Для чего в воздушных колпаках устанавливают резиновую диафрагму
Для чего в воздушных колпаках устанавливают резиновую диафрагму
Главное меню
Строительные работы
Воздушные колпаки насосов
Для выравнивания подачи воды на поршневых насосах устанавливаются воздушные колпаки. Такой колпак представляет собой замкнутый чугунный или стальной резервуар, заполненный воздухом.
Воздушные колпаки могут быть всасывающими и нагнетательными. Первые устанавливаются под рабочей камерой насоса или на всасывающем трубопроводе. Часть воздушной камеры (примерно ее объема) наполнена разреженным воздухом, остальное пространство заполнено водой. Насос засасывает воду из воздушной камеры, в которую вода поступает равномерно по всасывающей трубе. Благодаря всасывающему колпаку приемный колодец как бы приближается к насосу по вертикали. Установка воздушных колпаков показана на рисунке 60. Работа колпака будет
Рис. 60. Схема установки воздушного всасывающего колпака
наилучшей в том случае, если он установлен в непосредственной близости к насосу (схема I и II). Схему III применять не рекомендуется.
Нагнетательные воздушные колпаки устанавливаются над нагнетательным клапаном насоса. При работе насоса жидкость из рабочей камеры поступает в колпак, сжимает в нем воздух и под давлением последнего равномерно выдавливается в напорный трубопровод.
Колпаки оборудуются манометрами и кранами для спуска воды и пополнения воздуха.
Вопрос 1.7. Воздушные колпаки
Для уменьшения колебания давления, обусловленного неравномерностью подачи насоса, применяют воздушные колпаки, устанавливая их на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Принцип действия воздушных колпаков заключается в их заполнении перекачиваемой жидкостью при увеличении мгновенной подачи выше средней и в опорожнении при уменьшении ее ниже средней.
Воздушный колпак (рис. 1.4) представляет собой цилиндрический сосуд, частично наполненный газом. При увеличении давления в трубопроводе жидкость, наполняя колпак, сжимает газ, а при уменьшении давления вытесняется из него сжатым газом.
Рассмотрим работу колпака достаточно большого объема, установленного на нагнетательном трубопроводе одноцилиндрового насоса двойного действия.
В статическом состоянии при неподвижной жидкости в трубопроводе газ, заполняющий верхнюю часть колпака, находится под тем же давлением, что и жидкость.
В начале вытеснения поршнем жидкости из цилиндра (рис. 1.4, фаза 1) расход ее минимален и пока он не достигнет среднего, объем жидкости, поступающей в напорный трубопровод, будет:
,
где, 
— мгновенная подача насоса,
— расход жидкости из колпака.
По мере увеличения мгновенной подачи насоса расход жидкости из колпака будет уменьшаться, а при 
будет равен нулю. При увеличении мгновенной подачи насоса выше средней (фаза 2) колпак начнет наполняться и расход жидкости в напорном трубопроводе будет равен:
,
При уменьшении мгновенной подачи насоса ниже средней (фаза 3) колпак начнет опорожняться, при этом:
,
Таким образом, объем воздуха в компенсаторе все время будет изменяться от минимального Ут1п до максимального Угшг, и в процессе работы колпак будет аккумулировать объем жидкости, равный:
= 
.
Изменению объема воздуха будет соответствовать увеличение или уменьшение давления.
Рис. 1.4. Схема работы воздушного колпака:
При работе насоса, особенно приводного, поршни движутся с неравномерной скоростью. Соответственно этому и жидкость всасывается и нагнетается насосом неравномерно, с пульсирующим движением.
Неравномерное движение жидкости вызывает вибрацию трубопроводов, преждевременный износ клапанов и может привести к появлению гидравлических ударов и повреждений в насосе и в трубопроводах. При большой степени пульсации движения жидкости ухудшаются условия работы контрольно-измерительных приборов и затрудняется применение приборов автоматики в системах.
Для уменьшения неравномерности подачи насоса на трубопроводах устанавливаются воздушные колпаки. В колпаках находятся вода и воздух, занимающий 2/3 объема колпака. Воздух играет роль буфера, гасит инерционные ускорения движения жидкости и выравнивает скорость ее движения. Не подвергаются влиянию колпака участки трубопровода между насосом и колпаком. Поэтому и нужно устанавливать колпак возможно ближе к насосу.
На рис. 3 приведена схема насоса с воздушными колпаками. Принцип действия, к примеру, нагнетательного колпака заключается в следующем. Выталкиваемая из цилиндра насоса жидкость частично идет в трубопровод и частично — в колпак, занимая часть его объема и сжимая воздух. Давление воздуха в колпаке становится больше давления жидкости в трубопроводе. И когда начнется всасывающий ход, расширяющийся воздух будет выталкивать жидкость из колпака в трубопровод, выравнивая движение жидкости. Аналогичным образом работает и воздушный колпак на всасывающем трубопроводе.
При отсутствии воздуха колпак не играет никакой роли. А так как воздух постепенно уносится вместе с жидкостью, то необходимо периодически пополнять колпак воздухом через всасывающий клапан насоса.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Воздушный колпак
Воздушные колпаки для наиболее совершенного выполнения своего назначения должны располагаться возможно ближе к поршню. [33]
Воздушные колпаки являются одним из самых радикальных средств для борьбы с нежелательными явлениями при неустановившемся движении во всасывающих и нагнетательных трубах поршневых насосов. Сущность действия нагнетательного колпака заключается в том, что воздух, содержащийся в колпаке, сжимается при увеличенной подаче насоса и расширяется при уменьшенной подаче насоса. Разности же между максимальными и минимальными объемами воздуха или жидкости, очевидно, одинаковы, так как воздух замещается жидкостью и наоборот. [34]
Воздушные колпаки предназначены для выравнивания пульсации подачи, которая возникает при работе поршневого насоса. Непосредственно у корпусов насосов устанавливают по одному воздушному колпаку ( рис. 31) на нагнетательной и всасывающей линиях. Жидкость нагнетается насосом не в напорный трубопровод, а в нагнетательный колпак, частично заполненный воздухом, в результате чего воздух сжимается и служит как бы амортизатором. При достаточных объемах колпаков давление в них во время работы остается почти постоянным, повтому жидкость поступает в напорный трубопровод под постоянным напором, вследствие чего уменьшается неравномерность подачи. Аналогично работает и всасывающий колпак. При засасывании жидкость во всасывающем трубопроводе движется почти равномерно. [39]
Воздушные колпаки устанавливают на приемных и нагнетательных трубопроводах насоса. Воздушные колпаки всех конструкций должны располагаться как можно ближе к поршню. [40]
Воздушные колпаки на напорной линии конструктивно часто связаны непосредственно с самим насосом. Нижняя часть воздушного колпака заполняется перекачиваемой жидкостью, а в верхней части, над жидкостью, находится воздух. [41]
Воздушные колпаки следует устанавливать по возможности ближе к поршню насоса. При выполнении всех требований пульсация в трубопроводах при работе поршневых насосов резйо сокращается и становится почти незаметной. [42]
Воздушный колпак служит для некоторого смягчения пульсаций раствора в раствороводе. Перепускное устройство, прикрепленное к одному из приливов воздушного колпака, служит для спуска раствора из рабочей камеры. Устройство состоит из корпуса, клапана, винта с уплотнением и рукоятки. [44]
Воздушный колпак 7, на котором установлен манометр 8, служит для уменьшения величины пульсации при поступлении раствора в растворовод и для придания его потоку большей равномерности. При нагнетательном ходе плунжера раствор, быстро выталкиваемый диафрагмой из рабочей камеры в воздушный колпак, не успевает весь пройти в растворовод за время нагнетательного хода плунжера, и часть его остается внутри колпака, сжимая находящийся в нем воздух. Как только плунжер начнет совершать ход всасывания и прекратится поступление раствора в воздушный колпак, раствор, находящийся в колпаке, вытеснится предварительно сжатым воздухом в растворовод. При новом нагнетательном ходе плунжера явление повторяется, в результате чего раствор будет выходить из наконечника сопла непрерывной струей. Для выпуска раствора и снижения давления в колпаке и раствороводе служит перепускной кран 6, установленный в нижней части воздушного колпака. [45]
Диафрагмовые растворонасосы
Широкое применение в штукатурных работах получили диафрагмовые растворонасосы конструкции К. М. Соколова и Д. И. Соколовского. Эти растворонасосы могут перекачивать (транспортировать) штукатурные растворы на расстояние: по горизонтали от 50 до 200 м и по вертикали от 15 до 40 м.
Рис. 74. Растворонасос РН-1
Растворонасосы конструкции К. М. Соколова и Д. И. Соколовского до модернизации имели цилиндрическую диафрагму и назывались РН-1 (рис. 74) и РН-2, а после модернизации они стали называться С-210А (производительность 6 м 3 /час) и С-211А (производительность 3 м 3 /час).
Устройство растворонасосов с цилиндрической диафрагмой.
Существует две модели растворонасосов данного типа: двухцилиндровая и одноцилиндровая. Принцип работы насосов одинаков.
Рис. 75. Схема растворонасоса С-211А
На рис. 75 показана схема устройства растворонасоса С-211А. Растворонасос состоит из насосной части и приводного механизма. Бункер 1 служит для хранения запаса раствора, необходимого для работы. В нижней части бункера есть отверстие, через которое он сообщается коленом 2 с клапанной коробкой 3. Клапанная коробка соединена с цилиндром 4, в котором движется плунжер насоса 5. Вверху цилиндра устроена заливочная воронка 6, под нею расположен предохранительный клапан 7. Вверху клапанной коробки имеется воздушный колпак или компенсатор 8, на котором помещены манометр 9 и штуцер 10 — отрезок трубы для выхода раствора, с присоединенным к нему нагнетательным растворопроводом.
Клапанная коробка 3 представляет собой вертикально расположенный цилиндр, закрытый чугунными крышками с круглыми отверстиями. Отверстия закрываются двумя стальными или чугунными шаровыми клапанами. Нижний клапан И называется всасывающим, а верхний клапан 12 — нагнетательным. Чтобы клапаны-шары не сходили со своего места, они закрываются ограничительными решетками 13. Клапаны должны плотно закрывать отверстия, для чего в последних устроена специальная расточка, называемая седлом.
Клапанная коробка имеет двойные стенки. Наружную стенку изготовляют из металла. Во время работы насоса она остается неподвижной.
Внутренняя цилиндрическая стенка — диафрагма 14 — изготовляется из резины и имеет неодинаковую толщину. Во время работы она двигается, т. е. сжимается и разжимается. Движение диафрагмы происходит потому, что между нею и металлической стенкой постоянно находится рабочая жидкость — вода 15, которая заливается в цилиндр насоса через воронку 6. При движении вперед плунжер давит на воду, а вода, в свою очередь, передает давление на стенки клапанной коробки, охватывая со всех сторон диафрагму. Стальные стенки коробки остаются при этом неподвижными, а резиновая диафрагма сжимается, выталкивая раствор в растворопровод.
В нижней части воздушного колпака есть отверстие, к которому крепится перепускной кран 16, служащий для снижения давления в воздушном колпаке и в растворопроводе, а также в случае необходимости отсоединения последнего или снятия воздушного колпака, назначение которого состоит в том, чтобы уменьшать толчки (пульсацию) раствора в растворопроводе и выравнивать давление для плавной подачи раствора.
Приводной механизм состоит из электродвигателя 17, редуктора и кривошипно-шатунного механизма 18. Редуктор необходим для уменьшения числа оборотов, а кривошипыо-шатунный механизм — для передачи движения плунжеру.
Насос и приводной механизм устанавливают на чугунной раме, имеющей четыре колеса. Сверху насос закрывается железной крышкой-капотом, который предохраняет его от загрязнения раствором и пылью.
На строительной площадке насос помещают под навесом. Около насоса устанавливают растворомешалку так, чтобы она была выше его бункера, в который из растворомешалки попадает раствор. Для процеживания раствора, стекаемого в бункер, на верхней его части устраивают сетку с отверстиями необходимой величины.
Работа растворонасоса. После установки насоса и растворопровода необходимо проверить их исправность. Затем в заливочную воронку 6 (см. рис. 75) наливают воду, которая заполняет цилиндр 4 и пространство между стальной стенкой и резиновой диафрагмой 14 клапанной коробки 3. Так как диафрагма плотно скреплена со стальными стенками коробки, то вода не проникает во внутреннюю часть клапанной коробки, которая заполнена воздухом. Плунжер 5 при этом должен находиться в крайнем левом положении, т. е. должен быть выдвинут из цилиндра.
После заливки воды кран у заливочной воронки закрывают. Бункер наполняют раствором, который поступает по колену 2 к клапану, и включают электродвигатель 17, а затем — сцепную муфту.
От нажима шатуна на плунжер последний получает поступательное движение, давит на воду, а вода — на диафрагму. Диафрагма сжимается и выдавливает заключенный внутри клапанной коробки воздух в воздушный колпак 8. Когда плунжер отходит обратно, диафрагма расправляется, создавая внутри клапанной коробки «безвоздушное пространство» (вакуум). В это время под действием атмосферного давления и тяжести раствора всасывающий клапан 11 поднимается и все пространство внутри клапанной коробки заполняется раствором. Плунжер в это время снова входит в цилиндр и давит на воду. Диафрагма начинает сжиматься, сдавливая раствор, который, в свою очередь, нажимает на всасывающий клапан. Клапан садится в седло, плотно закрывая зходное отверстие. Сдавливаемый раствор ищет выхода из клапанной коробки. Единственным выходом для раствора является верхнее отверстие, закрытое нагнетательным клапаном 12, который от нажима раствора поднимается и пропускает его в воздушный колпак (компенсатор). Плунжер в это время отходит обратно, диафрагма распрямляется, нагнетательный клапан опускается на верхнее отверстие, а всасывающий поднимается раствором, который заполняет внутреннее пространство клапанной коробки. Затем плунжер вновь давит на воду, вода — на диафрагму, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный поднимается и пропускает раствор.
Рис. 76. Растворонасос С-251
Устройство растворонасосов с плоской диафрагмой. Для механизированного нанесения штукатурных растворов на поверхности применяются штукатурные растворонасосы С-251 (рис. 76) г С-256, С-263 и др., которые отличаются от уже пеоечнсленных транспортных растворонасосов конструкцией, меньшим весом и уменьшенной производительностью.
В табл. 5 приведена техническая характеристика этих растворонасосов.
Конструктивная схема растворонасосов С-251, С-256 и С-263 показана на рис. 77.
