Шиберный насос: принцип работы

Шиберный насос больше известен как насос пластинчатый, так как его рабочие органы имеют вид плоских или фигурных пластин – шиберов. В 1899 году учёный из США Роберт Блэкмер разработал конструкцию роторного насоса с шиберами. Именно это устройство явилось прототипом современных выдвижных шиберных насосов, имеющих смещённый центр вращения.

В СССР такой насос был запатентован группой учёных Татарского ГНИИПИ Нефтяной промышленности в 1974 году. А в мае 2016 года российский изобретатель Борис Григорьев оформил патент в 29 странах мира на усовершенствованную конструкцию внутреннего элемента пластинчатого насоса. В новом устройстве российскому инженеру удалось повысить объёмный, гидравлический и механический КПД шиберного насоса.

Устройство пластинчатого насоса

Основу простой и уникальной конструкции шиберного насоса составляет ротор с пропиленными по кругу через равные промежутки пазами. Вставленные в них пластинки оснащаются выдвижной пружиной. Ротор устанавливается в статор (корпус, гильзу, стакан), имеющий два отверстия: впускное и выпускное. Некоторые конструкции имеют по два таких отверстия, через которые жидкость подаётся в насос и выводится из него.

Принцип работы шиберного насоса

Увеличенное давление на выходе создаётся «вихревым эффектом». То есть смещение оси вращения ротора относительно оси корпуса позволяет пластинам выдвигаться в месте большего просвета и прижиматься к статору центробежной силой.

В момент запуска насоса во всасывающем отверстии образуется разряжение. Транспортируемая масса засасывается в пространство между пластинками и выталкивается через выходной патрубок.

Насосы с изменяющейся осью смещения используются для регулировки объёма перекачиваемой жидкости.

Преимущества

• Относительно винтовых или шестерёнчатых насосов КПД пластинчатых значительно выше.
• Максимально упрощённая конструкция прочна и долговечна. Прочность механизма сводит вероятность сбоев в работе к минимуму.
• Шиберные насосы позволяют перекачивать абразивные и кристаллизующиеся жидкости: с мягкими включениями до 1 см, с твёрдыми не более 500 микрон.
• Простая замена пластин при поломке. Для ремонта шиберного насоса не требуется привлечение профессиональных ремонтников, что значительно экономит средства.
• Корпус (гильза, стакан) насоса и пластины (лопатки) подбираются под перекачиваемое вещество.
• Для создания вакуума, возможен «сухой» запуск.
• Некоторые модели предусматривают реверсивный режим, что значительно расширяет область применения шиберных насосов и даёт возможность производству быть многопрофильным.
• Почти бесшумная работа компактного оборудования не доставляет неудобств работникам. Вибрация пластинчатых насосов относительно других приспособлений ниже примерно на 50%.
• Экономичное энергопотребление сокращает материальные затраты на обслуживание примерно на 20-30 %. Как следствие снижается себестоимость транспортируемой продукции.
• Возможно использование в качестве дозатора.
• Устройство пластинчатых насосов допускает изготовление рабочих деталей из разных материалов для получения определённой устойчивости к химическим веществам, исключения искрообразования, повышения износостойкости, применения в пищевой промышленности и так далее.

Не рекомендуется длительное использование шиберного насоса на сухом ходу. Повышает производительность устройства функция электрообогрева, специальная теплообменная рубашка, уплотнительные кольца из тефлона.

Применение

Насосы шиберного типа активно применяются в большом и малом производстве, предполагающем транспортировку продуктов с жидкой или вязкой текстурой. Популярность этих приспособлений обусловлена возможностью полного сохранения рабочей массы: пластинчатый механизм исключает возникновение потерь. Использование насосов шиберного типа значительно повышает объёмы производства или переработки суспензий и вязких масс, при этом являясь максимально безопасным процессом для обслуживающего персонала.

Самовсасывающий эффект пластинчатых насосов нашёл широкое применение в химической, фармацевтической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, в косметологии и пищевом производстве.

Использование шиберных насосных систем

Шиберные насосы используются для перекачивания различных продуктов:

• Сырой нефти, битума, мазута, парафина, нефтешлама, консистентных смазок и минеральных масел.
• Клея, лаков, шпаклёвок, красок, латексных эмульсий, эпоксидных смол и мастик.
• Кислот, растворителей, чёрного щёлока, жидкого стекла, креозота, каустика, едкого натра.
• Жира, глицерина, эмульгаторов, жидкого мыла, чернил.
• Мёда, майонеза, патоки, шоколада, сгущённого молока, растительного масла, кетчупа, сиропов.

И многих других жидких и тягучих масс.

В автомобилестроении эти насосы используются для усилителя руля, наддува, в системе подачи воздуха при дожигании выхлопных газов, в усилителе тормозной системы больших грузовиков и в автоматической коробке передач. У дизельных легковых автомобилей впускной вакуум двигателей создаётся шиберным насосом.

В бытовой технике подобное устройство насыщает газировку углекислым газом и используется в кофемашинах.

У большинства лёгких самолётов привод гироскопических приборов осуществляется этим видом насоса.

Устройство пожарного шиберного насоса

Чтобы повысить технические и эксплуатационные характеристики центробежных насосов, в вакуумных системах пожарных машин устанавливают шиберные насосы. Их автономная работа не вмешивается в конструкцию выхлопной системы автомобиля и может иметь как ручной, так и электрический привод. Более надёжно работают аппараты, изготовленные из устойчивых к коррозии материалов. Так как в рабочем процессе не исключается попадание воды в полость, шиберы могут заедать из-за скопления ржавчины в роторных пазах. Также необходимо тщательно следить за масляной смазкой трущихся элементов, так как используемое масло в процессе работы постепенно выбрасывается наружу, смешиваясь с водой.

Вакуумный пластинчатый агрегат создаёт необходимое при заполнении водой разрежение во всасывающих рукавах и полости пожарного насоса, создавая напор 16-18 мПа.

Ручной насос

Ручные шиберные насосы используются для перекачивания небольших объёмов жидкости из одной ёмкости в другую. Чаще всего ручные приспособления используются для обеспечения питьевой или технической водой в загородных домах. Ручной насос помогает перекачивать воду из колодца или водоёма при помощи механической силы по разным причинам:

• При отсутствии электропроводки до места забора воды, а, следовательно, нет возможности пользоваться электрическим насосом.
• Необходимо небольшое количество воды и непостоянно.

К преимуществам ручных насосов относится их большой срок использования, невысокая стоимость, независимость от наличия электричества, простой монтаж и обслуживание, возможность применения в любом месте. Однако их использование не обеспечивает постоянной подачей воды и требует физических усилий.

Устройство и применение ручных насосов

Пластинчатые ручные насосы являются маломощной конструкцией, состоящей из длинной трубы с установленным на ней роторно-шиберным насосом. Вода или другая жидкость всасывается из источника (бочки, бака или колодца) путём вращения ручки насоса и передаётся потребителю через кран. Мобильный шиберный насос легко устанавливается и переносится на новое место. Для его использования требуется только шланг.

Ручной шиберный насос может также применяться для перекачивания из бочек различных жидкостей, например, моторных и трансмиссионных масел, дизельного топлива и прочих, чтобы заправлять технику или разливать масла по канистрам.

Как выбрать ручной насос?

Выбирая ручной насос, следует понимать, что такое приспособление способно накачать за минуту около 30-40 литров жидкости. Он незаменим в отдалённых местах при отсутствии возможности пользоваться автоматическими насосами. Шиберный насос пригодится для периодического полива овощных грядок на даче. Но не подходит для долгосрочного применения, например, при подъёме большого количества воды из глубокого колодца. Приобретая ручной насос, следует обращать внимание на его внешний вид: на корпусе не должно быть трещин сколов, некачественных швов. Дольше прослужит более дорогой насос из проверенного временем чугуна. Пользуются популярностью модели из нержавеющей стали и пластика. Быстрее сотрутся клапаны из резины. А латунные или бронзовые прослужат дольше в разы. Поршневые кольца также могут быть чугунными или из кожи и резины, что влияет на срок использования насоса и его цену.

Таким образом, выбор ручного насоса основывается, прежде всего, на предполагаемом объёме потребления воды или перекачиваемой жидкости и целесообразности его использования. А также на прочих его характеристиках.