Áramlástechnikai gépek. Különböző volumetrikus elven működő gépek, azok szerkezeti megoldásai

Átírás

1 Áramlástecnikai gépek Különböző volumetrikus elven működő gépek, azok szerkezeti megoldásai 1

2 A térfogatkiszorítás elvén működő gépeknél az energia átalakítás úgy történik, ogy egy körülatárolt térben mozgó alkatrész az energiaátalakítás végző alkatrész váltakozva a térfogat növeli, ill. csökkenti, és ennek következtében a gépen átaladó közeg a körülatárolt térbe be- ill. kiáramlik. Az áramlástecnikai gépek a családjában a munkagépek és az erőgépek egyaránt megtalálatók. A térfogatkiszorítás elvének felasználásáoz a gépben a következőket kell biztosítani: α) a közeget be kell juttatni abba a térbe, aol az energiaátalakítást végző alkatrész munkáját végzi a munkatérbe és β) a közeg bejuttatása után e teret be kell zárni. γ) Az energia átalakítást végző alkatrészek pozitív, ill. negatív értelemben el kell végezni kompressziómunkáját. Ennek eredményeként a lezárt térben a közeg nyomása (és őmérséklete) változik. δ) A lezárt teret ki kell nyitni és ε) a közeget el kell távolítani a munkatérből.

3 18.1 Dugattyús gépek a) b) c) d) 18.1 ábra. A dugattyúk szokásos kiviteli formái a) b) c) d) 18. ábra. Dugattyús gépek engerelrendezésük

4 18.3 ábra. Ganz-MÁVAG gőz ajtású szivattyú Szivattyú Közös dugattyúrúd Gőzgép 18.4 ábra. Ganz-MÁVAG kényszerlöketű egyszeres működésű búvárdagattyús áromengeres vegyipari szivattyú (forgattyús ajtómű ajtással)

5 A kényszerlöketű gépek ajtó mecanizmusa is igen sokféle leet. Néány jellegzetes kivitel elvi vázlatát a 18.6 ábra mutatja: a) ajtás kézi emelővel, b) kulisszás ajtómű, c) excenteres ajtás, d) forgattyús ajtómű, e) bütykös ajtás, f) ferde bolygótárcsás ajtómű és g) ferde álló tárcsa forgó engerekkel. a) b) c) d) e) 18.6 ábra. A kényszerlöketű gépek ajtó mecanizmusa f) g)

6 18.8 ábra. Axiális dugattyús gép 18.7 ábra. Radiáldugattyús NDK gyártmányú tizenegy engeres szivattyú

7 18. Membrángépek (szivattyúk) a) b) c) d) 18.9 ábra Membrán szivattyú vázlatai A membrán szivattyúknál az energiaátalakítást végző alkatrész egy ajlékony membrán. Néány jellegzetes megoldási elvi vázlatát a 18.9 ábra mutatja: a) ajtás kézi emelővel, b) forgattyús ajtómű, c) excenteres ajtás, d) folyadékáttételes ajtás ábra Folyadékáttételes membrán szivattyú

8 18.3 Gépek, amelyeknél a térfogatkiszorítás elvüket forgó alkatrészek valósítják meg a) b) c) d) e) f) ábra A kerületi irányban áramoltató és koncentrikusan elelyezett energiaátalakító alkatrésszel megépített gépek g) )

9 a) b) c) d) e) f) g) ) i) 18.1 ábra A kerületi irányban áramoltató és excentrikusan elelyezett energiaátalakító alkatrésszel megépített gépek j) k)

10 a) b) c) d) e) ábra Tengelyirányban szállító gépek. Csavarszivattyúk

11 18.4 A volumetrikus szivattyúk szállítása, atásfokai, teljesítménye és tengelynyomatéka Geometriai térfogatáram: Q g Vn (18.1) Volumetrikus atásfok: A szivattyú asznos teljesítménye: Hidraulikai atásfok: η v Qk Qg (18.) P QkρgH QkΔp ηvvnδp (18.3) η Δp Δpe (18.4) Az elméleti teljesítmény: P e VnΔpe (18.5) Mecanikai atásfok: η m Pe Pö (18.6) A szivattyú asznos- és összteljesítménye, atásfoka: P Q k Δp η v VnΔp η A szivattyú ajtásáoz szükséges tengelynyomaték: v η VnΔp e η v η P e η v η η m P ö η η v η η m (18.7) Pö M ω Pö πn Pe πnη m VnΔp πnη e m 1 π 1 η η m VΔp M~ VΔ p (18.8)

12 p 1 Q r1 p Q r Q r1 > Q r ábra Volumetrikus elven működő szivattyú elméleti és valóságos jelleggörbéje

13 18.5 A radiáldugattyús szivattyú A radiáldugattyús szivattyú esetében egy enger alakú fémtömbbe radiális irányú engerfuratokat munkálnak, ezekbe elyezik a radiál dugattyúkat, amelyek tömbből kiálló végei egy a tömböz képest excentrikus pályán mozognak. Így a dugattyúk radiális irányú kibemozgásra vannak kényszerítve. A engerfuratok előbb a szívó, majd a nyomótérez kapcsolódnak egy körülfordulás során a ábra A radiáldugattyús szivattyú 18.15b ábra A radiáldugattyús 5-engeres szivattyú (a jelölések azonosak a 18.15a ábrára valókkal)

14 Geometriai térfogatáram: Q g d i π 4 z n 60 m 3 (18.9) sec A (18.9) kifejezésben szereplő löketossz az excentricitással (e) is kifejezető: e (18.10) (18.10) (18.9): Q g d n i π (18.11) ez ábra A radiáldugattyús szivattyú ábra A radiáldugattyús szivattyú szállítása a szögelfordulás függvényében

15

16 18.6 Az axiáldugattyús szivattyú ábra Axiáldugattyús szivattyú Az axiáldugattyús szivattyú munkatér térfogata és térfogatárama: V πd 4 Q g D tgγ z Vn ábra Axiáldugattyús szivattyú sánta tárcsás megajtással

17 Ferdetengelyes axiáldugattyús energiaátalakító

18 A nagynyomású idraulikus rendszerekez dugattyús szivattyúkat asználnak. Szerkezeti kialakításukat tekintve megkülönböztetünk axiáldugattyús és radiáldugattyús, valamint állandó és változó fajlagos folyadékozamú kiviteleket. Az axiáldugattyús szivattyúk készülnek ferdetárcsás és ferdetengelyes kivitelben egyaránt. Kisebb teljesítmény kategóriájú axiáldugattyús szivattyúk névleges nyomása 50 bar, fordulatszáma /min, míg a nagyobb teljesítményűek bar-ig tereletők /min fordulatszám mellett.

19 AXIAL_A,B,C,D

20 18.7 Fogaskerék szivattyú Szívóoldal Nyomóoldal 18.0 ábra Fogaskerék szivattyú vázlata

21 Egyenes, külsőfogazású, egyező fogszámú kerekek esetén a szivattyú által időegység alatt szállított közepes folyadékozam közelítő értéke: Q g πdmb n 60 m 3 sec (18.1) aol D az osztókör átmérője [m], K = π D osztókör területe [m], z fogszám, t = K/z osztás [m], m = t/ π modul [m], b fogszélesség [m], n a fordulatszám [1/min]. (a) Ferde vagy nyílfogazású fogaskerekek esetén a (18.1) kifejezés m értéke elyett a omlokmodult elyettesítetjük. A omlokmodul: m m cosβ aol β a ferde fogazás ferdeségének szöge [fok]; egyenes fogazásnál β = 0. (18.13) A szivattyú közepes valódi folyadékszállítása: Q k η V π Dmb n 60 aol η V a volumetrikus atásfok. sec m 3 (18.14) (b) 18.1 ábra Ferde (a) és nyílfogazású (b) fogaskerék

22

23 ROOT_, ROOT_3

24 18.8 Lamellás szivattyú a) b) c) 18.6 ábra Lamellás gépek, kivitelek

25 18.7 ábra Lamellás szivattyú A 18.7 ábra jelöléseivel: e D D vagy e D D vagy D D e D D e (18.16) b zs e D b zs D b zs D b s z D s z D V π π π π π π (18.15) Az egy fordulatra eső folyadékszállítás: ebn zs D n V Q g π A szivattyú közepes geometriai szállítás: ebn zs D Q Q v g v k π η η A közepes valódi folyadékszállítás: e C n Q q k (18.17) (18.18) (18.19) b zs D C v q π η

26 1-lapát, -álló gyűrű, 3-ajtótangely, 4-forgórész, 5-növekvő térfogat, 6-csökkenő térfogat A csúszólapátos szivattyúknál (ábra) egy álló ázban csapágyazott forgórészen radiális irányban lapátokat találunk. Az állórész (sztátor) és a forgórész (rotor) tengelyvonala nem esik egybe. A forgórész bevágásaiban elelyezett lapátok és a ázzal egybeépített állórész együtt egymástól elválasztott kamrákat alkot, melyek térfogata a rotor forgása következtében változik. A csúszólapátos szivattyúkat általában kis és középnyomású tartományban asználják ( bar), fordulatszámtartománya /min közötti. Élettartamuk kisebb, mint a fogaskerekes szivattyúké.

27 18.9 Csavarszivattyú 18.8 ábra Csavarszivattyú ANIMÁCIÓ 7 Csavarszivattyú

28

29 Elasztikus anyagú áz (két bekezdésű anyamenet) Excentrikusan forgó orsó (egy bekezdésű orsó) Kardán csukló 18.9 ábra Csavarszivattyú, egyorsós kivitel ábra Többorsós kivitel ábra Az orsómozgás fázisai

30

31 a) b) ábra Csavarszivattyú asznos szállító keresztmetszete A szállított folyadékozam: n Qk ηv Qg ηv AH 60 A A H H A f 3 16 A π D cs d sec m 3 (18.0) (18.0a) (18.0b) 18.3 ábra Csavarszivattyú, többorsós kivitel A H 1, 43d 10 3 d (18.0c) (18.0d)

32 CSAV_A,B,C,D,E

33 Gerotor szivattyú

34

35 HIDRAULIKUS RENDSZEREK ENERGIA ÁTALAKÍTÓI FORGÓ ÁTALAKÍTÓK DUGATTYÚS ÁTALAKÍTÓK a./ fogaskerekes p=63-50 bar, Vg =1,-50 cm 3 b./ csavarorsós p=5-160 bar, Vg =4-630 cm 3 c./ lapátos p= bar, Vg =5-160 cm 3 a./ soros dugattyús p= bar, Vg =5-400 cm 3 b./ radiál dugattyús p= bar, Vg =5-160 cm 3 c./ axiál dugattyús p= bar, Vg =5-000 cm 3

36 18.1 táblázat Szivattyúk szokásos felasználási paraméterei Szivattyú Folyadékszállítás Q, l/min Üzemi nyomás p, bar Térfogatkiszorítás V, cm 3 /ford Fordulatszám n, 1/min Legnagyobb atásfok η ö Fogaskerekes, külsőfogazat, állandó réssel, réskiegyenlítéssel 6, , ,89 0,9 Fogaskerekes, belsőfogazat, réskiegyenlítéssel 5, , ,93 Csúszólapátos, állandó folyadékszállítással, nyomáskompenzálás állítató szállítással,7-4 4, , ,8 0,85 0,8 Csúszólapátos álló lapáttal 3, , ,9 Csavar, , ,75 Axiáldugattyús: Sántatárcsás, Ferdetárcsás, Ferdetengelyes 8, , ,9 0,89 0,9 Radiáldugattyús: Külső beömlésű belső beömlésű 1, , ,9 0,9 Soros dugattyús 0,55-4, ,37-16, ,7