Струйные насосы.

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:

-          коэффициентом эжекции         = Q_Э/Q₁;                              

-          коэффициентом подпора          = H₂/ H₁;                                           

-          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; 5- диффузор; 6-головка

соединительная ГМ-80; 7-головка соединительная ГМ-70

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

Рабочее давление, МПа (кгс/см²) . . . . . ……….   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 ПС-3. 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
Напор перед смесителем, МПа	0,7-1,0	0,7-1,0	0,7-1,0
Предельный напор за пеносмесителем, МПа	0,45-0,65	0,45-0,65	0,45-0,65
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

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;   9-уплотнитель;   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; 11-пневмоцилиндр; 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; 9-цилиндр; 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.