинах високої в’язкості;

- Вимоги в отношении зменшення маси і габаритів суднових насосних установок і т. д.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРШНЕВИХ НАСОСІВ

Кожен головний насос (перший такого типу) і один з серійних піддають стендовим випробуванням для перевірки відповідності їх показників розрахунковим. Визначають подачу, тиск, розрідження, число подвійних ходів поршня в одиницю часу (у прямодіючих насосів), потужність, витрата пара, параметри пари і рідини, що перекачується (ГОСТ 17335-71). Результати випробувань представляють в табличній формі і у вигляді характеристик - графічних залежностей основних технічних показників від тиску при постійних значеннях частоти обертання, в'язкості і щільності рідкого середовища на вході в насос. Подача поршневого насоса теоретично не залежить від тиску. Тому поршневі насоси відносять до гідравлічних машин з жорсткою характеристикою, що дозволяє використовувати їх для перекачування рідини підвищеної в'язкості, наприклад для перекачування в’язких нафтопродуктів. Однак, зазначені вище недоліки, перешкоджають їхньому поширенню на судах.

На рис. 64 пунктирною лінією показана дійсна залежність р = f (Q) поршневого насоса. На рис. 65 приведена характеристика поршневого насоса. Як видно з характеристики, в широкому діапазоні зміни тиску к. п. д. змінюється мало, декілька знижуясь при малих і великих його значеннях. При малих значеннях подачі зниження к. п. д. відбувається в результаті зменшення навантаження і, отже, потужності, а при великих значеннях - в результаті збільшення витоків. Із зростанням навантаження потужність істотно збільшується, а подача незначно знижується.

Одним з достоїнств поршневих насосів є велика допустима вакуумметрична висота всмоктування. Шляхом зміни частоти обертання (числа подвійних ходів) регулюють подачу насоса в широкому діапазоні при практично незмінному значенні к. п. д.

КОНСТРУКЦІЇ ПОРШНЕВИХ НАСОСІВ

На судах використовують поршневі насоси трьох типів: вальні, парові прямодіючі (в основному на судах нафтоналивного флоту) і ручні. Розглянемо їх конструкції.

На рис. 66 приведена конструктивна схема двохпоршневого насоса двосторонньої дії марки ЕНП-7 (Е - електроприводний; Н - насос; П - поршневий; 7 - номер моделі), призначеного для перекачування нафтопродуктів з температурою до 100 ° С (у тому числі бензину з температурою до 25 ° С) і забортної або підсланевих води. Подача насоса може досягати 78 м3 /г при тиску 0, 5-1 МПа. Є три варіанти приводу: електродвигуни змінного струму, постійного струму і дизель.

Привід і гідравлічна частина насоса монтуються на загальній сварній рамі з листової сталі. Нижня 11 і верхня 1 частини рами з’єднані болтами. Колони 6 забезпечують необхідну жорсткість верхньої рами при з'єднанні її з нижньою частиною. Насос кріпиться до нижньої рами через амортизатори; його гідравлічна частина зібрана з чавунного блоку циліндрів 10 з чотирма усмоктувальними 8 і чотирма нагнітальними 7 кільцевими клапанами. Циліндри 10 мають латунні втулки 12. Камера повітряного ковпака 14 знаходиться між циліндрів. У нижній частині блоку циліндрів з передньої сторони знаходиться вхідний отвір, а з бічних сторін блоку - нагнітаючі. Один нагнітальний отвір використовується для приєднання напірної магістралі, а другий-для установки запобіжного (перепускного) клапана. В залежності від роду перекачуємої жидкості деталі поршня 9 виготовляються з найбільш стійких матеріалів (для води - з латуні, для нафтопродуктів - з чавуну). Поршневі кільця виготовляються для води з ебоніту, а для нафтопродуктів- з текстоліту. Сталеві шатуни 3, пов'язані з чавунними повзунами 4, служать для передачі руху поршням від колінчастого вала. До торців повзунів клином 5 кріпляться штоки 13. Задня стінка верхньої рами має плоскі чавунні направляющіе2, по яких ходять повзуни 4. З лівого боку блоку циліндрів до рами кріпиться привід насоса. При використанні дизеля чи необхідності, распо дання приводу в окремому приміщенні насос з'єднується з двигуном подовженим валом. Електродвигун, встановлений на спеціальному майданчику нижньої рами, пов'язаний з ведучим валом за допомогою циліндричного редуктора з косозубими шестернями. Еластична муфта пов'язує редуктор з електродвигуном. Для змазування механізмів приводу використовується шестерневий насос, змонтований на корпусі редуктора. Масло всмоктується цим насосом з блоку через фільтр і направляється в бачок, що знаходиться на верхній рамі насоса, звідки подається в розподільну коробку, від якої за трьома маслопроводами надходить в бак, до редуктора і до колінчастого валу

На рис. 67 показана конструктивна схема парового горизонтального насоса типу ПНП-12 (П - поршневий; Н - насос; П - прямодействующий; 12 - номер моделі), призначеного для перекочування різних рідин (у тому числі нафтопродуктів - мазуту, сирої нафти, масла та ін. з температурою до 100 ° С). Двохпоршневі насоси типу ПНП мають два циліндра, кожен двосторонньої дії. Вони зазвичай використовуються в залежності від параметрів свіжої пари і протитиску.

Подача насосів ПНП може змінюватися в межах 0, 09-500 м3 / ч при тиску 0, 4-2, 25 МПа.

Насоси типу ПНП можуть працювати на перегрітому і на насиченому парі. Вони складаються з двох основних частин: блоку 19 парових і блоку 5 гідравлічних циліндрів,

з'єднаних проміжною частиною, відлитої за одне ціле з паровим блоком. Чавунні блоки парових і гідравлічних циліндрів мають литі чавунні опори, за допомогою яких насос встановлюється на фундамент. Парова частина складається з двох парових циліндрів і двох золотникових коробок, відлитих з чавуну в одному блоці. Блок і кришки парових циліндрів забезпечені азбестового термоізоляцією і обшиті листовою сталлю.

Поршні парових циліндрів 17 горизонтальних насосів типу ПНП - чавунні, забезпечені чавунними ущільнювальними кільцями 18 і закріплені на штоках корончатими гайками. Штоки 14 парового блоку і 12 - гідравлічного виконані окремо і з'єднуються різьбовими муфтами 15. Штоки парового блоку виготовлені з якісної конструкційної сталі. Золотники 1 циліндричні, забезпечені ущільнювальними кільцями і працюють в чавунних втулках, запресованих в золотникові коробки. Сальники головних і золотників штоків 4 і 16 мають азбестову з мідною основою прографіченную набивку 3 і 15. Гідравлічна частина складається з двох гідравлічних циліндрів і клапанної коробки, відлитих в одному блоці. Клапани 6 гідравлічної частини бронзові тарілчасті. У гідравлічні циліндри вставлені втулки 7: латунні - для води або чавунні - для нафтопродуктів. Гідравлічні поршні 9 для води латунні, для нафтопродукту - чавунні.

Ущільнюючі кільця 8 гідравлічних поршнів для води - текстолітові, для нафтопродуктів - чавунні. Штоки гідравлічних циліндрів насосів, що використовують для перекачування води, виконані з нержавіючої сталі, а використовуються на нафти - з якісної конструкційної сталі. Сальники гідравлічного блоку 10 забезпечені просаленной бавовняної набиванням 11. Змащення тертьових поверхонь внутри парового блоку проводиться паровою масельничкою 2; всі шарнірні з'єднання змазують вручну або ковпачковими маслянками.

Широке поширення на суднах отримав ручний поршневий насос типу ГН-200 для перекачування води та нафтопродуктів в невеликих кількостях (рис. 68). Ручні поршневі насоси використовуються на суднах і на березі, в стаціонарних установках.

В стаціонарних установках насос кріпиться лапами корпусу до фундаменту, а на суднах - до щита або до дошки. Насоси зазвичай мають два поршня: один з них служить для циліндра низького тиску, діаметром 50 мм, а також для циліндра високого тиску, другий - тільки для циліндрів високого тиску. У нижній частині чавунного корпусу 19 одночасно є опорною стійкою, знаходиться циліндр низького тиску 11. Чавунна кришка 10 кріпиться до корпусу насоса. Плунжер (поршень) 7 циліндра низького тиску виготовлений зі сталі і одночасно служить циліндром високого тиску, в якому рухається сталевий плунжер 6. Вузол ущільнення плунжера циліндрів низького тиску складається з бронзової втулки 12 і двох чавунних натискних кілець 14 з шкіряними манжетами 13. Кришка сальника 15 закріплює манжетне ущільнення плунжера циліндра низького тиску в корпусі насоса. У нижньому кінці плунжера ци ліндрів низького тиску закріплений сталевий корпус клапана 8, в якому знаходиться бронзовий клапан 9. Плунжер 6 циліндра високого тиску являє собою сталевий стрижень з каналом для проходу перекачуємої рідини. Своїм верхнім кінцем плунжер нерухомо закріплений у спеціальній втулці-гнізді 20, що знаходиться у верхній частині корпусу. В кінці плунжера на бронзовому сідлі знаходиться клапан 3. Рукоятка насоса представляє собою стрижень 1, приварений до вилки 2, що обертається на валику 18. Вилка 2 з допомогою двох стяжок з'єднана з плунжером циліндра низького тиску і повідомляє йому зворотно-поступальний рух при маятниковому гойданні рукоятки. Вузол ущільнення плунжера циліндра високого тиску складається з двох шкіряних манжет 5, розпірною сталевий втулки 16, сталевого кільця 17 і сталевий гайки сальника 4. циліндрів високого тиску має отвір 21 у втулці-гнізді 20 і вхідний отвір в корпусі 8 приймального клапана.

При низькому тиску насоси ГН-200М і ГН-500 працюють двома поршнями і подають близько 0, 175 л за один подвійний хід. При досягненні граничного тиску 0, 3-1, 0 МПа (в залежності від регулировки пружини приймального клапана) робота виконується тільки плунжером циліндра високого тиску, при цьому за один подвійний хід насос подає 0, 007-0, 015 л.

У разі перекачування масла шкіряні манжети вузлів ущильнення замінюють манжетами зі спеціальної гуми.

Мембранні насоси відрізняються простотою і надійністю в експлуатації. Вони можуть мати або гідравлічний (рис. 2.29), або пневматичний привід.

Це досягається використанням двостороннього обмеження деформування мембрани, що виключає перевантаження мембрани при помилках управління, а також застосуванням багатошарової мембрани при тисках до 12 бар. Мембранні насосні агрегати є надійною і герметичною альтернативою для насосів витіснення середнього та високого тиску. Поршень передає витісняюче зусилля через гідравлічну рідину на мембрану, а остання, в свою чергу, на рідину, що перекачується. Мембрана відокремлює гідравлічну рідину від перекачуємого робочого середовища, забезпечуючи надійну герметичність між перекачуваною рідиною й гідравлічної. Запобіжний клапан запобігає перевантаження насосного агрегату. Внутрішні витоку на поршні компенсуються клапаном перепуску, внаслідок чого мембрана постійно працює в оптимальному робочому діапазоні.

Система управління становищем мембрани, що забезпечує високу експлуатаційну надійність мембранних насосів. Наприклад, насоси типу М900 фірми LEWA (тиск до 400 бар, перекачується подача від 1 л / год до 8 м3 / год, температура від -20 ° С до +150 ° С), являють собою економічне рішення багатьох задач дозування робочих рідин.

Забруднюють навколишнє середовище небезпечні, чутливі або абразивної рідини перекачуються виключно за допомогою мембранних насосних агрегатів, що виключають витоку. Пошкодження мембрани (наприклад, в результаті зносу) надійно визначається і сигналізується. Насос залишається при цьому герметичним і може експлуатуватися протягом тривалого часу.

Переваги мембранних насосів фірми LEWA:

- Висока економічність;

- Герметичність, відсутність витоків, захист від перевантажень за допомогою регульованого клапана обмеження тиску;

- Багатошарова мембрана з системою контролю мембрани в якості стандартного виконання;

- Низькі витрати на технічне обслуговування внаслідок використання довговічних мембран;

- Абсолютна надійність при роботі вхолосту;

- Висока точність дозування;

- Поділ гідравлічної рідини і системи змащення приводного механізму;

- Перекачування різних рідин (забруднених, з високою в'язкістю, хімічно агресивних і вибухонебезпечних).

Механізм управління становищем мембрани в гідравлічній частині насоса забезпечує високу експлуатаційну надійність. Схема действия мембранного насоса з пневматичним приводом наведена на рис. 2.30.

Рис. 2.30. Схема дії мембранного насоса з пневматичним приводом: А, В - при русі вліво пневматичного поршня, відповідно, камера всмоктування і нагнітання; С, £ > - впускний, випускний фланець, відповідно; Е - розподільний клапан для робочого стисненого повітря; 1, 2, 3, 4 - усмоктувальні і нагнітальні кулькові клапани