Строительные машины и основы автоматизации

РАСТВОРОНАСОСЫ

Растворонасосы предназначены для транспортирования (перека­чивания) строительных и штукатурных растворов подвижностью от 5 см и более по резинотканевым и металлическим раствороводам к месту производства работ, а также для нанесения на поверхности штукатурных слоев, отделочных и изоляционных материалов с по­мощью форсунки или бескомпрессорного сопла. Растворная смесь, перекачиваемая растворонасосами, должна быть свежеприготовлен­ной и перед поступлением в растворонасос процежена через сито с ячейками 3x3...5x5 мм (в зависимости от крупности заполнителя раствора). Поэтому растворонасосы работают в комплекте с прием­ным бункером и виброситом для приема и процеживания раствора, всасывающим рукавом и сборным напорным раствороводом. Прин­цип работы растворонасосов основан на периодическом изменении объема их рабочей камеры, увеличивающегося при всасывании рас­творной смеси из приемного бункера и уменьшающегося при воз­действии на смесь вытеснителя, выталкивающего раствор в напор­ную магистраль.

По способу воздействия вытеснителя на пе­рекачиваемый раствор различают диафрагменные, порш­невые и винтовые растворонасосы.

По направлению движения раствора в рабо­чей камере при всасывании различают противоточные (направ­ление движения раствора при всасывании противоположно его силе тяжести) и прямоточные (направление движения раствора при вса­сывании совпадает с направлением его силы тяжести). В прямоточ­ных растворонасосах выделяющийся при всасывании свободный воздух скапливается в верхней части камеры, тем самым ухудшая ус­ловия всасывания. Поэтому преимущественное распространение по­лучили противоточные растворонасосы.

В диафрагменных растворонасосах перекачивание раствора осу­ществляется при периодических деформациях плоской резиновой диафрагмы, давление которой передается от движущегося возврат - но-поступательно плунжера через промежуточную жидкость. Про­мышленность выпускает растворонасосы производительностью 2; 4 и 6 м3/ч, которые имеют одинаковую конструкцию и принцип рабо­ты, максимально унифицированы и монтируются на одноосных те­
лежках. Растворонасосы применяются в составе передвижных шту­катурных агрегатов и станций.

Каждый диафрагменный растворонасос состоит из насосной части, привода, кривошипно-шатунного механизма с плунжером, предохранительных устройств, пульта управления и тележки с ходо­выми колесами, на которой смонтированы все узлы растворонасоса. Насосная часть включает (рис. 7.1) рабочую 2 и насосную 15 каме­ры, резиновую диафрагму 16, всасывающий 1 и нагнетательный 4 самодействующие шаровые клапаны. Перекачивание раствора осу­ществляется подвижной плоской резиновой диафрагмой 16, давле­ние которой передается от движущегося возвратно-поступательно плунжера 11 через промежуточную жидкость (воду) постоянного

объема. Раствор в рабочую ка­меру 2 с диафрагмой и само­действующими клапанами по­ступает снизу вверх (т. е. про - тивоточно) из приемного бун­кера с процеживающим виб­роситом под действием вакуу­ма, попеременно создаваемого при рабочем ходе плунже­ра. Возвратно-поступательное движение плунжеру сообщает­ся от электродвигателя через клиноременную передачу 13, одноступенчатый зубчатый ре­дуктор 12 и кривошипно-ша­тунный механизм 14.

При движении плунжера вправо промежуточная жидкость втя­гивает диафрагму до соприкосновения ее с ограничительной решет­кой, и в рабочей камере создается вакуум, вследствие чего из прием­ного бункера через всасывающее колено 17 и всасывающий клапан 1 в рабочую камеру засасывается раствор. При движении плунжера влево промежуточная жидкость выгибает внутрь рабочей камеры диафрагму, которая выталкивает раствор через открытый (под дав­лением раствора) нагнетательный клапан 4 (впускной клапан 1 под действием собственной силы тяжести и противодавления раствора закрыт) в воздушный колпак 6, а затем в растворовод 8. Подъем клапанов во время работы насоса ограничивается скобами-ограни - чителями 5.

Воздушная подушка, образующаяся в воздушном колпаке в про­цессе работы насоса, выравнивает давление на раствор, поступаю­щий в растворовод, уменьшая его пульсацию. Давление-в воздуш­ном колпаке контролируется манометром 7. Предохранительный клапан 10, отрегулированный на давление 1,5 МПа, сообщает по­
лость насосной камеры 15 с заливочным устройством 9 при повыше­нии максимально допустимого рабочего давления в раствороводе. При кратковременных остановках растворонасоса и при работе по замкнутому циклу раствор выпускают через перепускной клапан 3. Управление работой растворонасоса осуществляется с пульта, уста­новленного на насосе. На пульте смонтированы реле давления, маг­нитный пускатель, пакетные выключатели, колодка штепсельного разъема. Реле давления соединяется гибким рукавом с датчиком, ус­тановленным на воздушном колпаке, и осуществляет дистанцион­ное управление насосом. Реле срабатывает на отключение привода растворонасоса при давлении 1,41 МПа; включение происходит при давлении 0,4 МПа.

Основными недостатками диафрагменных насосов являются: низкая долговечность резиновой диафрагмы (не более 100 маш-ч); снижение подачи (производительности) растворонасоса в результа­те неполного заполнения насосной камеры водой из-за ее утечек и испарения.

Производительность (подача) диафрагменных насосов 2...6 м3/ч, максимальное рабочее давление 1,5 МПа, число двойных ходов плунжера 165 мин-', дальность подачи раствора по горизонтали

100.. .200 м, по вертикали 20...40 м.

Поршневые растворонасосы применяют для перекачивания рас­творов подвижностью не менее 5...7 см и крупностью фракции не более 5...12 мм. Перекачивание раствора осуществляется движущим­ся возвратно-поступательно поршнем, непосредственно воздейст­вующим на раствор и осуществляющим его всасывание и нагне­тание.

Поршневые насосы могут иметь один или два поршня.

Поршневые растворонасосы характеризуются: независимостью подачи от развиваемого напора и хорошей всасывающей способно­стью, высоким ресурсом цилиндропоршневой группы (около 2000 маш-ч). Поршневые растворонасосы максимально унифицированы и предназначены для комплектации штукатурных агрегатов и стан­ций. Они монтируются, как правило, на колесных тележках, что обеспечивает их высокую мобильность.

Каждый поршневой растворонасос состоит из привода, цилинд­ропоршневой группы, рабочей и клапанной камер со всасывающим и нагнетательным шаровыми самодействующими клапанами, воз­душного колпака (кроме двухпоршневых) для сглаживания пульса­ции давления, пульта управления и рамы, на которой смонтированы все узлы растворонасоса. Цилиндропоршневая группа растворона - сосов включает составной резиновый поршень и гильзу цилиндра с хромированной внутренней поверхностью, что обеспечивает высо­кий ресурс группы. В штоковую полость цилиндра заливается вода для смазки и охлаждения трущихся пар.

На рис. 7.2 показана кинематическая схема поршневого раство­ронасоса. Вращение от электродвигателя 1 передается через клино­ременную передачу 2 и конический одноступенчатый редуктор 3 ти­хоходному валу, на обоих концах которого имеются эксцентрики 4. Вращательное движение эксцентриков преобразуется в возврат­но-поступательное движение шарнирно соединенной с ними вилки 5, сообщающей возвратно-поступательное движение поршню 7 и ка - чательное движение насосной камере 6. Благодаря креплению к эла­стичной диафрагме 8 насосная камера может отклоняться на угол ±5° от горизонтальной оси. Диафрагма жестко зажата клапанной камерой 9 и опорной стойкой 10.

Растворонасос снабжен реле давления, отключающим электро­двигатель при превышении максимального рабочего давления на 0,1 МПа, и перепускным устройством, разгружающим напорный растворовод при избыточном давлении раствора.

Растворонасос смонтирован на двухосной тележке с обрези - ненными колесами и съемным дышлом и может перемещаться по строительной площадке вручную или транспортным средст­вом.

Производительность (подача) одиопоршневых насосов 2...4 м3/ч, максимальное рабочее давление 1,5...3,5 МПа, дальность подачи по горизонтали 60...250 м, по вертикали 30...60 м.

Растворонасосы с воздушным колпаком эффективно работают при давлении до 3,0 МПа. Для работы на больших давлениях при­меняют дифференциальные растворонасосы.

Дифференциальный растворонасос (рис 7.3) обеспечивает высо­кую равномерность подачи раствора подвижностью не менее 5 см за счет попеременной работы поршней 4 и 11, движущихся в двух па­раллельных цилиндрах — основном 5 и компенсационном 10. Дли­на хода основного поршня в 2 раза больше, чем у компенсационно­го. Штоки 3 я 12 этих поршней кинематически связаны через ролики 1 и 14 с кулачками торцового типа 2 и 15, расположенными на общем валу 13. Вращение валу с кулачками сообщается от элек­тродвигателя через двухскоростную клиноременную передачу, ре­дуктор и соединительную муфту 16.

При вращении кулачка 2 поршень 4 основного цилиндра 5 осуще­ствляет ход всасывания и нагнетания. Во время хода всасывания рас­твор через всасывающий патрубок 6 поступает в основной цилиндр. При этом всасывающий клапан 7 открыт, а нагнетательный 8 закрыт. Во время хода нагнетания поршень основного цилиндра вытесняет од­ну половину порции раствора в нагнетательный патрубок 9, а дру­гую — в компенсационный цилиндр 10. При движении основного поршня 4 на всасывание поршень 11 компенсационного цилиндра вы­тесняет порцию раствора в нагнетательный патрубок 9. На выходе из растворонасоса установлен перепускной кран, позволяющий изме­нять направление потока раствора из растворона­соса в приемный бункер или в нагнетательную ма­гистраль. Растворонасос имеет двойную произво­дительность (подачу) 2 и 4 м3/ч и перекачивает рас­творы на расстояние до 300 м (при подаче 2 м3/ч) по горизонтали и до 100 м по вертикали при макси­мальном рабочем давле­нии 4 МПа. Им комплек­туют передвижные штука­турные станции.

Техническая производительность (подача) поршневого раство­ронасоса (м3/ч)

UT = 900nd2JnnnKH, (7.1)

где dn — диаметр поршня, м; /„ — ход поршня, м; пп— число двойных ходов поршня в 1 с, равное частоте вращения коленчатого вала при­вода, (г1; Кн — коэффициент объемного наполнения, оценивающий потери подачи растворонасоса.

Величина К» зависит от подвижности перекачиваемого раство­ра. При изменении подвижности от 5 до 10 см Кн возрастает с 0,43 до 0,92.

Поскольку средняя скорость движения поршня (м/с) Vn = 2/пПп (откуда /пЛп = 0,5гп), уравнение (7.1) можно представить в виде

Пт = 450тЦ>А„. (7.2)

Для обеспечения нормального всасывания необходимо, чтобы скорость движения поршня (число двойных ходов поршня Ип) сни­жалась с уменьшением подвижности перекачиваемого раствора, что позволяет сохранить стабильным коэффициент наполнения рабочей камеры Кн.

Винтовые растворонасосы в отличие от поршневых не имеют клапанов и применяются для перекачивания штукатурных раство­ров на гипсовых вяжущих, гипсовых замазок, шпаклевок, паст, мас­тик и малярных составов различной вязкости. В качестве вытесните­ля у таких насосов используется винт, вращающийся в неподвижной обойме. Винтовые насосы характеризуются высокой равномерно­стью подачи, простотой конструкции и эксплуатации, компактно­стью и малой массой. Они развивают рабочее давление до 2 МПа и обеспечивают дальность подачи материала до 100 м по горизонтали и до 60 м по вертикали. Винтовыми насосами комплектуются пере­движные штукатурные и малярные агрегаты и станции, передвиж­ные агрегаты и станции для устройства сплошных наливных полов и мастичных кровель.

Насосный узел винтового насоса (рис. 7.4) включает чугунный или стальной однозаходный винт 5 с шагом SB и резиновую обойму

4 с эластичной рабочей поверхностью, податливой в радиальном направлении. Обойма заключена в жесткий съемный корпус — стяжной хомут 6. К насосному узлу материал подается из приемного бункера 3 винтовым питателем 7. Винт и питатель соединены шар­нирной муфтой и получают вращение от электродвигателя 1 через редуктор 2. Насос соединяется с нагнетательным раствороводом с помощью быстроразъемного соединения. Поперечное сечение вин­та — окружность диаметром d, центр которой смещен относительно оси винта на величину эксцентриситета е. Рабочая поверхность обоймы представляет собой двухзаходный винт с шагом S0, в 2 раза большим шага винта ротора, т. е. S0 = 25В.

Оси обоймы и винта смещены также на величину эксцентриси­тета е. При вращении винта его геометрическая ось вращается во­круг оси обоймы по окружности радиусом е. Винт осуществляет планетарное движение относительно оси обоймы, а каждое его се­чение участвует одновременно в двух вращениях относительно па­раллельных осей. Это сложное движение может быть представлено как результат качения без скольжения подвижной центроиды диа­метром 2е по неподвижной центроиде диаметром 4е. В каждом по­ложении винт и обойма контактируют между собой и образуют замкнутые камеры, заполняемые перекачиваемым материалом. При вращении винта камеры с материалом непрерывно перемеща­ются по винтовой линии вдоль оси обоймы от всасывающей по­лости насоса к нагнетательной, благодаря чему обеспечивается высокая равномерность подачи материала. Наличие эластичной обоймы позволяет перекачивать растворы с твердыми наполните­лями и исключает заклинивание винта. Для обеспечения герметич­ности сопряженных поверхностей винта и обоймы размеры поперечного сечения винта выполняются несколько большими, чем у обоймы. Разница радиусов поперечных сечений винта и обоймы характеризуется первоначальным натягом 50, величину ко­торого выбирают с учетом размеров винтовой поверхности, разви­ваемого давления, точности изготовления винта и обоймы и модуля упругости материала обоймы.

В процессе работы насоса фактическое значение натяга между ротором и статором меняется за счет абразивного износа и дефор­мации обоймы под действием внутреннего давления. Для измене­ния натяга в сопряженных поверхностях обоймы и винта, регулировки рабочего давления и производительности (подачи) насоса служит стяжной хомут 6. Рабочее давление контролируется манометром.

Основными параметрами, определяющими эксплуатационные характеристики винтовых растворонасосов, являются диаметр d, шаг 5В и эксцентриситет оси е винта и первоначальный натяг пары

винт—обойма 8о. Параметры d, sB и е определяют профиль рабочих органов и объемов замкнутых камер, а 80 — расходную, энергетиче­скую и стойкостную характеристики насоса.

Теоретическая подача (м3/с) винтового растворонасоса

2т = 8ec/s„n, (7.3)

где л — частота вращения винта, с-1.

Действительная подача насоса £>д (м3/с) меньше теоретической на величину утечек </ут (м3/с):

~ Q-! ~ Чу-!- (7-4)

Величина qyr зависит от разности давлений в полостях нагнета­ния и всасывания и от размера зазоров в местах контактирования

винта и обоймы.