Жидкостной насос: Поршневой насос жидкостный: устройство и принцип действия

Поршневой насос жидкостный: устройство и принцип действия

Жидкостный поршневой насос – это одно из древнейших устройств, назначением которых является перекачивание жидких сред. Поршневые насосы работают на основе простейшего принципа вытеснения жидкостей, которое осуществляется механическим способом. По сравнению с первыми моделями подобных устройств, современные жидкостные насосы поршневого типа отличаются значительно более сложной конструкцией, они более надежны и эффективны в использовании. Так, поршневые насосы, выпускаемые современными производителями, имеют не только эргономичный и прочный корпус, но и развитую элементную базу, а также предоставляют более широкие возможности для монтажа в трубопроводные системы. Благодаря такой универсальности насосы жидкостные поршневого типа активно используются в трубопроводных системах как промышленного, так и бытового назначения.

Поршневой насос для незамкнутых гидравлических систем

Конструктивные особенности

Основным элементом жидкостного поршневого насоса является полый металлический цилиндр, в котором и протекают все рабочие процессы, осуществляемые с перекачиваемой жидкостью.

Физическое же воздействие на жидкость осуществляет поршень плунжерного типа. Благодаря этому элементу данный жидкостный насос и получил свое название.

Принцип работы поршневого насоса основывается на возвратно-поступательном движении его рабочего органа, действующего как гидравлический пресс. При этом в конструкции такой машины, в отличие от классических гидравлических устройств, присутствует механизм клапанного распределения, а также ряд дополнительных конструктивных элементов (в частности, кривошип и шатун, составляющие основу силовой части насоса жидкостного поршневого типа).

Устройство аксиально-поршневого насоса

Принцип работы

От большинства из тех, кто подбирает технические устройства для оснащения трубопроводных систем, специалисты слышат: «Объясните работу поршневого насоса с воздушной камерой». Следует сразу сказать, что принцип, по которому действует жидкостный поршневой насос, изобретенный еще несколько столетий назад, достаточно прост. Заключается он в следующем: совершая поступательное движение, поршень создает разрежение воздуха в рабочей камере, за счет чего в камеру и всасывается жидкость из подводящего трубопровода.

При обратном движении поршня такого насоса, который, по некоторым историческим данным, изобрел древнегреческий механик, жидкость из рабочей камеры выталкивается в нагнетающую магистраль. Поршневые насосы, как уже говорилось выше, оснащаются клапанным механизмом, основная задача которого состоит в том, чтобы не дать перекачиваемой жидкости попасть обратно во всасывающий канал в тот момент, когда она выталкивается в нагнетательную магистраль.

Принцип работы одностороннего поршневого насоса

Принципом, по которому работают поршневые насосы, объясняется тот факт, что поток, создаваемый такими устройствами, двигается по трубопроводу с различной скоростью, скачками. Чтобы избежать этого негативного явления, используют насосы, оснащенные сразу несколькими поршнями, работающими в определенной последовательности. Преимущества, которые достигаются при использовании жидкостных насосов с несколькими поршнями, заключается еще и в том, что такие устройства способны закачивать жидкость даже в тот момент, когда их рабочая камера ею не заполнена.

Такое качество многопоршневого плунжерного насоса, которое получило название «сухое всасывание», актуально во многих сферах, где используются подобные устройства.

Поршневые насосы различаются по числу действий

Насосы двухстороннего действия

Основная причина, по которой был разработан и стал активно применяться поршневой насос двойного действия, заключается в стремлении производителей уменьшить уровень пульсации потока жидкости, нагнетаемой в трубопроводную систему. Для того чтобы разобраться в преимуществах использования насосного устройства двойного действия, достаточно понять, как работает поршневой жидкостный насос данного типа.

Особенность устройства жидкостного поршневого насоса двойного действия заключается в том, что штоковые и поршневые полости этой машины оснащены индивидуальными клапанными системами. Такая конструкция поршневого насоса двойного действия, уникальность которой можно заметить даже по фото, позволяет не только устранить пульсации потока в трубопроводной системе, но и значительно повысить эффективность использования самой машины. Между тем поршневые насосы одностороннего действия, если сравнивать их с двухсторонними моделями, из-за простой конструкции отличаются более высокой надежностью и долговечностью.

Принцип действия двухстороннего поршневого насоса

Существует еще одна конструктивная схема поршневого насоса, при использовании которой удается добиться устранения пульсационных процессов в трубопроводных системах. Насосное оборудование, выполненное по данной схеме, предполагает применение специального гидроаккумулятора. Основное назначение таких гидроаккумуляторов, используемых для оснащения насосных станций, заключается в том, чтобы накапливать энергию потока жидкости в моменты пикового давления в трубопроводе и отдавать ее тогда, когда такого давления для нормальной работы системы недостаточно.

Однако какие бы виды поршневых насосов ни использовались и какими бы дополнительными техническими устройствами ни оснащались насосные станции, устранить пульсационные процессы в трубопроводах не всегда удается. В таких ситуациях часто применяется дополнительное оборудование, обеспечивающее эффективный отвод лишней жидкости за пределы насосной станции.

Сферы применения

Область применения жидкостных насосов поршневого типа достаточно широка, что объясняется их высокой универсальностью. Между тем конструкция таких машин не позволяет использовать их в тех случаях, когда перекачивать необходимо значительные объемы воды или другой жидкости. Одним из основных достоинств этих гидравлических машин является то, что их поршни, вытесняя жидкость через нагнетательную магистраль, одновременно всасывают ее новую порцию через подающий канал, что в условиях сухого цилиндра очень важно. Этим качеством и предопределяется назначение поршневых жидкостных насосов как наиболее эффективных устройств, используемых на предприятиях химической промышленности.

Гидравлический поршневой насос для автокрана

Сферы применения жидкостных насосов поршневого типа расширяются и за счет того, что такое оборудование может успешно использоваться для работы с химически агрессивными средами, некоторыми видами топлива и взрывоопасными смесями.

Активно применяются насосы данного типа и в бытовых целях, с их помощью можно создавать трубопроводные системы для автономного водоснабжения частных строений и для полива. Между тем, решив использовать такой прибор, не забывайте о том, что для перекачивания больших объемов жидкости он не предназначен.

Еще одной сферой, в которой активно используются жидкостные насосы поршневого типа, является пищевая промышленность. Это объясняется тем, что такие устройства отличаются очень деликатным отношением к перекачиваемой через них жидкости.

Преимущества и недостатки

Если говорить о достоинствах, которыми обладают насосы поршневого типа, служащие для перекачивания жидких сред, то к наиболее значимым можно отнести:

• простоту конструкции, которую демонстрируют даже картинки и схематическое изображение подобных устройств;
• высокую надежность, которая определяется не только использованием высокопрочных материалов для производства таких машин, но и принципом действия поршневого насоса;
• возможность работы с носителями, при использовании которых предъявляются особые требования к условиям пуска насосного оборудования.

Основным недостатком рассматриваемого насосного оборудования, упомянутым выше, является его невысокая производительность. Конечно, расширить технические возможности таких устройств можно, но зачем это делать, если данная задача решается с меньшими финансовыми затратами посредством насосного оборудования другого вида.

Выбирая жидкостные насосы поршневого типа, сначала определитесь с тем, для чего такое оборудование будет использоваться. Если не предполагается перекачивание слишком больших объемов жидкости, то доступные по стоимости и надежные жидкостные насосы поршневого типа оптимально подойдут для реализации ваших целей.

Химостойкие мембранные жидкостные насосы LIQUIPORT NF 100 и NF 1.300

Химостойкие мембранные жидкостные насосы LIQUIPORT NF 100 и NF 1. 300 от компании KNF Neuberger.

Химостойкие мембранные жидкостные насосы LIQUIPORT NF 100 и NF 300 – предназначены для перекачки жидкостей различного типа вплоть до агрессивных сред.
Для длительной и безопасной работы электромотор защищен от проникновения жидкости и пыли (класс защиты соответствует

IP 65).
Мембранные насосы LIQUIPORT NF имеет ручку для регулировки скорости потока, что позволяет точно и плавно настроить работу насоса. Так же некоторые модели имеют возможность удаленного подключения по аналоговому интерфейсу.
Ключевые особенности мембранных жидких насосов LIQUIPORT NF:

• Возможность регулировки потоковой скорости.
• Длительная работа  без отключения.
• Минимальное техническое обслуживание.
• Простая и быстрая установка прибора.
• Часть моделей оснащается удаленным управлением.
• Защита двигателя по стандарту IP 65 ( защита от брызг и пыли).

Технические характеристики химостойких мембранных жидкостных насосов LIQUIPORT NF

:

Параметры	Модели
	LIQUIPORT NF 100	LIQUIPORT NF 1.300
Производительность, л/мин.	0,2-1,3	0,5-3
Высота подъема, метров водяного столба	10	10
Высота всасывания, метров водяного столба	3	3
Штуцер для шлангов с внутренним диаметром, мм	9	8
Температура жидкости, градусов Цельсия	от +5 до +80	от +5 до +80
Электропитание	100-240 В, 50-60 Гц	100-240 В, 50-60 Гц
Класс защиты мотора	IP65	IP65
Потребляемая мощность, ватт	12-16	22-32
Вес, кг	1,0	1,5
Габариты ДхВхШ, мм	130×177×99	160×190×104

 

К заказу доступны следующие модификации насосов LIQUIPORT NF:

Модель	Материал головки насоса
LIQUIPORT NF 100 FT. 18 RC	МPTFE
LIQUIPORT NF 100 FT.18 S	PTFE
LIQUIPORT NF 100 KT.18 RC	PP
LIQUIPORT NF 100 KT.18 S	PP
LIQUIPORT NF 100 TT.18 RC	PVDF
LIQUIPORT NF 100 TT.18 S	PVDF
LIQUIPORT NF 1.300 FT.18 RC	МPTFE
LIQUIPORT NF 1.300 FT.18 S	PTFE
LIQUIPORT NF 1. 300 KT.18 RC	PP
LIQUIPORT NF 1.300 KT.18 S	PP
LIQUIPORT NF 1.300 TT.18 RC	PVDF
LIQUIPORT NF 1.300 TT.18 S	PVDF

 

Так же под запрос доступны запасные части для вакуумных мембранных насосов, для более детальной информации пишите на нашу почту: [email protected].

Устройство и работа приборов жидкостной системы охлаждения

Категория:

   Техническое обслуживание автомобилей

Публикация:

   Устройство и работа приборов жидкостной системы охлаждения

Читать далее:

Устройство и работа приборов жидкостной системы охлаждения

Жидкостный насос. Для создания принудительной циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения служит жидкостный насос центробежного типа (рис. 4.2). Расположен насос в передней части блока цилиндров и приводится в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Он состоит из корпуса крыльчатки и корпуса подшипников, соединенных между собой через прокладку. Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниках, снабженных сальниками для удержания масла. Передний подшипник фиксируется упорным кольцом, а задний удерживается от перемещения дистанционной втулкой.

Пластмассовая крыльчатка крепится на заднем конце вала при помощи металлической ступицы. При вращении крыльчатки жидкость из подводящего патрубка поступает к ее центру, затем захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса, а оттуда через полые приливы подается в рубашку охлаждения двигателя.

Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе насоса, обеспечивается самоподвижным сальником, установленным в крыльчатке и состоящей из уплот-нительной шайбы, резиновой манжеты и пружины, прижимающей шайбу к торцу корпуса подшипников. Своими выступами шайба входит в пазы крыльчатки и закрепляется обоймой. На переднем конце вала с помощью втулки установлена ступица, к которой крепится шкив привода насоса и вентилятора.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 4.3. Жидкостный насос в сборе с электромагнитной муфтой вентилятора

Вентилятор. Для повышения скорости потока воздуха, проходящего через радиатор, служит вентилятор (см. рис. 4.2). Устанавливаемые на двигателях вентиляторы имеют лопастей, которые изготовляют из листовой стали или пластмассы (у автомобилей ВАЗ-2106 «Жигули», «Москвич-2140» и др.).

На ряде двигателей лопасти вентилятора располагают в направляющем кожухе (диффузора), который улучшает вентиляцию подкапотного пространства и увеличивает количество воздуха, проходящего через радиатор. Для этой же цели лопасти 15 вентиляторов двигателей ЗМЗ-53, ЗИЛ-130 и др. изготовляют с отогнутыми концами в сторону радиатора.

На двигателях автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53-12, автобусах ЛиАЗ-677М и на многих легковых автомобилях привод вентилятора осуществляется клиноременной передачей. На дизелях ЯМЭ-236, -238 вентилятор приводится в действие через систему зубчатых колес непосредственно от зубчатого колеса распределительного вала.

На ряде моделей двигателей автомобилей семейства ГАЗ (ГАЗ-53-12 и ГАЗ-24-02) для лучшего поддержания в заданных пределах их теплового режима и уменьшения потери мощности на привод вентилятора последний приводится в действие электромагнитной муфтой. Центробежный насос в сборе с такой муфтой показан на рис. 4.3. Он состоит из корпуса, вала, крыльчатки с лопастями, самоподжимным сальником и электромагнитной муфты. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения электромагнитная муфта включается или выключается. Она состоит из электромагнита 6, установленного вместе со шкивом на ступице насоса, и ступицы вентилятора, соединенной пластинчатой пружиной с якорем, свободно вращающимся вместе со ступицей на двух шарикоподшипниках. Катушка электромагнита соединена с тепловым реле, датчик которого расположен в верхнем бачке радиатора.

Когда температура охлаждающей жидкости в верхнем бачке радиатора достигает 85—90 °С, контакты теплового реле замыкаются и в катушку электромагнита поступает ток от аккумуляторной батареи. Якорь притягивается к электромагниту, и ступица вместе с лопастями вентилятора начинает вращаться. При понижении температуры охлаждающей жидкости до 80—85 °С контакты реле размыкаются и вентилятор отключается.

На автомобилях ВАЗ-2108 «Спутник», -2109 и их модификациях устанавливают электровентиляторы. Включение и выключение электродвигателя вентилятора происходят в зависимости от температуры охлаждающей жидкости датчиком, ввернутым в верхний бачок радиатора.

На дизелях автомобилей семейства КамАЗ в приводе вентилятора установлена гидромуфта, передающая крутящий момент от коленчатого вала к вентилятору. Гидромуфта имеет регулятор-выключатель с термосиловым датчиком, реагирующим на тепловой режим работы двигателя. С повышением температуры охлаждающей жидкости до 80 °С активная масса, находящаяся в баллоне включателя, начинает плавиться с увеличением объема, вследствие чего шток датчика, воздействуя на золотник, открывает канал главной масляной магистрали, из которого масло поступает в гидромуфту, обеспечивающей плавное включение вентилятора.

Рис. 4.4. Термостат с твердым наполнителем:
а — общий вид; б — клапан термостата.закрыт; в — клапан термостата открыт

В зависимости от теплового состояния двигателя изменяется перемещение золотника, а следовательно, количество подаваемого масла в гидромуфту, что в свою очередь влияет на частоту вращения вентилятора. При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже 70 °С подача масла в гидромуфту прекращается и вентилятор отключается.

Термостат. Для ускорения прогрева холодного двигателя и автоматического поддержания его теплового режима в заданных пределах служит термостат. Конструктивно он представляет собой клапан, регулирующий количество циркулирующей жидкости через радиатор.

Термостаты могут быть с твердым или жидкостным наполнителем. На двигателях автомобилей ЗИЛ-130, КамАЭ-5320, «Москвич-2140» и др. применяют термостаты ствердым наполнителем (рис. 4.4, а).

Такой термостат располагается между патрубком (рис. 4.4, б) и корпусом выпускного трубопровода. Баллончик термостата заполнен активной массой, состоящей из смеси церезина (нефтяного воска) и медного порошка. Находящаяся в баллончике активная масса закрыта резиновой мембраной, на которой установлена направляющая втулка с отверстием для резинового буфера, предохраняющего мембрану от разрушения. На буфере установлен шток, связанный рычагом с клапаном, который в закрытом положении плотно прижимается к седлу пружиной.

При температуре охлаждающей жидкости (70 ±2) °С активная масса начинает плавиться и, расширяясь (рис. 4.4, в) перемещает вверх резиновую мембрану, буфер и шток. Последний, воздействуя на рычаг 8, начинает открывать клапан 6, полное открытие которого произойдет при температуре (83±2) °С. Следовательно, в интервале температур от 68 до 85 °С клапан термостата, изменяя свое положение, регулирует в заданных пределах количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, поддерживая тем самым нормальный температурный режим работы двигателя.

Жидкостные термостаты применяют в системах охлаждения двигателей автомобилей ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10 «Волга» и др. В корпусе (рис. 4.5, а) такого термостата находится гофрированный цилиндр из тонкой латуни, заполненный лег-коиспаряющейся жидкостью (смесь —70% этилового спирта и 30% воды). К верхней части гофрированного цилиндра штоком присоединен клапан термостата.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 75 °С гофрированный цилиндр находится в сжатом состоянии, клапан термостата при этом закрыт, а охлаждающая жидкость циркулирует через перепускной канал 2 (шланг) по малому кругу, минуя радиатор.

С повышением температуры охлаждающей жидкости давление в гофрированном цилиндре 6 увеличивается (рис. 4.5, б), клапан термостата приоткрывается и жидкость через патрубок (см. рис. 4.5, а) начинает циркулировать по большому кругу. При температуре выше 90 °С клапан термостата открывается полностью и вся жидкость циркулирует через радиатор.

Радиатор. Радиатор, являющийся теплообменным узлом, предназначен для передачи тепла от охлаждающей жидкости потоку воздуха. Каркас радиатора образован боковыми стойками (рис. 4.6, а), соединенными пластиной, припаянной к нижнему бачку. Он крепится к раме автомобиля на резиновых подушках, что необходимо для уменьшения вибраций и ударных нагрузок, возникающих при его движении.

Рис. 4.5. Термостат с жидкостным наполнителем: а—клапан термостата закрыт; б—клапан термостата открыт

Радиатор состоит из верхнего и нижнего бачков и теплорассеи-вающей сердцевины, наружная поверхность которой обдувается воздухом, рассеивающим теплоту, полученную жидким теплоносителем (охлаждающей жидкостью) от нагретых деталей двигателя.

Количество воздуха, проходящего через сердцевину, регулируется створками-жалюзи, установленными в специальной рамке на каркасе радиатора. Они выполнены в виде набора узких пластин из специального железа и снабжены шарнирным устройством, обеспечивающим их поворот из кабины водителя. В радиаторах применяют в основном трубчато-пластинчатые или трубчато-ленточные сердцевины.

Трубчато-пластинчатая сердцевина (рис. 4. 6, б) состоит из трех-четырех рядов латунных трубок овального сечения, к которым припаяны поперечно расположенные пластины, увеличивающие поверхность охлаждения.

Трубчато-ленточная сердцевина (рис. 4.6, в) состоит из плоских латунных трубок, между рядами которых размещаются широкие зигзагообразные ленты, имеющие специальные выштамповки, искривляющие воздушный канал и повышающие эффективность отдачи тепла потоку воздуха. Радиаторы с трубчато-ленточной сердцевиной получили широкое распространение и устанавливаются на большинстве двигателей.

В современных системах охлаждения закрытого типа горловина радиатора с установленной в ней пароотводной трубкой (см. рис. 4.7, а) герметически закрывается пробкой. Так как давление в такой системе охлаждения несколько больше атмосферного, то температура кипения жидкости (воды) находится в пределах 108—119 °С, из-за этого она меньше испаряется и реже закипает, что обеспечивает более длительную работу двигателя без дозаправки и перегрева.

Рис. 4.6. Радиатор и типы его сердцевин: а — устройство; б, в — соответственно трубчато-пластинчатая и трубчато-ленточная сердцевины

Герметичность закрытия горловины радиатора пробкой достигается упорной гофрированной шайбой (рис. 4.7, а) и пружиной, а сообщение системы охлаждения с атмосферой происходит через паровой и воздушный клапаны.

При избыточном давлении около 0,1 МП а (у двигателя ЗИЛ-130) и 0,045—0,55 МПа (у двигателя ЗМЗ-53-11) паровой клапан открывается и пар или жидкость поступает к пароотводной трубке. Из-за разрежения, возникающего после выхода пара, давление в системе снижается и при его уменьшении на 0,01 МПа открывается воздушный клапан (рис. 4.7, б), что предохраняет верхний бачок радиатора от деформации под действием давления воздуха.

На двигателях автомобилей ЗИЛ-131, КамАЭ-5320, ВАЗ-2105 «Жигули», «Москвич-2140» и др. в систему охлаждения устанавливают расширительный (конденсаторный) бачок (см. рис. 4.1,6), служащий для поддержания постоянного объема циркулирующей жидкости. Для контроля уровня жидкости на бачке имеется контрольная метка или кран (у автомобиля КамАЭ-5320).

В пробке расширительного бачка (у автомобилей ЗИЛ-131, КамАЗ-5320) или в пробке радиатора (у автомобилей ВАЗ-2105 «Жигули», «Москвич-2140») размещаются выпускной и впускной клапаны, устройство и принцип действия которых аналогичны описанным выше паровому и воздушному клапанам.

При избыточном давлении в системе охлаждения открывается выпускной клапан и пар или жидкость по трубопроводу отводится в расширительный бачок. По мере понижения температуры двигателя объем охлаждающей жидкости уменьшается, вследствие чего создается разрежение, под действием которого открывается впускной клапан, и жидкость из расширительного бачка поступает обратно в радиатор, в результате объем жидкости в системах охлаждения поддерживается постоянным при работе двигателя.

Охлаждающую жидкость сливают через сливные краны, расположенные соответственно на нижнем патрубке радиатора и в нижней части блока-картера, при этом пробки радиатора и расширительного бачка должны быть открытыми. У двигателей ЗИЛ управление кранами дистанционное с выводом тяг в подкапотное пространство.

Рис. 4.7. Пробка радиатора с открытым клапаном:
а—паровым; б—воздушным

Вместимости систем охлаждения автомобилей составляют: у ЗИЛ-130—26; у ЗИЛ-4331—27, у КамАЭ-5320—35, у ГАЗ-ЗЮ2— 12, у ВАЗ-2108 «Спутник» — 7,8.

Рекламные предложения:

Читать далее: Условия смазывания деталей

Категория: — Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Насос жидкостной — Энциклопедия по машиностроению XXL

О в с я н и и к о в Б. В. Теория и расчет насосов жидкостных ракетных двигателей, Оборонгиз, 1960.  [c.319]

В ракетных двигателях оба компонента горючей смеси подаются в камеру сгорания насосами (жидкостные ракетные двигатели) может использоваться также и твердое рабочее вещество, которое имеет Б своем составе кислород, чаще всего в химически связанном виде (пороховые ракеты).  [c.266]

Как указывалось выше, при жидкостной смазке поверхности цапфы и подшипника разделены устойчивым масляны.м слоем. Поэтому цапфа и вкладыш практически не изнашиваются. Это самый благоприятный режим работы подшипников скольжения. Для создания жидкостной смазки необходимо, чтобы в масляном слое возникало избыточное давление или от вращения вала (гидродинамическое), или от насоса (гидростатическое). Чаще применяют подшипники с гидродинамической смазкой (рис. 3.151), сущность которой в следующем. Вал при своем вращении увлекает масло в клиновый зазор 3 между цапфой 2 и вкладышем 1 и создает избыточное гидродинамическое давление (см, эпюру давлений в масляном слое), обеспечивающее всплытие цапфы.  [c.414]

Гидростатические опоры скольжения. В опорах, несущих значительную нагрузку при сравнительно малой скорости скольжения, жидкостный режим трения обеспечивается подачей смазки под давлением. Необходимая величина давления определяется из условия всплывания вала при пуске, начиная от нулевой скорости, и поддержания его в таком состоянии при полной нагрузке. Нагнетаемая насосом смазка разделяет поверхности цапфы и подшипника и обеспечивает длительную работу практически без износа. Одна из конструкций гидростатических  [c.447]

Понятие о гидростатической и гидродинамической смазке. Гидростатической называется жидкостная смазка, при которой полное разделение поверхностей трения осуществляется в результате поступления жидкости в зазор между ними под внешним давлением (например, от насоса).  [c.226]

Жидкостно-реактивный двигатель, схема которого приведена на рис. 14.6, состоит из камеры сгорания 1 с соплом 2, системы подачи топлива 3, в которую входят баки, насосы, агрегаты управления. Рабочие компоненты топлива — горючее и окислитель — подаются в камеру сгорания через форсунки 4, перемешиваются там и сгорают. Продукты сгорания расширяются в сопловом канале. При этом часть теплоты, которой они обладают, превращается в кинетическую энергию вытекающей среды. Скорость истечения га-  [c.173]

Схема жидкостного реактивного двигателя показана на рис. 17.37. Жидкое топливо и жидкий окислитель подаются в камеру сгорания 2 при помощи питательных насосов 1. Топливо сгорает при постоянном давлении (что является наиболее простым) с постоянно открытым соплом 3. Газообразные продукты сгорания, расширяясь в сопле н вытекая из него с большой скоростью, создают необходимую для движения летательного аппарата силу тяги.  [c.567]

Если пренебречь затрачиваемой на привод жидкостных насосов работой (ЧТО вполне допустимо, так как вследствие малой величины удельного объема жидкости работа насоса вообще незначительна), то  [c.568]

В рассмотренных принципиальных схемах термотрансформаторов в установку входили двигатель, производящий механическую работу, и тепловой насос, потребляющий эту работу. Однако можно себе представить схему термотрансформатора, в которой оба эти элемента отсутствуют. Такая схема имеет место, например, при использовании в качестве термотрансформатора абсорбционной машины. В установке с абсорбционной холодильной машиной (если пренебречь небольшой величиной работы жидкостных насосов) за один цикл затрачивается в генераторе при температуре t en теплота поглощается от охлаждаемого тела в испарителе при температуре Д теплота q и выделяется при температуре заключенной в интервале между t en и в конденсаторе и абсорбере, теплота + a- Если испаритель имеет  [c.631]

Определить индикаторную мощность ротационного вакуум-насоса с жидкостным поршнем по следующим данным среднее индикаторное давление = 0,48-10 Па, подача вакуум-насоса Q = = 6,2 м /мин.  [c.109]

Гидросистемы, состоящие из насосов, трубопроводов, различных гидроагрегатов, широко используют в машино Строении в качестве системы жидкостного охлаждения, топливоподачи, смазки и др.  [c.8]

Струйные насосы по виду рабочей и перекачиваемой жидкости могут быть жидкостно-жидкостными, газожидкостными и газовыми.  [c.211]

Задача 4.40. Дана схема в двух проекциях жидкостного тракта системы охлаждения V-образного двигателя (дизеля) большой мощности. Центробежный насос Н, имеющий один вход и два выхода, нагнетает жидкость в охлаждающие рубашки блоков Б цилиндров по трубам /ь d. Из блоков жидкость движется по трубам /2 в радиатор Р, а из радиатора — снова в насос Н по трубе /з йз-По данным размерам труб, значениям коэффициентов сопротивления блока бл, радиатора и колена к, а также коэффициента Дарси (режим течения турбулентный) и по характеристике насоса Н при частоте вращения /г=1500 об/мин, требуется  [c.86]

К. Э. Циолковскому принадлежит также первенство в изобретении комбинированного воздушно-реактивного двигателя, метода охлаждения жидкостного реактивного двигателя одним из компонентов топлива, специального насоса для подачи жидких горючего и окислителя в камеру сгорания.  [c.415]

Затрачиваемая на привод жидкостного насоса работа настолько незначительна, что может не приниматься во внимание.  [c.484]

Действительно, в установке с абсорбционной холодильной машиной (если пренебречь небольшой величиной работы жидкостных насосов) за один цикл затрачивается в генераторе при температуре г количество тепла qr, поглощается от охлаждаемого тела в испарителе при температуре h количество тепла qo и выделяется при температуре t2, заключенной между /г и 1 1, в конденсаторе и абсорбере количество тепла  [c.493]

В камеру сгорания жидкостного ракетного двигателя специальными насосами подаются жидкое топливо и жидкий окислитель. В камере сгорания топливо сгорает, а образовавшиеся при этом газообразные продукты сгорания при движении по соплу расширяются по адиабате 12 (рис. 1.32,6). При работе ракетного двигателя на расчетном режиме давление газов на срезе сопла оказывается равным (точка 2) давлению внешней среды.  [c.63]

При насосной системе подачи топлива основное повышение давления его компонентов создается не в баках, а насосами 12, 16 (см. рис. 6.6, в, г). Привод насосов осуществляется газовой турбиной 15. В большинстве случаев в качестве источника газа для привода турбины турбонасосного агрегата (ТНА), включающего насосы и турбину, используются жидкостные газогенераторы (ЖГГ) 14, работающие, как правило, на основных компонентах топлива ЖРД. Продукты генерации в ЖГГ называются окислительными, если они получены при избытке окислителя (коэффициент избытка окислителя а > 1), и восстановительными, если имеется избыток топлива (а [c.265]

Для обеспечения безопасной работы установки периодически осуществляется слив кубовой жидкости через испаритель 24 и отогрев адсорберов 22 и 4 (в реальной схеме предусматриваются резервные адсорберы). Кроме того, для выработки холода в пусковой период в жидкостном режиме и для обеспечения длительной безостановочной работы установки имеются резервные турбодетандер 5 и запасной насос. 23 кубовой жидкости. Большое количество азотных регенераторов объясняется исключительно конструктивными соображениями диаметр каждого регенератора равен 3,2 м, а высота составляет примерно 7 м.  [c.327]

Расчет. В жидкостных опорах, учитывая вероятность металлического контакта трущихся поверхностей опор, основные размеры (диаметр цапфы, длина подшипника) определяют расчетом, аналогичным расчету опор с трением скольжения (см. 142). В гидродинамических опорах, кроме этого, расчетом определяют минимальную толщину масляного слоя, зависящую от угловой скорости вращения вала, вязкости масла и удельного давления на опору, и необходимую величину зазора между цапфой и вкладышем. В гидростатических опорах задаются числом капиллярных отверстий и, исходя из нагрузки на опору, определяют необходимое давление д смазки, величину зазора между цапфой и подшипником и расход смазки, по которому подбирают насос.  [c.471]

Этот метод очистки оказывается также весьма эффективным, когда вода в масле находится в виде стойкой эмульсии. Такие эмульсии легче устраняются, если отстою предшествует предварительный подогрев. Когда эмульсия выдерживается при повышенной температуре и вязкость масла значительно уменьшается, происходит укрупнение дисперсных частиц воды и они легче оседают на дно отстойника. Поэтому все циркуляционные системы смазки, в которые во время работы попадает вода, несмотря на наличие уплотнений, обычно проектируются с двумя резервуарами, один из которых всегда может быть использован в качестве отстойника. Емкость этих резервуаров в зависимости от назначения системы смазки стараются выбирать как можно больше, так как чем больше резервуар, тем меньше скорость масла в нем и тем лучше условия отстоя. Так, например, в системе смазки подшипников жидкостного трения прокатных станов емкость каждого из резервуаров выбирается больше минутной производительности насоса в 50—60 раз.  [c.34]

Большинство ответственных систем имеют два насоса рабочий и резервный. Системы смазки рольгангов часто не нуждаются в маслоохладителях. Для смазки подшипников электрических машин с большим временем выбега (маховичный привод) желательно применение систем с верхним напорным баком или с аккумуляторной батареей и приводом одного из насосов от двигателя постоянного тока. Для систем проточной смазки рольгангов с зубчатыми передачами и подшипников электрических машин с комбинированной проточно-кольцевой смазкой и сравнительно небольшими расходами масла с успехом применяются шестеренные насосы. Выбор насосов обычно производят по суммарному расходу масла в системе с некоторым запасом, учитывая уменьшение их производительности по мере износа. Для большинства систем смазки применяются ротационно-поршневые насосы. Резервуары для масла обычно снабжаются паровым подогревом, а электроподогрев применяется для резервуаров малой емкости и только там, где трудно применить водяной пар. Емкость резервуаров принимается равной 20—25-кратной минутной производительности насоса, а в системах для подшипников жидкостного трения прокатных станов, в которые попадает вода или эмульсия, — 50—60-кратной минутой производительности насоса. Шестеренные насосы завода Гидропривод из-за необходимости отвода утечки в резервуар самотеком желательно устанавливать на крышках резервуаров.  [c.91]

Кроме того, графитовые подшипники используются в жидкостных расходомерах и в специальных насосах, применяемых в основном в химической и текстильной промышленности.  [c.139]

Исполнительное балансировочное устройство может быть различных типов, например жидкостное устройство, управляемое с помощью клапанов для пропуска балансировочной жидкости, подача которой может осуществляться как принудительно (насосом), так и под действием центробежных сил. Механический исполнительный механизм может иметь двигатели, перемещающие тем или иным путем грузы и управляемые с помощью системы контактов. Переключение клапанов или контактов производится с помощью индикаторного устройства.  [c.290]

Высокая деформируемость резины способствует более равномерному распределению давления по длине вкладыша в условиях смешанного и жидкостного трения, например при водяной смазке, кроме того, абразивные частицы, содержащиеся в воде, вминаются в мягкую поверхность резины, перекатываются по ней, не производя режущего действия, и выносятся с водой в смазочную канавку. При наличии песка, ила или грязи в смачивающей и охлаждающей подшипник воде вкладыш должен иметь канавки, резина — высокое сопротивление износу. Резино-ме-таллические вкладыши устанавливают в дейдвудных устройствах морских и речных судов, в центробежных Песковых или артезианских насосах, гидравлических турбинах, турбобурах и т.п. Податливость подшипников со свинцовым покрытием вкладышей имеет небольшое сопротивление пластической деформации. Пластмассы, подобно резине, способны более равномерно распределять нагрузку по длине вкладыша и при прочих равных условиях обеспечивать большую грузоподъемность смазочного слоя, чем антифрикционные металлы.  [c.180]

Рассчитать центробежный насос жидкостного ракетного двига теля для подачи этилового спирта (у = 0,781 г см ) в количес 50 кг сек при давлении подачн 20 ати, Давление на всасывани , насоса принято ати. Число оборотов принять равным  [c.396]

Применение пайки и склеивания в машиностроении возрастает в связи с широким внедрением новых конструкционных материалов (например, пластмасс) и высокопрЬчных легированных сталей, многие из которых плохо свариваются. Примерами применения пайки в машиностроении могут служить радиаторы автомобилей и тракторов, камеры сгорания жидкостных реактивных двигателей, лопатки турбо-реактивных авиадвигателей, топливные и масляные насосы и др. Клеевые соединения элементов конструкции находят достаточно широкое применение в самолетостроении. Путем склеивания можно соединять элементы конструкции малой толщины с разнородными заполнителями. Так, например, на смену клепаной конструкции обшивки самолета приходит клеевая конструкция (см. рис. 3.8, где 1 — стыковка по контуру, II — клеевое соединение панелей с поясом лонжерона, III — клеевое соединение панелей с профилем носка крыла).  [c.362]

Ракетные двигатели работают на топливе И окислителе, которые транспортируются вместе с двигателем, поэтому его работа не зависит от внешней среды. Жидкостные ракетные двигатели работают на химическом жидком топливе, состоящем из топлива и окислителя. Жидкие компоненты топлива непрерывно подаются под давлением из баков в камеру сгорания насосами (при турбонасосной подаче) или давлением сжатого газа (при вытеснительной или баллонной подаче). В камере сгорания в результате химического взаимодействия топлива и окислителя образуются продукты сгорания с высокими параметрами, при истечении которых через сопло образуется кинетическая энергия истекаюшей среды, в результате чего создается реактивная тяга. Таким образом, химическое топливо служит как источником энергии, так и рабочим телом.  [c.259]

Использование пневмогидравлических устройств в технологических машинах выгодно тем, что они допускают применение нормализованных гидравлических клапанов, золотников, дросселей и других устройств. Это обстоятельство значительно упрощает и удешевляет конструкции. Вместе с тем экономичность конструкций может быть повышена и за счет другого свойства, которым обладают пневмогид-равлические механизмы. Обычно для привода этих механизмов в гидравлических системах применяются жидкостные насосы. Однако многие современные предприятия имеют разветвленную централизованную пневматическую сеть.  [c.227]

На случай внезапного прекращения подачи тока от заводской электросети, как правило, никаких аварийных устройств для смазочной системы не требуется, так как при отключении двигателей насосов обычно отключаются и двигатели приводов смазываемых машин (обесточиваются обмотки вовбуждения), а время выбега технологического оборудования при отсутствии маховиков не может быть продолжительным и в течение этого времени обслуживаемые машины и механизмы могут оставаться без подачи масла. Исключение составляют только системы подшипников жидкостного трения, в которых с этой целью предусматриваются пресс-баки.  [c.47]

---

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы — машины с жидкостным ротором

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы или машины с жидкостным ротором, как их еще называют, часто носят название и водокольцевых насосов по причине частого использования в них воды в качестве рабочей жидкости. Название жидкостно-кольцевых насосов дано на основании принципа действия механизма данного типа насосов. Так, рабочее колесо, что вращается в цилиндрическом корпусе, частью заполненного жидкостью, являет собой эксцентрично расположенный ротор с радиально расположенными лопатками. При вращении лопатки рабочего колеса захватывают жидкость, а после отбрасывают ее к стенкам корпуса. Как результат, образовывается вращающееся кольцо жидкости внутри корпуса насоса. Рабочей полостью аппарата данного типа является серповидной формы пространство, находящееся между втулкой рабочего колеса и кольцом жидкости. Рабочая полость машины делится на отсеки переменного объема благодаря лопаткам рабочего колеса.

В зависимости от объема ячейки происходит либо всасывание (при ее увеличении), либо сжатие и нагнетание (при уменьшении ячейки). При процессе сжатия тепло, подвергнутого сжатию газа, передается жидкости. Это дает возможность сохранить температуру газа практически неизменной – на выходе из насоса и на входе его температуры почти не отличаются. А температура рабочей жидкости повышается, из-за чего появляется необходимость ее регулярной замены. Поступает в насос рабочая жидкость двумя путями: либо посредством всасывающего патрубка, либо посредством гидравлического уплотнения вала рабочего колеса в рабочую полость аппарата. Уходит рабочая жидкость через нагнетательные окна вместе со сжатым газом. Основным плюсом жидкостно-кольцевых вакуумных насосов является простота их работы. Насос содержит небольшое количество деталей – это корпус, рабочее колесо и две торцевые крышки.

Данный тип насоса имеет только одну движущуюся деталь – это вращающееся рабочее колесо. Рабочее колесо и корпус машины, также торцевые крышки имеют гарантированный зазор, а отсутствие в машине трущихся деталей гарантирует износостойкость. Кроме того, отсутствие в насосе таких деталей как шестеренчатые передачи и клапаны также обеспечивает высокий уровень надежности работы аппарата. В необходимости применения маслонасосов и специальных систем смазки насосы с жидкостным ротором также не нуждаются, потому как уплотнение зазоров между корпусом и рабочим колесом, а также смазка сальников уплотнения вала ротора происходит благодаря рабочей жидкости. Консистентная смазка производится только в подшипниках ротора.

Низкую стоимость и простоту использования насоса обеспечивает отсутствие необходимости изготовления деталей высокого класса точности. Износ торцевых поверхностей рабочего колеса появляется спустя много лет службы насоса и при наличии в отсасываемом газе примесей. Такой износ корректируется при помощи подбора прокладок между торцевыми крышками и корпусом.

Водокольцевые вакуумные насосы одни из немногочисленных безмасляных форвакуумных насосов. Такие насосы не нуждаются в многократной фильтрации газа и нечувствительны к наличию в газе разного рода примесей. Примеси остаются в жидкостном кольце, в то время как на выходе из аппарата получаем очищенный газ. К тому же, постоянное движение жидкости препятствует отложению внутри корпуса засоряющих насос частиц – они выводятся им с уходящей жидкостью.

Вакуумными насосами с водой в качестве рабочей жидкости производится равномерное отсасывание и подача сжимаемого газа: одновременно с отсасыванием газа производится и его подача в емкость с давлением, что превышает атмосферное. Водокольцевые вакуумные насосы отличает изотермичность процесса сжатия газа, что является непременным условием при сжатии ряда газов.

Высокое содержание в отсасываемых газах водяных паров взаимодействуя с рабочей жидкостью способствует образованию конденсата в насосе, что, в свою очередь, повышает его производительность.

Среди недостатков водокольцевых вакуумных насосов – относительно низкий вакуум. Так, водокольцевые вакуумные насосы отечественных производителей обеспечивают вакуум до 80-40 мм рт.ст., а некоторые насосы достигают вакуума в 20 мм рт.ст., но он не является стабильным. Двухступенчатые водокольцевые вакуумные насосы зарубежных производителей обеспечивают достижение вакуума в 10 мм рт.ст. Но такие показатели давления в ряде случаев являются недостаточно низкими. В таких случаях, с целью снижения рабочего давления до 5-8 мм рт.ст. используют предвключенные воздушные эжекторы. А для достижения еще более низких показателей вакуума (порядка 2-0,5 мм рт.ст.) применяют двухступенчатые предвключенные эжекторы.

Сферы применения жидкостно-кольцевых вакуумных насосов

Водокольцевые вакуумные насосы нашли применение в ряде отраслей производства преимущественно благодаря доступности, конструктивной простоте в использовании и обслуживании, высокой надежности, возможности изотермического сжатия газожидкостных смесей, не загрязняя их маслом. Жидкостно-кольцевые насосы нашли широкое применение в химической промышленности, где используют их в качестве компрессоров для сжатия газа до 0,6-0,8 мПа, как вакуумные насосы с целью разрежения с абсолютным давлением до 3-5 кПа, а также в качестве химических реакторов для осуществления массообменных процессов между рабочей жидкостью и сжатым газом.

В ряде производств водокольцевые насосы являются единственно приемлемым типом насосов для применения. К примеру, при необходимости использования безмасляного вакуума, абсолютное давление которого достигает 10-20 кПа. А использование воздушных эжекторов дает возможность снизить абсолютное давление до 0,1 кПа, а это в свою очередь делает возможным применение водокольцевых вакуумных насосов в системах безмасляной откачки как форвакуумные насосы.

Вакуумные насосы с жидкостным ротором используются вместо водоструйных вакуумных насосов для отсоса паровоздушной смеси в паротурбинных установках тепловых электростанций, снижая расход воды примерно в два раза. Ежегодно несколько тысяч таких установок используются для обеспечения противопожарной безопасности на газовых и нефтяных месторождениях, а также для дегазации рабочей жидкости во время бурения скважин. Кроме того, жидкостно-кольцевые насосы широко применяются в производстве строительных материалов, где их используют для обезгаживания минеральных масс. Насосы данного типа также нашли применение в кондитерском производстве для ускоренного приготовления карамели, для сушки в ряде производств, в доильных установках и пр.

 

жидких концов | Принципы дозирующего насоса Milton Roy

Конструкция мембраны с механическим приводом

Семейство мембранных насосов Milton Roy с механическим приводом называется серией MacRoy G. Они представляют собой лучший баланс между низкой стоимостью насоса и высоким качеством работы. Поскольку у него нет утечки через мембрану, он является отличным насосом для критически важных и дорогих химикатов или там, где есть проблемы с окружающей средой.

Серия с механическим приводом — отличный выбор там, где требуются шламы и абразивные химикаты вплоть до максимального диапазона расхода и давления насоса.Они также хорошо переносят жидкости с высокой вязкостью, обеспечивая экономичное решение для множества сложных применений.

Насосы с механическим приводом работают с плунжером, непосредственно прикрепленным к диафрагме. Это крепление обычно происходит с помощью болта и зажима, проходящего через плунжер и через диафрагму.

Прямое крепление поршня к диафрагме соединяет привод насоса и двигатель с жидкостной частью. Движение привода насоса перемещает плунжер вперед и назад, тем самым вызывая всасывание из подающего резервуара и прокачивая выбранную жидкость через присоединенную транспортную инфраструктуру.Эта серия насосов обычно обнаруживает пики давления при 175 фунтах на квадратный дюйм, но ограничивается только расходом в зависимости от объема смачиваемой части.

Максимальный срок службы насоса может быть достигнут путем замены диафрагмы через рекомендуемые интервалы технического обслуживания. Обнаружение утечки может быть легко обнаружено из заполненной воздухом камеры, обычно находящейся при атмосферном давлении на стороне привода жидкостной части. Это обеспечивает самый дешевый вариант обнаружения утечек на рынке.

Как и в случае любого химического вещества, где связывание газа может быть проблемой, рекомендуется использовать дегазирующий клапан для выпуска отходящих газов в результате перемешивания или изменений давления, испытываемых жидкостью, имеющей характеристики отходящего газа.Некоторые из этих жидкостей, которые могут образовывать отходящие газы в результате потери давления, — это NaOCl, h3O2 и некоторые специальные химические вещества.

Насосы с механическим приводом хорошо работают в этих приложениях, обеспечивая диапазон 10: 1 в качестве стандарта для всей линейки продуктов. Добавление технологии VFD и дистанционного управления ходом позволит довести диапазон изменения до 100: 1. Мембранные насосы с механическим приводом легко обслуживаются и обеспечивают годы службы с минимальными затратами.

Жидкостные мембранные насосы для OEM-устройств

Преимущества жидкостных мембранных насосов Thomas

Мембранные жидкостные насосы

Thomas обеспечивают высокую эффективность работы наряду с непрерывным потоком жидкости с минимальными импульсами.Даже наши жидкостные насосы с микродиафрагмой обеспечивают плавную перекачку среды без пузырьков.

Наш портфель жидкостных мембранных насосов охватывает диапазон расхода от 0,0063 кубических футов в минуту (180 мл / мин) до более 0,0635 кубических футов в минуту (1800 мл / мин), рабочее давление до 58 фунтов на кв. Дюйм (4 бара) и высоту всасывания до 18 дюймов ртутного столба ( 6 м H ₂ O)

Кроме того, клиенты могут выбрать различные конфигурации головок для требований большого объема. Мы предлагаем различные варианты двигателей, включая широкий ассортимент щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока.В зависимости от типа жидкости заказчик может выбрать материалы компонентов насоса, которые обеспечат необходимую химическую стойкость, например EPDM, FKM, PTFE или FFKM.

Выберите жидкостные диафрагменные насосы Thomas для своих OEM-устройств

Безмасляные диафрагменные жидкостные насосы Thomas отличаются исключительной прочностью и долговременной совместимостью с превосходной стойкостью к химическим или механическим воздействиям и длительным сроком службы без обслуживания. Эти самовсасывающие насосы подходят для перекачивания жидкостей против высокого давления в системе, а также для точного дозирования, дозирования или аспирации широкого диапазона жидкостей.Они выделяются на рынке своей превосходной надежностью и долговечностью даже при работе с агрессивными и абразивными средами.

Thomas с гордостью предлагает линейку жидкостных насосов с микродиафрагмой, которые обеспечивают высочайшее качество, максимальную эффективность, а также надежность и точность. Наше портфолио можно настроить практически любым способом.

Это причина, по которой ведущие производители устройств во многих отраслях промышленности выбирают жидкостные насосы Thomas с небольшой диафрагмой. Наши разработки по обеспечению надежности насосов обеспечивают результаты срока службы в 4 раза быстрее, чем традиционные процедуры тестирования.Вот почему наши обширные исследования и разработки и инновации сделали нас одним из ведущих поставщиков жидкостных мембранных насосов.

Рекомендуемые области применения с жидкостными мембранными насосами

• Печать
• Диагностика in vitro (IVD)

Купить жидкостные кольцевые насосы онлайн

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы и жидкокольцевые компрессоры

Airtech представляют собой ротационные непульсирующие насосы прямого вытеснения.Вакуумные насосы с жидкостным кольцом, также известные как вакуумные насосы с водяным кольцом, содержат единственную движущуюся часть — ротор. Ротор расположен эксцентрично внутри цилиндрического корпуса. Жидкость подается в насос и за счет центробежной силы образует жидкое кольцо вокруг корпуса, в результате чего образуются камеры сжатия. Airtech предлагает как одноступенчатые, так и многоступенчатые жидкостно-кольцевые вакуумные насосы из различных материалов конструкции для различных областей применения. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы подобрать для вас подходящее решение для вакуумирования водяного кольца.

Преимущества водяных кольцевых вакуумных насосов

• Допускается унос жидкости
• Тихая работа, низкий уровень вибрации
• Вакуум до 29 ″ HgV
• Практически не требует обслуживания
• Сейф для взрывоопасных газов
• Торцевые уплотнения стандартные

Жидкостно-кольцевой вакуумный насос Типы жидкостей

• Вода
• Масло
• Растворители
• Гликоли
• Спирты

Применение вакуумного насоса с жидкостным кольцом

• Вакуумное формование изделий из бумажной массы и пластмасс
• Пластиковый экструдер для дегазации и перекачивания воды
• Вакуумная перегонка
• Вакуумная фильтрация
• Вакуумная заливка
• Пищевая промышленность для вакуумного массажа и потрошения птицы и рыбы
• Наполнение бутылок
• Deareation
• Стерилизация
• Улавливание паров и растворителей
• Конденсатор выхлопной
• Кристаллизация

Типы жидкостных кольцевых насосов и жидкостных кольцевых компрессоров

Жидкостный насос

— обзор

2.

7 Центробежные насосы по сравнению с поршневыми насосами

Центробежные и поршневые насосы используются для перекачивания жидкостей по трубопроводу от точки начала до конечной точки подачи при требуемой скорости потока и давлении. Для увеличения расхода потребуется большее давление насоса. В большинстве жидкостных трубопроводов используются центробежные насосы из-за их гибкости и меньшей стоимости эксплуатации по сравнению с поршневыми насосами.

Поршневые насосы относятся к категории поршневых насосов прямого вытеснения (PD) и обычно используются для линий нагнетания жидкости в системах сбора нефтепроводов.

Центробежный насос увеличивает кинетическую энергию жидкости из-за центробежной скорости вращения рабочего колеса насоса. Эта кинетическая энергия преобразуется в энергию давления в улитке насоса. Чем выше частота вращения крыльчатки, тем выше создаваемое давление. Увеличенный диаметр рабочего колеса увеличивает скорость и, следовательно, давление, создаваемое насосом. По сравнению с насосами PD центробежные насосы имеют меньший КПД. Однако центробежные насосы могут работать на более высоких скоростях для создания более высоких скоростей потока и давления.Центробежные насосы также требуют меньшего обслуживания, чем насосы PD.

Насосы PD, такие как поршневые насосы, работают путем нагнетания фиксированного объема жидкости от входа к выходу насоса. Эти насосы работают на более низких скоростях, чем центробежные насосы. Поршневые насосы вызывают прерывистый поток. Винтовые насосы и шестеренчатые насосы также относятся к насосам PD, но работают непрерывно по сравнению с поршневыми насосами.

Современные жидкостные трубопроводы в основном проектируются с использованием центробежных насосов из-за их гибкости по объемам и давлению.В нефтепроводных установках, где жидкость из промысловой системы сбора закачивается в магистральный трубопровод, могут использоваться насосы PD. На рисунках 9.5 и 9.6 показаны типичные центробежные насосы и поршневые насосы, используемые в трубопроводной промышленности.

Рисунок 9.5. Типовой центробежный насос.

Рисунок 9.6. Поршневой насос.

Центробежные насосы обычно подразделяются на насосы с радиальным, осевым и смешанным потоком. Насосы с радиальным потоком развивают напор за счет центробежной силы. Насосы с осевым потоком, с другой стороны, развивают напор за счет толкающего или подъемного действия лопастей рабочего колеса на жидкость.Насосы с радиальным потоком используются, когда требуется высокий напор, тогда как насосы с осевым потоком и насосы смешанного потока в основном используются для приложений с низким напором и высокой производительностью.

Производительность центробежного насоса представлена ​​серией кривых, которые вместе называются характеристическими кривыми насоса. На них показано, как напор, эффективность и мощность насоса зависят от расхода (или производительности), как показано на рисунке 9.7.

Рисунок 9.7. Производительность центробежного насоса.

Кривая напора показывает напор насоса на левой вертикальной оси, тогда как расход показан на горизонтальной оси.Эта кривая может называться кривой H-Q или кривой напора. Когда речь идет о насосах, термин «производительность» используется как синонимы к скорости потока. Кривая эффективности называется кривой E-Q и показывает, как эффективность насоса зависит от производительности. Кривая мощности, такая как зависимость тормозной мощности (л.с.) от производительности, показывает мощность, необходимую для работы насоса при различных расходах. Другой важной характеристикой насоса является кривая зависимости NPSH от расхода. NPSH, или чистый положительный напор на всасывании, важен при перекачивании жидкостей с высоким давлением пара и будет обсуждаться позже в этой главе.

Кривые производительности для конкретной модели насоса обычно строятся для конкретного размера и скорости рабочего колеса насоса (пример: рабочее колесо 10 дюймов, 3560 об / мин). Характеристики насоса, указанные производителем, всегда основаны на воде как перекачиваемой жидкости. При перекачивании жидкостей, отличных от воды, эти кривые могут потребовать корректировки удельного веса и вязкости жидкости. В установках USCS давление, создаваемое насосом, измеряется в футах водяного столба, а скорость потока указывается в галлонах / мин. В единицах СИ напор указывается в метрах водяного столба, а расход может быть в м ³ / ч или л / с.В единицах USCS мощность насоса всегда указывается как BHP, тогда как кВт используется в единицах SI.

В дополнение к четырем характеристическим кривым поставщики насосов предоставляют кривые напора насоса, построенные для различных диаметров рабочего колеса, и кривые изоэффективности.

Пример этого показан на рисунке 9.8.

Рисунок 9.8. Производительность центробежного насоса для рабочего колеса разного размера.

Другой набор кривых, предоставляемых поставщиками центробежных насосов, называется составной диаграммой характеристик и показан на Рисунке 9.9.

Рисунок 9.9. Таблица номинальных характеристик композитных центробежных насосов.

Насос PD непрерывно перекачивает фиксированный объем при различных давлениях. Он способен обеспечивать любое необходимое давление при фиксированной скорости потока в рамках конструктивного исполнения. Этот фиксированный расход зависит от геометрии насоса, такой как диаметр диаметра, хода и т. Д. Типичная кривая объема давления и объема насоса PD показана на рисунке 9.10.

Рисунок 9.10. Производительность поршневого насоса прямого вытеснения.

Насос для работы с жидким металлом | PNAS

Значение

Использование малых насосов в настоящее время затруднено из-за их ограниченного расхода по отношению к входной мощности или их довольно сложного процесса изготовления.Эти проблемы возникают, поскольку многие обычные эффекты накачки зависят от движущихся элементов. Здесь мы демонстрируем концепцию насоса с жидким металлом без механических частей, просто добавляя капли Galinstan. Насос для жидкого металла создает высокие скорости потока (> 5000 мкл / мин) при исключительно низкой мощности (<15 мВт) за счет электросмачивания / глубокого смачивания поверхности при приложении электрического поля. Представленный насос одновременно эффективен и прост; следовательно, у него есть потенциал для продвижения области срабатывания в небольших системах.

Abstract

Малогабаритные насосы станут сердцем многих будущих платформ микро / нанометров. Однако интеграция малогабаритных насосов в настоящее время затруднена из-за ограниченного расхода по отношению к входной мощности и довольно сложных процессов их изготовления. Эти проблемы возникают, поскольку многие обычные эффекты накачки требуют сложных движущихся элементов. Здесь мы демонстрируем систему, которую мы называем насосом с жидким металлом, для приведения в действие ряда жидкостей без механических движущихся частей при приложении небольшого электрического поля.Этот насос содержит каплю жидкого металла, которая вызывает поток жидкости с высокой скоростью потока, но с исключительно низким энергопотреблением за счет электросмачивания / глубокого смачивания поверхности металла. Мы представляем теорию, объясняющую этот насосный механизм, и показываем, что работа принципиально отличается от других существующих насосов. Представленный насос для жидких металлов является одновременно эффективным и простым, и, таким образом, имеет потенциал для фундаментального прогресса в области микрофлюидики.

Двигатели — это системы, преобразующие различные виды энергии в механическое движение, которые используются в различных микромасштабных системах, включая микрореакторы на кристалле лаборатории (1⇓ – 3), микроэлектромеханические (МЭМС) приводы (4) и микромасштабные теплообменники (5, 6) и многие другие.Одними из самых важных представителей семейства двигателей являются жидкостные насосы. В малогабаритном режиме такие насосы в основном можно разделить на механические и немеханические. В механических насосах движущая сила создается движущимися частями, которые возбуждаются с помощью пьезоэлектрического (7), электростатического (8), термопневматического (9), пневматического (10), электромагнитного (11) эффектов или деформации посредством электросмачивания (12). У механических насосных систем есть несколько недостатков, которые в значительной степени связаны с тем, что движущиеся части вызывают потери энергии из-за тепла, выделяемого трением, и довольно сложными процессами их изготовления (13, 14).Кроме того, наличие движущихся частей увеличивает вероятность отказа, который может стать серьезным в сложных системах и потенциально может включать в себя множество насосов. Среди разновидностей механических насосов только пьезоэлектрические блоки могут производить высокие скорости потока до 20000 мкл / мин при относительно низкой входной мощности (> 50 мВт) (13, 15). Однако пьезоэлектрические блоки обычно требуют рабочего напряжения более 100 В (13, 15). В качестве альтернативы, немеханические насосы без движущихся частей создают движущую силу с помощью ионов, возбуждаемых посредством электрогидродинамического (16), электроосмотического (17) или электрохимического (18, 19) эффектов.Однако ионные насосы обычно применимы только для жидкостей с низкой проводимостью, производят относительно низкие скорости потока и для работы требуются очень высокие напряжения (порядка киловольт) (13). Таким образом, насосная система без движущихся частей, с высокой скоростью потока и низким энергопотреблением идеально подходит для многих современных и новых приложений в микрофлюидных системах. Амбициозное видение состоит в том, что такие насосы потенциально могут использоваться для перемещения небольших объектов по запросу, сборки их для создания новых структур или могут использоваться для жидкостного охлаждения микроэлементов.

В последнее время интерес исследователей к жидким металлам, в том числе к эвтектическим сплавам, таким как эвтектический GaIn (75% галлия и 25% индия) (20, 21) и галинстан (68,5% галлия, 21,5% индия и 10% олова), вызвал повышенный интерес (22). набирала обороты. В целом, эти жидкие металлы обладают замечательными свойствами, включая высокую электропроводность (22), высокую плотность (22), высокое поверхностное натяжение (22), чрезвычайно низкое давление пара (22) и низкую токсичность по сравнению с их аналогами, такими как ртуть. (22). Эти свойства делают их привлекательными для различных приложений, таких как мягкая электроника (20, 21), растягиваемые или импровизированные компоненты (20, 23), устройства MEMS (24) и приложения, основанные на нанотехнологиях (25, 26).

В этой статье жидкий металл Галинстан используется в качестве сердечника насоса с жидким металлом для преобразования электрической энергии в механическую. Этот насос активируется за счет электросмачивания / глубокого смачивания на поверхности капли жидкого металла при приложении динамического электрического поля. Мы разрабатываем и подтверждаем теорию, лежащую в основе работы предлагаемого насоса с жидким металлом. Система проверки концепции создана, чтобы продемонстрировать жизнеспособность подхода и изучить научные данные, лежащие в основе его работы.

Закрытый канал с открытым верхом с поперечным сечением 2 × 3 мм и общей длиной 65 мм изготавливается путем измельчения полиметилметакрилата (ПММА), как показано на рис. 1 A . В канале также находится цилиндрическая камера диаметром 3 мм для удерживания капли Галинстана. Для первой серии экспериментов мы помещаем каплю Галинстан примерно того же диаметра, что и камера. Канал заполнен электролитом, и между двумя графитовыми электродами, разделенными на 40 мм, подается напряжение для создания электрического поля в канале.Здесь мы в основном представляем результаты, полученные с использованием растворов гидроксида натрия (NaOH), поскольку они обеспечивают наилучшую производительность перекачивания. Мы также показываем, что система работает с другими электролитами, включая нейтральный хлорид натрия (NaCl) и физиологический раствор с фосфатным буфером (PBS). Однако система не работает с кислыми электролитами с pH менее 6,5, поскольку мы ранее продемонстрировали, что на капли галинстана в кислых растворах слабо влияет электросмачивание (26).

Рис. 1.

Рабочий механизм жидкометаллического насоса.( A ) Схема экспериментальной установки, общая длина канала из ПММА составляет 65 мм, а зазор между электродами составляет 40 мм. ( B ) Схема распределения поверхностного заряда капли Галинстана при помещении в камеру для капель, заполненную раствором NaOH. ( C ) Схема распределения поверхностного заряда капли Галинстана при приложении электрического поля между графитовыми электродами. ( D ) Последовательные снимки накачивающего эффекта капли Галинстан с 2.Диаметр 7 мм в канале PMMA, заполненном раствором NaOH (0,3 моль / л), в то время как сигнал прямоугольной формы (200 Гц, 5 В _pp , смещение 2,5 В постоянного тока и коэффициент заполнения 50%) подается между два графитовых электрода. Капля красителя используется для демонстрации эффекта накачки.

Галинстан в основном состоит из галлия (68,5%) (22), поэтому между галлием (наиболее доминирующим металлом) и раствором щелочи может происходить медленная химическая реакция с образованием галлатов, таких как [Ga (OH) ₄ ] ^— .Эти анионы делают поверхность Galinstan отрицательно заряженной и приводят к накоплению положительно заряженных ионов в диффузном слое двойного электрического слоя (EDL), как показано на рис. 1 B . EDL можно смоделировать как заряженный конденсатор. Из-за высокой проводимости жидкого металла потенциал должен быть примерно одинаковым по всей капле. И наоборот, электролит имеет конечную проводимость, и, таким образом, при приложении напряжения вдоль канала будет создаваться градиент потенциала.Следовательно, изменяется разность потенциалов на EDL вдоль поверхности капли жидкого металла. Это вызывает перераспределение поверхностного заряда капель, подобное тому, которое показано на рис. 1 C . Поверхностное натяжение между жидким металлом и электролитом зависит от этой разности потенциалов, как описано уравнением Липпмана:, где γ — поверхностное натяжение, c — емкость EDL на единицу площади, V — разность потенциалов на EDL, а γ _o — максимальное поверхностное натяжение, когда V = 0 (4).При отсутствии внешнего потенциала EDL первоначально заряжается q _o , и напряжение, возникающее из-за заряда, может быть выражено как: V _o = q _o / c (27).

Разность давлений между электролитом и каплей жидкого металла Галинстан p (давление Галинстана выше) в каждом полушарии может быть получена из уравнения Юнга – Лапласа P = γ (2/ r ), где r — радиус капли Галинстан.Когда приложен внешний потенциал, рис. 1 C показывает, что заряд и, следовательно, падение напряжения на EDL меньше в нижнем (левом) полушарии. Следовательно, в этом полушарии создается более высокое поверхностное натяжение согласно уравнению Липпмана. Дисбаланс поверхностного натяжения γ вызывает разность давлений Δ p между нижним и верхним (правым) полушариями капли. Основываясь на электрической эквивалентной схеме для насосной системы, приведенной в приложении SI, раздел 1, и предполагая, что заряды в EDL равномерно распределены в каждом полушарии капли Галинстана, окончательное выражение для перепада давления Δ p дается как (подробно в приложении SI , раздел 1): где p _L и p _R — это разница давлений между каплей Галинстана и окружающей жидкостью ниже по потоку и верхние полусферы, γ _L и γ _R — поверхностное натяжение нижнего и верхнего полусфер, V _{электрод} — потенциал, приложенный к электродам, L _ток и A _ток — общая длина и эквивалентное поперечное сечение и A _зазор — эквивалентная площадь поперечного сечения электролита между каплей Галинстана и стенкой канала в камере седла для капли.Согласно формуле. 1 , разность давлений Δ p положительна, что указывает на то, что нижняя полусфера капли толкает окружающую жидкость сильнее и создает силу, которая толкает каплю вверх по потоку (26). Однако, в отличие от (26), в этом случае, когда движение капли прекращается горлышком камеры, перепад давления на капле вызывает поток окружающей жидкости по каналу и, таким образом, напрямую преобразует приложенный электрический потенциал. в механическое движение жидкости (подробное объяснение приведено в приложении SI , раздел 2).

Теоретически, перепад давления существует непрерывно вдоль поверхности капли Галинстан, пока приложено электрическое поле, и принцип результирующего движения потока называется непрерывным электросмачиванием, которое является электрическим аналогом эффекта Марангони (4, 26, 27). Это также может вызвать завихрения внутри самой капли жидкого металла. Однако при приложении электрического поля на нижней полусфере капли электрохимически формируется тонкий слой оксида галлия, о чем свидетельствуют рамановские измерения, приведенные в приложении SI , раздел 3.Образование твердого оксидного слоя снижает поверхностное натяжение на этой полусфере (22), тем самым прекращая эффект накачки через несколько секунд ( SI Приложение , раздел 4). Для достижения непрерывной откачки необходимо подавать переменное напряжение, чтобы избежать образования оксидного слоя на поверхности Галинстан. На рис. 1 D показан эффект непрерывной накачки в ответ на прямоугольную волну 200 Гц, 5 В, _p-p, , со смещением 2,5 В постоянного тока (также показано в фильме S1). При подаче такого сигнала заряды могут попеременно накапливаться на поверхности капли и высвобождаться с нее, что обеспечивает высокую скорость потока 1800 мкл / мин.Число Рейнольдса, основанное на гидравлическом диаметре канала, составляет ~ 11 при этой скорости потока, что указывает на ламинарные характеристики потока. Высокоскоростные изображения, полученные для капли Галинстан в течение одного цикла сигнала напряжения (5 мс), не показывают очевидного изменения морфологии капли ( SI Приложение , раздел 5).

Для дальнейшего изучения характеристик насоса проводится серия контрольных экспериментов. Во-первых, в отсутствие капли Галинстан откачка не происходит, что исключает электроосмос как приводной механизм насоса ( SI Приложение , раздел 6).Во-вторых, эксперименты с каплями ртути приводят к высокому расходу, аналогичному тому, который наблюдается для капель Галинстан, подтверждая, что перекачивание жидкости связано с эффектом электросмачивания ( SI Приложение , раздел 6). По сравнению с каплей Галинстан, капля ртути способна работать под постоянным напряжением в течение десятков секунд. Это можно объяснить тем, что электрохимическое окисление на поверхности ртути происходит намного медленнее при приложении небольшого постоянного напряжения. В-третьих, мы исследуем расход капли с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) рабочего раствора.Испытание проводится в тех же условиях, описанных выше, после 100 циклов откачки (~ 20 мин). Результаты показывают, что галлий и олово могут быть растворены в рабочем электролите, при этом концентрация увеличивается с 0,15 до 71,34 мкмоль / л для галлия и с 0,02 до 0,40 мкмоль / л для олова с течением времени. Несмотря на это, насос должен работать непрерывно в течение как минимум 40 дней, прежде чем капля Галинстана потеряет свою эвтектическую способность (Ga <59,6%) (28) ( SI Приложение , раздел 7).Мы также проводим эксперимент с закрытым верхним каналом для непрерывной перекачки раствора в течение 12 часов и не наблюдаем очевидного изменения производительности перекачки.

Для более глубокого понимания наблюдаемого эффекта накачки проводится серия расчетных гидродинамических моделей (CFD) вместе с оценками изображений с помощью высокоскоростной камеры, как подробно описано в Приложении SI , раздел 8. Чтобы вызвать эффект накачки, представленный в Рис. 1 D , мы применяем постоянное напряжение сдвига τ по поверхности капли, которое можно рассчитать как τ = Δ p /4, как объяснено в приложении SI , раздел 8.Нулевое напряжение сдвига прикладывается к верхней свободной поверхности канала, а к другим поверхностям применяется условие отсутствия проскальзывания. Моделирование CFD предсказывает максимальную скорость потока вдоль нижней полусферы капли (рис. 2 A ), что, в свою очередь, вызывает большой вихрь вдоль верхней полусферы и два небольших вихря вдоль нижней полусферы капли (рис. 2). В ). Поступающая жидкость следует по схеме вихрей, двигаясь вниз, чтобы пройти через границу раздела нижних и верхних вихрей, как подробно описано в Приложении SI , раздел 8.Моделирование также предсказывает образование областей низкого / высокого давления в полушариях капли вверх / вниз по потоку (рис. 2 C ). Интересно отметить, что узкий зазор между каплей и седлом насоса приводит к образованию двух минимумов давления (показаны синим цветом) в верхней полусфере капли. Разница давлений между нижней и верхней полусферами капли достаточна для перекачивания жидкости по замкнутому контуру. Чтобы экспериментально проверить это моделирование, частицы полистирола (диаметром 10 мкм) добавляются в поток жидкости, и используется высокоскоростная визуализация для отслеживания их траекторий, как показано на рис.2 Д . Интересно, что смещение частицы вдоль поверхности капли жидкого металла следует предсказанному образцу вихрей (Movie S2).

Рис. 2.

CFD-моделирование насоса с жидким металлом. ( A ) Векторы скорости потока (миллиметры в секунду) вдоль поверхности капли. ( B ) Образование вихрей вдоль поверхности капли, окрашенных в зависимости от величины скорости потока (миллиметры в секунду). ( C ) Контуры давления вдоль поверхности капли (паскали), указывающие на образование областей низкого / высокого давления в полусферах выше / ниже по потоку от капли.( D ) Траектория взвешенных частиц вдоль верхней поверхности капли, наблюдаемая сверху высокоскоростной камерой.

Уменьшение расстояния между электродами обеспечивает путь тока с меньшим электрическим сопротивлением. Это снижает сопротивление, что приводит к увеличению тока в ответ на то же самое приложенное напряжение и, следовательно, увеличивает мощность, приводящую к электросмачиванию / глубокому смачиванию капли жидкого металла. В результате получается больший расход. Для характеристики насоса с различными зазорами между электродами проводится комплексный набор экспериментов.Рис. 3 A показывает сравнение производительности накачки для этих трех каналов через 4 с после добавления капли красителя. Уменьшая расстояние между электродами с 40 до 20 мм (подробности приведены в SI Приложение , раздел 9) и, в конечном итоге, до 10 мм ( SI Приложение , раздел 9), скорость потока удваивается (подробности приведены в Movie S3. ) и утроилось (Movie S4), достигнув ∼3600 и 5400 мкл / мин соответственно. Полученные результаты согласуются с формулой. 1 , который предсказывает, что уменьшение длины пути электрического тока ( L _ток ) приводит к более высокому перепаду давления (Δ p ) и, следовательно, более высоким расходам.

Рис. 3.

Увеличение скорости откачки за счет уменьшения расстояния между электродами и определения характеристик их откачки по различным параметрам. ( A ) Снимки накачивающего эффекта капли Галинстана диаметром 2,7 мм в трех каналах из ПММА с разным расстоянием между электродами, заполненными раствором NaOH (0,3 моль / л) через 4 с после добавления капли красителя, в то время как прямоугольный сигнал (200 Гц, 5 В _pp , смещение 2,5 В постоянного тока и рабочий цикл 50%) подается между двумя графитовыми электродами.Схемы каналов приведены на вкладках . ( B ) Формы сигналов тока, полученные путем последовательного измерения напряжения на резисторе 1 Ом для трех каналов с разными зазорами между электродами при одном и том же прямоугольном сигнале (с их помощью мощности получаются путем усреднения энергии, потребляемой в каждом цикл). ( C ) Графики зависимости скорости потока от частоты прямоугольной волны, полученные для капли Галинстана диаметром 2,7 мм в растворе NaOH 0,3 моль / л. ( D ) Расход vs.прямоугольные кривые V _p-p , полученные для капли Галинстана диаметром 2,7 мм в растворе NaOH 0,3 моль / л. ( E ) Графики зависимости скорости потока от диаметра капель Галинстана, полученные в растворе NaOH 0,3 моль / л. На вставке показана оптимальная рабочая частота для капли Галинстан различных размеров. ( F ) Графики зависимости скорости потока от концентрации жидкого NaOH, полученные для капли Галинстан диаметром 2,7 мм. Смещение постоянного тока V _p-p /2 всегда применяется к сигналам напряжения, а коэффициент заполнения прямоугольной волны составляет 50%.

Для простоты мы называем каналы с зазором между электродами 40, 20 и 10 мм как каналы 1, 2 и 3 соответственно (рис. 3 A , вкладки ). На рис. 3B показана форма волны тока этих трех каналов при подаче прямоугольной волны смещения 200 Гц, 5 В, _{размах,} , и 2,5 В постоянного тока. Получаются переменные токи, которые согласуются с ожидаемой формой кривой тока для эквивалентной схемы, приведенной в SI Приложение , раздел 10. Потребляемая мощность составляет 6,3,9.3 и 13 мВт для каналов 1, 2 и 3 соответственно. При сравнении каналов 1 и 3 за счет уменьшения расстояния между электродами с 40 до 10 мм скорость потока увеличивается в три раза, а потребление энергии только в два раза, что обеспечивает более высокую эффективность накачки. Также проводится эксперимент с каналом с закрытым верхом, и никаких изменений в производительности насоса не наблюдается ( SI Приложение , раздел 11). Далее мы изготавливаем новый канал (канал 4; SI Приложение , раздел 12), увеличивая длину канала в 4 раза и сохраняя зазор между электродами 10 мм.Применение того же сигнала приводит к расходу 5400 мкл / мин, подтверждая, что потери мощности в основном происходят между электродами, как показано в Movie S5.

Чтобы понять работу насоса в различных условиях, мы исследуем его характеристики в зависимости от частоты, величины и формы сигналов приложенного напряжения, размера капли Галинстана, а также концентрации ионов в растворе. На рис. 3 C показаны изменения расхода по отношению к разным частотам в трех разных каналах.Наши наблюдения показывают, что максимальная скорость потока достигается, когда частота прямоугольной волны установлена ​​на 200 Гц для всех трех каналов. Это явление можно объяснить следующим образом: на низких частотах нижняя полусфера капли постепенно окисляется и перепад давления Δ p уменьшается; и наоборот, на высоких частотах ионы не могут быть полностью перераспределены внутри EDL до того, как произойдет глубокое смачивание, чтобы создать максимальный перепад давления. Кажется, что при 200 Гц поверхностное окисление подавляется, и ионы в EDL успевают перераспределиться.Используя кривые производительности, показанные на рис. 3 C , мы можем включить масштабный коэффициент в уравнение. 1 , чтобы представить влияние частоты приложенного сигнала. В этом случае фактический перепад давления, создаваемый насосом, может быть получен как: Δ P = Δ p _max · k ( частота ), где Δ p _max рассчитывается по формуле. 1 и k ( частота ) получается из рис.3 С .

При постоянной частоте, как описано в Ур. 1 , увеличение амплитуды сигнала напряжения ( В, , _{, , электрод, ,} ) имеет тенденцию увеличивать перепад давления (Δ p ), как показано на рис. 3 D . Однако также наблюдается нежелательный электролиз раствора с повышенным потенциалом. Приложение SI Приложение , раздел 13, также исследуется применение сигналов напряжения с различными формами волны и рабочими циклами.Прямоугольные волны с рабочим циклом 70% производят самый высокий расход. Гибкость насоса также демонстрируется посредством немедленной остановки и запуска потока, путем включения и выключения подачи напряжения, как показано в фильме S6. Этот эксперимент показывает, что эффект накачки может быть инициирован и приостановлен в миллисекундах и по требованию. Кроме того, направление потока можно мгновенно изменить на противоположное, изменив полярность напряжения, как показано в фильме S7.

Производительность откачки также можно настроить, изменив диаметр капель Галинстан, как показано на рис.3 E . Капля большего размера обеспечивает более высокий расход. Опять же, это явление соответствует формуле. 1 , который предсказывает, что более крупная капля приводит к меньшему зазору A , тем самым создавая более высокий перепад давления. Кроме того, наши наблюдения показывают, что оптимальная рабочая частота уменьшается линейно по отношению к размеру капли, как показано на Рис. 3 E , Вставка ( SI Приложение , раздел 14). Это можно объяснить тем, что для перераспределения ионов EDL на более мелкие капли потребуется меньше времени.

Производительность перекачивания дополнительно исследуется путем изменения концентрации ионов в растворе ( c _{раствор} ), как показано на рис. 3 F . Для раствора NaOH увеличение концентрации ионов приводит к более высоким скоростям потока до достижения c _{раствора} = 0,4 моль / л, после чего скорость потока становится насыщенной. Это может быть связано с увеличением начального заряда EDL q _o по отношению к концентрации ионов (29), что, в свою очередь, увеличивает перепад давления, как предсказано в уравнении. 1 . Однако q _o может стать насыщенным, если c _{раствор} > 0,4 ​​моль / л.

Чтобы получить характеристику насоса, мы изменяем падение давления в канале, изготовив задвижку по индивидуальному заказу. Вращение винта приводит к изменению площади поперечного сечения канала в месте расположения гнезда винта, что, в свою очередь, изменяет падение давления ( СИ Приложение , раздел 15). Производительность системы перекачивания жидкостей различной вязкости также исследуется путем добавления глицерина в деионизированную воду.Результаты показывают, что наш насос может перекачивать жидкость, которая в ~ 230 раз более вязкая, чем деионизированная (DI) вода ( SI Приложение , раздел 16 и Movie S8). Возможности насоса также проверены с другими растворами, включая NaCl и PBS. Проведен ряд экспериментов для исследования характеристик откачки в зависимости от частоты и величины подаваемого сигнала, подтверждающих, что насос способен перекачивать эти растворы с высокими расходами ( SI Приложение , раздел 17).Мы также исследуем производительность насоса, применяя микрофлюидный канал размером 600 × 240 мкм. Мы показываем, что достижимы высокие скорости потока 70 мкл / мин, что соответствует средней скорости потока 8 мм / с, что сопоставимо со скоростью крупномасштабного канала с открытым верхом (15 мм / с) в ответ на аналогичные условия эксплуатации ( СИ приложение , раздел 18).

Мы продемонстрировали основы работы и некоторые возможности нашего насоса с жидким металлом для перекачивания жидкости.Насос предлагает уникальные преимущества, включая простой процесс изготовления без использования обычных движущихся частей, достижение высоких расходов при низком энергопотреблении. Таким образом, этот насос очень доступный, недорогой и имеет низкое рабочее напряжение. Он также хорошо управляем и действует в обоих направлениях. Этот простой насос имеет потенциал для реализации очень сложных, но практичных приложений в областях срабатывания МЭМС, микрофлюидики и микрокулеров, и в конечном итоге реализовать ряд предполагаемых динамически реконфигурируемых макросистем.

Методы

Экспериментальная установка.

Капля жидкого металла (Галинстан) помещается в гнездо для капли открытого канала из ПММА глубиной 3 мм и общей длиной 65 мм, заполненного растворами электролита. Электрическое поле создается генератором сигнала (Tabor, 2572A, двухканальный, 100 МГц) между двумя стержнями из инертного графита (диаметром 5 мм; степень чистоты Johnson Matthey Ultra «F») в качестве электродов, которые вставляются в два цилиндрических паза. Эксперименты повторяют 3 раза, и данные представлены в виде среднего значения ± стандартная ошибка.Для экспериментов, проводимых в микрофлюидике, микроканалы из полидиметилсилоксана (PDMS) изготавливаются с использованием стандартных методов фотолитографии (30). Общая длина канала 65 мм.

Характеристики материалов.

Рамановские измерения выполняются с использованием рамановского микроскопа In-Via (Renishaw Plc.), В качестве источника возбуждения используется лазер с длиной волны 532 нм. Линза объектива с 5-кратным увеличением используется для фокусировки возбуждающего лазерного луча и для сбора спектров комбинационного рассеяния света при обратном отражении. Концентрации растворенного галлия, индия и олова измеряются с помощью ICP-MS (Agilent Technologies HP4500 series 300, Shield Torch ICP-MS).Перед проведением измерений рабочие растворы разбавляют в 10 раз 2% азотной кислотой.

CFD моделирования.

Моделирование CFD проводится с использованием программного пакета ANSYS Fluent 6.3. Моделирование проводится в трехмерном и установившемся режиме. Предполагается, что жидкость является ньютоновской, а поток считается ламинарным из-за низкого числа Рейнольдса.

Высокоскоростная камера формирования изображений.

Высокоскоростные изображения траекторий частиц вокруг капли жидкого металла получены с помощью высокоскоростной камеры (PHANTOM MIRO M-310, Vision Research, Inc.) с линзой МАКРО-НИККОР 65 мм, сильфоном ПБ-6 и удлинительной трубкой ПК-11. Для освещения используются две вольфрамовые осветительные головки (Dedocool Lights).

Благодарности

Авторы также благодарят г-на Пола Моррисона за проведение измерений ICP-MS. К.К. выражает признательность Австралийскому исследовательскому совету за финансирование в рамках схемы премии Discovery Early Career Researcher Research (Проект DE120101402).

Сноски

• Вклад авторов: S.-Y.T., K.K., A.M., и К.К.-з. спланированное исследование; С.-Й.Т., К.К., В.С., П.П., А.П.О. и Д.А. проведенное исследование; S.-Y.T., K.K., A.M., and K.K.-z. проанализированные данные; и S.-Y.T., K.K., A.M., and K.K.-z. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1319878111/-/DCSupplemental.

Дозатор для жидкого концентрата

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061071081091101111121131141151161171181191201211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421431441451461471481491501511521531541551561571581591601611621631641651661671681691701711721731741751761771781791801811821831841851861871881891

19219319419519619719819920020120220320420520620720820921021121221321421521621721821922022122222322422522622722822923023123223323423523623723823924024124224324424524624724824925025125225325425525625725825926026126226326426526626726826927027127227327427527627727827928028128228328428528628728828922922932942952962972982993003013023033043053063073083093103113123133143153163173183193203213223233243253263273283293303313323333343353363373383393403413423433443453463473483493503513523533543553563573583593603613623633643653663673683693 70371372373374375376377378379380381382383384385386387388389339239339439539639739839940040140240340440540640740840941041141241341441541641741841942042142242342442542642742842943043143243343443543643743843944044144244344444544644744844945045145245345445545645745845946046146246346446546646746846947047147247347447547647747847948048148248348448548648748848944924934944954964974984995005015025035045055065075085095105115125135145155165175185195205215225235245255265275285295305315325335345355365375385395405415425435445455465475485495505515525535545555565575585595605615625635645655665675685695705715725735745755765775785795805815825835845855865875885895592593594595596597598599600601602603604605606607608609610611612613614615616617618619620621622623624625626627628629630631632633634635636637638639640641642643644645646647648649650651652653654655656657658659660661662663664665666667668669670671672673674675676677678679680681682683684685686687688689669269369469569669769869970070170270 3704705706707708709710711712713714715716717718719720721722723724725726727728729730731732733734735736737738739740741742743744745746747748749750751752753754755756757758759760761762763764765766767768769770771772773774775776777778779780781782783784785786787788789790791792793794795796797798799800801802803804805806807808809810811812813814815816817818819820

Переносные жидкостные насосы и фильтрующие системы

Описание продукта

Переносные жидкостные насосы и фильтрующие системы

Системы фильтрации

Переносные жидкостные насосные и фильтровальные системы предназначены для перекачивания, перекачки и фильтрации жидкостей из резервуаров, бочек или других резервуаров.Как незаменимый элемент оборудования для любого промышленного объекта, где присутствуют жидкости, он идеально подходит для групповой периодической фильтрации, рециркуляции дорогостоящих технологических жидкостей или очистки от случайных разливов. Переносные жидкостные насосные и фильтровальные системы предназначены для использования с высокоэффективными фильтровальными рукавами, сетчатыми корзинами или картриджными фильтрами.

Приложения

Переносные системы

чрезвычайно эффективны для пакетной обработки и / или ликвидации случайных разливов. Некоторые жидкости, совместимые с этими системами, включают:

• КИСЛОТЫ — КЛЕИ — НАПИТКИ — ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА — ОХЛАЖДАЮЩИЕ МАСЛА
• КОСМЕТИКА — ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ЖИДКОСТИ — МОЮЩИЕ СРЕДСТВА — ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ — ТОПЛИВНОЕ МАСЛО
• ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ МАСЛО — КРАСКИ — КРАСКИ И ЛАКИ — НЕФТЕХИМИЯ
• ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ — ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ВОДА — СМОЛЫ — ШЛАМЫ — ШЛАМЫ
• РАСТВОРИТЕЛИ — РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА — ВОДА

Характеристики системы

• Полностью укомплектованная система включает корпус Over-The-Top® и насос с двойной диафрагмой, установленный на переносной тележке или стойке
• Легко управляется одним пользователем
• Неэлектрическая система
• Не требует специального инструмента
• Все шланги / трубки, манометры и клапаны включены
Системы
• могут использоваться с фильтровальными мешками, фильтрующими картриджами, сетчатыми фильтрами или корзинами с сетчатым / микронным покрытием

Характеристики насоса

• Пневматический двухдиафрагменный насос
• Самовсасывание с сухого пуска
• Может работать всухую без повреждений
• Останавливается автоматически при закрытии разгрузки; возобновляет работу, когда линия открыта
• Низкая внутренняя скорость позволяет без проблем перекачивать абразивные или вязкие материалы

Модели

• ПНС-141-10
  • Корпус фильтра из нержавеющей стали (NS-141 или NS-151) с полипропиленовым насосом
  • Эксплуатационная производительность 13 галлонов в минуту
• ПНС-122-35
  • Корпус фильтра из нержавеющей стали (NS-122) с насосом из нержавеющей стали
  • Рабочая производительность 35 галлонов в минуту
• PNC-122-35
  • Корпус фильтра из углеродистой стали (NC-122) с алюминиевым насосом
  • Рабочая производительность 35 галлонов в минуту
• PNF-122-35 — Система цветных металлов
  • Корпус фильтра из нержавеющей стали (NS-122) с алюминиевым насосом
  • Рабочая производительность 35 галлонов в минуту
• ПНС-122-75
  • Корпус фильтра из нержавеющей стали (NS-122) с насосом из нержавеющей стали или алюминия
  • Рабочая производительность 100 галлонов в минуту
• ПНС-222-В-135
  • Корпус фильтра из нержавеющей стали (NS-222-V-PS) с насосом из нержавеющей стали или алюминия
  • Рабочая производительность 135 галлонов в минуту
• ПНС-151 / 122-35 — Система испытательного процесса
  • Корпуса фильтров из нержавеющей стали (NS-151 и NS-122) с насосом из нержавеющей стали
  • Рабочая производительность 35 галлонов в минуту
• PNDF-4 — Система корпуса дискового фильтра
  • Корпус дискового фильтра из нержавеющей стали с насосом из полипропилена
  • Эксплуатационная мощность 0.