Роторные насосы

В насосах роторного типа перемещение транспортируемой среды осуществляется путем последовательного заполнения рабочей камеры средой с последующим ее вытеснением, происходящим за счет вращательного или вращательно-поступательного движения рабочего органа – ротора, различающегося по конструкции в зависимости от вида роторного насоса.

Несмотря на наличие вращающегося рабочего органа, роторные насосы принципиально отличаются от большинства динамических насосов (центробежные, вихревые и т.д.), так как относятся к объемным насосам и имеют иной способ перемещения жидкости. В свою очередь принцип работы роторных насосов роднит их с поршневыми и плунжерными насосами, н в данном случае принципиальной разницей является отсутствие в конструкции роторных насосов перепускных клапанов.

Роторные насосы, относясь к насосам объемного действия, работают за счет изменения объема рабочей камеры. Перекачиваемая жидкость заполняет собой рабочую камеру, а затем вытесняется из нее в нагнетательный патрубок. Рабочая камера (для любых насосов объемного типа) представляет собой создаваемое временно замкнутое пространство, ограниченное подвижными и неподвижными частями насоса и меняющее свой объем в ходе работы насоса. Перемещение подвижных деталей обеспечивает изменение объема рабочей камеры и, как следствие, перекачивание среды.

Для примера показан принцип действия кулачкового насоса

В общем случае роторные насосы можно разделить на две крупные группы: роторно вращательные и роторно-поступательные насосы. Как следует из названий этих групп, в первом случае подвижные части насоса совершают только вращательные движения, а во втором случае происходит комбинация вращательного и поступательного движений.

Группа роторно-вращательных насосов представлена зубчатыми (шестеренчатыми) и винтовыми насосами.

В зубчатых насосах рабочая камера образована неподвижным корпусом и подвижными шестернями, а изменение объема рабочей камеры обеспечивается вращением этих шестерней. Если уточнять классификацию, то зубчатые насосы можно дополнительно разделить по виду зацепления шестерней: с внутренним зацеплением и с внешним зацеплением.

Рабочие камеры винтовых насосов образуют неподвижный корпус насоса и вращающиеся винты (винт, в случае одновинтового насоса). Вращение вокруг своей оси находящихся в зацеплении винтов создает “временные” рабочие камеры, движущиеся вдоль оси винтов по направлению к нагнетательному патрубку, за счет чего происходи перекачивание среды.

Роторно-поступательные насосы представлены шиберными (пластинчатыми) и роторно-плунжерными.

Вращающейся деталью в шиберных насосах является ротор, имеющий продольные прорези, в которые вставлены пластины (шиберы). Ротор вращается в цилиндрическом корпусе, причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. Рабочая камера в таких насосах ограничивается корпусом, ротором и парой соседних шиберов. Для замыкания объема рабочей камеры шиберы должны плотно прилегать к поверхности корпуса, что достигается центробежной силой, возникающей при вращении ротора и действующей шиберы, либо специальными приспособлениями, такими как пружины, расположенными внутри ротора. В зависимости от конструкции ротора и числа шиберов пластинчатые насосы могут быть однократного, двукратного и т.д. действия.

Роторно-плунжерные насосы в свою очередь представлены радиально-поршневыми и аксиально-поршневыми насосами. Несмотря на то, что в их конструкции применяются поршни (плунжеры), этот класс насосов имеет принципиальное отличие от поршневых насосов – они обладают обратимостью, то есть могут работать как насос или как гидромотор. Конструктивно роторно-плунжерные насосы весьма разнообразны, но во всех случаях принцип их работы основывается на комбинации вращательного и поступательного движения рабочих органов.

Несмотря на многообразие семейства роторных насосов можно выделить ряд общих черт.

Преимущества:

• Значительно более равномерная подача по сравнению с возвратно-поступательными насосами. Однако осуществление полностью равномерной подачи данными насосами невозможно из-за конструктивных особенностей.
• Обратимость, выражающаяся в возможности роторных насосов работать в режиме гидромотора.
• Исключение из конструкции клапанов, что влечет за собой снижение потерь мощности при работе и увеличении общего КПД насоса.
• Роторные насосы способны работать с высокой частотой вращения и по быстроходности опережают поршневые и плунжерные насосы.

Недостатки:

• Повышенные требования к перекачиваемой среде. Поскольку герметичность в большинстве роторных насосов обеспечивается за счет плотного прилегания подвижных частей к неподвижным, перекачиваемая среда не должна оказывать на детали насоса абразивного воздействия и быть неагрессивной по отношению к материалу проточной части.
• Сложность конструкции относительно возвратно-поступательных насосов, что влечет за собой снижение надежности и увеличение стоимости обслуживания и производства.

Проточная часть состоит из одного полого вращающегося диска, который совершает колебательные движения в корпусе насоса, перекачивая жидкость от впускного патрубка к выпускному.

Насосы с полым вращающимся диском – роторные, самовсасывающие, реверсивные, подходят для перекачивания твердых частиц, очень надежные и долговечные благодаря низкой скорости вращения.

Эти насосы могут быть поставлены с одним или двумя полыми вращающимися дисками, синхронизированными друг с другом.

Исполнения

• Стандартное
• по API 676

Преимущества и общие характеристики насосов

• Самовсасывание без каких-либо вспомогательных устройств: насосы с полым вращающимся диском создают большую высоту всасывания, которая обеспечивает их запуск без наполнения – они должны быть наполнены жидкостью только перед первым запуском – им, как правило, не требуется всасывающий клапан (если жидкость не слишком сухая, летучая или низкой вязкости)
• Низкая рабочая скорость: насосы с полым вращающимся диском вращаются на низких оборотах, что делает их особенно подходящими для перекачивания жидкостей, чувствительных к сдвиговым усилиям, и очень вязких жидкостей, при минимальном образовании пены и эмульсии продукта – кроме того, пониженная скорость означает меньший износ, большую надежность и долговечность.
• Обратный поток при обратном вращении при сохранении постоянной пропускной способности, неизменном напоре и рабочих параметрах – это свойство также может быть использовано для очистки нисходящих труб и очень полезно при наливе и сливе резервуара: не нужно использовать другой насос или переключать патрубки
• Адаптируемость диска, с самовосстановлением изношенных частей и тепловых расширений, обеспечивающая поступление твердых частиц в жидкость.
• Большая высота всасывания – около 7-8 метров
• Низкий уровень шума и низкие вибрации благодаря низкой скорости и плавной работе
• Высокий КПД – благодаря длительному опыту в подборе материалов для совместно скользящих деталей, проверенной временем конструкции и благодаря оптимизированному механизму накачки.
• Средняя производительность постоянна независимо от изменений вязкости
• Могут перекачивать жидкости с очень широким диапазоном вязкости: от средней до высокой и очень высокой вязкости – до 200.000 сСт. Это делает насос с полым вращающимся диском пригодным во многих условиях в тех же установках – один насос может подходить для многих жидкостей
• Простота механизма: всего несколько движущихся частей, и резерв запасных частей сокращен и всегда в наличии
• Компактный дизайн и габариты, удобство в обслуживании; легкий доступ к внутренним компонентам для обслуживания (нужно только снять крышку)
• Включения воздуха или газа в жидкости допустимы в малых процентах
• Возможность работы насухую некоторое время и при особых обстоятельствах
• Хорошая способность дозирования: при каждом вращении жидкость закачивается эквивалентно объему полости насоса с полым диском
• Производительность до 250 м3/ч
• Модификация стандартного давления при 8 бар – модификация высокого давления до 12 бар (174 PSI) или 20 бар (290 PSI)
• Температура до 280°С

Принцип действия насосов с полым вращающимся диском

Основной принцип работы следующий:

полый вращающийся диск во время его колебательного движения соприкасается с внутренней и периферийной поверхностью корпуса насоса, создавая разрежение на линии всасывания, что заставляет жидкость течь в полость и перекачивает её из полости на питающую линию.

Диск установлен эксцентрично относительно вала насоса и управляется мембраной: осевое вращение заставляет диск колебаться и соприкасаться или с внутренним периферийным участком корпуса насоса, или с эксцентричным торцом вала и мембраной, создавая таким образом две раздельные герметичные камеры.

Объем камеры, контактирующей с трубопроводом на входе, постоянно возрастает, создавая вакуум, который позволяет всасывать жидкость в насос; в другой камере объем постоянно уменьшается, заставляя жидкость откачиваться на подводящий трубопровод.

Полный оборот вала соответствует объему полости полого диска насоса к смещенному, и эквивалентное количество жидкости откачивается (только незначительные утечки через точки касания диска, но эта потеря стабильна, если вязкость не изменяется).

Роторные насосы с полым диском работают на низких скоростях вращения и имеют всего несколько подвижных частей.

Это гарантирует их долгую службу, обеспечивая тем самым высокую надежность системы.

Кроме того, конструкция не включает клапаны, поршни, диафрагмы, подвижные уплотнения (кроме механических уплотнений), лопасти и другие слабые элементы.

Эта особенность роторного насоса с полым диском позволяет использовать его в крайне тяжелых условиях и с продуктами очень высокой вязкости.

Применение роторных насосов в отраслях промышленности. Перекачиваемые жидкости

Специальная конструкция насосов с полым роторным диском позволяет использовать их с очень широким ассортиментом применений:

• от очень летучих до очень вязких жидкостей
• от смазочных масел до сухих жидкостей, которые могут быть причиной заклинивания движущихся частей
• жидкости с содержанием абразивных частиц
• агрессивные и коррозионные жидкостей
• пищевые продукты

В специальных применениях, когда перекачивать можно только нагретую жидкость, насосы с полым роторным диском могут быть поставлены с нагревательной рубашкой, которая подходит для диатермического масла, теплой воды или водяного пара.

Насосы с полым роторным диском идеально подходят для следующих областей промышленности: нефтехимической, химической, морской, нефтегазовой (на вспомогательном насосном оборудовании), целлюлозно-бумажной, общей, пищевой и фармацевтической.

Насосы с полым роторным диском имеют широкий ассортимент применений, включая следующие:

Роторные насосы, тип М

Область применения: химическая и нефтехимическая промышленность, судо- и кораблестроение, нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность и напитки, фармацевтическая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, лакокрасочная промышленность, прочие промышленные области.

Этот тип насоса с одним рабочим колесом идеально подходит для перекачки жидкостей со средней, высокой и очень высокой степенью вязкости, содержащих также небольшое количество взвешенных твердых частиц.

Полый диск насосов серии M во время своего вращательно-колебательного движения создает вакуум, закачивая жидкость внутрь насоса и, одновременно направляет уже попавшую в камеру жидкость к выпускной трубе. Благодаря своим особым характеристикам насосы с полыми дисками рекомендуются для перекачки жидкостей со средней, высокой и очень высокой степенью вязкости, содержащей также небольшое количество взвешенных твердых частиц.

Основные характеристики корпусного насоса с вращающимся диском

Преимущества и основные характеристики:

Самовсас без каких-либо вспомогательных устройств
Адаптируемость диска
Низкая рабочая скорость
Реверс потока путем обратного вращения и поддержание постоянной производительности

Роторный насос, серии D

Область применения: химическая и нефтехимическая промышленность, судо- и кораблестроение, нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность и напитки, фармацевтическая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, лакокрасочная промышленность, прочие промышленные области.

Этот тип насоса с двумя импеллерами идеально подходит для перекачки жидкостей со средней и высокой степенью вязкости и предназначен для применения с трубопроводами, клапанами, фитингами и т.д.

Эти насосы с двумя рабочими колесами позволяют использовать трубопроводы меньшего размера, клапаны, фитинги и т.д., поддерживая высокую скорость потока: благодаря попеременному движению двух дисков они создают постоянный поток в трубопроводе, предотвращая вибрацию и удары системы.

Принцип попеременно действующих дисков позволяет оптимизировать поток на его самом высоком уровне, уменьшив пики пульсации, что позволяет использовать меньшие трубопроводы, меньшее количество клапанов и т.д. по сравнению с другими поршневыми насосами.

Полый диск насосов серии D во время своего вращательно-колебательного движения создает вакуум, закачивая жидкость внутрь насоса и, одновременно направляет уже попавшую в камеру жидкость к выпускной трубе. Благодаря своим особым характеристикам насосы с полыми дисками рекомендуются для перекачки жидкостей с низкой, средней, высокой и очень высокой степенью вязкости, содержащей также небольшое количество взвешенных твердых частиц.

Основные характеристики корпусного насоса с вращающимся диском серии D:

Преимущества и основные характеристики:

Самовсас без каких-либо вспомогательных устройств
Адаптируемость диска
Низкая рабочая скорость
Реверс потока путем обратного вращения и поддержание постоянной производительности

Роторный насос, серии N

Область применения: химическая и нефтехимическая промышленность, судо- и кораблестроение, нефтегазовая промышленность, пищевая промышленность и напитки, фармацевтическая промышленность, целлюлозно-бумажная промышленность, лакокрасочная промышленность, прочие промышленные области.

Этот тип насоса с одним или двумя импеллерами укомплектован выносными опорами и специальными инновационными запатентованными деталями, которые позволяют применять данный насос на производствах с самыми различными требованиями.

Эти насосы с одним или двумя рабочими колесами характеризуются выносными опорами и специальными техническими запатентованными инновациями, которые делают более эффективным применение данных насосов в различных областях с особыми требованиями к их установке. Они спроектированы для перекачки жидкостей с высокой степенью вязкости, содержащих небольшое количество взвешенных твердых частиц. Обычно насосы серии N поставляются уже смонтированными на соответствующие салазки с мотором или с приводом с регулируемой скоростью.

Полый диск насосов серии N во время своего вращательно-колебательного движения создает вакуум, закачивая жидкость внутрь насоса и, одновременно направляет уже попавшую в камеру жидкость к выпускной трубе. Благодаря своим особым характеристикам насосы с полыми дисками рекомендуются для перекачки жидкостей с низкой, средней, высокой и очень высокой степенью вязкости, содержащей также небольшое количество взвешенных твердых частиц.

Основные характеристики корпусного насоса с вращающимся диском серии N:

Роторный насос, серии T

Преимущества и основные характеристики:

Самовсас без каких-либо вспомогательных устройств
Адаптируемость дисков
Низкая рабочая скорость
Реверс потока путем обратного вращения и поддержание постоянной производительности

Выбор материалов зависит от перекачиваемой жидкости, от температурного диапазона и от окружающих условий.

Виды уплотнений

Насосы с вращающимся полым диском могут поставляться с различными видами уплотнений.

Они могут оснащаться уплотнения пакетного типа (уплотнительная коробка). Внутренними и наружными механическими уплотнениями, двойными радиальными уплотнениями Витон, любыми видами Унифицированных механических уплотнений, одинарными или двойными уплотнениями, уплотнениями с подачей затворной жидкости по стандарту API, с унифицированными и даже с неунифицированными уплотнениями такими, как картриджные уплотнения.

Уплотнения с подачей затворной жидкости могут быть выполнены по следующим планам промывки по стандартам API 610 PLANS: План 2 – План 11 – План 12 – План 13 – План 31 – План 32 – План 52 - План 53 – План 54 - План 61 – План 62.

Рис. 1. Уплотнение набивного типа	Рис. 2. Уплотнение набивного типа с промывкой	Рис. 3. Двойное радиальное уплотнение	Рис. 4. Внутреннее механическое уплотнение
Рис. 5. Внутреннее механическое уплотнение	Рис.6. Унифицированное механическое уплотнение	Рис. 7. Двойное механическое уплотнение с промывкой	Рис. 8. Механическое уплотнение картриджного типа

Объем поставки (комлектация)

• Насосные агрегаты, включающие или нет раму-основание
• Насос с редуктором или с приводом с регулируемой скоростью, с электромотором и опорной плитой

Дополнительно

1. Опорные рамы типа салазки или насосы, смонтированные на обычные рамы
2. Инструменты
3. Трубопроводы на блоке
4. Оборудование КИП
5. Приборы контроля
6. Вспомогательное оборудование

Электромагнитный привод

Насосы с полым вращательным диском по запросу могут поставляться с электромагнитным приводом вместо торцевого уплотнения.

Электромагнитный привод передает движение от двигателя валу насоса благодаря сцеплению мощных магнитов, установленных снаружи и внутри кожуха и образующих пару.

Наружные и внутренние роторы полностью изолированы от внешней среды за счет кожуха электромагнитного привода, внешние и внутренние механические части не соприкасаются, а рабочая жидкость насоса полностью изолирована от внешнего окружения.

Данная особенность делает электромагнитный привод отличным решением для работы с опасными или токсичными жидкостями, попадание которых в окружающую среду запрещено.

Серия М1 – насосы c доступом для проведения инспекций

Насосы серии М специального исполнения для обеспечения легкого доступа и возможностивнутреннего осмотра для осуществления техобслуживания в кратчайшее время.

Серия D с муфтой и отдельным электродвигателем

Эти насосы с двумя рабочими колесами идеально подходят для перекачки жидкостей средней и высокой вязкости и предназначены для использования с трубопроводом, клапанами, фитингами и т.п. Они поставляются в комплекте с электродвигателем.

Серия D смонтированная на тележке с дизельным двигателем

Эти насосы с двумя рабочими колесами идеально подходят для перекачки жидкостей средней и высокой вязкости и предназначены для использования с трубопроводом, клапанами, фитингами и т.п. Они поставляются в комплекте с тележкой и дизельным двигателем.

Фильтрующая секция на тележке

Насосная система на тележке, служащая фильтрующей секцией.

Серия М электронасос с частотно-регулируемым приводом

Такой привод позволяет насосам использовать различные скорости и перекачивать жидкости различной вязкости в оптимальном режиме с использованием только одного насоса.

Серия М электронасос с системой предварительного указания параметров

Серия М электронасос с моноблочным двигателем