603002, Нижний Новгород, ул. Долгополова, 77, пом. 6

whatsapp viber telegram
+7 (831) 423-11-55 +7 (920) 023-53-36

Пн-Пт с 09:00 до 19:00

Устройство, типы и принцип работы герметичных насосов

Время на чтение: ≈ 6 минут(ы).

Герметичные насосы – это отдельная группа насосного оборудования с особой конструкцией, исключающей взаимодействие перекачиваемых жидкостей с окружающей средой. Они широко применяются в химической, нефтеперерабатывающей, фармакологической и пищевой промышленностях. Используются для выкачивания жидких веществ из крупных резервуаров, например, из подземных танкеров, железнодорожных или автоцистерн.

Разные виды герметичных насосов способны перекачивать любых жидкие составы, но их основное назначение – работа с токсичными, агрессивными, радиоактивными, летучими, взрывоопасными жидкостями, с особо горячими или холодными веществами (от -40 до +400°С). В их корпусе нет отверстий или уплотнений, что делает утечку практически невозможной.

Принцип работы

По устройству и принципу работы герметичные насосы делятся на две большие группы: центробежные (динамические) и объёмные.

Работа центробежных насосов заключается в преобразовании электрической энергии двигателя в статистическую энергию потока. Рабочее колесо вращается в потоке жидкости, которая под действием центробежной силы меняет направление с осевого на радиальное, перемещается к периферии колеса и выходит через спиральный канал в напорный патрубок. Снижение давления в проточной области позволяет постоянно втягиваться новой порции жидкости.

устройство герметичного насоса фото

Центробежные модели особо эффективны при непрерывной интенсивной перекачке жидких субстанций больших объёмов в промышленных масштабах. Выпускаются в горизонтальном и вертикальном исполнении. По расположению относительно перемещаемой среды делятся на поверхностные, полупогружные и погружные.

Принцип работы насосов объёмного типа основан на перемещении и вытеснении перекачиваемой среды из рабочей камеры, способной периодически изменять объём. Весь рабочий цикл состоит из трёх этапов:

  1. Рабочая камера заполняется жидкой средой из полости всасывания.
  2. Камера отсоединяется от полости всасывания, в результате чего жидкость изолируется.
  3. При соединении с полостью нагнетания жидкость вытесняется.

Схема работы на примере мембранного насоса:

схема работы мембранного насоса фото

 

Насосы объёмного типа перекачивают определённое количество среды за один цикл и почти не зависят от её давления. В отличие от центробежных моделей способны всасывать без предварительного залива (всухую), имеют более высокую стоимость.

Типы герметичных насосов

Помимо классификации по принципу действия, герметичные насосы делятся по своим конструктивным особенностям. Существует четыре основных вида:

  • с магнитной муфтой;
  • с экранированным двигателем (с мокрым ротором);
  • шланговые (перистальтические);
  • мембранные (диафрагменные).

С магнитной муфтой

Это герметичный насос центробежного типа. Его корпус не имеет отверстий или соединений, кроме напорного и всасывающего патрубка. Отсутствуют сальниковые, торцевые и другие типы механических уплотнителей между валом и двигателем. Вместо них на месте уплотнения расположена магнитная муфта, состоящая из двух металлических полумуфт с закреплёнными магнитами.

насос с магнитной муфтой фото

Электрический двигатель приводит в движение задний корпус (ведущую полумуфту), который заставляет вращаться магнитную оболочку (ведомую полумуфту) и вместе с ней основной действующий орган – рабочее колесо с лопастями. Электронасосы такого типа предназначены для работы с агрессивными, токсичными, взрывоопасными и химически активными жидкостями. Это надёжные, прочные и долговечные агрегаты по доступной цене, не требующие сложного технического обслуживания. Магнитная муфта имеет высокий уровень износостойкости и рассчитана на весь срок эксплуатации оборудования.

С экранированным двигателем (с мокрым ротором)

Насосы с экранированными (гильзированными) двигателями также имеют центробежную конструкцию. В дополнительном механическом уплотнении нет необходимости, поскольку электродвигатель установлен внутри цельнолитого корпуса. Ротор двигателя работает полностью погруженным в перекачиваемой среде, а статор отделён от ротора гильзой из нержавеющей стали, поэтому такие аппараты ещё называют насосами с мокрым ротором. В них жидкость не может попасть в обмотки статора мотора.

схема насоса с экранированным двигателем фото

Характерным элементом насосов этой серии является экранирующая гильза, расположенная между статором и ротором двигателя, предохраняющая статор от контакта с жидким составом. Помимо герметичной гильзы, в качестве дополнительной защитной оболочки выступает корпус двигателя, что обеспечивает абсолютную герметичность и исключает утечку. Жидкая среда выполняет сразу две важные функции: осуществляет отвод тепла от электродвигателя и смазывает подшипники скольжения ротора.

Насосы с гильзированным двигателем используются для перекачивания чистых, слабозагрязнённых, токсичных, взрывоопасных жидкостей, перегретой воды и паров. В зависимости от количества рабочих колёс существуют одноступенчатые или многоступенчатые, более производительные модели. Устройства с экранированным двигателем обладают низким уровнем шума. Они компактные, надёжные, имеют самый длительный срок службы в своём классе, низкие расходы на обслуживание и практически полное отсутствие износа.

Шланговые (перистальтические)

Это герметичные насосы объёмного типа, в которых перемещение жидкости происходит путём её волнообразного перистальтического продавливания по эластичному шлангу.

устройство шлангового насоса фото

Ротор оснащён роликами (кулачками), которые непрерывно сжимают и закупоривают некоторую часть шланга. При движении ролика сжатая часть восстанавливается, создавая эффект вакуума. Жидкий состав втягивается в шланг и движется за роликом. Следующий ролик сжимает трубку в другом месте, и изолированная в двух сторон жидкость перемещается по трубке с постоянной скоростью.

Так как перекачиваемая среда контактирует только с внутренней поверхностью шланга, изготовленного из химически стойких полимерных материалов, шланговые насосы используются для работы не только с агрессивными, взрывоопасными, но и со стерильными составами. В отличие от центробежных, в перистальтических конструкциях жидкость движется под незначительным давлением на небольшой скорости, что позволяет применять их в случаях, когда недопустимо нарушение структуры перекачиваемой субстанции.

Мембранные (диафрагменные)

Разновидность герметичных насосов объёмного типа, в которых перемещение жидких веществ происходит за счёт циклического изменения объёма рабочей камеры. Основным действующим органом является гибкая пластина (мембрана или диафрагма), соединённая с приводным валом с помощью специального поршня (штока).

устройство мембранного насоса фото

 

Под действием штока пластина выгибается в сторону, увеличивая объём рабочей камеры. Давление уменьшается, создаётся эффект вакуума, из-за чего в рабочую камеру через входной патрубок начинает поступать жидкость. При движении мембраны в обратном направлении объём рабочей камеры уменьшается, давление резко увеличивается, жидкость вытесняется через выходной патрубок. Каждая рабочая камера оснащена двумя обратными шариковыми клапанами, которые попеременно блокируют патрубки, выполняют автоматический контроль за перемещаемой средой: предотвращают её обратное движение, регулируют наполнение камер.

Полная герметичность исключает соприкосновение перекачиваемого состава с атмосферой, что позволяет использовать установки такого типа в пищевой, медицинской промышленности, атомной энергетике. Благодаря возможности регулирования подачи среды мембранные насосы используются для дозировки и смешивания веществ в фармакологии, химическом производстве, на опреснительных станция и в компаниях по добыче и переработке нефтепродуктов.

В отличие от центробежных, диафрагменные агрегаты приспособлены для работы с вязкими составами. Чем мощнее привод, тем выше может быть степень вязкости среды. Так как в рабочей камере отсутствуют трущиеся элементы, есть возможность перекачивания жидкостей, содержащих твёрдые включения размером не больше диаметров пропускных клапанов.

Преимущества и недостатки

Все герметичные насосы предназначены для работы с жидкостями, утечка которых недопустима. Но у разных типов насосного оборудования есть свои сильные и слабые стороны, позволяющие использовать его для работы с определёнными химическими составами и с конкретными целями.

  • Насосы с магнитной муфтой способны работать при широком диапазоне температур, в жёстких эксплуатационных условиях. Имеют относительно невысокую стоимость. Не требуют серьёзного технического обслуживания из-за долговечности магнитных муфт. При необходимости электродвигатель легко демонтировать. Отличаются высокой производительностью, надёжностью, удобством в эксплуатации. Не подходят для перекачивания сред с твёрдыми взвешенными частицами, вязких субстанций. Плохо переносят работу на сухом ходу, требуют предварительного залива.
  • Насосы с мокрым ротором приспособлены для работы в самых экстремальных климатических условиях. Характеризуются компактностью и максимально низким уровнем шума из-за отсутствия вентилятора. Двойная защитная оболочка обеспечивает абсолютную герметичность. Не применяются для перекачивания жидкостей, склонных к кристаллизации и полимеризации. Имеют низкую ремонтопригодность: экранированный двигатель обычно не ремонтируют, а меняют на новый. Ремонт вала и защитной гильзы может проводиться только в заводских условиях.
  • Перистальтические насосы предназначены для перекачки стерильных, агрессивных, вязких жидкостей. Есть ограничения по температуре и давлению перекачиваемой среды. Наличие реверсивного двигателя позволяет менять направление движения. Это малошумные, простые в обслуживании машины. Благодаря отсутствию клапанов и других быстроизнашивающихся элементов основная статья расходов при эксплуатации – периодическая замена эластомерной трубки.
  • Мембранные насосы имеют малый вес и габариты. Модели с гидро- или пневмоприводом используются для перекачивания агрессивной или взрывоопасной среды в тех случаях, когда применение электрического насоса невозможно. Подходят для работы с высоковязкими составами: клей, силикон, лак, с жидкостями с твёрдыми примесями до 50 мм. Дозировочные модели позволяют регулировать производительность. Отсутствие трущихся деталей позволяет работать на сухом ходу, а наличие функции самовсасывания – перекачивать даже газы. Для бесперебойной работы необходим регулярный контроль за состоянием клапанов, их прочистка и периодическая замена мембраны.

Герметичные насосы отличаются друг от друга техническими характеристиками, конструкцией и предназначением. При выборе насосного оборудования важно учитывать место установки, экологические нормы, правила техники безопасности. Сравнение моделей различных серий и изучение их особенностей в каталогах отечественных и зарубежных производителей поможет купить подходящий насос в соответствии с производственными задачами и с требованиями государственных стандартов.

Автор: