Pompa wspomagająca
 Widok z przodu rosyjskiej pompy wspomagającej tlen
| |
| Używa | Zwiększenie ciśnienia płynu |
|---|---|
| Powiązane przedmioty | Kompresor |
Pompa wspomagająca to maszyna, która zwiększy ciśnienie płynu. Mogą być używane z cieczami lub gazami, ale szczegóły konstrukcyjne będą się różnić w zależności od płynu. Wzmacniacz gazu jest podobny do kompresora gazu , ale generalnie ma prostszy mechanizm, który często ma tylko jeden stopień sprężania i służy do podniesienia ciśnienia gazu już powyżej ciśnienia otoczenia. Produkowane są również wzmacniacze dwustopniowe. Wzmacniacze mogą być używane do zwiększania ciśnienia gazu, przesyłania gazu pod wysokim ciśnieniem, ładowania butli gazowych i oczyszczania.
Ciśnienie wody
W nowych projektach budowlanych i modernizacyjnych pompy podnoszące ciśnienie wody są stosowane w celu zapewnienia odpowiedniego ciśnienia wody na wyższych piętrach wysokich budynków. Zapotrzebowanie na pompę podnoszącą ciśnienie wody może również pojawić się po zainstalowaniu urządzenia zapobiegającego cofaniu się wody (BFP), które jest obecnie wymagane w wielu gminach [ gdzie? ] w celu ochrony publicznych instalacji wodociągowych przed zanieczyszczeniami w budynku przedostającymi się do publicznej sieci wodociągowej. Stosowanie BFP rozpoczęło się po uchwaleniu ustawy o czystej wodzie . Urządzenia te mogą powodować utratę 12 PSI i mogą powodować nieprawidłowe działanie przepływomierzy na wyższych piętrach. Po dłuższym użytkowaniu rur na wewnętrznych powierzchniach może osadzać się kamień, co spowoduje spadek ciśnienia podczas przepływu wody.
Budowa i działanie wzmacniacza ciśnienia wody
Pompy wspomagające ciśnienie wody w gospodarstwach domowych to zazwyczaj proste napędzane elektrycznie pompy odśrodkowe z zaworem zwrotnym. Mogą to być pompy o stałej prędkości, które włączają się, gdy ciśnienie spada poniżej nastawy niskiego ciśnienia i wyłączają się, gdy ciśnienie osiągnie górną nastawę, lub pompy o zmiennej prędkości, które są sterowane w celu utrzymania stałego ciśnienia wyjściowego.
Pompy o stałej prędkości są włączane za pomocą normalnie zamkniętego przełącznika niskiego ciśnienia i będą działać, dopóki ciśnienie nie wzrośnie, aby otworzyć przełącznik wysokiego ciśnienia. Będą się włączać zawsze, gdy zostanie zużyta wystarczająca ilość wody, aby spowodować spadek ciśnienia poniżej dolnej wartości zadanej. Akumulator w gazociągu upstream ograniczy cykle.
Pompy o zmiennej prędkości wykorzystują sprzężenie zwrotne ciśnienia do elektronicznego sterowania prędkością silnika w celu utrzymania względnie stałego ciśnienia tłoczenia. Większość aplikacji korzysta z prądu przemiennego i wykorzystuje falownik do sterowania prędkością silnika.
Instalacje dostarczające wodę do wieżowców mogą wymagać wzmacniaczy na kilku poziomach, aby zapewnić akceptowalnie stałe ciśnienie na wszystkich piętrach. W takim przypadku na różnych poziomach można zainstalować niezależne boostery, z których każdy zwiększa ciśnienie zapewniane przez kolejny niższy poziom. Możliwe jest również jednorazowe doładowanie do wymaganego maksymalnego ciśnienia, a następnie zastosowanie reduktora ciśnienia na każdym poziomie. Ta metoda byłaby stosowana, gdyby na dachu znajdował się zbiornik retencyjny z zasilaniem grawitacyjnym do instalacji zasilającej.
Ciśnienie gazu
Zwiększanie ciśnienia gazu może być stosowane do napełniania butli magazynowych do ciśnienia wyższego niż dostępne zasilanie gazem lub do dostarczania gazu produkcyjnego pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie w rurociągu. Przykłady obejmują:
- Mieszanie gazów oddechowych do nurkowania podwodnego, gdzie gaz ma być dostarczany z butli wysokociśnieniowych, jak w nurkowaniu z akwalungiem , nurkowaniu z akwalungiem i nurkowaniu z mieszanką gazów z zasilaniem powierzchniowym , gdzie gazy składowe są mieszane przez dodanie ciśnienia cząstkowego do butli magazynowych i ciśnienie przechowywania mieszaniny może być wyższe niż dostępne ciśnienie składników.
- Systemy odzyskiwania helu , w których helioksowy gaz oddechowy wydychany przez nurka nasyconego jest odprowadzany z powrotem na powierzchnię, dodawany jest tlen w celu uzyskania wymaganego składu, a gaz jest zwiększany do odpowiedniego ciśnienia zasilającego, filtrowany, oczyszczany z dwutlenku węgla i wrócił do panelu dystrybucji gazu w celu ponownego dostarczenia go nurkowi.
- Sprężone powietrze warsztatowe jest zwykle dostarczane pod ciśnieniem odpowiednim do większości zastosowań, ale niektóre mogą wymagać wyższego ciśnienia. Mały wzmacniacz może skutecznie zapewnić to powietrze.
Budowa i działanie wzmacniacza gazu
Pompy wspomagające gaz to zazwyczaj sprężarki tłokowe lub nurnikowe. Jednostopniowe urządzenie wspomagające jednostronnego działania jest najprostszą konfiguracją i składa się z cylindra zaprojektowanego tak, aby wytrzymał ciśnienie robocze, z tłokiem, który jest napędzany tam iz powrotem wewnątrz cylindra. Głowica cylindrów jest wyposażona w króćce zasilające i tłoczne, do których podłączone są węże lub rury zasilające i tłoczne, z zaworem zwrotnym na każdym z nich, ograniczającym przepływ w jednym kierunku od zasilania do tłoczenia. Gdy wzmacniacz jest nieaktywny, a tłok jest nieruchomy, gaz popłynie z przewodu wlotowego, przez zawór wlotowy do przestrzeni między głowicą cylindra a tłokiem. Jeśli ciśnienie w wężu wylotowym jest niższe, wypłynie do miejsca, do którego podłączony jest wąż wylotowy. Przepływ ten zostanie zatrzymany, gdy ciśnienie zostanie wyrównane, biorąc pod uwagę ciśnienie otwarcia zaworu.
Gdy przepływ ustanie, zostaje uruchomiony wzmacniacz, a gdy tłok wycofuje się wzdłuż cylindra, zwiększając objętość między głowicą cylindra a denkiem tłoka, ciśnienie w cylindrze spadnie, a gaz zacznie napływać przez otwór wlotowy. W cyklu powrotnym tłok przesuwa się w kierunku głowicy cylindrów, zmniejszając objętość przestrzeni i sprężając gaz, aż ciśnienie będzie wystarczające do pokonania ciśnienia w przewodzie wylotowym i ciśnienia otwarcia zaworu wylotowego. W tym momencie gaz wypłynie z butli przez zawór wylotowy i króciec.
W cylindrze i głowicy cylindrów zawsze pozostanie trochę sprężonego gazu w górnej części suwu. Gaz w tej „martwej przestrzeni” rozpręży się podczas następnego suwu ssania i dopiero po spadku poniżej ciśnienia gazu zasilającego do cylindra wpłynie więcej gazu zasilającego. Stosunek objętości przestrzeni cylindra z całkowicie wycofanym tłokiem do przestrzeni martwej to „stopień sprężania” urządzenia wspomagającego, nazywany w tym kontekście również „stosunkiem doładowania”. Wydajność wzmacniacza jest związana ze stopniem sprężania, a gaz będzie przesyłany tylko wtedy, gdy stosunek ciśnień między gazem zasilającym i wylotowym jest mniejszy niż współczynnik doładowania, a szybkość dostarczania spada wraz ze wzrostem stosunku ciśnienia wlotowego do ciśnienia tłoczenia.
Szybkość dostarczania rozpoczyna się przy bardzo bliskiej objętości skokowej, gdy nie ma różnicy ciśnień, i stopniowo spada, aż do braku efektywnego transferu, gdy stosunek ciśnień osiągnie maksymalny współczynnik doładowania.
Sprężanie gazu spowoduje wzrost temperatury. Ciepło jest w większości przenoszone przez sprężony gaz, ale elementy wzmacniacza będą również ogrzewane przez kontakt z gorącym gazem. Niektóre boostery są chłodzone płaszczami wodnymi lub zewnętrznymi żebrami, aby zwiększyć chłodzenie konwekcyjne powietrzem otoczenia, ale mniejsze modele mogą w ogóle nie mieć specjalnych urządzeń chłodzących. Układy chłodzenia poprawią wydajność, ale będą droższe w produkcji.
Dopalacze, które mają być używane z tlenem, muszą być wykonane z materiałów kompatybilnych z tlenem i używać smarów kompatybilnych z tlenem, aby uniknąć pożaru.
Konfiguracje
- Jednostopniowy, jednostronnego działania: Jest jeden cylinder wspomagający, który zwiększa ciśnienie gazu w jednym kierunku ruchu tłoka i ponownie napełnia cylinder podczas suwu powrotnego.
- Jednostopniowy, dwustronnego działania: Istnieją dwa cylindry wspomagające, które działają naprzemiennie, z których każdy zwiększa ciśnienie gazu, podczas gdy drugi uzupełnia. Każdy z cylindrów zwiększa ciśnienie, zasilany gazem bezpośrednio ze źródła, a dostarczany gaz z każdego z nich jest łączony na wylotach. Cylindry pracują równolegle i mają ten sam otwór.
- Dwustopniowy, dwustronnego działania: Istnieją dwa cylindry, które działają naprzemiennie, z których każdy zwiększa ciśnienie gazu, podczas gdy drugi się napełnia, ale drugi stopień ma mniejszy otwór i jest napełniany gazem pod ciśnieniem w pierwszym stopniu, który dodatkowo zwiększa ciśnienie gazu . Etapy działają szeregowo, a gaz przepływa kolejno przez oba z nich.
Źródła energii
Dopalacze gazu mogą być napędzane silnikiem elektrycznym , hydrauliką , powietrzem o niskim lub wysokim ciśnieniu lub ręcznie za pomocą układu dźwigni.
Skompresowane powietrze
Te zasilane sprężonym powietrzem to zwykle układy uruchamiane liniowo, w których cylinder pneumatyczny bezpośrednio napędza tłok sprężający, często we wspólnej obudowie, oddzielonej jedną lub kilkoma uszczelkami. Pneumatyczny układ napędowy wysokiego ciśnienia może wykorzystywać to samo ciśnienie, co ciśnienie wyjściowe do napędzania tłoka, a napęd niskiego ciśnienia będzie wykorzystywać tłok o większej średnicy, aby zwielokrotnić przyłożoną siłę.
Powietrze o niskim ciśnieniu
Typowym układem niskociśnieniowych dopalaczy zasilanych powietrzem jest bezpośrednie połączenie tłoków wspomagających z tłokiem napędowym na tej samej linii środkowej. Cylinder niskiego ciśnienia ma znacznie większy przekrój niż cylindry wysokiego ciśnienia, proporcjonalnie do stosunku ciśnień między gazem napędowym a doładowanym. Wzmacniacz pojedynczego działania tego typu ma cylinder doładowania na jednym końcu cylindra mocy, a wzmacniacz podwójnego działania ma cylinder doładowania na każdym końcu cylindra mocy, a tłoczysko ma tłok napędowy pośrodku i wzmacniacz tłok na każdym końcu.
Dopalacze tlenu wymagają pewnych cech konstrukcyjnych, które mogą nie być konieczne w przypadku dopalaczy dla mniej reaktywnych gazów. Konieczne jest upewnienie się, że powietrze napędowe, które może nie być wystarczająco czyste do bezpiecznego kontaktu z tlenem pod wysokim ciśnieniem, nie może przedostać się przez uszczelki do cylindra wspomagającego lub tlen pod wysokim ciśnieniem nie może przedostać się do cylindra napędowego. Można tego dokonać, zapewniając przestrzeń między cylindrem niskiego ciśnienia a cylindrem wysokiego ciśnienia, która jest odpowietrzana do atmosfery, a tłoczysko jest uszczelnione z każdej strony, gdzie przechodzi przez tę przestrzeń. Wszelkie wycieki gazu z obu cylindrów za uszczelnieniami tłoczysk przedostają się w sposób nieszkodliwy do otaczającego powietrza.
Szczególnym przypadkiem dla wzmacniaczy zasilanych gazem jest sytuacja, w której wzmacniacz wykorzystuje ten sam zapas gazu do zasilania wzmacniacza i gazu, który ma być wzmocniony. Ten układ powoduje marnotrawstwo gazu i jest najbardziej odpowiedni do stosowania w celu dostarczania małych ilości powietrza o wyższym ciśnieniu tam, gdzie są już dostępne duże ilości powietrza o niższym ciśnieniu. Ten system jest czasami nazywany wzmacniaczem „bootstrap”.
Wysokie ciśnienie
Elektryczny
Wzmacniacze zasilane elektrycznie mogą wykorzystywać jedno- lub trójfazowy napęd silnika prądu przemiennego. Wysoka prędkość obrotowa silnika musi zostać przekształcona w ruch posuwisto-zwrotny tłoków o niższej prędkości. Jednym ze sposobów, w jaki to zrobiono (Dräger i rosyjskie wojskowe wzmacniacze KN-3 i KN-4) jest podłączenie silnika do przekładni ślimakowej z mimośrodowym wałem wyjściowym napędzającym korbowód, który napędza dwustronny tłok przez centralny czop . System ten dobrze nadaje się do wzmacniacza dwustronnego działania, albo z jednostopniowym doładowaniem przez równolegle połączone cylindry z tym samym otworem, albo z dwustopniowymi cylindrami o różnych otworach połączonymi szeregowo. Niektóre z tych wzmacniaczy umożliwiają odłączenie korbowodu i zamontowanie pary długich dźwigni do obsługi ręcznej w sytuacjach awaryjnych lub w przypadku braku zasilania elektrycznego.
podręcznik
Ręczne dopalacze zostały wykonane w konfiguracji opisanej powyżej, albo z pojedynczą dźwignią pionową, albo z dwustronną dźwignią poziomą w stylu huśtawki, a także z dwoma równolegle zamontowanymi cylindrami, podobnie jak pompy powietrza nurka obsługiwane dźwignią używane we wczesnym standardzie strój do nurkowania , ale ze znacznie mniejszym otworem, aby umożliwić dwóm operatorom generowanie wysokiego ciśnienia.
Producenci
Dopalacze gazu wysokiego ciśnienia są produkowane przez firmy Haskel, MPS Technology, Dräger, Gas Compression Systems i inne. Wytrzymałe i nieskomplikowane modele (KN-3 i KN-4) zostały wyprodukowane dla radzieckich sił zbrojnych, a nadwyżkowe egzemplarze są obecnie używane przez nurków technicznych, ponieważ są stosunkowo niedrogie i są dostarczane z obszernym zestawem części zamiennych i narzędzi.
