Мир непрерывно меняется, поэтому вполне закономерно, что его перемены влияют на технику, в том числе насосную. С одной стороны, выдвигаются новые требования к мощности и производительности оборудования. С другой стороны, требования к инновациям играют заметную роль в технических разработках. В этой статье хотелось бы уделить особое внимание насосам способным эффективно перекачивать в молочной промышленности как высоковязкие среды с крупными и мелкими частицами, так и жидкие продукты – роторным насосам (кулачковым и роторно-поршневым). Особое место в развитие данных видов насосов занимают следующие компании: Waukesha Cherry-Burrell, Ampco pumps company, Wright Flow Technologies, JEC Ltd. Развитие роторных насосов началось с изобретения так называемых вращающихся насосов, имевших по одному ротору, которые были описаны Агостино Рамелли в 1588 г. в книге «Treasury of the ingenious machines of the noble and famous Captain Agostino Ramelli» («Различные и искусные машины»). В 1624 году И. Лейрехон в книге «La rеcrеation mathеmatiqae» описал двухроторный коловратный насос, который можно рассматривать как прообраз современных зубчатых насосов. В дальнейшем появились и другие разновидности роторных насосов, представителем которых является, например, лабиринтный насос, созданный уже в 50-е гг. ХХ века.
Принцип, по которому работают роторные кулачковые насосы, заключается в следующем. Перекачиваемая жидкость сначала поступает во внутреннюю камеру устройства, из которой она выталкивается вращательными и поступательными движениями, совершаемыми рабочим органом – ротором (кулачком). Части ротора наряду с внутренними стенками рабочей камеры формируют замкнутое пространство, в которое и попадает жидкость. При уменьшении объема такого пространства, что происходит при движении ротора, жидкость по законам физики выталкивается.
Роторно-поршневая конструкция насоса — разновидность роторной конструкции, и потому работает схожим образом. Чтобы обеспечить желаемое давление при перекачке, система постоянно меняет объем рабочей камеры. Такая схема работы называется объемной и предполагает несколько циклов.
1. Жидкость поступает в рабочую камеру.
2. Подвижный ротор, вращаясь, выталкивает ее в патрубок. Благодаря этому давление в зоне всасывания снижается практически до вакуумного уровня, и в насосную камеру втягивается очередная порция жидкости. Ротор захватывает ее и перемещает на выход системы под нужным давлением.
3. После этого ротор возвращается в исходное положение, чтобы повторить цикл.
Принципиальная схема работы роторных насосов у всех четырех производителей не отличается, но имеются расхождения в производстве комплектующих для этих насосов. Например в роторно-поршневых насосах: валы изготавливаются из нержавеющей стали 17-4 PH, сочетающей в себе высокую прочность, коррозионную стойкость и твердость (насосы серии ZP, компании Ampco pumps company, компании Wright Flow Technologies); роторы изготавливаются из нержавеющего сплава ALLOY 88, который позволяет увеличить износостойкость и дает возможность работать в критически низких или высоких температурных условиях (насосы серии Universal и ZP, компаний Waukesha Cherry-Burrell и Ampco pumps company); шестеренная коробка изготавливается из нержавеющей стали, что упрощает эксплуатацию и увеличивает гигиену насоса (насосы серии ZP, компании Ampco pumps company); изготовление косозубых шестеренчатых колес передачи движения на валы, снижает износостойкость и уменьшает шум от работы (насосы серии ZP, компании Ampco pumps company, компании Wright Flow Technologies); создание дополнительных дренажных отверстий в корпусе и в роторах способствует улучшению CIP мойки (насосы серии ZP, компании Ampco pumps company).
Рис. 1 Принципиальная схема устройства роторно-поршневого насоса
1 – косозубые шестерни более надежны в эксплуатации и снижают уровень шума
2 – конические роликоподшипники служат для стабилизации осевых нагрузок и поддержки
валов в обоих направлениях вращения
3 – фиксатор подшипников из нержавеющей стали служит для предотвращения коррозии,
вследствии чего увеличивается срок службы подшипников
4 – упрочненные валы из нержавеющей 316 стали для малых моделей насосов и
упрочненные 17-4РН для больших насосов обеспечивают двойной предел прочности
5 — новые роторы, без износа, из материала ALLOY 88 устанавливаются с меньшим зазором,
возможно изменение зазоров по запросу.
6 – отдельная камера для смазки шестерен наполняется смазкой
7 – смотровое стекло, пробка для масла
8 – конструкция корпуса редуктора позволяет установить насос в четырех позициях
9 – герметичные заглушки защищают и продлевают срок службы подшипников
10 – резьбовые отверстия служат для быстрого изменения положения насоса
11 – предлагаемые уплотнительные кольца и торцевые уплотнения универсальны для любых
применений насоса
12 – корпус насоса изготавливается из 316L полированной нержавеющей стали
13 – упрочненная крышка из нержавеющей стали 316L
Если сравнивать характеристики и новации в производстве роторных насосов (кулачковые, роторно-поршневые), то на лидирующие позиции сегодня выходит компания Ampco pumps company, что соответствует постоянному росту продаж насосов данной компании.