Дозировочные насосы: виды и основные конструкции агрегатов

Объемное смешивание различных веществ, находящихся в жидком агрегатном состоянии, является ответственной технической задачей. Данный момент актуален для большого количества сфер промышленности и хозяйства. Именно здесь на помощь приходят такие устройства, как дозировочные насосы.

Устройства относятся к отдельной категории насосного оборудования, основной задачей которых является смешивание различных жидких компонентов в строго заданном количестве. Дозировочные насосы используются для чистых, нейтральных или активных, токсических, вязких веществ, а также эмульсий и суспензий.

Основными характеристиками, которые важны при выборе данного оборудования, являются производительность насосной установки и давление, создаваемое на выходе. Немаловажным является материал корпуса – от этого зависит способность насоса работать в условиях агрессивной среды. На практике ответственные узлы оборудования изготавливаются из специальных марок стали (например, коррозионностойкие) или инертных полимеров, способных выдерживать едкие вещества.

Сферы применения дозирующих насосов

При упоминании насосных дозирующих станций, сразу вспоминается такая отрасль, как водоочистка и водоподготовка. По сути, это одно из основных направлений, где используются подобные аппараты.

Причина проста: практически 90% технологий очистки воды предусматривают введение реагентов. При этом дополнительные вещества должны быть добавлены в строго заданном объеме – это основное требование. К таким технологиям относятся: флотация, коагуляция, дезинфекция и коррекция химического состава воды. Например, в системе центрального водоснабжения активно используется методика обеззараживания хлор, в отдельных случаях – с внесением части фтора. Оптимальная дозировка компонентов практически невозможна без использования установок, способных циклично подавать точно заданный объем веществ.

Без использования дозирующих насосов невозможна эксплуатация бассейнов. Именно данная установка поддерживает необходимую концентрацию гипохлорита натрия в объеме воды (необходим для хлорирования жидкости). Строгая дозировка активно применяется при очистке и фильтрации сточных вод. Насосы помогают контролировать рост водорослей в водоемах искусственного (а также – естественного) происхождения. При помощи установки специалисты могут удобно корректировать дозировку специального вещества (например, альгицида), которое блокирует не контролированный рост растений в водной среде.

Однако очистка воды – далеко не единственная сфера применения дозирующих насос-агрегатов. Оборудование идеально подходит для следующих ситуаций:

• работа на химических предприятиях с веществами, представляющими опасность при постоянном контакте с человеком;
• дозировка добавок в горюче-смазочные материалы;
• обработка специальных систем на электростанциях, опреснителях и других объектах;
• нефтедобывающая промышленность: подача специальных добавок в буровую колонну равными порциями;
• подача компонентов в готовую продукцию на пищевых заводах;
• добавление красителей, консервантов и других веществ, необходимых в производстве алкогольных, безалкогольных напитков;
• производство полимеров: добавление, перемешивание сырья в различных производственных циклах;
• дозирование красителей при точной окраске изделий;
• очистка систем от окалины путем подачи чистящего раствора на сталелитейном производстве;
• сверхточное дозирование химических компонентов в лабораторных условиях;
• очистка магистралей трубопроводов котельных пунктов;
• как составной элемент конструкции гидравлического управления транспортными средствами, специальной техники и другие сферы.

Как видно, применение дозировочных насосов далеко не ограничено водоочисткой. Целое множество направлений просто не могут обойтись без этого типа оборудования.

Конструкции дозировочных агрегатов: виды, преимущества и недостатки

На практике дозировочные насосы различают по конструкции и принципу действия. Установки бывают:

• плунжерные;
• мембранного типа (диафрагменные);
• перистальтического действия.

Кроме этого, дозаторные насосы можно классифицировать по конструкции приводного узла. Они бывают механические, электрические, пневматические, на базе гидравлики.

Конструктивно, практически каждый дозирующий насос состоит из нескольких основных узлов. К ним относятся:

• силовая установка в виде электрического мотора, приводящего в движение насосный узел;
• редуктор, задающий оптимальную частоту вращения;
• гидравлический цилиндр;
• регулирующий модуль, отвечающий за подачу заданного объема жидкости;

Контроль работы всего насоса возложен управляющую систему. В зависимости от сложности конструкции или особенной специфики устройства, насос может дооснащаться специальными узлами.

Рассмотрим каждый вариант дозирующего насоса отдельно.

Плунжерные конструкции

Насос дозировочный плунжерный преимущественно используется для закачивания больших объемов жидкостей, а также для создания большего напора в системе. Данная конструкция может эксплуатироваться в стандартных условиях, с опасными и агрессивными веществами. Кроме этого, плунжерные модели отлично справляются с вязкими средами, плотность которых превышает плотность воды и может достигать 2000 кг/м3 и более.

Принцип работы насоса основан на классической плунжерной конструкции рабочего механизма. В основе: плунжер и цилиндр. Схема работы следующая:

• На первом этапе плунжер уводится вглубь цилиндра, образуя отрицательное давление.
• Вследствие разрежения в полость цилиндра втягивается рабочее вещество в заданном объеме.
• Далее, под действием вращательной силы электромотора, среда под давлением выталкивается через нагнетательный клапан в выпускную магистраль. Цикл повторяется.

Чтобы обеспечить устойчивость металлических частей насоса, в частности плунжерной пары, могут использоваться специальные стойкие напыления, уплотнения и другие элементы.

В качестве привода большинство моделей используют электрические моторы. Силовая установка обеспечивает плунжерный механизм достаточным усилием, который преобразуется с вращательного движения в возвратно-поступательное через кривошипно-шатунный узел. Синхронизация моментов впуска-выпуска среды осуществляется через слаженную работу клапанов.

Пример одной из конструкций такого насоса:

Основные конструктивные варианты плунжерных дозирующих насосов:

• горизонтальные – цилиндры располагаются вдоль горизонтальной оси;
• вертикальные;
• герметичные – каждый цилиндр изолирован от внешней среды;
• одно-, многоплунжерные;
• дифференциального распределения;
• бесклапанные;
• насосы для микроподачи рабочего вещества (микродозирование).

Плунжерные установки зарекомендовали себя, как точные, прецизионные насосы с большой нагнетательной способностью. Агрегаты позволяют работать с агрессивными веществами, поддерживают регулирование вращения мотора. Плунжерные насосы отличаются высокой ремонтопригодностью, их надежность на порядок выше аналогов.

Основные недоставки: регулярное трение плунжеров об стенки цилиндра, что приводит к их износу и постепенной утрате давления. Некачественные комплектующие могут привести к потере герметичности в местах уплотнения.

Насосы мембранного (диафрагменного) типа

Данный тип агрегатов относится к насосам объемного типа. В основе – мембрана (диафрагма), изготовленная из пластичного, эластичного материала. Принцип и схема работы такого насоса практически полностью совпадают с плунжерными вариантами за исключением одного момента – рабочим телом здесь является не плунжер, а диафрагма. Именно она всасывает и выталкивает вещество, а также является камерой, в которой происходит рабочий цикл.

Мембранные насосы приводятся в движение различными методами:

• электромоторы;
• электромагниты;
• пневматика;
• гидравлика.

Чтобы в насосе поддерживался постоянный, стабильный поток жидкости, две или более камеры соединяют между собой.

Пример конструкции:

Основные преимущества мембранных агрегатов:

• Полная герметизация внутреннего пространства. Это свойство позволяет использовать мембранные насосы в тех ситуациях, когда необходимо сохранить высокую чистоту жидкости. Например, в фармацевтической, исследовательской, химической (взрывоопасные вещества) сфере.
• Из-за искусственного материала мембрана практически полностью инертна к агрессивным средам. Это особенно важно при работе с агрессивными, коррозионными составами.
• Во время рабочего цикла в камере отсутствует эффект застаивания жидкости. Данное свойство позволяет использовать насосы в ситуациях, когда необходимо перекачать жидкое вещество с включенными твердыми, абразивными частицами.

Мембранные дозировочные насосы имеют и характерные недостатки. Основной минус заключается в невысокой скорости перекачивания среды. Более того, этот показатель падает с постепенной «усталостью» материала мембраны.

Данный тип насосом не пригоден для работы с жидкостями, в которых есть крупные включения частиц. Такие примеси попросту разрушат камеру.

Также мембранные насосы не могут похвастаться серьезными показателями создаваемого давления, производительностью и стабильностью перекачиваемого объема среды.

Однако современные материалы для мембран способны частично, а в некоторых случаях – на 80% компенсировать описанные недостатки. Новые полимеры, конструкции рабочей камер существенно повышают КПД таких насосов.

Насосы перистальтического принципа действия

Принцип действия таких насосов кардинально отличается от описанных плунжерных и мембранных моделей. Здесь нет привычного цикла впуск-сжатие-выпуск. Основной частью (или рабочей камерой) здесь являются магистрали гибких шлангов. Ключевым фактором здесь выступает именно эластичность трубок.

Принцип действия перистальтических насосов заключается в перемещении объема жидкости за счет пульсации в шлангах. Движение среды обеспечивается за счет циклического сжимания и разжимания трубок внешней силой. Как реализуется этот принцип – зависит от конструкции конкретного насоса. Например, применяются эксцентрические «кулачки», которые вращаясь с электрическим приводом, сдавливают и разжимают шланги.

Один из вариантов реализации перистальтического насоса:

Сами трубки изготавливаются из специальных, стойких полимеров. Для работы с химически агрессивными веществами используют инертные материалы. При этом важной особенностью таких насосов является отсутствие контакта среды с любыми металлическим частями – вещество соприкасается только с внутренней стенкой шлангов магистрали.

Кроме этого, перистальтические насосы имеют и другие преимущества:

• очень высокий показатель герметичности системы;
• практически полное отсутствие мет потенциальной утечки вещества – весь контур представляет собой замкнутую систему;
• простая конструкция, отсутствие сложных технических частей, а значит – легкость обслуживания;
• насосы могут перекачивать вещества с включенными частицами, газами;
• низкая шумность установки;
• насосы поддерживают реверсивный режим перекачивания.

Перистальтические установки имеют очень высокую точность дозирования. Данное свойство особенно актуально в ситуациях, когда несколько веществ необходимо смешать в прецизионных пропорциях.

Перистальтические насосы постепенно завоевывают внимание специалистов из разных отраслей. Установки отлично подходят для пищевой и косметической промышленности. Насосы востребованы в медицине, фармакологии, лабораторных исследованиях и даже в хозяйстве. Перистальтические агрегаты незаменимы, когда необходимо организовать стабильную аэрацию воды (например, в аквариумах), подачу солевых растворов и т.д.

Небольшие конструктивные изменения позволяют этим установкам работать не только с жидкими, но и с твердыми веществами. Пример – периодическая подача корма в аквариум и другие ситуации.
Для подбора подходящего оборудования вы можете обратиться к нашим менеджерам по телефону указанному на сайте, или обратиться к соответствующему разделу на нашем сайте:https://www.allpromsnab.ru/catalogue/nasosy_i_motopompy/nasosy/nasosy_spetsialnogo_naznacheniya/dozirovochnye_nasosy/

Более подробно о дозировочных насосах в промышленности вы можте узнать из нашей статьи: https://www.allpromsnab.ru/articles/dozirovochnye-nasosy-v-sfere-promyshlennosti/