Содержание
Введение
1. Основные виды насосов
1.1 Принцип работы вид насосов
1.2 Основные расчетные параметры насосов
1.3 Расчет производительности для различных насосов
2. Центробежные насосы и принцип их работы
2.1 Расчёт основных параметров и рабочего колеса центробежного насоса
2.2 Выбор прототипа проектируемого центробежного насоса
2.3 Подбор электродвигателя центробежного насоса
2.4 Особенности эксплуатации центробежного насоса
2.5 Техника безопасности и охрана труда
3. Принцип работы гидроклапана давления
3.1 Виды функций и способы подключений гидроклапанов давления
3.2 Применение гидроклапана давления в качестве предохранительного
3.3 Применение гидроклапана давления в качестве переливного
3.4 Применение гидроклапана давления в качестве разности давлений
3.5 Гидроклапан давления как клапан последовательности
3.6 Гидроклапаны последовательности с обратным клапаном
3.7 Устройство и принцип работы гидроклапанов
Последовательности
3.8 Гидроклапан последовательности с обратным клапаном с управлением давлением основного и одного дистанционного потока
3.9 Гидроклапан последовательности с обратным клапаном с одним и двумя управляющими дистанционными потоками
3.10 Гидроклапаны предохранительные
3.11 Устройство и принцип работы предохранительных клапанов
3.12 Применение предохранительных клапанов в качестве предохранительного и переливного
3.13 Гидроклапаны редукционные
3.14 Устройство редукционных клапанов
3.15 Принцип работы редукционных клапанов
3.16 Схема применения в гидросистеме редукционного клапана
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
В жизни и в своём развитии человек всегда испытывал необходимость в перемещении (транспортировании) различных веществ, гидросмесей, а также сыпучих, вязких и других материалов.
Насос (разг. водяная помпа, колонка) - гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Следует заметить, что машины для перекачки и создания напора газов выделены в отдельные группы и получили название вентиляторов и компрессоров. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обуславливает ее перемещение.
Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый поршневой насос для тушения пожара, который изобрёл древнегреческий механик Ктесибий, упоминается ещё в I веке н.э. В Средние века насосы использовались в различных гидравлических машинах. Один из первых центробежных насосов со спиральным корпусом и четырёх лопастным рабочим колесом был предложен французским учёным Д. Папеном. До XVIII века насосы использовались гораздо реже, чем водоподъёмные машины (устройства для безнапорного перемещения жидкости), но с появлением паровых машин насосы начали вытеснять водоподъёмные машины. В XIX веке с развитием тепловых и электрических двигателей насосы получили широкое распространение. В 1838 году русский инженер А.А. Саблуков на основе созданного им ранее вентилятора построил центробежный насос и работал над применением его при создании судового двигателя.
Клапаномназывается устройство управления,размеры рабочего окна которого или число окон изменяется от воздействия, проходящего через него потока рабочей жидкости.
Гидроклапан (гидравлический клапан) -- это гидроаппарат, предназначенный для регулирования параметров потока жидкости путём изменения проходного сечения гидроаппарата за счёт изменения положения запорно-регулирующего элемента под воздействием потока жидкости (непосредственно или опосредовано).
Различают гидроклапаны регулирующие и направляющие. Первые из них осуществляют регулирование давления в потоке жидкости, а вторые -- пропускают или останавливают поток жидкости при достижении параметрами потока (давления, разности давлений и т. д.) заданных настройками клапана значений.
1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ НАСОСОВ
Насос - это гидравлическое устройство, которое обеспечивает всасывание воды, ее нагнетание и перемещение. В своей работе они используют принцип передачи жидкости кинетической и потенциальной энергии. Насосы бывают нескольких видов, и деление происходит исходя из их технических параметров. Основные отличия между разными типами насосов для воды является разный КПД, мощность, производительность, напор и давление выходящего потока.
Общая классификация
В настоящее время существует более трех тысяч видов насосов. Они отличаются строением и назначением, а также подходят разных сфер использования. Все это многообразие можно разделить на две большие группы: динамические и объемные насосы.
Объемные насосы -- это устройства, в которых вещество перемещается за счет постоянного изменения объема камеры, при этом она поочередно совмещается с входным и выходным отверстием. Их, в свою очередь, можно поделить на:
· мембранные;
· роторные;
· поршневые.
Динамические - это модели, в которых вода перемещается вместе с камерой за счет гидродинамических сил, при этом присутствует постоянное сообщение с входным и выходным патрубком насоса. Динамические насосы бывают струйные и лопастные, при этом последние в свою очередь делятся на центробежные, осевые и вихревые.
Ниже все эти виды насосов, а также их классификация будут рассмотрены более подробно.
Роторные устройства
Обзор водяных насосов открывают роторные устройства. Их принципиальное отличие -- отсутствие клапана. Иными словами, роторный насос для воды перемещает воду путем ее выталкивания. Осуществляет этот процесс специальный рабочий элемент -- ротор. Это реализуется следующим образом: вода поступает в рабочую камеру. Движение ротора вдоль внутренних стенок рабочей камеры образует изменение объема замкнутого пространства, и вода по законам физики выталкивается.
Достоинства роторных насосов:
o высокий КПД;
o самовсасывание воды;
o возможность обратной подачи воды;
o перекачивание веществ любой вязкости и температуры;
o низкий уровень шума;
o отсутствие вибрации.
Из минусов стоит отметить, что должна быть обеспечена чистота перекачиваемых жидкостей (без твердых вкраплений). Кроме того, сложная конструкция требует дорогостоящего ремонта.
За счет возможности работы с агрессивными и вязкими веществами роторные насосы используются в химической, нефтяной, пищевой, морской промышленности. Подвид роторных насосов - шнековые - активно применяют при добыче нефти. Еще одна сфера применения - коммунальный хозяйства, где с их помощью поддерживают давление в системе отопления, при этом насос не нуждается в смазке и охлаждении.
Поршневые модели
Устройство поршневого насоса основано на вытеснении воды механическим способом. Это один из самых старых типов насосов для воды, но в современном виде его устройство гораздо сложнее, чем раньше. В частности, данные насосы имеют эргономичный и прочный корпус, развитую базу входящих в него элементов, а также гибкие возможности подключения к водопроводу. В связи с этим они широко распространены, как в промышленности, так и в быту.
Мембранные устройства
Мембранный насос - это относительно новый вид оборудования для перекачивания жидкостей и прочих веществ. Данный тип оборудования способен работать с газообразной средой и делает это за счет специальной мембранный или диафрагмы. Она совершает возвратно-поступательные движения и с заданной цикличностью меняет объем рабочей камеры.
Конструкция устройства включает:
o мембрану;
o рабочую камеру;
o шток для соединения диафрагмы с валом привода;
o кривошипно -- шатунный механизм;
o клапаны для защиты от поступления вещества назад;
o входной и выходной патрубок.
Подобные насосы могут иметь одну или две рабочих камеры. Устройства с одной камерой более распространены, с двумя используются в тех местах, где требуется более высокая производительность.
Работа осуществляется следующим образом: при запуске шток выгибает мембрану, что увеличивает объем камеры и создает в ней эффект вакуума. Это явление обеспечивает всасывание перекачиваемой среды. После заполнения камеры шток возвращает мембрану на место, объем резко уменьшается, и вещество выталкивается через выходной патрубок. При этом для того, чтобы жидкость или газ не попали обратно в момент возвратного движения, вход автоматически перекрывается специальным клапаном.
Существуют модели с двумя клапанами, расположенными параллельно друг другу. Здесь процесс осуществляется аналогично, только рабочих камеры две, и при каждом движении из одного вода выходит, а в другой входит. Такие устройства считаются более эффективными.
Преимущества мембранных насосов:
o могут работать с любой средой;
o небольшой размер;
o тихая работа;
o отсутствие вибрации;
o простота и надежность конструкции;
o экономичность по энергопотреблению;
o поддержание высокой чистоты перекачиваемого вещества;
o невысокая цена;
o длительный срок службы;
o не требуют особого или частого ухода, им не нужна смазка;
o заменить испорченные детали сможет человек без специального образования;
o обладают высокой универсальностью.
При таком обилии плюсов существенных минусов не выявлено.
Мембранный насос широко применяется в медицине и фармацевтике, в фермерских хозяйствах (в доильных аппаратах). Их используют для производства продуктов питания, в атомной сфере. С их помощью делают насосы-дозаторы для использования на производстве лаков и красок, они применяются в полиграфии и в различных местах, где есть потребность работы с ядовитыми и опасными веществами. Работать с последними можно безопасно, так как мембранные насосы имеют высокую герметичность.
Струйные насосы
Струйные модели - это самые простые из всех возможных устройств. Были созданы еще в 19 веке, тогда использовались для откачки воды или воздуха из медицинских пробирок, позже их стали применять в шахтах. В настоящее время сфера применения еще более широка.
Конструкция струйного насоса очень проста, благодаря этому они практически не требуют какого-либо обслуживания. Она состоит из четырех частей: всасывающая камера, сопло, диффузор и смесительный резервуар. Вся работа устройства основана на передаче кинетической энергии, при этом здесь не используется механическая сила. Струйный насос обладает вакуумной камерой, в которую всасывается вода. Затем она двигается по специальной трубе, на конце которой находится сопло. За счет уменьшения диаметра скорость потока увеличивается, он поступает в диффузор, а из него в камеру смешивания. Здесь вода смешивается с функциональной жидкостью, за счет чего снижается скорость, но сохраняется напор.
Струйные насосы бывают нескольких типов: эжектор, инжектор, элеватор. центробежный насос предохранительный клапан
Эжекторный только перекачивает вещество. Работает с водой.
Принцип работы инжекторного насоса -- нагнетание вещества. Используется для выкачивания пара.
Элеваторный применяется с целью понизить температуру носителя, что достигается смешиванием с функциональной жидкостью.
Таким образом, струйные насосы используются для работы с водой, парой или газом. Также они могут выступать для смешивания разных веществ или для поднятия жидкостей (аэролифтовая функция).
Данный вид насосов распространен в различных областях промышленности. Их можно использовать отдельно или в комплексе с другими. Простота конструкция позволяет их использовать в аварийных ситуациях с отключением воды, а также для пожаротушения. Также они популярны в системах кондиционирования и канализации. Многие модели струйного типа продаются с различными соплами.
Плюсы:
o надежность;
o нет необходимости постоянного технического обслуживания;
o простая конструкция;
o широкая сфера применения.
Минус -- низкий КПД (не более 30%).
Центробежные насосы
В данном виде устройств основным рабочим элементом является диск, на котором зафиксированы лопатки. Они имеют наклон в сторону, противоположную направлению движения. Лопатка закрепляется на валу, который приводится в движение электрическим двигателем. В конструкции может быть использовано одно или два колеса. Во втором случае лопатки соединяют их между собой.
1.1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПАДБОРА НАСОСОВ
Выбор насосного оборудования - ответственный этап, от которого будут зависеть как технологические параметры, так и эксплуатационные качества проектируемой установки. При выборе типа насоса можно выделить три группы критериев:
1) Технологические и конструктивные требования
2) Характер перекачиваемой среды
3) Основные расчетные параметры
Технологические и конструктивные требования:
В некоторых случаях выбор насоса может диктоваться какими-либо строгими требованиями по ряду конструктивных или технологических параметров. Центробежные насосы, в отличие от поршневых, могут обеспечивать равномерную подачу перекачиваемой среды, в то время как для выполнения условий равномерности на поршневом насосе приходится значительно усложнять его конструкцию, располагая на коленчатом вале несколько поршней, совершающих возвратно-поступательные движения с определенным отставанием друг от друга. В то же время подача перекачиваемой среды дискретными порциями заданного объема также может являться технологическим требованием. Примером определяющих конструктивных требований может служить использование погружных насосов в тех случаях, когда необходимо или единственно возможно расположить насос ниже уровня перекачиваемой жидкости.