Приводы насосов дозаторов жидкости
Основным типом привода насосов дозаторов жидкости является электрический. Насосы с вращательным движением рабочих органов, как правило, сочленяются с валом электродвигателя непосредственно и лишь в отдельных случаях - через передачу. Насосы дозаторы с возвратно-поступательным движением рабочих органов обязательно имеют понижающую передачу, раздаточные валы, устройство для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и элементы, передающие это движение к насосным головкам. Наиболее интересными являются устройства для преобразования вращения в возвратно-поступательное движение.
На практике в насосах применяется несколько типов преобразователей движения; схемы их приведены на рис. 1.
Рис. 1. Схемы преобразователей движения.
а - кулачковый, б - эксцентриковый, в - кривошипный.
Преобразование посредством кулачков применяется главным образом в случае необходимости получения заданного закона движения рабочих органов. Закон движения определяется профилем кулачка, и по любому заданному закону может быть произведено построение профиля кулачка методами, рассматриваемыми в теории механизмов и машин. В реализованных конструкциях насосов дозаторов жидкости нашли применение кулачковые передачи с симметричным линейным преобразованием (рис. 1,а) и с несимметричным линейным преобразованием. Симметричные профили по закону
r = (L/2π)α + ro ,
где L - заданная величина хода;
ro - минимальный радиус профиля кулачка;
α = - π/π применяются для обеспечения равномерной подачи при двухголовочных насосах.
Законы движения шатунно-кривошипных передач те же, что и эксцентриковых, но большие пределы изменения отношения e/L позволяют несколько изменять закон подачи жидкости, что и показано кривой 2 на рис. 2. Практически e/L принимается в пределах 1/3 - 1/5. При таких соотношениях кривая подачи лежит в зоне между кривыми 2 и 3. Для повышения равномерности подачи, так же как и при эксцентриковых механизмах, применяют рычажные и кулисные передачи. Конструктивно шатунно-кривошипные механизмы за редким исключением выполняются с подшипниками скольжения.
Рис. 2. Зависимость количества поданной жидкости от дачи хода.
1 - кулачковая передача, 2 - кривошипно-шатунная передача e/L=0; 3 - кривошипно-шатунная передача e/L=0,5.
Сопряженные детали всех типов преобразователей движения работают обычно в масляных ваннах, что создает благоприятные условия в части снижения трения и повышения долговечности.
Наряду с электродвигателями, в отдельных случаях на насосах дозаторах жидкости в качестве привода используются и другие. На рис. 3 изображены некоторые типы привода возвратно-поступательного действия, нашедшие практическое применение. Электромагнитный привод применяется в комплекте с мембранными головками. Втягивание сердечника используется для всасывания жидкости, а нагнетание происходит за счет упругих сил пружины, сжимаемой электромагнитом при всасывании. Достоинство этого привода - его исключительная простота, но есть у него и серьезные недостатки, а именно, большая скорость движения в процессе всасывания, приводящая к выделению газов в рабочем пространстве головки, и уменьшение силы, давящей на мембрану в процессе нагнетания. Такой привод пригоден лишь для малых перепадов давлений.
Рис. 3. Приводы насосов-дозаторов.
а - электромагнитный, б - гидропривод с использованием энергии дозируемой жидкости,
в - мембранный пневмопривод.
Применяются также и гидро- и пневмодвигатели. Заманчивым является применение гидродвигателя при наличии в магистрали дозируемой жидкости избыточного давления. В этом случае дозируемая жидкость может быть использована в качестве источника энергии для привода насоса. Схема подобного устройства приведена на рис. 3,б. Дозируемая жидкость из напорного трубопровода с помощью золотникового устройства подводится попеременно в обе камеры насосной головки двойного действия. Тем же золотником отдозированная жидкость из второй камеры направляется в расходную трубу. Регулирование величины дозы, а следовательно, и производительности осуществляется перестановкой упора штока. Переключение золотника может осуществляться от поршня или от внешних управляющих устройств.
Применение пневмодвигателей в качестве привода насосов дозаторов жидкости имеет значительные преимущества во взрывоопасных производствах. Сжатый воздух может действовать либо непосредственно на мембрану насоса, как показано на рис. 3,в, либо отдельный поршневой или мембранный двигатель связывается штоком с насосной головкой любого типа. Недостатком пневматических двигателей является изменение скорости подачи при изменении нагрузки или давления воздуха, что приводит к погрешности дозирования. Поскольку же изменение нагрузки, т. е. давления нагнетания, имеет место в большинстве технологических процессов, то пневматические двигатели находят пока ограниченное применение.
Общим достоинством перечисленных двигателей является непосредственное получение возвратно-поступательного движения, позволяющее исключить преобразование движения. Учитывая это достоинство, следует продолжать разработки и усовершенствование таких систем.