Насос высокого давления - Booster pump
 Вид спереди российского кислородного бустерного насоса
| |
| Использует | Повышение давления жидкости |
|---|---|
| Похожие материалы | Компрессор |
Бустерный насос представляет собой машину , которая будет увеличивать давление текучей среды. Их можно использовать с жидкостями или газами, но детали конструкции будут различаться в зависимости от жидкости. Газовый бустер похож на газовый компрессор , но обычно представляет собой более простой механизм, который часто имеет только одну ступень сжатия и используется для повышения давления газа, уже превышающего давление окружающей среды. Также изготавливаются двухступенчатые бустеры. Бустеры могут использоваться для увеличения давления газа, передачи газа под высоким давлением, зарядки газовых баллонов и продувки.
Водяное давление
В проектах нового строительства и модернизации используются подкачивающие насосы для обеспечения необходимого давления воды на верхних этажах высотных зданий. Потребность в подкачивающем насосе может также возникнуть после установки устройства предотвращения обратного потока (BFP), которое в настоящее время является обязательным во многих муниципалитетах для защиты систем водоснабжения от загрязнений внутри здания, попадающего в систему водоснабжения. Использование BFP началось после принятия Закона о чистой воде . Эти устройства могут вызвать потерю 12 фунтов на квадратный дюйм и могут привести к неправильной работе флюсомеров на верхних этажах. После того, как трубы эксплуатируются в течение длительного периода, на внутренних поверхностях может накапливаться накипь, что приведет к падению давления при протекании воды.
Конструкция и принцип действия усилителя давления воды
Повысительные насосы для бытового давления воды обычно представляют собой простые центробежные насосы с электрическим приводом и обратным клапаном. Это могут быть насосы постоянной скорости, которые включаются, когда давление падает ниже уставки низкого давления, и выключаются, когда давление достигает высокой уставки, или насосы переменной скорости, которые регулируются для поддержания постоянного выходного давления.
Насосы постоянной скорости включаются нормально замкнутым реле низкого давления и будут работать до тех пор, пока давление не повысится, чтобы размыкать реле высокого давления. Они будут работать всякий раз, когда используется достаточно воды, чтобы вызвать падение давления ниже нижней уставки. Аккумулятор в восходящем трубопроводе снизит цикличность.
Насосы с регулируемой скоростью используют обратную связь по давлению для электронного управления скоростью двигателя, чтобы поддерживать достаточно постоянное давление нагнетания. Большинство приложений работают от сети переменного тока и используют инвертор для управления скоростью двигателя.
Установкам, обеспечивающим водой многоэтажные здания, могут потребоваться бустеры на нескольких уровнях, чтобы обеспечить приемлемо постоянное давление на всех этажах. В таком случае независимые бустеры могут быть установлены на различных уровнях, каждый из которых увеличивает давление, обеспечиваемое следующим более низким уровнем. Также возможно однократное повышение давления до необходимого максимального давления, а затем использование редуктора давления на каждом уровне. Этот метод будет использоваться, если на крыше имеется сборный резервуар с подачей в систему подачи самотеком.
Давление газа
Повышение давления газа может использоваться для заполнения баллонов для хранения до более высокого давления, чем доступный газ, или для подачи добываемого газа под давлением выше, чем давление в трубопроводе. Примеры включают:
- Дыхание газа смешивания для подводного плавания , где газ должен подаваться из баллонов высокого давления, как в акваланга , замена подводного и поверхности поставляемых смешанного газа погружений , где компонента газы смешаны путем добавления парциального давления в цилиндры хранения, и давление хранения смеси может быть выше доступного давления компонентов.
- Системы регенерации гелия , в которых дыхательный газ гелиокс, выдыхаемый водолазом с насыщением, подается по трубопроводу обратно на поверхность, добавляется кислород для получения требуемого состава, и газ нагнетается до соответствующего давления подачи, фильтруется, очищается от углекислого газа и вернулся в газораспределительную панель для повторной подачи водолазу.
- Сжатый воздух в мастерской обычно подается под давлением, подходящим для большинства применений, но для некоторых может потребоваться более высокое давление. Небольшой бустер может быть эффективным для обеспечения этого воздуха.
Конструкция и принцип работы газового бустера
Бустерные газовые насосы обычно представляют собой компрессоры поршневого или плунжерного типа. Одноступенчатый бустер одностороннего действия представляет собой простейшую конфигурацию и состоит из цилиндра, рассчитанного на то, чтобы выдерживать рабочее давление, с поршнем, который перемещается вперед и назад внутри цилиндра. Головка блока цилиндров оснащена портами подачи и нагнетания, к которым подсоединены шланги или трубы подачи и нагнетания, с обратным клапаном на каждом, ограничивающим поток в одном направлении от подачи к нагнетанию. Когда бустер не работает, а поршень неподвижен, газ будет течь из впускного шланга через впускной клапан в пространство между головкой блока цилиндров и поршнем. Если давление в выпускном шланге ниже, оно будет вытекать в то место, к которому подсоединен выпускной шланг. Этот поток остановится, когда давление выровняется с учетом давления открытия клапана.
Как только поток останавливается, запускается бустер, и по мере того, как поршень вытягивается вдоль цилиндра, увеличивая объем между головкой цилиндра и головкой поршня, давление в цилиндре падает, и газ будет поступать через впускное отверстие. В обратном цикле поршень движется к головке блока цилиндров, уменьшая объем пространства и сжимая газ до тех пор, пока давление не станет достаточным для преодоления давления в выпускной линии и давления открытия выпускного клапана. В этот момент газ выйдет из баллона через выпускной клапан и порт.
Некоторое количество сжатого газа всегда будет оставаться в цилиндрах и пространствах головки цилиндров в верхней части такта. Газ в этом «мертвом пространстве» будет расширяться во время следующего такта впуска, и только после того, как оно упадет ниже давления подаваемого газа, в цилиндр будет поступать больше подаваемого газа. Отношение объема цилиндрового пространства с полностью выдвинутым поршнем к мертвому пространству - это «степень сжатия» усилителя, также называемая «степенью наддува» в этом контексте. Эффективность усилителя зависит от степени сжатия, и газ будет передаваться только тогда, когда соотношение давлений между подаваемым и выпускаемым газом меньше, чем степень наддува, и скорость подачи будет падать по мере увеличения отношения давлений на входе к давлению подачи.
Скорость подачи начинается с очень близкого к рабочему объему, когда нет разницы давлений, и постоянно падает до тех пор, пока не будет эффективной передачи, когда степень давления достигает максимальной степени наддува.
Сжатие газа вызовет повышение температуры. Тепло в основном уносится сжатым газом, но компоненты бустера также нагреваются за счет контакта с горячим газом. Некоторые бустеры охлаждаются водяными рубашками или внешними ребрами для увеличения конвекционного охлаждения окружающим воздухом, но модели меньшего размера могут вообще не иметь специальных охлаждающих устройств. Устройства охлаждения повысят эффективность, но их производство будет стоить дороже.
Бустеры, которые будут использоваться с кислородом, должны быть изготовлены из кислородосовместимых материалов и использовать кислородосовместимые смазочные материалы во избежание возгорания.
Конфигурации
- Одноступенчатый, одностороннего действия: имеется один бустерный цилиндр, который сжимает газ в одном направлении движения поршня и наполняет цилиндр при обратном ходе.
- Одноступенчатый, двойного действия: есть два бустерных цилиндра, которые работают поочередно, каждый из которых нагнетает газ, а другой наполняет его. В каждом цилиндре создается давление газа, подаваемого непосредственно из источника, и газ, подаваемый из каждого из них, объединяется на выходах. Цилиндры работают параллельно и имеют одинаковый диаметр отверстия.
- Двухступенчатый, двойного действия: есть два цилиндра, которые работают поочередно, каждый нагнетает газ, а другой наполняет его, но вторая ступень имеет меньшее отверстие и заполняется газом, находящимся под давлением на первой ступени, и это увеличивает давление газа. . Ступени работают последовательно, и газ проходит через обе они по очереди.
Источники питания
Газовые ускорители могут приводиться в действие электродвигателем , гидравликой , воздухом низкого или высокого давления или вручную с помощью рычажной системы.
Сжатый воздух
Те , питание от сжатого воздуха , как правило , приводятся в действие линейных систем, где пневматический цилиндр непосредственно приводит в движении поршня сжатия, часто в общем корпусе, разделенные одним или более уплотнений. Пневматический привод высокого давления может использовать то же давление, что и выходное давление, для приведения в действие поршня, а привод низкого давления будет использовать поршень большего диаметра для увеличения приложенной силы.
Воздух низкого давления
Обычная компоновка бустеров с пневматическим приводом низкого давления заключается в том, что поршни бустера напрямую соединяются с приводным поршнем на одной центральной линии. Цилиндр низкого давления имеет значительно большую площадь поперечного сечения, чем цилиндры высокого давления, пропорционально перепаду давлений между приводным газом и наддувом. Усилитель одинарного действия этого типа имеет цилиндр наддува на одном конце силового цилиндра, а усилитель двойного действия имеет цилиндр наддува на каждом конце силового цилиндра, а шток поршня имеет приводной поршень посередине и усилитель. поршень на каждом конце.
Кислородные ускорители требуют некоторых конструктивных особенностей, которые могут не потребоваться в ускорителях для менее реактивных газов. Необходимо обеспечить, чтобы приводной воздух, который может быть недостаточно чистым для безопасного контакта с кислородом под высоким давлением, не мог просачиваться через уплотнения в цилиндр усилителя, или чтобы кислород высокого давления не мог просачиваться в приводной цилиндр. Это можно сделать, обеспечив пространство между цилиндром низкого давления и цилиндром высокого давления, которое выпускается в атмосферу, и шток поршня герметизирован с каждой стороны, где он проходит через это пространство. Любая утечка газа из любого цилиндра через уплотнения штока безвредно уходит в окружающий воздух.
Особым случаем газовых ускорителей является то, что бустер использует один и тот же источник газа для питания бустера и в качестве газа, который должен быть повышен. Такая конструкция является расточительной по газу и наиболее подходит для использования для подачи небольших количеств воздуха с более высоким давлением, когда уже доступны большие количества воздуха с более низким давлением. Эту систему иногда называют ускорителем начальной загрузки.
Высокое давление
Электрические
Бустеры с электрическим приводом могут использовать одно- или трехфазный двигатель переменного тока. Выходная мощность высокоскоростного вращения двигателя должна быть преобразована в возвратно-поступательное движение поршней с более низкой скоростью. Один из способов сделать это (Dräger и российские военные ускорители KN-3 и KN-4) - подключить двигатель к червячной коробке передач с эксцентриковым выходным валом, приводящим в движение шатун, который приводит в движение двусторонний поршень через центральную цапфу. . Эта система хорошо подходит для усилителя двойного действия, либо с одноступенчатым наддувом за счет параллельно соединенных цилиндров с одинаковым отверстием, либо для двухступенчатых цилиндров с разными отверстиями, соединенными последовательно. Некоторые из этих усилителей позволяют отсоединить шатун и установить пару длинных рычагов для ручного управления в аварийных ситуациях или при отсутствии электроэнергии.
Руководство по эксплуатации
Ручные усилители были сделаны с конфигурацией, описанной выше, либо с одним вертикальным рычагом, либо с двухсторонним горизонтальным рычагом в стиле качелей, а также с двумя параллельными вертикально установленными цилиндрами, очень похожими на воздушные насосы с рычажным приводом для дайверов, используемые в раннем стандарте. костюм для дайвинга, но с гораздо меньшим отверстием, чтобы два оператора могли создавать высокое давление.
Производители
Газовые ускорители высокого давления производятся Haskel, MPS Technology, Dräger, Gas Compression Systems и другими. Прочные и простые модели (КН-3 и КН-4) были изготовлены для Советских Вооруженных Сил, а избыточные образцы сейчас используются техническими водолазами, поскольку они относительно недороги и снабжены обширным набором запчастей и инструментов.