Зубчатые насосы с внутренним зацеплением

В забчатом насосе с внутренним зацеплением (рис. 10.39) ротор с внутренним зацеплением (7) захватывает при движении малое зубчатое колесо (2). Ось малого зубчатого колеса расположена эксцентрически.

Во время вращения ротора пространство зацепления (3) между малым зубчатым колесом и ротором (1) приоткрывается, и транспортируемый материал заполняет пространство между зубьями. В позиции (4) транспортируемый материал выдавливается из пространства между зубьями и выходит из насоса через напорный штуцер. Такие насосы используются для перекачки как жидкостей с низкой вязкостью, так и для высоковязких сред.

Перистальтические насосы

Основным элементом перистальтического насоса (рис. 10.40) является эластичный рукав (1). Под действием нескольких прижимных валиков (2) рукав прижимается к цилиндрической стенке корпуса и за счет этого проталкивает перед собой транспортируемую массу, в результате разряжения, возникающего за выдавливающим валиком, поступает следующая порция перекачиваемого материала (рис. 10.41).

Импеллерные насосы

Импеллерный насос (рис. 10.42) состоит из цилиндра с уменьшающейся в сечении частью боковой стенки (1), выполненного из нержавеющей стали или эпоксидной смолы, в котором вращается гибкое эластичные рабочее колесо из неопрена (2).

В процессе движения эластичные края лопастей на стороне всасывания (а, 3) переходят из согнутого в выпрямленное состояние и возникает разрежение. За счет этого происходит всасывание и дальнейшее перемещение жидкости (b). Как только края лопастей достигнут зауженной части цилиндра, происходит выталкивание транспортируемого материала в нагнетательный трубопровод (с, 4). В результате возникает равномерный поток, который может также захватить твердые включения небольшого размера.

Направление подачи можно менять путем изменения направления вращения.

Объемные насосы с импульсной подачей

У насосов этого типа всасывание и повышение давления происходят за счет возвратно-поступательного движения поршня. Благодаря клапанам, подсоединенным к всасывающим и нагнетательным трубопроводам, достигается импульсная подача и предотвращается возвратный поток. К насосам этой группы относятся:

· поршневые насосы и

· диафрагменные (мембранные) насосы.

Поршневые насосы

Поршневые насосы являются наиболее старыми насосами, применяемыми в пивоварении. В течение продолжительного времени ручные поршневые насосы представляли собой единственную возможность транспортировки жидких материалов в рамках пивоваренного производства. Вплоть до начала 50-х годов XX века подобные насосы эксплуатировались для перекачки молодого пива в лагерное отделение и в фильтрационной установке в качестве регуляторов давления с большими буферными емкостями, предназначавшимися для компенсации ярко выраженной пульсации насоса. В такой буферной емкости, имеющей воздушное пространство, при каждом поступательном движении поршня давление воздуха незначительно увеличивалось, гася тем самым пульсацию. Даже в настоящее время на многих сельскохозяйственных предприятиях и на дачных участках ручные плунжерные насосы применяются для водоснабжения.

В поршневых насосах применяются клапаны (всасывающий и нагнетательный, рис. 10.43), которые направляют транспортируемый поток всегда в одном направлении. Иногда эти насосы используются в пивоварении в качестве дозаторов для моющих и дезинфицирующих средств.

Диафрагменные насосы

Принцип действия диафрагменных насосов аналогичен поршневым, при этом, однако, поршень отделен от жидкости эластичной мембраной (рис. 10.44). Такие насосы используются на участках с повышенными гигиеническими требованиями. Такого рода мембранный поршневой насос нам уже знаком - он используется в дозаторах кизельгура.

Диафрагма может быть также связана с приводом:

· путем соединения с геометрическом замыканием;

· с силовым замыканием при помощи промежуточной рабочей жидкости.

Диафрагменные насосы применяются для дозирования химических реагентов, а также для транспортировки дрожжей и кизельгуровой суспензии.

Расчет параметров насосов

В связи с тем, что разновидностей насосов существует очень много, необходимо правильное его выбрать для той или иной области применения. Основными параметрами насосов, являющимися критериями для их выбора являются:

· необходимая производительность (подача),

· напор;

· мощность (приводного двигателя);

· КПД;

· число оборотов.

При этом следует учесть, что у объемных насосов производительность (теоретически - прим.ред) не зависит от создаваемого ими напора, в то время как у центробежных насосов она напрямую зависит от предельной высоты подъема.

Кавитация

При эксплуатации центробежных насосов могут возникать шумы, которые поначалу едва воспринимаются, но затем становятся весьма заметными, словно внутрь попал камень, кроме того, возникает сильная вибрация. Такое явление обозначают кавитацией.

Причина возникновения кавитации заключается в том, что в результате падения давления в области всасывания насоса происходит достижение или превышение определенной критической точки, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Вследствие этого возникают пузырьки пара, которые уносятся потоком в область с давлением выше критического, расположенную в нагнетательной зоне насоса и вследствие резкой конденсации паров разрушаются или, как принято говорить, «захлопываются» с ударом, вызывая шумы (и скачкообразное изменение режима работы гидравлической машины - прим. ред.). При кавитации возникают касательные напряжения, отрицательное действие которых на качество затора и сусла нам уже известно.

Причиной падения давления при кавитации всегда является превышение допустимой высоты всасывания или очень низкая высота подачи. Уменьшение высоты подачи означает увеличение объемного расхода транспортируемого продукта, что в свою очередь может привести к превышению допустимой высоты всасывания.

Для лопастных насосов в непосредственной зависимости от кавитации находится высота всасывания, которая характеризуется величиной NPSH (net-positive-suction-head). (Термин «net positive suction head» буквально означает «чистое (нетто) положительное гидростатическое давление на стороне всасывают». Например, для случая, когда резервуар, из которого отбирают жидкость, находится выше насоса, величина NPSH оборудования (установки, линии, участка) рассчитывается по формуле

где:

Р_с - давление на входе в установку, бар;

Р_b - атмосферное давление, бар;

Р_d - давление паров жидкости при данной температуре, бар;

р - плотность, т/м²;

g - ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;

V_c - скорость потока на входе в установку, м/с;

H_V,S - гидравлические потери на всасывающей линии, м;

H_{z, geo} ^- геометрическая высота подпора на всасывающей линии, м.