Дозировочные насосы: виды и основные конструкции агрегатов

Точное дозирование и смешивание жидких веществ — важная задача из области инженерии, возникающая в большинстве промышленных и хозяйственных отраслей. Справляются с ней при помощи специализированного оборудования — дозирующих насосов.

Эти устройства относятся к категории объемных насосов и предназначены для подачи жидкостей в строго определенных объемах. Их применяют для работы с различными средами: от нейтральных и чистых составов до агрессивных, токсичных, вязких веществ, суспензий и эмульсий.

При выборе дозирующего насоса обращают внимание на такие параметры, как производительность установки и уровень давления на выходе. Также большое значение имеет материал изготовления корпуса и рабочих узлов — именно он определяет устойчивость конструкции к химически активным реагентам. Для эксплуатации в сложных условиях детали дозировочных агрегатов изготавливают из коррозионностойких сталей или инертных полимеров, способных противостоять разрушительному воздействию агрессивной среды.

В статье подробно рассмотрим основные виды агрегатов, представим их рабочие схемы и главные преимущества.

Содержание:

Сферы применения дозирующих насосов

Конструкции дозировочных агрегатов: виды, преимущества и недостатки

Плунжерные конструкции

Насосы мембранного (диафрагменного) типа

Насосы перистальтического принципа действия

Сферы применения дозирующих насосов

Когда речь заходит о дозирующих насосах, на ум сразу приходит их применение в системах водоподготовки и водоочистки. На самом деле, это одна из самых востребованных областей использования таких устройств.

Причина такой популярности кроется в технологических особенностях очистки воды: около 90% методов предполагают добавление химических реагентов. При этом важно соблюдать точную дозу — именно от нее зависит эффективность и безопасность процесса. Такие технологии, как коагуляция, флотация, дезинфекция и коррекция состава воды, требуют применения дозировочных агрегатов для обеспечения равномерной подачи жидкостей. Например, в системах централизованного водоснабжения часто используется хлорирование, иногда с добавлением соединений фтора. Без насосов, способных точно регулировать объем подаваемых веществ, реализовать такие процессы было бы невозможно.

Также нельзя представить себе работу бассейнов без дозирующих насосов. Именно они обеспечивают постоянное присутствие гипохлорита натрия в воде, необходимого для ее дезинфекции. Строгая дозировка играет важную роль и в очистке сточных вод. Благодаря этим устройствам специалисты могут контролировать развитие водорослей в искусственных и естественных водоемах. Для этого применяются альгициды — специальные препараты, которые блокируют неконтролируемый рост растений в водной среде.

Тем не менее применение дозировочных насосов не ограничивается водоочисткой. Они активно используются в различных отраслях, где требуется высокая точность подачи реагентов. Вот лишь некоторые из них:

• Химическая промышленность — здесь работают с токсичными и опасными веществами, требующими максимально точного дозирования.
• Производство горюче-смазочных материалов — добавление присадок в строго определенных объемах.
• Энергетика и опреснение — обработка теплообменников и прочих элементов систем.
• Нефтедобыча — введение химических реагентов в буровой раствор порционно и равномерно.
• Пищевое производство — добавление компонентов в готовую продукцию, включая напитки (алкогольные и безалкогольные).
• Полимерная промышленность — дозирование и смешивание сырья на разных этапах производства.
• Окрасочные линии — внесение пигментов и красителей с высокой точностью.
• Металлургия — удаление окалины с помощью чистящих растворов.
• Лаборатории — работа с реактивами, где недопустимы даже минимальные отклонения в объемах.
• Коммунальное хозяйство — промывка трубопроводов в котельных.
• Транспортная инженерия — применение дозирующего оборудования в составе гидравлических систем спецтехники и других мобильных установок.

Как видно, область применения дозировочных насосов охватывает десятки направлений. Их использование становится не просто удобным решением, а технической необходимостью там, где важна точная подача жидкостей.

Конструкции дозировочных агрегатов: виды, преимущества и недостатки

На практике дозировочные насосы различаются по своему устройству и рабочему принципу. В зависимости от конструкции выделяют три основных типа дозирующих агрегатов:

• плунжерные дозировочные насосы;
• мембранные (диафрагменные) дозирующие насосы;
• перистальтические насосы.

Кроме того, устройства могут отличаться по типу привода. Среди существующих вариантов встречаются модели с механическим, электромагнитным, пневматическим и гидравлическим приводом. Выбор конкретного исполнения зависит от условий эксплуатации, требуемой точности дозирования и физико-химических свойств перекачиваемой среды.

С точки зрения устройства, любой дозирующий насос включает в себя несколько главных узлов. Основными из них являются:

• силовой блок — чаще всего представлен электродвигателем, обеспечивающим вращение рабочих элементов;
• редукторная группа — необходима для регулирования частоты ходов поршня или мембраны;
• гидравлическая камера — место, где происходит непосредственно всасывание и нагнетание жидкости;
• модуль регулирования подачи — позволяет точно задавать объем дозируемого вещества.

Управление работой всего оборудования осуществляется через центральный контроллер. В зависимости от сложности конструкции и специфики применения, дозировочный агрегат может быть оснащен дополнительными компонентами. Например, системами контроля давления, обратными клапанами или датчиками уровня.

Далее рассмотрим особенности каждого вида дозирующих насосов более подробно.

Плунжерные конструкции

Дозирующий насос плунжерного типа чаще всего применяется в задачах, где требуется подача значительных объемов жидкости с высоким давлением. Такие дозировочные агрегаты успешно эксплуатируются как в стандартных условиях, так и при работе с опасными, химически активными или токсичными веществами. Отличительной особенностью этих устройств является способность эффективно перекачивать среды с повышенной вязкостью — вплоть до 2000 кг/м³ и выше.

Принцип действия плунжерного дозирующего насоса основан на возвратно-поступательном движении рабочего элемента — плунжера — внутри цилиндрической камеры. Работа устройства происходит следующим образом:

1. На этапе всасывания плунжер перемещается назад, создавая разрежение внутри камеры.
2. Под действием образовавшегося перепада давления жидкость поступает в полость цилиндра через всасывающий клапан.
3. При обратном ходе плунжера давление в камере повышается, открывается нагнетательный клапан, и доза жидкости направляется в трубопровод. После этого цикл повторяется.

Для обеспечения долговечности и герметичности конструкции, особенно при контакте с агрессивными реагентами, используются износостойкие покрытия, специальные уплотнения и коррозионностойкие материалы.

Большинство моделей оснащены электромеханическим приводом. Электродвигатель через кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное, необходимое для работы плунжера. Клапанная система обеспечивает четкую синхронизацию процессов всасывания и нагнетания

Конструктивно выделяют несколько исполнений плунжерных дозировочных насосов:

• горизонтальное расположение цилиндров;
• вертикальные модификации;
• герметичные конструкции, защищающие цилиндры от внешнего воздействия;
• одно- и многоплунжерные модели;
• дифференциальные;
• бесклапанные варианты;
• агрегаты микроподачи (для точного дозирования малых объемов).

Плунжерные дозировочные насосы отличаются высокой точностью, стабильным давлением на выходе и возможностью регулировки производительности. Они обладают хорошей ремонтопригодностью и показывают надежную работу даже в сложных условиях эксплуатации.

Однако у этой конструкции есть и недостатки. Постоянный контакт плунжера со стенками цилиндра приводит к износу деталей, что может вызывать снижение давления и утечки. Также важным фактором остаётся качество используемых уплотнений: их износ может привести к потере герметичности и снижению эффективности оборудования.

Насосы мембранного (диафрагменного) типа

Мембранные (диафрагменные) дозирующие насосы относятся к категории объемных насосных агрегатов. Основным рабочим элементом в таких устройствах является гибкая мембрана, выполненная из эластичного и устойчивого к химическим воздействиям материала. Принцип действия этого оборудования во многом схож с работой плунжерных конструкций, но вместо металлического поршня здесь используется подвижная диафрагма. Именно она отвечает за всасывание и нагнетание жидкости, одновременно являясь стенкой рабочей камеры.

Привод мембранных дозировочных насосов может быть различным:

• электромотор;
• электромагнитный механизм;
• пневматическая система;
• гидравлический привод.

Для обеспечения равномерной подачи жидкости такие насосы часто оснащаются несколькими камерами, соединенными между собой. Это позволяет сглаживать пульсации потока и повысить стабильность дозирования.

К числу главных преимуществ мембранных дозирующих насосов относятся:

• Высокая степень герметичности — благодаря отсутствию сквозных уплотнений, риск утечек практически исключен. Это делает оборудование особенно востребованным в фармацевтике, лабораторной практике и при работе с токсичными или взрывоопасными веществами.
• Химическая инертность материалов — современные мембраны изготавливаются из полимеров, устойчивых к коррозии и воздействию агрессивных реагентов.
• Отсутствие застойных зон — внутри камеры не образуется непроточных участков, что позволяет использовать такие насосы для перекачивания суспензий и жидкостей с абразивными частицами.

Однако у мембранных дозировочных насосов есть и недостатки. Основным ограничением считается сравнительно низкая производительность. Кроме того, со временем материал мембраны теряет упругость, что сказывается на точности дозирования и общем сроке службы агрегата.

Такие устройства не рекомендуются для работы с жидкостями, содержащими крупные твердые включения — они могут повредить мембрану и вывести насос из строя. Также стоит отметить ограниченные возможности по созданию высокого давления и меньшую стабильность объемной подачи по сравнению с другими типами дозирующих насосов.

Тем не менее, развитие технологий материалов позволило значительно снизить влияние этих минусов. Современные композитные мембраны и оптимизация формы рабочих камер обеспечивают повышение эффективности и надежности оборудования — в некоторых случаях компенсируя до 80% характерных недостатков.
 

Насосы перистальтического принципа действия

Перистальтические дозирующие насосы функционируют по принципу, кардинально отличающемуся от плунжерных и мембранных моделей. Здесь отсутствует привычная схема всасывания-сжатия-нагнетания. Вместо этого рабочей камерой выступает гибкий шланг, а движение жидкости происходит за счет его циклического сдавливания и восстановления формы.

Основной механизм перистальтического насоса заключается в следующем: при вращении привода специальные ролики или кулачки, установленные на валу, поочередно сжимают участки эластичного шланга. Это вызывает перемещение жидкости внутри трубки в заданном направлении. После прохождения ролика стенка шланга возвращается в исходное состояние, создавая разрежение для следующего объема среды.

Шланги изготавливаются из высокопрочных полимеров, устойчивых к износу и химическому воздействию. При работе с агрессивными веществами применяют материалы с инертными свойствами. Одним из важных преимуществ таких насосов является полное отсутствие контакта перекачиваемой среды с металлическими деталями — жидкость взаимодействует исключительно со внутренней поверхностью шланга.

К числу несомненных достоинств перистальтических дозировочных агрегатов относятся:

• Высокая степень герметичности — вся система полностью закрыта, что исключает риск утечек даже при работе с токсичными или опасными веществами.
• Простота конструкции — отсутствие клапанов, уплотнений и сложных подвижных элементов делает обслуживание минимальным и удобным.
• Устойчивость к загрязненным средам — такие насосы способны перекачивать жидкости с взвесями, абразивными частицами и даже газовыми включениями.
• Низкий уровень шума — благодаря отсутствию жестких механических соударений оборудование работает практически бесшумно.
• Реверсивность — возможность изменения направления потока без дополнительных коммуникаций.
• Точность дозирования — благодаря равномерному пульсирующему процессу обеспечивается прецизионная подача жидкостей, что особенно важно при смешивании компонентов в строгих пропорциях.

Благодаря этим качествам перистальтические насосы находят широкое применение в различных отраслях. Они активно используются в пищевой и фармацевтической промышленности, лабораторной практике, медицине, косметологии и бытовых системах. Устройства востребованы при необходимости точной подачи реагентов, организации аэрации воды (например, в аквариумах), дозировании солевых растворов и других задачах.

С помощью небольших конструктивных доработок эти агрегаты могут использоваться не только для жидких, но и для сыпучих или пастообразных веществ. Примером может служить периодическая подача корма в аквариумы или автоматизация технологических процессов с нетипичными средами.

Выбор дозирующего насоса — задача ответственная и многогранная. Каждый тип оборудования обладает своими особенностями, преимуществами и ограничениями. Плунжерные насосы обеспечивают высокую производительность и давление, мембранные — герметичность и устойчивость к агрессивным средам, а перистальтические — точное дозирование и простоту обслуживания. Чтобы подобрать оптимальный вариант, необходимо учитывать не только технические параметры, но и физико-химические свойства перекачиваемой жидкости, условия эксплуатации и требования к точности дозирования.

На нашем сайте представлен широкий выбор дозировочных насосов различных конструкций:

• плунжерные дозировочные насосы;
• мембранные дозирующие насосы;

В каталоге вы найдете решения для водоочистки, химической промышленности, пищевого производства, лабораторного оборудования и других направлений. Все модели отличаются надежностью, точностью и адаптированы под российские условия эксплуатации.

Если вы затрудняетесь с выбором или вам нужен расчет под конкретную задачу, наши специалисты всегда готовы помочь. Свяжитесь с нами, чтобы получить консультацию, подбор оборудования и оперативную доставку. Правильный дозировочный насос — залог стабильной и эффективной работы вашего производства.