Кулачковый насос: принцип работы

Кулачковый насос (КН) — эффективное решение для обслуживания всевозможных технологических операций (процессов) путем транспортировки рабочих сред с температурой до +450⁰С. Производительные агрегаты способны быстро перемещать газообразные и жидкие вещества, в том числе и густые или вязкие масс с разной плотностью и размерами компонентов. Мощное оборудование востребовано в производственной, химической, пищевой и других отраслях, где требуется перекачка различных составов, растворов или смесей. В каталоге длинный список популярных моделей Agilent, Atlas Copco, Busch, DVP, Edwards, других мировых брендов. Приобрести сертифицированные насосы можно с доставкой по РФ.

Содержание:

1. Кулачковые насосы: общие сведения
2. Конструкция кулачкового насоса
3. Принцип работы кулачкового насоса
4. Типы кулачковых насосов
5. Виды кулачковых насосов
6. Основные характеристики кулачковых насосов
7. Преимущества и недостатки кулачковых насосов
8. Сфера применения кулачковых насосов
9. Популярные бренды кулачковых насосов

Кулачковые насосы: общие сведения

Общепромышленные кулачковые насосы (ОКН) — роторные (коловратные) агрегаты объемного типа. Благодаря уникальной компоновке обеспечивают не только повышенную эффективность или производительность при минимуме шумов и простом обслуживании, но и высокую гигиеничность, бережность выполнения технологических операций. Аккуратное перекачивание до 1700 м³\ч рабочих сред осуществляется без агрессивного воздействия на структуру компонентов перемещаемых смесей или растворов.

Мощные насосы способны работать как с газообразными веществами, так и с вязкими составами высокой плотности до 3500 кг/м³, содержащими до 98% твердых включений (частиц). Для работы с конкретными составами используются агрегаты с определенной конфигурацией роторов (кулачков). Обычно, частота вращения валов моделей общепромышленного назначения не превышает 200–400 об/мин, что исключает разрушение структуры твердых включений.

Конструкция кулачкового насоса

Типовая конструкция кулачкового насоса общепромышленного назначения состоит из таких частей:

• Жесткий каркас. Сварная рама обеспечивает надежный монтаж составных элементов насоса.
• Герметичный корпус из чугуна, ферро-чугуна, углеродистой стали, нержавейки, других металлов, предусмотренных стандартом API676. Класс влаго- и пылезащиты не хуже IP54.
• Роторы (кулачки). Два коловратные роторы с 2–4 выступами оснащены системами воздушного охлаждения. Их крепление может быть реализовано на валы, подсоединенные к оси распределяющего редуктора, или к двум валам, сопряженными с помощью синхронизатора. Конфигурация кулачков — идентичная либо различная. В любом случае, зазоры должны быть минимальными.
• Электропривод. Обычно ОКН комплектуются электрическими моторами стандартного или взрывозащитного исполнения мощностью 1–3000 кВт. Реже используются двигатели внутреннего сгорания.
• Клапаны. Помимо клапанов, впускные и выпускные каналы оборудованы механизмами самоочистки.
• Блок управления. Схема управления с блоком самодиагностики обеспечивает не только настройку и выбор режимов, но и защиту насоса от перегрузок, сбоев сетевого напряжения.

Принцип работы кулачкового насоса

Принцип действия общепромышленных кулачковых насосов основан на бесконтактном сжатии перемещаемых сред. Агрегат монтируется в магистраль так, что оси кулачков расположены перпендикулярно потоку. При этом сечение трубопроводов должно быть больше либо равно диаметру патрубков насоса.

Лопасти кулачков имеют особую конфигурацию и смонтированы под определенным углом относительно друг друга. Их расположение исключает соприкосновение не только между собой, но и с корпусом. В процессе движения меж лопатками всегда есть небольшие зазоры. Такая компоновка обеспечивает быстрый и бесшумный выход на заданные обороты.

Роторы вращаются в противоположном направлении (друг на друга). Благодаря оригинальной конфигурации, при выходе кулачков из зацепления увеличивается объем пространства между ними, создавая вакуум. Под действием разряжения среда поступает из трубопровода через впускной канал внутрь насоса. Попав в камеру между кулачками, она поднимается вдоль стенок корпуса и смещается к выпускному клапану. Здесь формируется повышенное давление за счет уменьшения объема пространства между кулачками, когда они входят в зацепление. Смесь выталкивается через выпускной канал.

Работа ОКН немного напоминает действие шестеренчатого насоса. Разница в том, что лепестки роторов не контактируют между собой, как зубья шестерен. Они вращаются с минимальными зазорами. Величина просвета и синхронизация вращения регулируются с помощью равновеликих шестерен, смонтированных на валу каждого кулачка. Они также предают крутящие моменты от вала электродвигателя на роторы.

При необходимости уплотнение между лепестками роторов и стенками корпуса осуществляется с помощью специальных пластин из пластика. Для герметизации валов применяются одинарные либо двойные сальники торцевого типа.

Типы кулачковых насосов

В зависимости от варианта передачи крутящих моментов можно приобрести насосы с одним или двумя промежуточными валами. В первом случае роторы подключаются через распределительный редуктор, а во втором — дополнительно используется синхронизатор. В зависимости от конкретной модификации на каждом из кулачков может быть 1–6 лопастей оригинальной конфигурации.

С учетом схемы расположения фланцев кулачковые насосы изготавливаются двух типов: горизонтальные либо вертикальные. Первый вариант предназначен для комплектации магистралей, расположенных параллельно горизонтальной плоскости, когда рабочая среда движется в одну линию слева направо или наоборот. Модели второго типа используются для комплектации линий, в которых поток перекачиваемой массы поступает сверху или снизу.

Виды кулачковых насосов

По типу реализации смазки подшипников, на которых смонтированы роторы, можно заказать кулачковые насосы двух видов: безмасляные или масляные. В первом варианте для смазки трущихся деталей используется перекачиваемая жидкая среда. Во втором случае в конструкции коловратных агрегатов предусмотрена внешняя система смазки с применением масла или особой смазки.

Основные характеристики кулачковых насосов

При выборе кулачковых насосов обратите внимание на такие характеристики предлагаемых моделей ОКН:

• Производительность, м³/ч: 0,001–1700.
• Мощность электродвигателя, кВт: 0,1–3000.
• Высота перекачки (напор), м: 1–640.
• Плотность перекачиваемой смеси, кг/м³: 300–3500.
• Предельная концентрация твердых фракций, %: 98.
• Максимальные размеры твердых включений, мм: 0,01–150.
• Температура эксплуатации, ⁰С: от –60 до +140.
• Температура перекачиваемого вещества, ⁰С: от –109 до +450.
• Расчетное давление герметичного корпуса, бар: 4–64.
• Вариант исполнения электромотора: общепромышленный, взрывозащищенный.
• Защита корпуса: IP54–IP68.
• Виды перекачиваемых составов: смолы, масла, мазут, нефть, химикаты, др.

Преимущества и недостатки кулачковых насосов

Популярность применения кулачковых насосов обусловлена длинным списком уникальных свойств и достоинств:

• Универсальность применения благодаря способности перекачивать различные смеси, в том числе и высоковязкие составы повышенной плотности с твердыми включениями.
• Не требуется перенастройка насоса при изменении вида, плотности, вязкости или других характеристик перекачиваемой массы.
• Бережная транспортировка ровным потоком без пульсаций, нарушения структуры рабочей среды.
• Работа на низких оборотах при минимуме трущихся деталей обеспечивает длительный ресурс. ОКН способны перекачивать плотные массы без выключения более 3 лет.
• Возможна реверсная транспортировка всевозможных веществ и составов с КПД до 92%.
• Независимо от типа или варианта исполнения все насосы работают на всасывание даже при пустом корпусе.

Недостаток кулачковых насосов — высокая цена из-за необходимости тщательного проектирования конструкции. При изготовлении также требуется высокоточная обработка всех поверхностей для обеспечения минимальных зазоров между подвижными деталями. Однако, это компенсируется низкими расходами на обслуживание и ремонт.

Сфера применения кулачковых насосов

Производительные насосы востребованы в пищевой, фармацевтической, резиновой и других отраслях, а также при добыче и переработке нефти, полезных ископаемых. В химической промышленности мощные агрегаты обеспечивают пиролиз, перекачку масел, жиров, других составов и смесей. Целлюлозно-бумажные комбинаты заказывают ОКН для организации транспортировки бумажных масс, красителей, технологических стоков, других веществ.

Популярные бренды кулачковых насосов

Agilent

Американская компания поставляет на мировой рынок длинный список сухих ОКН двухроторного типа. Мощные агрегаты способны длительное время перекачивать вязкие массы при вакууме в пределах 200 мбар без выключения на обслуживание. Производительность доступных в России моделей 40–950 м³\ч.

Atlas Copco

Безмасляные кулачковые насосы шведского бренда специально спроектированы для длительной работы с максимальными нагрузками в сложных условиях. Производительные насосы изготавливаются согласно международным стандартам с широким диапазоном характеристик и вариантов исполнения. Доступный ассортимент позволяет заказать оборудование для решения любых задач.

Busch

Немецкие кулачковые насосы Busch двухроторного типа поставляются на российский рынок во взрывозащищенном исполнении. Их разработка осуществляется с использованием новых технологий и износостойких материалов. Расчетная производительность при перекачке вязких масс повышенной плотности от 96 до 580 м³/ч.

DVP

Итальянское предприятие производит высокотехнологичное оборудование для общепромышленного применения с 1969 года. В линейке сертифицированной продукции обширный перечень мощных кулачковых агрегатов, обеспечивающих перекачку до 250 м³\ч плотных и вязких смесей с вакуумом в пределах 200 мбар.

ERSTEVAK

Российский поставщик кулачковых насосов, уже в течение 10 лет компания производит надёжное оборудование для российского рынка. Агрегаты производительностью от 1 до 18,5 м3/ч.