Плунжерные насосы-дозаторы

Плунжерный дозировочный насос относится к насосам объемного типа и состоит из трех основных компонентов: рабочая головка, коробка передач и электродвигатель.

 

 

Электродвигатель передает крутящий момент на шестеренную коробку передач (червячная передача). Коробка передач снижает скорость вращения ведомой шестерни и повышает ее крутящий момент. Этот момент далее передается на вал, который подцеплен к ведомой шестерне коробки.  Вал заставляет смещаться вправо плунжер, который находится в рабочей головке. По мере движения плунжер выталкивает жидкость из рабочей камеры вверх. При этом верхний шариковый клапан открыт, а нижний закрыт, чтобы препятствовать выходу жидкости через нижний всасывающий патрубок.

Далее возвратная пружина возвращает вал в исходное положение, плунжер смещается влево и создает вакуум в рабочей камере. Теперь уже нижний клапан открывается и через него жидкость попадает в рабочую камеру. Верхний клапан, наоборот закрыт, чтобы не допустить обратного всоса жидкости из напорной линии. Рабочий такт завершен. Насосы разных производителей могут совершать от 60 до 200 рабочих тактов в минуту.

 

Внутри коробки передач залито масло для смазывание шестерен.

 

На изображении также виден микрометрический винт, вращение которого позволяет изменять длину хода плунжера и тем самым отмерять объем жидкости за один рабочий такт. Зная объем одного такта и частоту тактов, можно точно настроить объемную подачу дозировочного насоса.

Точность дозирования плунжерных насосов зависит от производителя. Российские насосы НД допускают погрешность 1% или 2,5% в зависимости от исполнения. Для насосов европейского производства минимальным стандартом точности выступает погрешность +/- 1%. Для некоторых более продвинутых насосов погрешность может быть +/- 0,5%. 

 

Хотя производительность плунжерного насоса может изменяться в диапазоне от 0 до 100%, но класс точности насоса определяется только для определенного диапазона производительности. Эта характеристика указывается в формате "10:1" и означает, что класс точности гарантируется производителем при диапазоне производительности от 10 до 100%.

 

1. Основной способ регулирования производительности плунжерных дозаторов - изменение длины хода пистона при помощи вращения микрометрического винта. Удобство заключается в том, что производительность изменяется прямо пропорционально длине хода пистона. 

 

 

Обычно вращение винта выполняется механически при помощи ручки. При необходимости автоматизациии для вращения микрометрического винта используют сервомоторы (вместо механической ручки). Такие приводы управляются аналоговым сигналом 4-20 мА или низковольтным сигналом 0-10 В. Вместо сервоприводов также могут использоваться пневмоприводы.

 

2. Другой способ регулирования производительности - изменение скорости вращения электродвигателя при помощи частотного преобразователя. Это позволяет изменять частоту рабочих тактов плунжера и соответственно изменять производительность. При этом двигатели насосов должны быть с автономными вентиляторами во избежание перегрева при работе на низких оборотах. Такие двигатели обычно поставляются заводом по специальному запросу.

1. Модельный ряд плунжерных насосов весьма широк. Если требуются дозировочные насосы высокой производительности и давления, то у плунжерных насосов нет альтернативы. 

2. Плунжерные насосы не требуют периодической замены гибких элементов (мембран, шлангов), но как и в других дозировочных насосах может потребоваться периодическая замена направляющих клапанов (шариковых или лепестковых). Если перекачиваемая жидкость хорошо подходит для насоса, то срок его эксплуатации может быть очень высок. 

3. У плунжерных насосов повышенная (до 3 метров) высота всасывания, против 2 метров у соленоидных дозировочных насосов. 

4. Производительность плунжерных дозировочных насосов не зависит от давления системы. Это очень полезное свойство для точности дозирования.

 

 

5. Поскольку плунжер насоса работает в двухтактном режиме (всос/нагнетание), а частота хода плунжера обычно не превышает 120 имп./мин, то любой плунжерный насос будет создавать пульсирующий поток (в отличии от соленоидных насосов, у которых есть модели до 300 имп./мин). Значение производительности насоса изменяется по синусоиде, при этом пиковое значение расхода равно 3,14 (пи) средней (номинальной) производительности.

 

5. Если требуется ровный ламинарный поток реагента, то совместно с плунжерным насосом необходимо использовать демпфер пульсации на напорной линии. Для выравнивания потока жидкости также можно использовать систему дозирования, состоящую из нескольких плунжерных насосов. Если вместо одного мощного насоса использовать 2 или 3 насоса меньшей мощности, то можно хорошо сгладить пульсации при условии правильной синхронизации фаз работы насосов.

 

Ровный ламинарный поток центробежного насоса (вверху слева) в любой момент времени равен средней производительности. В отличии от него плунжерный насос (вверху справа) как и любой другой объемно-поступательный насос дает пульсации с пиковым значением 3,14 (пи) от среднего значения производительности. Если использовать сдвоенную систему из плунжерных насосов меньшей мощности (внизу слева), то пиковый расход будет 1,57 средней производительности системы. Если в системе три плунжерных насоса (внизу справа), то пиковое значение подачи будет равно всего 1,05 средней производительности, то есть поток будет близок к ламинарному, а пульсации будут едва-едва заметны.

 

6. Как правило, не допускают дозирование жидкостей повышенной вязкости (свыше 800 сстокс). Некоторые производители делают плунжерные насосы для более вязких жидкостей (до 55 000 сстокс). 

7. Не допускают присутствие твердых частиц в дозируемой жидкости более 0,1 мм (в отличие от мембранных и перистальтических насосов).

 

На первой части цикла плунжер сдвигается вправо и выталкивает жидкость из рабочей камеры через верхний (выходной) клапан. Нижний клапан при этом, наоборот, закрывается.

На второй части цикла плунжер в рабочей камере сдвигается влево и создает вакуум в камере. Под действием вакуума открывается нижний (входной) клапан и через него жидкость попадает в полость рабочей камеры.