Общие сведения, назначение, классификация


Гидравлическими машинами называют устройства, которые предназначены для транспортирования жидкости (насосы), использования механической энергии движущейся жидкости (гидравлические турбины) и для передачи энергии при помощи жидкости от одних машин или устройств к другим (гидравлические приводы).

К наиболее распространенным видам гидравлических машин относятся насосы – машины, предназначенные для повышения удельной энергии и перемещения жидкости, независимо от того какими средствами эта задача выполняется. Насосы нашли применение в различных отраслях народного хозяйства и имеют весьма разнообразное назначение – водоснабжение населения и предприятий, перекачивание агрессивных жидкостей и смесей жидкости с твердыми веществами, гидромеханизация земляных работ, транспортировка нефти по трубопроводам и др.

В пищевой промышленности насосы применяют как для транспортирования жидких продуктов (молоко, бульон, кровь убойных животных, расплавленный жир), так и для перемещения пластично-вязких материалов (мясной фарш, тестовые заготовки, пралиновые массы).

К насосам могут быть отнесены и некоторые специальные устройства, служащие для подъема и перемещения жидкостей.

Конструктивное исполнение насосов зависит от их назначения. Так детали насосов, которые соприкасаются с агрессивными жидкостями, изготавливают из керамики, пластмассы. Детали насосов для транспортирования смеси жидкости с твердыми веществами, изготавливают из износоустойчивых материалов. Насосы, применяемые в пищевой промышленности, выполняют из нержавеющих сталей и т.д.

По принципу действия насосы могут быть классифицированы следующим образом:

1. Лопастные (центробежные) насосы, энергия сообщается потоку главным образом за счет центробежных сил, возникающих при вращении лопастного колеса. К типу лопастных машин относят и осевые пропеллерные насосы.

Основные достоинства центробежных насосов – простота и компактность конструкции, высокая надежность, возможность непосредственного соединения вала насоса с валом электродвигателя, способность перекачивать сильно загрязненные жидкости, высокая производительность.

2. Поршневые (объемные) насосы, работают на принципе механического вытеснения жидкости поршнем или плунжером при их возвратно-поступательном движении. В этих насосах происходит непосредственная передача давления жидкости. В связи с этим, поршневые насосы способны создавать очень высокие напоры. Применяют поршневые насосы для перекачивания чистых, без механических примесей, жидкостей, а также жидкостей с сильно изменяющейся вязкостью.

Основными недостатками поршневого насоса с кривошипно-шатунным приводом, которые обусловлены их принципом действия, являются инерционность работы и неравномерность подачи жидкости.

3. Роторные (объемные) насосы. В этих насосах жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или вращательно-поступательного движения вытеснителей (шестерен, винтов, пластин, поршней).

Роторные насосы имеют малые габаритные размеры, высокий КПД, возможность регулирования и реверса подачи, более равномерную, чем поршневые насосы, подачу. Благодаря этим достоинствам, а также высокой быстроходности и большой надежности, роторные насосы применяют главным образом в гидроприводах и других гидросистемах, в которых к насосам предъявляют высокие требования.

4. Струйные насосы, в которых для повышения удельной энергии перекачиваемой жидкости используется кинетическая энергия потока вспомогательной (рабочей) жидкости, пара или газа.

В зависимости от вида рабочей или перекачиваемой жидкости различают следующие типы струйных насосов: эжекторы, инжекторы и гидроэлеваторы.

В эжекторах  оба потока – рабочий (эжектирующий) и перекачиваемый (эжектируемый), являются потоками одной и той же жидкости. Если это вода, то насос называют водоструйным.

В инжекторах рабочим потоком служит поток пара или газа, а перекачиваемым – поток той или иной жидкости.

В гидроэлеваторах рабочим обычно служит поток воды, а перекачивается гидросмесь (пульпа).

Схема водоструйного насоса показана на рис 12.1.

5. Гидравлические тараны, в которых для повышения удельной энергии жидкости используется явление повышения давления, возникающего в результате гидравлического удара. Схема гидротаранной установки приведена на рис.12.2.

6.  Эрлифты – устройства, в которых подъем жидкости, осуществляется за счет уменьшения ее объемного веса, получаемого путем смешения жидкости с воздухом или газом (эмульгирование). Простейшая схема эрлифта – «маммут» насос приведена на рис. 12.3.

Кроме того, насосы, применяемые в различных отраслях промышленности, подразделяют в зависимости от свойств перекачиваемой жидкости и особенностей технологических процессов. Такое подразделение находит отображение в конструктивном исполнении насосов.

Так, например, насосы, применяемые в пищевой промышленности для перекачивания пластично-вязких продуктов, должны представлять собой отдельную компактную машину с загрузкой продукта в бункер-накопитель, откуда он поступает непосредственно на рабочие органы. Место входа продукта должно иметь достаточный размер, чтобы исключить «сводообразование». Протяженность пути продукта от зоны всасывания до зоны нагнетания должна быть минимальной при небольшой скорости перемещения и неизменном, но значительном объеме, чтобы исключить мятие продукта и разрушение структуры. Возврат продукта (обратный перепуск) в зону всасывания через зазоры под действием давления в зоне нагнетания должен быть минимальным.

Несмотря на большое разнообразие по принципу действия и по назначению к наиболее распространенным насосам относятся лопастные и объемные.  В связи с этим, более подробно рассмотрим первые три группы машин из приведенной выше классификации.