Насосы для агрессивных сред

Рис.1

Агрессивные среды это газообразные, жидкие и твердые (соли, аэрозоли, пыль и др.) вещества, воздействие которых на конструкции, узлы и отдельные детали, находящиеся с ними в контакте в процессе эксплуатации, вызывает их повышенный износ. Агрессивная среда вызывает коррозию материала этих изделий с последующим их разрушением.

Для перекачивания агрессивных сред во многих технологических процессах применяются насосы, рабочие элементы (поверхности деталей)  которых непосредственно соприкасаются с агрессивной средой. Такие рабочие элементы насосов выполняют из некоторых видов пластмасс, нейтральных к воздействию агрессивной среды.  Иногда для защиты деталей насосов, контактирующих с агрессивной средой, применяют химически стойкие защитные покрытия. Для тяжелых эксплуатационных условий с большими механическими нагрузками рабочие элементы насосов выполняются из хромо никелевых или нержавеющих сталей.

Агрессивные среды воздействуют не только на поверхность корпуса и рабочих элементов насоса, но и на поверхность уплотнительных элементов, что может привести к нарушению герметичности конструкции насоса. Кроме того, агрессивные среды зачастую содержат абразивные частицы (дисперсионная среда), которые вызывают повышенный эрозионный износ рабочих элементов насосов.

Поэтому при конструировании насосов, рабочие элементы которых работают в контакте с агрессивными средами, необходимо решать задачу, которая обеспечила бы эксплуатационную надежность и долговечность насоса при одновременном воздействии и агрессивных и  дисперсионных сред.

Рис.2

Автором разработано несколько модификаций роторно-вихревых насосов (РВН), принцип работы которых основан на эффекте гидродинамической резистивности (патент РФ автора). Разработанные РВН могут работать, как в режиме насоса, так и в режиме компрессора. С целью повышения эксплуатационной надежности и долговечности РВН, при их работе с агрессивными средами, для изготовления деталей РВН используются керамические материалы с их конструктивными и технологическими особенностями. На Рис.1 приведен вид опытного образца РВН, рассчитанного на небольшие расходы перекачиваемой жидкости. Корпус РВН представляет собой цилиндр, имеющий высоту 40мм  и диаметр основания 65мм. На Рис.2  представлен разрез РВН. На третьем и четвертом рисунках представлены керамические рабочие элементы (статор и ротор) РВН в разрезе.

Рис.3

Рис.4

 Известно, что керамические материалы на основе окиси алюминия, нитрида или карбида кремния обладают повышенной эрозионной стойкостью, они не подвержены коррозионным воздействиям при работе в большинстве агрессивных, дисперсионных и особо чистых сред. Известна также высокая термостойкость этих материалов и возможность их использования при температурах вплоть до 1000º Цельсия, что значительно расширяет технические возможности и области применения РВН с керамическими рабочими элементами.

Устройство РВН представляет собой тороидальную рабочую камеру, образованную цельнолитыми ротором и статором, которые выполнены из износостойких материалов с плоскопараллельными поверхностями контакта. Тороидальная рабочая камера, сообщается с каналами для подвода и отвода рабочей среды. Разделитель, всасывающий и нагнетательный каналы выполнены в статоре, а лопатки выполнены в роторе. Разделитель выполнен с отсечными кромками, ограничивающими участок поверхности разделителя обращенный к передним кромкам лопаток. При вращении ротора рабочая среда всасывается после разделителя через всасывающий канал и нагнетается перед разделителем через нагнетательный канал. РВН может работать от электрических, или механических приводов.

Надежность и долговечность в процессе эксплуатации РВН обеспечивается использованием износостойких материалов для изготовления рабочих элементов, конструкционными особенностями РВН и отсутствием в их конструкции традиционных истираемых уплотнений. РВН могут быть использованы во многих отраслях народного хозяйства. Наиболее перспективными для их внедрения являются химическая, и  фармацевтическая отрасли.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что автором предлагается несколько конструкций РВН с целью повышения эксплуатационной надежности и долговечности РВН при их работе с агрессивными и, в том числе, с дисперсионными высокотемпературными средами, используя для изготовления деталей РВН керамические материалы с их конструктивными и технологическими особенностями. Предлагаемые конструкции РВН  имеют увеличенный срок эксплуатации, а также позволяют расширить их технические возможности и области применения.