Teigiamo poslinkio siurbliai
I dalis - stūmokliniai siurbliai
Yra daugybė siurblių konstrukcijų, priskiriamų teigiamo poslinkio kategorijai, tačiau didžiąją jų dalį galima gražiai suskirstyti į dvi pagrindines grupes. Stūmoklinė grupė veikia per stūmoklius, stūmoklius arba diafragmas, o besisukantys siurbliai naudoja krumpliaračius, skilteles, varžtus, mentes ir peristaltiką. Jų bendras projektavimo siūlas yra tas, kad energija į pumpuojamą skystį pridedama tik periodiškai, kur dinaminiuose siurbliuose ji pridedama nuolat.
Stūmokliniai ir plazminiai siurbliai
Stūmoklinis siurblys yra vienas iš labiausiai paplitusių stūmoklinių siurblių, o prieš sukuriant greitaeigius variklius, kurie padidino išcentrinių siurblių populiarumą, jis buvo pasirinktas siurblys plačiam pritaikymo diapazonui.
Šiandien jie dažniausiai pastebimi esant mažesnio srauto, vidutinio slėgio (iki 2000 PSI) slėgiui. Jos artimasis pusbrolis, stūmoklinis siurblys, skirtas didesniam slėgiui iki 40 000 PSI. Pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų yra cilindrų sandarinimo būdas. Stūmokliniame siurblyje sandarinimo sistema (žiedai, sandarinimas ir kt.) Pritvirtinama prie stūmoklio ir juda kartu su juo. Stūmoklio siurblio sandarinimo sistema yra nejudanti ir stūmoklis juda per jį smūgio metu.
Stūmokliniai siurbliai veikia tuo principu, kad kieta medžiaga išstumia skysčio tūrį, lygų jo paties tūriui. Paveikslėlis dešinėje yra bendro dvigubo veikimo stūmoklinio siurblio paveikslėlis. Jei mes pašalintume du vožtuvus kairėje paveikslo pusėje ir pakeistume juos cilindro ilgintuvu, mes turėtume vieną veikiantį siurblį. Vieno veikimo pompa išleidžia vandenį tik einant į priekį, o dvigubo veikimo pompa taip pat išleidžiama grįžtamąja eiga. Siurbimo eigos metu (iš dešinės į kairę) vieno veikimo siurblio išleidimo vožtuvas užsidaro ir leidžia skysčiui patekti į cilindrą per įsiurbimo vožtuvą. Kai stūmoklis keičia kryptį (grįžta atgal), įsiurbimo vožtuvas užsidaro ir vanduo išleidžiamas per išleidimo vožtuvą. Dvigubo veikimo pompoje abiejų smūgių metu seka ta pati seka ir per vienetą išleidžiama beveik dvigubai daugiau skysčio.
Slėgis
Išcentrinio siurblio sukurta galvutė priklauso nuo greičio, kurį ji įleidžia skystiui per savo sparnuotę. Todėl kiekvienam nurodytam sparnuotės diametrui ir sukimosi greičiui galva bus didžiausia, nesikeičianti suma. Ne taip ir slenkamaisiais siurbliais. Nors jie turės maksimalų darbinį slėgį, maksimalus pasiektas slėgis (P) priklauso nuo naudojimo.
Prieš uždarą išleidimo vožtuvą slėgį riboja tik vairuotojo galimybės ir naudojamų medžiagų tvirtumas. Išleidimo slėgį riboja tik kai kurių komponentų „lūžio taškas“. Todėl, jei įrenginys gali viršyti siurblio slėgį, reikia pateikti tam tikrą slėgio mažinimo formą.
Talpa
Vieno veikimo stūmoklio ar stūmoklio siurblio talpa (Q) yra proporcinga jo poslinkiui (D) per laiko vienetą. Poslinkis yra apskaičiuota siurblio galia, darant prielaidą, kad 100% hidraulinis efektyvumas yra proporcingas stūmoklio (A) skerspjūvio plotui, jo eigos (-ių) ilgiui, cilindrų skaičiui (n) ir siurblio greitis aps / min. Galonais per minutę tai yra:
D = (A xsxnx aps / min) / 231
Dvigubo veikimo siurblių atveju stūmoklio ar stūmoklio skerspjūvio plotas padidinamas dvigubai, o stūmoklio strypo (a) skerspjūvio plotas atimamas. Vėlgi, galonais per minutę D yra:
D = ((2A - a) xsxnx aps / min) / 231
Realiame gyvenime stūmoklinio arba stūmoklinio siurblio teorinę galią sumažina keletas veiksnių. Vienas iš jų yra žinomas kaip slydimas (S). Pagrindinis slydimo komponentas yra skysčio nutekėjimas atgal per išleidimo arba siurbimo vožtuvą, kai jis užsidaro (arba sėdi). Tai gali sumažinti apskaičiuotą poslinkį nuo 2 iki 10%, priklausomai nuo vožtuvo konstrukcijos ir būklės. Padidėjęs klampumas taip pat neigiamai paveiks slydimą.
Kitas svarbus veiksnys, turintis įtakos stūmoklinio siurblio pajėgumui, yra vadinamas tūriniu efektyvumu (VE). VE išreiškiamas procentais ir yra proporcingas bendro išleidimo tūrio ir stūmoklio ar stūmoklio poslinkio santykiui. Paveikslėlis dešinėje rodo, kaip mes pasiekiame šį santykį.
Parodytas santykis (r) (c + d) / d, kur d yra stūmoklio ar stūmoklio išstumtas tūris, o c yra papildomas tūris tarp išleidimo ir įsiurbimo vožtuvų. Kuo mažesnis šis santykis, tuo geresnis tūrinis efektyvumas. Išreikštas matematiškai, jis atrodo taip:
VE = 1 - (P xbxr) - S
kur P yra slėgis, b yra skysčio suspaudimo koeficientas, r yra tūrio santykis, o S yra slydimo. Vandens suspaudžiamumo koeficientas yra gana mažas (3 x 10–6 colių už svaro slėgį aplinkos temperatūroje), tačiau esant didesniam nei 10000 PSI slėgiui jis tampa koeficientu.
Aukščiau pateiktas paveikslas taip pat aiškiai parodo šių siurblių tūrinio poslinkio veikimo principą. Nors cilindro sienos aplink stūmoklį jo eigos apačioje nėra, jis vis tiek išstumia skystį, lygų jo paties tūriui. Dabar mes galime pagaliau nurodyti tikrąją stūmoklinio siurblio galią. Tai gana paprasta:
Q = D x VE
Galia
Varomoji jėga, reikalinga stūmokliniam siurbliui, yra gana tiesi. Tai tiesiog proporcinga slėgiui ir pajėgumui. Stabdant arklio galią, tai yra:
bhp = (QXP) / (1714 X ME)
kur 1714 yra bhp perskaičiavimo koeficientas, o ME - mechaninis efektyvumas. Mechaninis efektyvumas - tai vairuotojo galios procentas, kuris neprarandamas ant siurblio jėgos rėmo ir kitų besisukančių dalių. Stūmoklinio arba stūmoklinio siurblio mechaninis efektyvumas svyruoja nuo 80 iki 95%, priklausomai nuo greičio, dydžio ir konstrukcijos.
DIAPHRAGMO SIURBLYS
Diafragminiai siurbliai yra grįžtamai slenkantys teigiamo poslinkio siurbliai, kuriuose vietoje stūmoklio ar stūmoklio naudojama elastinga membrana, kad išstumtų pumpuojamą skystį. Jie yra savaime gruntuojantys (gali gruntuoti sausą) ir gali sausai veikti nepažeisdami. Jie veikia tuo pačiu tūrinio poslinkio principu, aprašytu anksčiau. Paveikslėlis dešinėje rodo pagrindinio, rankiniu būdu valdomo vieno membranos siurblio darbo ciklą.
Jei jis būtų paprastesnis, jis konkuruotų su sunkumais. Viršutinėje paveikslo dalyje pavaizduotas siurbimo žingsnis. Rankena pakelia diafragmą, sukurdama dalinį vakuumą, kuris uždaro išleidimo vožtuvą ir leidžia skysčiui patekti į siurblio kamerą per įsiurbimo vožtuvą. Iškrovos metu diafragma stumiama žemyn, o procesas atvirkščiai. Rankiniai siurbliai suprojektuoti tiekti iki 30 g / min greičiu iki 15 pėdų, tačiau reali talpa labai priklauso nuo vairuotojo fizinės būklės. Taip pat yra oro, variklio ir variklio pavaros, kurių našumas yra 130 g / min. Tiek siurbimo, tiek išmetimo galvutės skiriasi nuo 15 iki 25 pėdų.
Atkreipkite dėmesį, kad, kitaip nei stūmokliams ir stūmokliams, membranoms nereikia sandarinimo sistemos, todėl jos veikia be nuotėkio. Tačiau ši savybė atmeta dvigubo veikimo galimybę. Jei reikalingas beveik nepertraukiamas srautas, paprastai naudojamas dvigubos membranos arba dvipusis siurblys. Žemiau pateiktas paveikslas yra oru valdomo dvigubos membranos siurblio skerspjūvis.
Dvigubos membranos siurblys naudoja bendrą įsiurbimo ir išleidimo kolektorių, sujungtą su dviem diafragmomis, standžiai sujungtomis velenu. Siurbiamas skystis yra kiekvieno išoriniame kameroje, o suspaustas oras nukreipiamas į ir iš jų vidinių kamerų. Paveiksle dešinės kameros ką tik baigtas siurbimo smūgis, o tuo pat metu kairės kameros baigtas išleidimo taktas. Kaip ir buvo galima tikėtis, siurbimo patikra yra atvira, kad skystis galėtų tekėti į dešinę kamerą, o kairės kameros išleidimo patikra būtų atvira, kad skystis galėtų ištekėti. Išskyrus dvigubos kameros konfigūraciją, jo veikimas yra toks pat, kaip ir anksčiau matyto dvigubo veikimo stūmoklinio siurblio. Skirtumas, be abejo, yra vidinėse kamerose ir judesius palaikančio metodo viduje. Tai atliekama oro paskirstymo vožtuvu, kuris tiekia suslėgtą orą į vieną membranos kamerą, tuo pačiu ištraukdamas jį iš kitos. Užbaigus taktą, vožtuvas sukasi 90 laipsnių ir įvyksta grįžtamasis ryšys.
Aš pristačiau šį skyrių su teiginiu, kad membraniniai siurbliai turi teigiamą poslinkį. Paprastai tai yra tikslus teiginys, tačiau jie taip pat gali būti vadinami „pusiau“ teigiamu poslinkiu. Priežastis yra diafragmos elastingumas ir atitinkamai sumažėjęs tūrinis efektyvumas didėjant išpylimo slėgiui. Be to, atbulinio vožtuvo nuotėkis dažnai yra žymiai didesnis nei tas, kurį patiria stūmokliniai ir stūmokliniai siurbliai.
GIMININGUMAS
Nors giminingumo įstatymus mes linkę sieti su išcentriniais siurbliais, kiti mechaniniai įtaisai taip pat pasižymi šiais „natūraliais“ ryšiais. Teigiamo poslinkio siurblių atveju giminingumo įstatymai yra labai aiškūs.
Srautas - srautas kinta tiesiogiai keičiantis greičiui. Jei sukimosi greitis padidėja dvigubai, srautas taip pat padidėja.
Slėgis - slėgis nepriklauso nuo greičio pokyčio. Jei nekreipiame dėmesio į efektyvumo nuostolius, slėgis, sukuriamas esant tam tikram sukimosi greičiui, bus toks, kokio reikia srautui palaikyti.
Arklio galia - Arklio galia keičiasi tiesiogiai keičiantis greičiui. Jei dvigubinsime sukimosi greitį, reikės dvigubai daugiau galios.
NPSHr - reikalinga grynoji teigiama siurbimo galvutė skiriasi atsižvelgiant į greičio pokyčio kvadratą. Jei dvigubai padidinsime sukimosi greitį, NPSHR padidės keturiomis.
