Реферат на тему: «Струйные насосы ».
advertisement
Реферат на тему: «Струйные насосы». Классификация и принцип работы струйных насосов. Классификация. Струйные насосы относятся к классу динамических насосов. По природе преобладающих сил, действующих на жидкость при работе струйных насосов, они относятся к смешанному виду, так как перекачиваемая жидкость получает энергию за счет действия на неё как массовых сил (сил инерции), так и силы жидкостного трения. В пожарной охране применяют два типа струйных насосов по состоянию рабочей среды, подводимой к насосу: газоструйные и водоструйные. Принцип работы струйного насоса. Рабочая среда подходит к насадку 1, который имеет сопло. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере 2 ниже атмосферного. Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру 2 и уносится рабочей струёй в расширяющуюся камеру диффузора 3, где уменьшается скорость (скоростной напор) и увеличивается пьезометрический напор (давление) жидкости. Расход жидкости Q3 в камере диффузора 3 равен сумме расходов рабочей Q1 и эжектируемой жидкости Q2: Q3= Q1+Q2 Физические зависимости работы струйного насоса могут быть выражены уравнением неразрывности потока и уравнением сохранения энергии: Q = SV и P/γ + V2/2q + Z = const Струйные насосы характеризуются следующими основными параметрами: = QЭ/Q1; = H2/ H1; - коэффициентом эжекции - коэффициентом подпора - коэффициентом площади сечений m = 2/ 1; - коэффициентом полезного действия = ; где: Q3 – подача эжектируемой жидкости, (м3/с); Q1 - подача рабочей жидкости, (м3/с); H2 - напор за диффузором, (м); H1 - напор перед соплом, (м); 2 – площадь сечения горловины диффузора, (м2); 1 – площадь сечения сопла, (м). Параметры струйных насосов зависят от конструктивных особенностей, рода и температуры рабочей жидкости, шероховатости поверхностей и во многом от соотношения площадей 1 и 2. Водоструйные насосы Водоструйные насосы в пожарной технике применяются для забора и подачи из открытого водоисточника дополнительного количества воды, а так же в качестве смесителей при необходимости получения раствора пенообразующего вещества или смачивателя в воде. Представителем первого из них является гидроэлеватор Г-600А, второго – стационарные (ПС-5, ПС-12) и переносные (ПС-1, ПС-2, ПС-3) пенные смесители. Назначение, т.т.х., устройство и работа гидроэлеватора Г-600. Назначение и устройство Предназначен для забора воды из открытых водоисточников, которые находятся ниже уровня насоса до 20 м и удалены от пожарного автомобиля на расстояние до 100м. Гидроэлеватор может забирать воду из водоисточников с небольшой глубиной (5...10см). Это свойство гидроэлеваторов позволяет использовать их для откачки воды, пролитой при тушении пожара. Гидроэлеватор Г-600 1 -колено; 2-камера; 3 -решетка; 4 –сопло; 5диффузор; 6-головка соединительная ГМ-80; 7-головка соединительная ГМ70 Гидроэлеватор Г-600 состоит из корпуса, на котором шпильками закреплены колено 1 и диффузор 5 со смесительной камерой. Внутри корпуса установлен конический насадок 4, через который проходит поток рабочей жидкости, подаваемой от центробежного насоса ПА. Эжектируемая жидкость из открытого водоисточника через всасывающую сетку 3 поступает в вакуумную камеру и далее вместе с потоком рабочей жидкости перемещается в смесительную камеру и диффузор. Для соединения гидроэлеватора пожарными рукавами предусмотрены на колене гидроэлеватора и диффузора муфтовые соединительные головки. Техническая характеристика гидроэлеватора Г-600 Производительность при давлении в напорной линии перед гидроэлеватором 0,8 МПа (8 кгс/см2), л/мин, не менее ...........……………………………. 600 Рабочий расход воды при давлении 0,8 МПа (8 кгс/см2), л/мин ..........…………………………... 550 2 Рабочее давление, МПа (кгс/см ) . . . . . ………. 0,2...1,2 Давление за гидроэлеватором при производительности 600 л/мин, не менее ......………………………….. 0,17 Наибольшая высота подъема подсасываемой воды, м, при рабочем давлении, МПа: 1,2 (12 кгс/см2) ....…………………………………. 19 0,2 (2 кгс/см2) ....…………………………………... 15 Условный проход, мм, патрубка: входного ..………………………………………....... 70 выходного ............………………………………….. 80 Забор и подачу воды Г-600 осуществляют в следующем порядке: установить АЦ и собрать рукавную линию по схеме, устранить резкие перегибы в рукавах, в цистерну через люк опустить напорно-всасывающий рукав и для устранения резких перегибов закрепить его рукавной задержкой; выжав сцепление, включить коробку отбора мощности на насос и плавно отпустить педаль сцепления; выключить сцепление рычагом из насосного отсека; открыть одну напорную задвижку на насосе (к гидроэлеватору) и задвижку на трубопроводе от цистерны; остальные задвижки и краны должны быть закрыты; включить сцепление; рычагом «Газ» увеличить частоту вращения вала насоса до 2000 об/мин; при возвращении воды от гидроэлеватора в цистерну открыть задвижку на напорном коллекторе насоса (к стволу); установить необходимый напор на насосе (70...80м); следить за уровнем воды в цистерне и регулировать его открыванием (закрыванием) задвижки на напорном коллекторе насоса (к стволу) и частотой вращения вала насоса рукояткой «Газ». Гидроэлеватор Г-600 обеспечивает работу одного ствола со спрыском диаметром 19 мм или трех стволов со спрыском диаметром 13 мм. В случаях когда необходимо подавать воду на тушение пожаров через два ствола (расход до 10 л/с), а диаметр трубопровода из цистерны в насос недостаточен для поддержания уровня воды в емкости и стабильной работы насосной установки, необходимо всасывающий рукав от насоса опустить в емкость через люк (рис. 1). Рис 1. Для насосов ПН-40 и ПН-30 в этом случае достаточно использовать водосборник, на один патрубок которого установлена заглушка, а к другому подсоединен рукав от гидроэлеватора (рис.2). Рис 2. Во время запуска вакуумный клапан должен быть открыт для выпуска воздуха. После запуска такой системы необходимо закрыть задвижку от цистерны, и затем подать воду к стволам. В некоторых случаях устанавливают разветвление перед водосборником, через которое выпускают воздух при запуске системы, воздух в насос не попадает, что ускоряет запуск системы. При подаче воды на пожар в количестве 10...20 л/с используют два гидроэлеватора, включаемые параллельно (рис. г, д). Запускают в работу гидроэлеваторы поочередно: сначала один, потом другой (рис. 3). Рис.3 Наиболее характерными ошибками при работе с гидроэлеваторами являются: перекручивание и перегибы рукавов при прокладке рукавных линий; резкое открывание напорных задвижек при подаче воды к стволам; снижение давления в рукавной линии от гидроэлеватора к водосборнику на всасывающей полости насоса; при использовании водосборника подача воды к стволам при открытой задвижке на трубопроводе от емкости цистерны; неполное открывание напорной задвижки на насосе при подаче воды к гидроэлеватору при запуске; превышение предельного расстояния до водоисточника. При использовании гидроэлеваторов для забора и подачи воды к пожару необходимо знать количество воды, необходимое для запуска системы. Воды в емкости должно быть достаточно для заполнения всей рукавной системы до гидроэлеватора и от него к насосу. С учетом продолжительности запуска системы расчетный объем воды должен быть с коэффициентом запаса не менее двух. Данные по объему воды в одном пожарном рукаве длиной 20 м при диаметре рукава: 51 мм - 40 л; 66 мм - 70 л и 77 мм - 95 л. При техническом обслуживании гидроэлеваторов необходимо проверять; наличие и исправность резиновых прокладок в соединительных головках; крепление и чистоту решеток во всасывающем отверстии; плотность фланцевых соединений и затяжку гаек; чистоту отверстия конического насадка. Пеносмесители В пожарной технике используются пеносмесители двух типов: предвключенные и проходные. К предвключенным относятся стационарные пеносмесители ПС-5 и ПС-12, устанавливаемые на пожарных насосах. Схема установки этих пеносмесителей представлена на рис.4. Рис.4. Принципиальная схема установки пеносмесителей и водопенных коммуникаций: 1 – пожарный насос; 2 – пеносмеситель; 3 – пенобак; 4 – цистерна Пеносмеситель устанавливается на всасывающем патрубке насоса. Сопло смесителя с помощью трубопровода соединено с напорным коллектором насоса. Смесительная камера струйного насоса пеносмесителя через пробковый кран, имеющий несколько калиброванных отверстий, связана с цистерной и пенобаком. Как следует из приведенной схемы, рабочая жидкость под давлением поступает из напорной полости насоса к соплу пеносмесителя 2 и далее через диффузор во всасывающую полость насоса 1. Дозировка пенообразователя, подсасываемого в кольцевое пространство сопла из пенобака 3 или цистерны 4, осуществляется дозатором, конструктивно соединенным со смесительной камерой струйного насоса. Подача раствора к пенным стволам или пеногенераторам регулируется напором насоса. При работе предвключенных пеносмесителей часть подачи насоса (до 25%) расходуется на работу пеносмесителя. Дозаторы на пеносмесителях бывают ручные или автоматические. При ручной дозировке пробковым краном имеет место не соответствие между количеством воды, проходимой через смеситель, и пенообразователя, т.е. изменяется процентное соотношение пенообразователя и воды в подаваемом растворе при изменении давления на насосе. Это приводит к снижению качества воздушно-механической пены. В связи с этим автоматические дозаторы более предпочтительны. К проходным пеносмесителям относятся переносные смесители ПС-1, ПС-2 и ПС3. Они устанавливаются непосредственно в напорных магистральных или рабочих рукавных линиях. Пенообразователь к смесителю подается по шлангу из посторонней емкости. Достоинством таких смесителей является возможность получения небольшого количества воздушно-механической пены с малыми затратами пенообразователя за счет снижения его потерь в рукавных линиях, т.к. смеситель может быть установлен в непосредственной близости от пенного ствола или пеногенератора. Схема пеносмесителя ПС-5 представлена на рис.5. Он состоит из корпуса 1, дозатора 2, пробки дозатора 3, обратного клапана 4, сопла 5, диффузора 6. Дозатор 2 осуществляет регулировку подачи пенообразователя в пяти рабочих положениях пробки крана 3. Цифры на шкале пеносмесителя обозначают число пеногенераторов ГПС-600, работающих от данного насоса. Для подачи пенообразователя маховичок пробки крана поварачивают до совпадения стрелки с нужным делением шкалы. Обратный клапан 4 служит для предотвращения попадания воды в емкость с пенообразователем при работе насоса от водопроводной линии. Во время работы насоса с пеносмесителем напор на насосе должен быть 0,7-0,8 МПа, подпор во всасывающей линии при работе от водопроводной сети - не более 0,25 МПа. Рис.5. Схема пеносмесителя ПС-5: 1 – корпус; 2 – дозатор; 3 – пробка крана; 4 – обратный клапан; 5 – сопло; 6 - диффузор Пеносмеситель ПС-12 устанавливается на пожарном насосе ПН-110Б. Максимальная подача пенообразователя 4,3 л/с, что обеспечивает одновременную работу 12 пеногенераторов ГПС-600. Напор перед смесителем во время работы должен быть не менее 0,75 МПа, подпор во всасывающей линии – не более 0,15 МПа. Принципиальная схема пеносмесителя ПС-12 аналогична ранее приведенной. Дозатор смесителя выполнен в виде ступенчатой пробки, имеющей три фиксированных положения: на 6, 9 и 12 пеногенераторов ГПС-600. Фиксация стержня обеспечивается подпружиненным шариком, а перемещение – рычагом. На лыске стержня нанесены цифры, указывающие положение дозатора. Конструкция переносного смесителя (ПС) представлена на рис.6. Известны три марки переносных смесителей ПС-1, ПС-2, ПС-3. Где цифра означает количество одновременно подключаемых пеногенераторов ГПС-600. Каждый из ПС представляет собой струйный насос, состоящий из сопла, диффузора и вакуум-камеры, отлитых из алюминиевого сплава АЛ-9В. Рис.6. Схема переносного смесителя: 1 – сопло; 2 – диффузор; 3 – вакуум-камера; 4 – обратный клапан В камеру ввернут штуцер с шариковым обратным клапаном. К штуцеру с помощью накидной гайки присоединен резиновый шланг для подачи пенообразователя. Техническая характеристика переносных смесителей представлена в таблице 1. Таблица 1 Наименование параметров Тип смесителя ПС-1 ПС-2 ПС-3 0,7-1,0 0,7-1,0 0,7-1,0 0,450,65 0,450,65 0,450,65 Подача раствора пенообразователя, л/с 5-8 10-12 15-18 Условный проход шланга, мм 16 20 25 Масса, кг 4,5 6,0 5,9 Напор перед смесителем, МПа Предельный напор за пеносмесителем, МПа Газоструйные насосы Газоструйные насосы в пожарной технике нашли применение в качестве вакуумных аппаратов для создания разряжения во всасывающей рукавной линии и в центробежном насосе. Работают от выхлопных газов двигателей пожарных автомобилей, а на мотопомпе МП-800Б – на воздухе, подаваемом одним из цилиндров двигателя, работающем при включении вакуум-аппарата как компрессор. В связи с изложенным, все газоструйные аппараты на всех отечественных эксплуатирующихся пожарных автомобилях устанавливаются на выхлопных тракторах двигателей перед глушителем. Конструктивно большинство газоструйных вакуумных аппаратов отличаются незначительно. Назначение – первоначальное заполнение насоса и всасывающей линии водой при работе из водоема осуществляется вакуумной системой, состоящей из вакуумного струйного насоса, установленного на выхлопной линии автомобиля, вакуумного затвора, установленного в верхней части насоса, трубопроводов и рычагов управления. Вакуумный затвор служит для соединения полости насоса с камерой разрежения диффузора вакуумного струйного насоса при отсасывании воздуха из полости насоса. При повороте до упора на себя рукоятки 8 (рис. 7) кулачок валика открывает нижний клапан 12 (верхний клапан 7 закрыт) и соединяет полость насоса с камерой разрежения вакуумного струйного насоса. При включении вакуумного затвора кулачок валика открывает верхний клапан (нижний клапан закрыт) и соединяет трубопровод, идущий к вакуумному струйному насосу, с атмосферой через отверстие, имеющееся в корпусе вакуумного затвора, что способствует быстрому сливу воды .из трубопровода. Блок вакуумного струйного насоса и газовой сирены служит для создания в камере диффузора разрежения и получения сигнала тревоги. Газовая сирена включается из кабины водителя рычагом 1 (рис. 2) через систему тяг 4 и рычаг 5 (рис. 3). В обычном положении заслонки прижаты пружиной к своим седлам и выхлопные газы проходят свободно по трубопроводам. При включении сирены заслонка 3 перекрывает прямое движение выхлопных газов, и они попадают через распределитель в резонатор /. Положение заслонки фиксируется «рычагом и давлением выхлопных газов. Рис. 7. Затвор вакуумный: 1-глазок; 2-упор рукоятки; 3-корпус электролампочки; 4, 6, 11-гайка; 5-корпус; 7-клапан верхний; 8-рукоятка; 9уплотнитель; 10-улачковый валик; 12-клапан нижний; 13-пружина Рис. 8. Выхлопная и вакуумная системы: 1-рычаг 2-щиток теплоотражательный; 3-приемная труба двигателя; 4 -тяга сирены; 5-блок вакуумного струйного насоса и газовой сирены; 6-глущитель; 7-заглушка; 8-патрубок; 9-трубопровод; 10-труба; 11-батарея; 12-затвор вакуумный Рис. 9. Блок вакуумного струйного насоса и газовой сирены: 1-резонатор; 2-распределитель; 3, 12заслонки; 4-корпус; 5, 8-рычаги; 6-ось; 7-крышка; 9-пружина; 10-сопло; 11-диффузор К нижнему патрубку корпуса через прокладку закреплен диффузор 11 с соплом 10. Включение вакуумного струйного насоса из насосного отделения производится рычагом 8 (см. рис. 10) через систему тяг 5. При включении заслонки 12 (рис. 10), перекрывается прямое движение выхлопных газов и они попадают в сопло и далее через диффузор в атмосферу. Камера разрежения соединена через трубу и вакуумный затвор с внутренней полостью насоса. Чтобы включить вакуумную систему, необходимо открыть вакуумный затвор, включить вакуумный струйный насос и увеличить обороты двигателя. Когда вода заполнит всасывающий рукав, насос и появится в глазке 1 (рис. 7) вакуумного затвора, необходимо закрыть затвор, снизить обороты и включить вакуумный струйный насос. Рис. 10. Система управления двигателем и вакуумным струйным насосом: 1-педаль сцепления; 2- педаль управления дроссельной заслонкой; 3-трос; 4, 14—тяга сцепления; 5-тяга включения вакуумного струйного насоса; 6-тяга дроссельной заслонки; 7-рычаг привода дроссельной заслонки двигателя; 8-рычаг вакуумного струйного насоса; 9-пневмораспределитель; 10, 13-качалка; 11пневмоцилиндр; 12-трубопровод; I—подвод воздуха Система управления двигателем и вакуумным струйным насосом В насосном отделении установлены рычаги Для управления вакуумным струйным насосом, сцеплением и оборотами двигателя. Вакуумный струйный насос включать перемещением рычага 8 на себя. Заслонка перекрывает движение выхлопных газов по основному газопроводу, направляя его в сопло 10. Сцепление включается при помощи пневмоцилиндра 11 через качалки 10, 13 и тяги 4, 14 пневмораспределителем 9, который соединен трубопроводами с пневмосистемой автомобиля. Рычаг 7 (рис. 10) которым управляют оборотами двигателя, связан тросом 3 и тягой 6 с педалью 2 управления дроссельной заслонкой карбюратора. При перемещении рычага на себя в крайнее положение дроссельная заслонка полностью открыта, а в положении от себя — закрыта (до режима холостого хода — малый газ). В крайних и промежуточных положениях рычаг фиксируется на зубцах сектора. Для безотказной работы системы управления необходимо следить за тем, чтобы тяги были правильно отрегулированы, не имели случайных прогибов, а кронштейны качалок были .надежно закреплены. Оси вращения и другие трущиеся места необходимо периодически смазывать. При выключении сцепления с помощью пневмоцилиндра необходимо, чтобы давление воздуха в пневмосистеме было не менее 0,55 МРа (5,5 кгс/ом2). Пневмоцилиндр показан на рис. 11. Рис. 11. Пневмоцилиндр: 1-вилка; 2-гайка; 3-шток; 4-крышка; 5—угольник; 6-прокладка; 7, 11- кольцо; 8-поршень; 9цилиндр; 10-крышка Вывод: Водоструйные насосы еще длительное время будут использоваться в пожарных частях, так как они компактны, имеют маленькую массу и просты в использовании. А газоструйные насосы заменяются вакуумные насосы с электроприводом, преимуществом которых являются компактность и простота в устройстве и работе. Водитель ПЧ по охране ОАО «Карельский окатыш» Старший сержант внутренней службы Ильясов А.Р.
