К инерционным относятся гидравлические машины, принцип работы которых основан на использовании инерционных сил, возникающих под воздействием колебательных процессов в перекачиваемой жидкости, заключенной в трубопроводе.
В сельском хозяйстве для подачи воды из шахтных колодцев и буровых скважин из инерционных машин применяют инерционные насосы и установки, привод которых в работу осуществляется при помощи вибраторов. Из разнообразных типов вибраторов в сельскохозяйственных насосах и установках используют преимущественно электромагнитные вибраторы. Поскольку рабочие органы таких машин под воздействием вибратора совершают колебательные движения, то их называют также вибрационными.
В зависимости от места расположения вибратора инерционные насосы подразделяют на два основных типа: с поверхностными и с погружными вибраторами.
Вибрационная водоподъемная установка ВПУ-1 предназначена для подачи воды из шахтных колодцев и буровых скважин с минимальным диаметром эксплуатационной колонны обсадных труб 4 дюйма (100 мм) щ, динамическим уровнем воды до 20 м. В комплект установки входит: электромагнитный вибратор, пружинная подвеска, колонна водоподъемных труб с приемным клапаном и станция управления, снабженная электрической аппаратурой, обеспечивающей нормальную работу водоподъемника.
На рисунке 1 показана вибрационная установка ВПУ-1 с поверхностным электромагнитным вибратором резонансного типа.
|
|
Рис. 1. Вибрационная водоподъемная установка ВПУ-1:
1 — скважина; 2 — приемный клапан; 3 — водоподъемная труба (диаметром 3"); 4 — соединительные фланцы; 5 — водоподъемная труба (диаметром 1 1/2"); 6 — опорный диск; 7 — опорная пружина; 8 — основание; 9 — ярмо; 10 — регулировочная пружина; 11 — регулировочная гайка; 12 — сменные грузы; 13 — нагнетательный патрубок: 14 — электромагнитный вибратор. |
Вибратор 14 представляет собой электромагнитную систему, состоящую из основания 8 с якорем и ярма 9, соединенных между собой пружинами 10, жесткость которых выбрана с таким расчетом, что собственная частота колебаний вибратора почти совпадает с частотой вынужденных колебаний системы, возбудителем которых является электромагнит.
Режим работы вибратора можно регулировать изменением величины междужелезного зазора при помощи регулировочных гаек 11 или изменением числа сменных грузов 12, закрепленных на шпильках ярма 9. К нижнему фланцу основания присоединена водоподъемная колонна стальных бесшовных труб 5 диаметром 1 1/2 дюйма, несущая на своем нижнем конце стальную бесшовную трубу 3 диаметром 3 дюйма, в которой помещен приемный клапан 2.
Работа водоподъемника с поверхностным вибратором заключается в передаче колебательных движений от электромагнита к клапанному узлу через колонну водоподъемных труб. Электромагнитный вибратор подключают к однофазной электрической сети переменного тока напряжением 220 В через селеновый однополупериодный выпрямитель, обеспечивающий 3000 колебаний электромагнита в минуту. Водоподъемная колонна труб, подвешенная к электромагниту, совершает при его работе колебательное движение с такой же частотой, что и электромагнит. При этом клапан, совершающий колебательные движения вместе с колонной водоподъемных труб, воздействует на жидкость, находящуюся в ней, и сообщает столбу жидкости периодические импульсы давления. В результате периодического изменения давления над клапаном происходит приток жидкости из колодца в водоподъемную трубу и движение жидкости по трубе.
Производительность водоподъемника ВПУ-1 2—3 м3/ч, напор 25 м, потребляемая мощность 0,7 кВт.
Наиболее важное преимущество водоподъемника ВПУ-1 заключается в том, что его можно использовать для перекачки не только чистой, но и загрязненной воды с содержанием абразивных примесей (песок и др.). Установка может выкачивать воду из колодца до уровня заглубления приемного клапана. Это позволяет использовать ее на колодцах со слоем воды толщиной 0,5—1 м. Установка обладает также способностью подавать воду без предварительного залива водоподъемного трубопровода.
Электромагнитный вибрационный насос НЭБ-1/20 (рис. 2) относится к типу плавающих насосов и предназначен для подачи воды из шахтных колодцев с динамическим уровнем воды до 20 м.
Рис. 2. Электромагнитный вибрационный насос НЭБ-1/20:
1 — основание; 2 — диафрагма; 3 — упор; 4 — стакан; 5 — амортизатор; 6 — болт; 7 — якорь; 8 — корпус магнита; 9 — кожух; 10 — понтон; 11 — шланг; 12 — рукоятка; 13 — кабель; 14 — ярмо; 15 — катушка магнита; 16 — шайбы регулировочные; 17 — шток; 18 — шайбы регулировочные; 19 — поршень; 20 — клапан.
Насос состоит из кожуха 9, соединенного болтами 6 с основанием, образующих в сборе камеру, в которой помещен электромагнит и приводимый им в действие рабочий орган насоса — поршень 19. На ярме 14 электромагнита установлено две катушки 15, соединенные между собой последовательно и надежно закрепленные вместе с ярмом в корпусе 8 магнита при помощи заливочного компаунда (эпоксидной смолы). Якорь 7 электромагнита, установленный на штоке 17, находится на расстоянии 3,5 мм от его катушечной части. На этом же штоке смонтированы резиновые амортизатор 5, диафрагма 2 и поршень 19. Амортизатор и диафрагма, закрепленные в стакане 4 на некотором расстоянии друг от друга, отделяют электромагнит от гидравлической камеры насоса, занимающей пространство между диафрагмой 2 и нижней частью основания 1, в котором находится резиновый всасывающий клапан 20.
В верхней части кожуха имеется напорный патрубок, к которому присоединен гибкий пластмассовый шланг 11 диаметром 20 мм, отводящий перекачиваемую воду от насоса на поверхность земли, и рукоятка 12 для переноса насоса.
Питание электромагнита осуществляется от сети переменного однофазного тока напряжением 220 В трехжильным кабелем 13, одна из жил которого заземляющая.
Насос, закрепленный в поплавке-понтоне 10, удерживается на воде вертикально в плавающем состоянии и не требует дополнительного крепления. При работе необходимо лишь обеспечить, чтобы свободно висящий гибкий шланг 11, по которому подается перекачиваемая из колодца вода, позволял насосу подниматься или опускаться, следуя за изменением уровня воды в колодце.
Насос работает следующим образом. Когда насос находится в колодце в плавающем состоянии, его нижняя часть расположена ниже уровня воды в колодце и вода через всасывающий клапан 20 заполняет гидравлическую камеру насоса. При включении электромагнита в электрическую сеть якорь 7 электромагнита и связанный с ним через шток 17 поршень 19 приводятся в колебательное движение с частотой 6000 в минуту. Когда поршень 19 движется вниз, всасывающий клапан 20 закрывается, и находящаяся под поршнем вода через зазор (порядка 0,5 мм) между поршнем и основанием 1 вытесняется в надпоршневое пространство. При движении поршня вверх эластичные концы поршня давлением воды в надпоршневом пространстве плотно прижимаются к стенкам основания. При этом объем полости над всасывающим клапаном увеличивается, давление в ней понижается и становится меньше атмосферного. Под действием разности давлений вода из колодца, преодолевая сопротивление всасывающего клапана 20, открывает его и поступает во всасывающую полость насоса.
Одновременно жесткая средняя часть поршня сообщает воде, находящейся над поршнем, импульс давления, под действием которого вода проталкивается по кольцевому зазору между внутренними стенками кожуха 9 и наружными стенками корпуса 8, охлаждает электромагнит и далее через напорный патрубок по гибкому шлангу подается потребителю.
Как видно из описания, в конструкции насоса НЭБ-1/20 сочетаются элементы как объемного, так и инерционного принципа действия.
Производительность насоса НЭБ-1/20 при подъеме воды с глубины 20 м до 1 м3/ч, потребляемая мощность 0,2—0,25 кВт.
Электрическая часть насоса надежно изолирована от корпуса, но в целях безопасности заземляющую жилу питающего кабеля необходимо заземлить голым медным проводом диаметром не менее 1,5—2 мм. Один конец про¬вода присоединяют к заземляющей жиле, а другой к заземлителю.
Электромагнитный вибрационный насос «Малыш» относится к типу погружных насосов и предназначен для подачи воды из шахтных колодцев и буровых скважин с минимальным диаметром эксплуатационной колонны обсадных труб 4 дюйма (100 мм) и динамическим уровнем воды до 40 м.
Конструкция насоса «Малыш» аналогична насосу НЭБ, за исключением габаритов, позволяющих устанавливать его на скважинах малого диаметра.
Насос рассчитан на работу полностью погруженным в воду на эластичной (пружинящей) подвеске. При монтаже в скважине для предохранения корпуса насоса от износа при соприкосновении со стенками обсадной трубы скважины на верхнюю часть корпуса надевают защитное резиновое кольцо.
Производительность насоса при глубине подъема воды 20 м — 1 м3/ч, при глубине подъема 30 м—0,8 м3/ч и при глубине подъема 40 м—0,5 м3/ч. Потребляемая мощность 0,25 кВт. Питание насоса от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В.
