Новая концепция по шланговым насосам

Т. Клейнер (T. Kleiner) Crane Process. Düsseldorf (перевод с немецкого)

1. Потери в насосах из-за утечек через уплотнения валов.
2. Недостатки при наблюдении и диагностике в условиях эксплуатации промышленных насосов.
3. Время простоя и интервалы ожидания.

Хорошо известно, что надежная эксплуатация насосов на промышленных и коммунальных предприятиях стоит в центре внимания как для планирования расходов (инвестиции, расход электроэнергии, простои). Эти жизненные циклы расходов изложены в "Cost of Ownership". В то время, как многие производители насосов часто дискутируют по вопросу расходов на энергию и при совершенствовании своей продукции основное внимание обращают на повышение КПД, потребители решают трудные вопросы перекачивания агрессивных жидкостей без потерь времени простоев. Здесь – их основные интересы.

• Потребителю важно быстро ввести в работу насос. В реальности это важнее, чем высокая экономичность.
• В этом отношении шланговые насосы имеют большие преимущества. Они внедряются в новые области промышленности.

Шланговые насосы: подкупают простотой применения

Простое конструктивное решение при высочайшей надежности и безопасности. Уплотнение вала не является решающим.

По сравнению с центробежными и поршневыми насосами шланговые имеют ряд преимуществ:

• прямой и свободный проток (поэтому не требуется чистка);
• нет вредных объемов;
• нет всасывающих и напорных клапанов;
• нет подвижных и наружных уплотнений;
• могут перекачивать твердые и абразивные включения и длинные волокнистые среды;
• сухое самовсасывание;
• сухой холостой ход;

С ссылкой на "Cost of Ownership" отмечается высокая всасывающая способность. Подача не зависит от вязкости перекачиваемой жидкости и от изменения вязкости при изменении температуры.

Принцип действия шлангового насоса

Характеристики насоса показаны на рис. 2 а, b, c, d. Ротор вращается прямо в масляной ванне, которая создается в корпусе насоса. При этом ротор периодически надавливает на шланг через башмаки. Происходит отделение всасывания от напорной линии. Два диаметрально расположенных на роторе башмака каждые пол-оборота образуют замкнутые объемы, перемещая их от всасывания к напорной линии. За перемещаемым объемом образуется вакуум. Засасывается жидкость. Цикл повторяется.

Шланговые насосы: развитие альтернативной технологии насосов

Главные критерии применения шланговых насосов во многих случаях – это сохраняемость, неразрушение перекачиваемой среды при очень низкой частоте вращения в противовес другим типам насосов, которые по своим свойствам (центробежные, одновинтовые или с вращающимися поршнями), как правило, имеют большую частоту вращения. Это изменяет вязкость, подачу. Отсюда невозможность применять их для решения задач по дозированию, перекачиванию чувствительных эмульсий или среды, которые изменяют свои химические составляющие, или разрушают их.

Применение шланговых насосов часто аргументируют свойствами перекачиваемых сред. Это связано с тем, что насосы других типов не обеспечивают выполнение требований:

• обеспечить самовсасывание высоковязких жидкостей;
• способность перекачивать среды, содержащие твердые включения (при этом не должно быть быстрых разрушений, заклинивания механизма, пробок твердого материала в проточной части);
• способность перекачивать длинноволокнистые включения, не создавать из них пробок;
• проблемы с уплотнением набивкой или торцовыми уплотнениями не должны возникать;
• насос должен быть способным работать при сухой проточной части без повреждения уплотнений вала;
• обеспечить чистку проточной части, не иметь застойных зон;
• обеспечивать постоянное значение параметров при изменении вязкости жидкости от нагревания или охлаждения;
• перекачиваемая среда не должна насыщаться газом.

Удовлетворяя всем этим требованиям, шланговые насосы широко применяются и как средства транспортирования и как процессное звено в технологической цепи различных производств. Наряду с химической промышленностью эти насосы все более широко применяются в пищевой, косметической и фармакологической промышленности. Здесь часто применяются многошланговые насосы с автоматическим регулированием частоты вращения и, следовательно, подачи. При стерилизации системы высокой температурой долговечность шлангов уменьшается.

Поэтому ведутся интенсивные работы по следующим направлениям :

• увеличение долговечности и стойкости к твердым включениям;
• увеличение температурного интервала работоспособности (ниже - 25ºС);
• увеличение числа роторов и шлангов;
• увеличение числа башмаков на каждом роторе до трех;
• упрощение конструкции ротора.

Критический анализ отдельных частей шлангового насоса

Ротор

Известны следующие исполнения ротора, которые в настоящее время представлены на рынке:

• цельный ротор с закрепленными башмаками;
• ротор из трех частей с регулируемым положением башмаков в зависимости от давления по заданию;
• ротор с двумя роликами;
• ротор с тремя роликами;
• ротор с тремя закрепленными башмаками;
• ротор из шайб.

Недостатки и преимущества (конструктивное совершенство, большая надежность и более высокое допустимое напряжение и другие требования) должны учитываться в каждом конкретном случае.

Шланги

Изыскание новых материалов для шлангов – важнейшая задача, от решения которой зависит область применения шланговых насосов. Это прежде всего свойства перекачиваемой среды, температурные пределы. Отсюда – долговечность. Многообразие эластомеров, применяемых в шланговых насосах позволяет применять их для многих сред. Нужно различать шланги из широко применяемых и из сравнительно дешевых материалов и из дорогих, но добротных запатентованных эластомеров. Если шланг после изготовления обрабатывается на шлифовальной машине, то его долговечность возрастает. Опыт показывает, что такой шланг более устойчив к воздействию перекачиваемого продукта. Важно, из каких составных частей состоит шланг и как они уложены, под каким углом. Расположение слоев влияет на напряжение сдвига и связывает таким образом, что сдерживает растяжение шланга.

Все это должно быть отражено в документации на продажу после проведения испытаний и анализа. Это выполняют производители совместно с институтами резиновой промышленности.

Поэтому при покупке шлангов следует обращать внимание не столько на стоимость, сколько на качество, гарантирующее долговечность, прочность и надежность.

Материал корпуса

Корпус шлангового насоса изготавливается из стального литья или сварной. Но предпочтительно из алюминиевого сплава, который имеет следующие преимущества:

• лучшая теплоотдача;
• более плотный вакуумметрический корпус;
• более компактная конструкция;
• не корродирует с внешней средой;
• меньший вес, следовательно, более транспортабельный.

Новые концепции по конструкции насосов

Какие новые направления совершенствования конструкции шланговых насосов может ожидать потребитель?

По конструкции

• Следует ожидать определения оптимального соотношений диаметра шланга, радиуса изгиба его, других величин.
• Новые решения по применению материалов корпуса – легированные стали и синтетические материалы.

Функции

По мнению потребителей функции шланговых насосов должны быть расширены, сделаться более разнообразными. Следует увеличить частоту пульсации.

К этому надо причислить повышение всасывающей способности путем применения интегрированных (присоединенных) автоматических вакуумных систем. Не менее важным является постоянная производительность и мощность, снижение потерь за счет изменения частоты вращения через умформер. Со временем материал шланга стареет, теряет эластичность. Это сказывается на КПД. Вытягивание шланга также сказывается на экономичности насоса.

Каждый шланг должен иметь канал для отсоса воздуха. Другими словами, в основном шланге должен быть внутренний шланг или трубка ( " шланг в шланге "). На всасывающей стороне должен быть корпус, создающий разрежение от – 0,7 до – 0,9 бара и, таким образом, быстрее и полнее восстанавливать форму шланга. Это стабилизирует подачу и увеличит срок службы шланга.

Присоединенная вакуумная система может использоваться для определения целостности шланга насоса, находящегося в эксплуатации.

Перед разрушением шланга, когда еще сохраняется целостность, создать вакуум невозможно, пропадает самовсасывающая способность. Следовательно, это достаточный признак необходимости замены шланга. Может быть предложена акустическая или какая-то другая система оповещения и предупреждения. Такой сигнал может также быть признаком нарушения рабочего процесса, например, в химической промышленности или засоренности шланга и т.д.

Надо также иметь возможность измерять температуру перекачиваемой среды, давление и другие показатели в зависимости от применения насоса.

Корпус

Конструкция корпуса насоса – важная составная часть и сильно влияет на долговечность шланга. Применение материалов, хорошо отводящих тепло, и применение ребер, увеличивающих поверхность теплопередачи, и другие решения способствуют увеличению срока эксплуатации шланга и насоса в целом. Корпус заполняется специальными жидкостями с широким диапазоном рабочей температуры, создающими условия снижения потерь на трение башмаков о шланги. Применение защитных поверхностей из силикона защищает шланг при работе всухую.

Материалы для шлангов

Особое внимание уделяется эластомерам. Эти материалы наиболее перспективны для достижения более широких границ применения и долговечности. Уже в настоящее время достигнуто время эксплуатации 3500 часов и более.

Пульсация

Для снижения пульсации применяются активные и пассивные компенсаторы. Применяются также роторы с большим числом прижимных устройств или несколько шлангов со сдвинутыми по фазе прижимными устройствами.

Итог

Cost of Ownership – важнейшие эксплуатационные параметры должны глубже прорабатываться и потребителями, и производителями, с тем, чтобы способствовать увеличению срока службы и снижению расходов за время эксплуатации.

Применение шланговых насосов должно быть увязано со всей технологией производства, в том числе с учетом применяющихся насосов, чтобы общие расходы были достаточно рациональны (Cost of Ownership). К этим расходам относятся не только инвестиционные и на установку оборудования, но и стоимость производственной площади, обслуживание, расходы, связанные с остановкой оборудования. Как показала практика, площадь обслуживания и возможность располагать все достаточно рационально также влияют на расходы. К этому надо добавить расходы, связанные с текущей эксплуатацией.

В этом отношении шланговые насосы имеют ряд преимуществ: сравнительно небольшая площадь требуется для установки и обслуживания, непродолжительная остановка для замены шлангов. Этому способствует наличие специального инструмента.

Благодаря своим преимуществам шланговые насосы находят все более распространяющееся применение в различных отраслях: в строительстве, в пищевой, химической и других отраслях.

Оригинал статьи находится в техническом архиве НПП «НАСОСЫ и УПЛОТНЕНИЯ»

---