К установкам непрерывного перемещения грузов относятся: горизонтальные транспортеры, вертикальные транспортеры и смешанные транспортеры (пневматический транспорт). Горизонтальные транспортеры подразделяются на ленточные, пластинчатые, винтовые, вибрационно-ленточные, трубные и др. К вертикальным транспортерам относятся элеваторы, нории, гибкие механические транспортеры, пневматические подъемники, гравитационные спуски и др.
Ленточные транспортеры. Самыми простыми по устройству и наиболее распространенными по применению являются ленточные транспортеры. Эти транспортеры используются для перемещения сыпучих, кусковых и штучных грузов в горизонтальном и наклонном направлениях. Угол наклона к горизонту зависит от физических свойств груза и может достигать 25 градусов и более. Ленточные транспортеры могут быть как стационарными, так и передвижными. Они просты по конструкции, легки в эксплуатации, надежны в работе, экономичны и имеют большой диапазон регулирования производительности.
Основными узлами ленточного транспортера являются:
- гибкая замкнутая лента. Лента может быть стальной, тканевой, резинотканевой. Наиболее широкое распространение получили резинотканевые ленты;
- приводной и натяжной барабаны;
- натяжное устройство. Оно может быть винтовым или грузовым;
- рама транспортера, изготовленная из уголковой стали;
- свободно вращающиеся ролики. Ролики подразделяются на опорные и поддерживающие. По опорным роликам движется лента с грузом; по поддерживающим – лента без груза;
- электродвигатель с редуктором.
Принципиальная схема ленточных транспортеров показана на рис.2.1.
Назначение поддерживающих роликов – не допускать провисания ленты. С помощью опорных роликов можно придавать резинотканевой ленте лоткообразный вид.
Ленты транспортеров совмещают тяговые и несущие и несущие функции. Прорезиновая лента состоит из хлопчатобумажных прокладок (бельтинг), число которых зависит от растягивающей нагрузки ленты. Количество их рассчитывают по формуле (2.5):
(2.5)
где: S – растягивающая нагрузка на ленту, Н;
В – ширина ленты, м;
σ – допускаемое напряжение, Н/м (σ= 120 Н на 1 м ширины прокладки).
Снаружи прокладки покрыты вулканизированной резиной. Она защищает их от механических повреждений и влаги толщина резины на рабочей стороне 3-5 мм, на холостой – 1-2 мм.
Приводные и натяжные барабаны имеют незначительные различия по конструкции и размерам. Диаметр их зависит от числа прокладок в ленте и рассчитывается по формуле (2.6):
Dб = (100…150) · n, мм (2.6)
Длина барабана зависит от ширины ленты (В):
Lб = В + 2С, мм (2.7)
где с = 60…75 мм
Производительность транспортера зависит от вида перемещаемого груза и ширины ленты. Для горизонтального ленточного транспортера с плоской лентой и насыпных грузов производительность рассчитывают по формуле (2.8):
П = 155 · В2 · V · ρ, (2.8)
Для таких же транспортеров, но с лотковой лентой (2.9):
П = 310 · В2 · V · ρ, (2.9)
Транспортеры с плоской лентой для штучных грузов (2.10):
П = 3,6 · М · V/L, (2.10)
где: В – ширина ленты мм;
V – скорость транспортера, м/с (для большинства сыпучих грузов она составляет – 0,75…3,0 м/с; сильно сыпучих – 0,75…1,2 м/с; для штучных – 0,5…1,9 м/с);
Ρ – насыпная плотность, т/м3;
М – масса единичного груза, кг;
L – расстояние между грузами на ленте, м.
Необходимо помнить, что с увеличением угла наклона ленточного транспортера от 5 до 250 скорость движения ленты снижается от 9 до 40 %.
Энергию, затрачиваемую на перемещения груза в горизонтальном направлении, необходимо определять с учетом сопротивлений, возникающих вследствие сил трения, сопротивления воздуха и малозаметных перемещений груженой ленты между опорными роликами. При этом величина эффективной мощности пропорциональна производительности транспортера и его длине (2.11):
, кВт (2.11)
Где: Q – производительность транспортера, кг/с;
L – длина транспортера, м;
К – коэффициент, зависящий от длины и производительности транспортера. Величина К приведена в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Значение коэффициента К
| Величина коэффициента К | |||||
| при производительности транспортера, т/ч | при длине транспортера, м | ||||
Если ленточный транспортер перемещает материал и в вертикальном направлении, то затрачиваемая мощность на подъем материала на высоту определяется по формуле (2.12):
, кВт (2.12)
где: Q - производительность транспортера, кг/с;
Н – высота подъема груза, м.
В общем случае мощность электродвигателя, необходимую для привода ленточного транспортера (без учета к.п.д. приводного устройства), определяют по формуле (2.13):
, кВт (2.13)
Скребковые транспортеры. также нашли широкое применение в пищевой промышленности. Тяговый орган в этих транспортерах выполнен в виде скребка. Размещаются скребки в желобах шириной 75…750 мм. Используют такие транспортеры для перемещения сыпучего груза в горизонтальном или наклонном направлении. Угол наклона в них может достигать 450. груз можно перемещать на расстояние до 100 м со скоростью 0,2…1,0 м/с. скребковые транспортеры могут быть открытые с высокими скребками или закрытыми с погружными тяговыми органами. Общий вид скребкового транспортера показан на рис. 2.2.
Форма и размер скребков должны соответствовать профилю и размерам желоба. Желоб и скребки изготовляют из листовой стали толщиной 3…8 мм. в некоторых случаях скребки допускается изготовлять из твердых пород дерева. Между стенками желоба и скребками необходимо оставлять зазор 4…7 мм.
Производительность скребкового транспортера можно рассчитать по формуле (2.14):
П = 3,6 · Н2 · V · ρ · Ку · Кз · Кж, т/ч (2.14)
где: Н – высота желоба, м;
V – скорость движения скребков, м/с (зависит от свойств груза; принимают в пределах 0,2…1,0 м/с)
Ρ - насыпная плотность груза, кг/м3;
Ку – коэффициент, зависящий от угла (α) наклона транспортера (α = 0 Ку = 1,0; α = 100 Ку = 0,85; α = 200 Ку = 0,65; α = 300 Ку = 0,50);
Кз – коэффициент заполнения желоба (принимают 0,5…0,6);
Кж – коэффициент отношения ширины к высоте желоба (Кж = 2,0…4,0).
Мощность электродвигателя для привода скребкового транспортера складывается из трех составляющих: первая составляющая – мощность, затрачиваемую на перемещение материала в горизонтальном направлении, вторая составляющая – мощность, затрачиваемая на подъем материала по высоте и третья составляющая – мощность, затрачиваемая на холостой ход транспортера. Рассчитать её можно по формуле (2.15):
, кВт (2.15)
где: Q – производительность транспортера, кг/с;
g – ускорение свободно падающего тела, м/с2;
L – длина транспортера, м;
f – коэффициент трения, равный 0,4…0,8;
H – высота подъема, м;
q – вес одного метра цепей со скребками, Н/м (для предварительных расчетов можно принять для одноцепных транспортеров – 0,5…0,6; для двухцепных транспортеров – 0,6…0,8);
W –коэффициент сопротивления, равный 0,1…0,2.
η – к.п.д. привода.
Винтовые транспортеры применяются для перемещения сыпучих грузов (мука, крахмал, соль, сухая измельченная культура плесневых грибов и др.) в горизонтальном и наклонном направлениях на расстояние до 40 м.
Принципиальная схема транспортера показана на рис. 2.3. Горизонтальный винтовой транспортер состоит из желоба, винта (шнека), приемного и выпускного патрубков, электропривода.. Диаметр винта зависит от его шага:
| Диаметр винта, мм | ||||||||
| Шаг винта, мм |
Производительность винтового транспортера рассчитывают по формуле (2.16):
П = 0,047 · D3 · n · ρ · Кв · Кз · Ку, т/ч (2.16)
где: D3 – диаметр винта, м;
n – частота вращения винта, мин-1;
ρ – насыпная плотность груза, кг/м3;
Кв – коэффициент зависимости шага винта от диаметра винта (для легкосыпучих грузов Кв = 0,75…1,00; для крупнокусковых и абразивных грузов Кв = 0,5…0,6);
Кз – коэффициент заполнения желоба (для легких и неабразивных грузов (мука) Кз = 0,4; для легких и малоабразивных грузов (отруби) Кз = 0,32; для тяжелых и малоабразивных грузов (сахарный песок) Кз = 0,25);
Ку – коэффициент, зависящий от угла наклона транспортера:
| Угол наклона, градусы | |||||
| Ку | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
Элеваторы (нории) относятся к транспортным устройствам непрерывного действия для перемещения сыпучих и штучных грузов в вертикальном направлении, а также под углом 45…700. Элеваторы отличаются от ленточных транспортеров вертикальным расположением тягового органа, наличием ковшей для сыпучих грузов и специальных захватов для штучных грузов. Основные типы элеваторов представлены на рис.2.4.
Элеватор состоит из тягового органа, ковшей, приводного вала, расположенного наверху. На вал насаживают барабан для привода ленты, либо звездочки – для привода цепей. На станине-башмаке, которая служит основой металлоконструкции элеватора, располагаются натяжное устройство, емкость с сыпучим материалом для заполнения ковшей.
Рабочим органом элеваторов являются ковши, укрепленные на ленте или цепи. Для хорошо сыпучих материалов применяют глубокие ковши шириной 135…450 мм; для мелкокусковых, зерновых и пылевидных грузов применяют ковши емкостью 0,9…1,5 л. Устанавливают их по 2-3 ковша на 1 п.м. Скорость транспортировки таких грузов колеблется в пределах 0,8…2,0 м/с
Крупнокусковые материалы транспортируют со скоростью 0,4…0,8 м/с, соответственно у них меняется и форма ковша.
Наиболее широко распространены элеваторы с шириной ленты 150, 200, 250, 300, 400 и 500 мм. Производительность их может колебаться от 5 до 500 т/ч.
Производительность элеваторов можно рассчитать по формуле (2.17):
, кг/с (2.17)
где: В – вместимость ковша, м3;
а – расстояние между ковшами, м;
φ – коэффициент заполнения ковша продуктом;
ρ – насыпная плотность продукта, кг/м3;
v – скорость движения тягового органа, м/с.
Мощность для привода элеватора рассчитывают по формуле (2.18):
, кВт (2.18)
где: Q – производительность элеватора, кг/с;
Н – высота подъема груза, м;
η – к.п.д., учитывающий потери мощности на трение, на преодоление жесткости ленты и при зачерпывании продукта (η).
Широкому применению элеваторов способствует незначительные габариты этих установок, простота их обслуживания, надежность в работе и их высокая производительность.
Недостатком установок является недостаточная герметичность, что не позволяет использовать их для транспортировки токсичных и пылеобразующих веществ.
Пневматический транспорт. Пневматическим транспортом называются устройства для перемещения сыпучих грузов в смеси с воздухом под давлением. В пищевой, микробиологической промышленности такие установки используют для перемещения отрубей, жома, муки, солодовых ростков, опилок и т.д.
Пневматические установки имеют высокую производительность до 400 т/ч; дальность перемещения материала до 100 и более метров, высота подъема груза до 100 м.
Преимущества пневматического транспорта:
- простота конструкции;
- надежность в эксплуатации;
- легкость обслуживания;
- полная герметичность;
- высокая механизация и автоматизация транспортных операций;
- возможность применения установок в любых условиях и при любом расположении технологического оборудования;
- высокая гигиеничность условий труда.
Недостаток пневматического транспорта – большой расход электроэнергии на 1 т перемещаемого груза (до 0,4 кВт.ч).
Принцип действия установок – перемещение насыпного груза в потоке воздуха. С учетом подачи воздуха установки подразделяются на всасывающие, нагнетательные и всасывающе - нагнетательные. Принципиальная схема таких установок показана на рис. 2.5.
Во всасывающей установке воздуходувная машина создает разрежение во всей системе и через загрузочное устройство сыпучий материал в смеси с воздухом начинает движение по системе. В циклоне-разделителе происходит отделение сыпучего материала от воздуха и через шлюзовый затвор материал отводится от системы. Частично очищенный воздух далее направляется в циклон-очиститель, где происходит более полное отделение материала от воздуха. Очищенный воздух через воздуходувную машину выбрасывается в атмосферу, а материал через шлюзовый затвор выводится из системы.
Аналогичные процессы происходят в нагнетательной и всасывающе -нагнетательной установке.
Расчет пневматических транспортных установок. Расчет примерной производительности установки проводят по формуле (2.19):
П = Gм · Кн · Кпр, кг/с (2.19)
где: Gм – масса перемещаемого материала, кг/с;
Кн – коэффициент, учитывающий неравномерность подачи материала (Кн = 1,5);
Кпр – коэффициент неравномерности, определяемый условиями технологического процесса (Кпр = 1,25).
Приведенную длину трубопровода определяют по формуле (2.20):
Lпр = ΣLг + ΣLв + ΣLэк + ΣLэп (2.20)
где: ΣLг – сумма длин горизонтальных участков, м;
ΣLв = сумма длин вертикальных участков, м;
ΣLэк – сумма длин эквивалентных коленам, м;
ΣLэп – сумма длин эквивалентных переключателям трубопровода (эквивалентная длина двухходового переключателя принимается 8 м; длина задвижки затвора – 10 м), м
Длина трубопровода эквивалентная коленам зависит от радиуса кривизны колена (R) и внутреннего диаметра трубы (d) (таблица 2.2).
Таблица 2.2 – Приведенная длина колен
| Вид перемещаемых грузов | При соотношении R/d, м | |||
| Пылевидный Зерновой однородный Мелкокусковой неоднородный Крупнокусковой неоднородный | 4-8 - - - | 5-10 8-10 - - | 6-12 12-16 28-35 60-80 | 8-10 16-20 38-45 70-90 |
Движение материала в трубопроводе осуществляется потоком воздуха. Скорость его движения должна быть больше скорости витания частиц материала. Так для отрубей, свекловичного жома, солодовых ростков и других аналогичных материалов скорость принимают в пределах от 16 до 23 м/с. скорость воздуха в начале всасывания или нагнетания рассчитывают по формуле (2.21):
V = а · √ρ/1000 + Км · Lпр2, м/с (2.21)
где: а – коэффициент, учитывающий крупность частиц материала;
ρ – плотность материала, кг/м3;
Км – коэффициент, учитывающий свойства материала (Км = (2…5) · 10-5);
Lпр – приведенная длина трубопровода, м.
Для установок всасывающего типа слагаемое Км · Lпр2 не учитывается.
Коэффициент крупности частиц материала для различных грузов приведен в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Коэффициент крупности для различных грузов
| Вид груза | Наиболее крупные частицы, мм | Коэффициент а |
| Пылевидный и порошкообразный Зернистый однородный Мелкокусковой однородный Среднекусковой однородный | 0,001-1,0 1-10,0 10-20,0 10-80,0 | 10-16 17-20 17-22 22-25 |
Для устойчивой работы установки расчетн 
ую скорость воздуха увеличивают на 10-20 %.
Массовая доля материала в смеси с воздухом определяется по формуле (2.22):
, (2.22)
где: П – производительность установки, кг/ч;
Gвм - массовый расход воздуха, кг/ч.
Массовая доля материала в смеси с воздухом зависит от длины трубопровода. Для легкосыпучих материалов этот показатель характеризуется следующими данными:
| Lпр, м | 0-200 | 200-400 | 400-600 | 600-800 | 800-1000 |
| W, % | 70-40 | 40-25 | 25-20 | 20-15 | 15-12 |
Для зерна и подобного материала эти показатели существенно различаются:
| Lпр, м | 0-25 | 25-50 | 50-75 | 75-100 | |
| W, % | 35-20 | 20-13 | 13-10 | 10-8,5 |
Расход воздуха на транспортирование материала рассчитывают по формуле (2.23):
, м3/с (2.23)
где: П – производительность установки, т/ч;
ρв – плотность воздуха, кг/м3;
W – массовая доля материала в смеси с воздухом.
Диаметр трубопровода рассчитывают по формуле (2.24):
, м (2.24)
где: Gв – расход воздуха на транспортирование, м3/с;
V – скорость движения воздуха, м/с.
Насосы
Насосами называются машины, предназначенные для создания и поддержания постоянного потока жидкости. Разделяют насосы на два основных класса – динамические и объемные.
В динамических насосах перемещение жидкости происходит за счет преобразование энергии под влиянием динамического взаимодействия между потоком жидкости и рабочими органами насоса. Динамические насосы подразделяются на лопастные и трения. К группе лопастных насосов относятся: центробежные, осевые, вихревые, диагональные; к насосам трения относятся струйные и эрлифтные.
В объемных насосах перемещение жидкости происходит в результате периодического изменения объема камеры при возвратно-поступательном или вращательном движении рабочего органа. К объемным насосам относятся: поршневые, плунжерные, шестеренные, винтовые и др. общая классификация насосов показана на рис.
Основными характеристиками работы насосов являются: производительность, напор, потребляемая мощность, К.П.Д., частота вращения ротора, допустимая высота всасывания.
 |
Лопастные насосы относятся к насосам общего применения для подачи воды или аналогичных жидкостей при температуре не выше 70…100 0С. Производительность их колеблется от 1,5 до 5000 л/с, напор - от 5 до 800 м, мощность установленных двигателей – от 0,5 до 1500 кВт. Наибольшее распространение среди этой группы насосов получили центробежные. Они широко используются во всех отраслях пищевой промышленности.. насосы этого типа просты по устройству, легко разбираются для мойки и ремонта, обеспечивают равномерную подачу жидкости и могут создавать напор до 30 м. Рабочим органом в этих насосах могут быть лопасти или диски. Более совершенным рабочим органом в центробежных насосах является напорный диск или рабочее колесо. Рабочее колесо представляет собой камеру ограниченную двумя дисками, в которой расположена система лопастей. Схема Работы центробежного насоса показана на рис. 2.7.
Центробежные насосы могут быть и многоступенчатыми. От одноступенчатых насосов они отличаются тем, что на одном валу в общем корпусе установлено несколько рабочих колес. В этом случае производительность насоса не увеличивается, а напор, создаваемый насосом, возрастает. Так в двухступенчатых насосах он возрастает почти в два раза.
Наиболее часто встречающиеся неисправности этих насосов.
1. Электронасос не качает жидкость. Это может быть вызвано несколькими причинами
– нарушена герметичность соединения крышки насоса с корпусом;
- вышло из строя уплотнение между валом электродвигателя и корпусом насоса;
- не обеспечена герметичность всасывающего трубопровода;
- перед пуском насос не залит перекачиваемой жидкостью (при установке насоса выше уровня перекачиваемой жидкости);
- температура перекачиваемой жидкости выше 60 0С.
2. При работе насоса меняются производительность и напор. Это может быть вызвано:
- нарушена герметичность на линии всасывания (сальники, крышка насоса, всасывающий трубопровод и др.);
- неполное заполнение всасывающего трубопровода;
- попадание в рабочее колесо постороннего предмета;
- перекачивание жидкости с температурой выше 60 0С;
- наличие в напорном трубопроводе воздушных мешков;
- излишне длинный всасывающий трубопровод большего диаметра.
3. При работе насоса жидкость вытекает через отверстие в нижней части кронштейна или корпуса насоса. Причинами этого могут быть:
- износ торцевого уплотнения вала или сальника;
- неплотно прижата крышка насоса к корпусу или нарушена целостность прокладки.
4. При работе насоса слышится шум и треск. Это может быть вызвано:
- большим сопротивлением на всасывающем трубопроводе;
- задевание колеса за корпус насоса (прекос крышки при соединении к корпусу насоса).
Роторные насосы состоят из трех основных частей: ротора, неподвижного корпуса со всасывающей и нагнетательной камерами и непрерывно вращающихся замыкателей, распложенных на роторе. Наибольшее распространение среди этой группы насосов получили шестеренные насосы. Они просты по устройству, надежны в работе и достаточно компактны. Используют их для перекачивания густых и вязких продуктов. Насосы способны создать высокое давление. Рабочим органом таких насосов являются два цилиндрических колеса или шестерни. При вращении шестерён перекачиваемая жидкость через всасывающий патрубок заполняет свободное пространство между зубьями шестерен в области всасывания и переносится порциями в область нагнетания. область всасывания создается там, где зубья выходят из зацепления, а область нагнетания там, где зубья входят в зацепление. Зависит это от направления вращения шестерен. При изменении вращения шестерён насос будет перекачивать жидкость в обратном направлении и нагнетательный патрубок превратится во всасывающий, всасывающий – в нагнетательный. Как правило, одна шестерня в таких насосах является ведущей, которая вращается от привода, а вторая ведомой. Схема такого насоса показана на рис. 2.8.
Шестеренные насосы могут всасывать жидкость из глубины, т.к. способны создать разрежение. Высота всасывания может достигать от 0,5 до 3,0 м вод.с.
Характерные неисправности шестеренных насосов.
1. При пуске насоса нет подачи продукта. Причинами этого могут быть: - воздушная пробка на всасывающей линии;
- неправильное направление вращения ведущего вала;
- слишком большой зазор между торцами шестерен, крышки и корпуса насоса;
2. После длительной эксплуатации насос не дает полной подачи и необходимого давления. Это может быть вызвано износом шестерен и образованием больших торцевых зазоров между шестернями и крышками.
3. При работе насоса наблюдается повышенный шум и вибрация. Причинами могут быть:
- износ скользящих подшипников (втулок) валов шестерен;
- несоосность осей вала электродвигателя и ведущего вала насоса.
4. Наличие течи через сальниковое уплотнение или просачивание продукта через прокладку между крышкой и корпусом насоса. Неполадки могут быть вызваны:
- слабо подтянут сальник;
- износ сальника;
- износ или нарушение целостности прокладки между крышкой и корпусом насоса.
5. Перегрев подшипников валов насоса, электродвигателя или редуктора. Причинами неполадок могут быть:
- недостаток смазки:
- повышенное давление на линии нагнетания.
Винтовые насосы, как и шестеренные, относятся к объемным. Жидкая среда в них перемещается вдоль оси вращающихся рабочих органов. Винтовые насосы создают небольшие давления, оказывают малое воздействие на перекачиваемую жидкость,, обеспечивают равномерную подачу и хорошее всасывание. Винтовые насосы применяют в различных отраслях народного хозяйства. Используют их для перекачивания чистых и загрязненных жидкостей, нейтральных и химически активных. Насосы хорошо перекачивают как жидкие, так и малотекучие жидкости с повышенной вязкостью. Наибольшее распространение получили одновинтовые насосы. Производительность их может колебаться от 0,6 до 60 м3/ч, давление может достигать до 2,5 МПа. Винтовые насосы просты в изготовлении и эксплуатации по сравнению с другими насосами объемного типа. Общий вид насоса показан на рис. 2.9.
Основными узлами таких насосов являются: корпус, обойма, винт и приводной механизм. Работает насос следующим образом. В обойме с помощью приводного механизма вращается винт, который создает непрерывное движение жидкости от всасывающей стороны к нагнетательной. Обойма представляет собой полый цилиндр с профилированной внутренней поверхностью двухзаходного винта. Шаг винтовой поверхности обоймы равен удвоенному шагу рабочего винта. Между внутренней винтовой поверхностью обоймы и поверхностью винта образуются замкнутые полости или объемы, которые заполняются с всасывающей стороны и выталкиваются с нагнетательной.
Характерные неисправности винтовых насосов.
1. При пуске насос не перекачивает жидкость. Причиной этого могут быть:
- направление вращения винта не соответствует требуемому;
- во всасывающем трубопроводе отсутствует продукт;
- во всасывающем трубопроводе сильный подсос воздуха.
2. Недостаточная подача продукта. Недостаток может быть вызван:
- износ обоймы насоса;
- большое давление на нагнетательной линии.
3. Течь продукта из насоса. Причиной этого может быть износ или нарушение целостности манжет сальника или прокладок.
4. Нагрев корпуса подшипников приводного вала и увеличение потребляемой энергии. Причиной может быть:
- отсутствие смазки в подшипниках, шарнирах карданного вала или редукторе;
- чрезмерная затяжка подшипников и сальника.
5. Интенсивный шум и стук при работе насоса. Чаще всего это связано с износом подшипников, осей или втулок шарнирного соединения..
Поршневые и плунжерные насосы. Рабочим органом этих насосов являются поршня или плунжеры. Применяют такие насосы для перекачивания вязких продуктов, которые нельзя перекачивать центробежными насосами, или когда требуется создать высокое давление до 15-30 МПа. Плунжерные насосы могут быть использованы и в качестве дозировочных для объемного напорного дозирования различных жидкостей. Несколько дозировочных насосов, объединенных общим приводным валом, образуют дозировочный агрегат. Такой агрегат можно использовать для одновременного дозирования жидких компонентов или одной жидкости в различные каналы технологического процесса. Такое дозирование обеспечит регулирование и поддержание требуемого соотношения отдельных компонентов.
Плунжерные и поршневые насосы бывают простого и двойного действия, одно- и двухступенчатые. Насосы-дозаторы, как правило, являются одноступенчатыми, горизонтальными простого действия. принцип действия поршневого (плунжерного) насоса простого действия заключается в следующем. Прими простого действия. принцип действия поршневого (плунжерногоакое о движении поршня в одну сторону в цилиндре создается разрежение, всасывающий клапан открывается и жидкость из всасывающего трубопровода поступает в цилиндр до тех пор, пока поршень не дойдет до крайнего положения. После этого поршень начинает перемещаться в обратную сторону и создает давление в жидкости. Под давлением клапан на всасывающей линии закрывается, а клапан на нагнетательной линии открывается и жидкость выталкивается в нагнетательный патрубок. В насосе простого действия используется одна сторона поршня.
В насосах двойного действия обе стороны поршня. При движении поршня в одну сторону в таких насосах в одной камере происходит выталкивание жидкости, а в другой всасывание. При тех же размерах и той же величине хода поршня, производительность насосов двойного действия почти в два раза больше, чем насосов простого действия. Кроме того, они более равномерно подают жидкость. Схема работы таких насосов показана на рис.2.10.
Недостатком поршневых (плунжерных) насосов является сложность конструкции, неравномерная подача жидкости, наличие клапанов, которые затрудняют разборку и сборку насосов при промывке и дезинфекции.
К характерным неполадкам поршневых (плунжерных) насосов относятся.
1. Недостаточная подача или перебои в подаче жидкости. причинами, вызывающие такие неполадки могут быть:
- давление нагнетания или всасывания слишком высокое;
- подсос воздуха на линии всасывания;
- негерметичность клапанов (засорение, деформация,, износ, отсутствие прокладок);
- длина хода плунжера недостаточна;
- во время всасывания часть жидкости превращается в пар во всасывающем трубопроводе или в рабочей полости цилиндра.
2. Быстрый износ уплотнения плунжера. Причиной этой неполадки является чрезмерное подтягивание уплотнения перед пуском.
3. Вытекание перекачиваемой жидкости. Происходит это при износе сальниковой набивки или недостаточное её поджимание.
4. Передозировка при работе насоса в качестве дозатора. Чаще всего это вызвано:
- неплотным прилеганием клапанов;
- большим подпором на всасывающей линии.
5. Утечка масла по ползунам. Происходит это при износе уплотнителей или их слабым сжатием.
Мембранные насосы относятся к объемным возвратно-поступательным насосам. Они обладают хорошими самовсасывающими свойствами. Основным рабочим органом мембранных насосов является диафрагма. Изготовляют диафрагмы из резины, прорезиненной ткани или специальных пластических полимерных материалов с малой жесткостью при изгибе.. напор, создаваемый мембранными насосами не превышает 0,25 МПа. Работа мембранного насоса не оказывает больших механических воздействий на продукт. Насосы снабжены устройством для регулирования хода штока с диафрагмой, что позволяет изменять подачу продукта от нуля до максимума. Это позволяет использовать их в качестве насосов-дозаторов. Устройство мембранного насоса показано на рис. 2.11.
Мембранные насосы подразделяются на насосы с двойной или одинарной рабочей камерой. В качестве клапанов используют резиновые или гуммированные шары.
Мембранным насосам присущи те же недостатки, что и поршневым: неравномерность и пульсация подачи продукта. Насосы с двойной камерой имеют меньшую неравномерность. К характерным неисправностям мембранных насосов относятся следующие.
1. Нет подачи продукта. Причиной этого могут быть:
- разрыв диафрагмы (из нижнего отверстия насоса может течь продукт);
- нулевое регулирование хода поршня.
2. Насос при работе не дает полной подачи и напора. Это может быть вызвано:
- шаровые клапаны не закрываются во время и происходит перепуск продукта из-за малой разности перепада давления всасывания и нагнетания;
- клапаны загрязнены и неплотно прилегают к седлу.
3. При работе насоса наблюдается повышенный шум и вибрация. Связано это с износом червячной пары, подшипников, пальцев, штока.
4. Нагрев подшипников червячного вала и вала червячного колеса выше допустимого (60 0С). причинами могут быть:
- недостаточное количество масла;
- масло сильно загрязнено;
- давление на линии нагнетания выше допустимого.
Шланговые насосы относятся к насосам объемного типа. Они предназначены для перекачивания маловязких и полувязких продуктов. В практике нашли применение одно- и многошланговые насосы. Многошланговые насосы позволяют осуществлять подачу в несколько каналов в равных объемах. Используют их при выполнении различного рода экспериментальных работ. Они отличаются простотой устройства, отсутствием клапанов и сальниковых уплотнений. Рабочим органом насоса является шланг из пластичного материала, например резины. Шланг периодически сжимается обкатываемым роликом. Продукт, которым заполнен шланг, выталкивается из шланга роликом. Схема устройства шлангового насоса показана на рис. 2.12.
Для надежной работы насоса и непрерывной подачи продукта по шлангу устанавливают три ролика. Когда первый ролик сходит со шланга, второй сжимает шланг и отсекает определенную порцию продукта в шланге. За один оборот вала привода выталкивается три дозы жидкости.
Концы шланга закрепляются в корпусе в специальных зажимах, к зажимам присоединяются трубопроводы. Шланговый насос обеспечивает импульсную объемную подачу. Производительность его зависит от частоты вращения вала с держателями роликов и диаметра шланга. К основным недостаткам шланговых насосов относятся следующие.
1. Недостаточная подача жидкости или перерыв в подаче. Это может быть вызвано несколькими причинами:
- нарушение креплений шлангов зажимами;
- подсос воздуха при подсоединении шланга на патрубках;
- износ шлангов;
- перекос опоры шлангов и ролики не полностью прижимаются к опоре;
- изменение внутреннего диаметра шланга из-за остаточной деформации; - неполное заполнение продуктом входного коллектора;
- снижение числа оборотов вала с роликами из-за проскальзывания ремней.
2. Быстрый износ шлангов. Причиной этого может быть чрезмерное сжатие шлангов роликами и отсутствие воды для охлаждения и смазки шлангов.
3. Попадание охлаждающей воды в перекачиваемый продукт. Причиной этого является разрыв шланга.
4. При работе насоса слышится шум. Чаще всего это связано:
- с износом подшипников;
- износом роликов;
- износом приводного вала.
Расчет и выбор насосов. Выбор насоса осуществляют по каталогу с учетом свойств перекачиваемой жидкости и особенностей технологической операции. Расчет насосов включает определение напора и мощности электродвигателя при заданно расходе жидкости.
Мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости можно рассчитать по формуле (2.25):
, (2.25)
где: Nп – мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости, кВт;
- G – подача жидкости, м3/с;
- ρ – плотность жидкости, кг/м3;
- Н – напор, м.
Напор перекачиваемой жидкости рассчитывают по формуле (2.26):
, м (2.26)
где: Р2 – давление в аппарате, в который перекачивается жидкость, Па;
Р1 – давление в аппарате из которого перекачивается жидкость, Па;
Нг – геометрическая высота подъема жидкости, м;
Нп – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях, м.
Мощность электродвигателя рассчитывают по формуле (2.27):
, кВт (2.27)
где: Nп - мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости, кВт;
η - к.п.д. насоса (для центробежных насосов при малой подаче - η = 0,4-0,7; при большой подаче - η = 0,7-0,9; для шестеренчатых насосов - η = 0,3-0,6; для поршневых - η = 0,65-0,85);
ηпер – к.п.д. передачи (в центробежных и осевых насосах, соединенных с валом электродвигателя ηпер = 1,0; в поршневых - ηпер = 0,93-0,99).