Відцентрові помпи випускають із гідравлічним двигуном, пасовим приводом, пасовою передачею та з редуктором, виконаним заодно з помпою.
Помпи з пасовим приводом із безпосередньою установкою на вал відбору потужності (ВВП) трактора обладнано підпружиненим натяжним шківом, який підтримує необхідний натяг паса, що зменшує навантаження на підшипники помпи й амортизує удари під час зачеплення з ВВП трактора. Такі помпи прості в роботі й технічному обслуговуванні. Заміна пасів в умовах експлуатації провадиться з мінімальними простоями та невеликими затратами. Огорожа помпи повністю закриває шківи, паси та вали.
Помпи з пасовою передачею виготовляють як із використанням електромагнітної муфти, так і без неї. Електромагнітна муфта на напругу 12 В постійного струму приводиться в рух клиновим пасом від приводного вала двигуна і забезпечує перевантажувальну здатність за крутним моментом 78,6 Нм. Муфта вмикається за допомогою двопозиційного тумблера, розміщеного в кабіні оператора.
Помпи, виконані заодно з редуктором, виготовляє компанія Hypro EU Limited. Передача потужності від карданного вала здійснюється через планетарний механізм або зубчасту передачу, які знаходяться в оливній ванні.
Ущільнення робочого колеса здійснюється за допомогою стандартних вуглецево-керамічних кілець Viton, що легко замінюються. Для підвищення строку експлуатації у відцентрових помп компанії Hypro EU Limitedі корпорації ACE pumpСorporation первинне і приєднувальне кільця ущільнення можуть виготовлятись із карбіду кремнію з підвищеною абразивною стійкістю, які працюють до 8 разів більше, ніж звичайні ущільнення. Ущільнювальне приєднувальне кільце сприяє передачі тепла з ущільнення в корпус помпи, в результаті чого температура ущільнення лишається на відносно низькому рівні, що значно підвищує надійність помпи під час можливої її роботи без рідини.
Відцентрові помпи виготовляють як із режимом самозаповнення, так і без нього. Для швидкого заповнення відцентрової помпи використовують самовсмоктувальний адаптер, виготовлений із неіржавної сталі, що захищає механічні ущільнення помпи від роботи без рідини під час заливки та в процесі розпилення, коли система функціонує в автоматичному режимі. Самовсмоктувальний адаптер може бути установлений на відстані до 3 м від помпи. Адаптер містить початкову кількість рідини для самозаповнення. Для пришвидшення заливки помпи рідина циркулює через помпу й міжлопатевий простір. Підключення адаптера до відцентрової помпи дозволяє створити початковий цикл заливки, який миттєво дозволяє помпі створити всмоктувальний тиск. Система відводить повітря із всмоктувальної лінії в атмосферу через вентиляційну трубку і повертає в помпу тільки рідину, дозволяючи повністю залити помпу протягом 10 с.
Поршневі помпи використовують значно рідше, ніж мембрано-поршневі та відцентрові. Поршнева помпа складається з блока циліндрів із розміщеним в ньому колінчастим валом, шатунами та поршнями, і головки блока циліндрів із впускним і випускним клапанами. Колінчастий вал перетворює обертальний рух у зворотно-поступальний рух поршнів, які створюють розрідження чи надлишковий тиск у циліндрі. Як правило, поршневі помпи обладнано поршнями подвійної дії, тобто робоча рідина подається як під час руху поршня вгору, так і вниз. Для запобігання потрапляння в блок циліндрів робочої рідини передбачено ущільнення. Кривошипно-шатунний механізм змащується оливою.
Переваги та недоліки
До переваг поршневих помп належать можливість створення великих тисків за малих розмірів, можливість регулювання тиску в напірному трубопроводі шляхом зміни частоти обертання вала або ходу поршнів, взаємозамінність деталей. Недоліки таких помп: складність виготовлення і, як наслідок, їх велика вартість, необхідність ущільнення між стінками циліндрів і поршнями, які в результаті тертя зношуються.
Щодо вибору параметрів подачі, робочого тиску та типу помпи, який їх здійснює, то слід ураховувати таке. Ґрунтові гербіциди потребують відносно низького тиску (0,2–0,4 МПа), для тих (контактних гербіцидів), що розпилюються на листя рослин, тиск уже має бути (0,4–05 МПа). Інсектициди й фунгіциди вимагають ще більшого тиску. Подача помпи розраховується як результат множення витрати рідини для цього типу і тиску одного розпилювача на кількість останніх на обприскувачі.
Помпа має подавати рідини достатньо як для її розпилення форсунками, так і для перемішування в баку обприскувача. Для ефективного здійснення останньої операції кількість рідини в баку не повинна бути меншою 5%загального його об’єму для розчинів пестицидів і 15% — для змочуваних порошків. Виконується ця операція в сучасних обприскувачах струменевими гідравлічними мішалками.
При визначенні загальної подачі помпи слід забезпечити її певний запас (20%) у порівнянні з розрахунковим на можливе зношування деталей помпи, розпилювачів, зменшення швидкості руху обприскувача тощо.
Під час експлуатації помп через зношення їх деталей зменшуються їх робочі показники. Для оцінки останніх проводять випробування, які регламентовано міжнародним стандартом ISO 12809:2020. Робиться це на спеціальному стенді (рис.). Він має головну систему, яка містить пристрої для контролю потоку рідини й регулювання тиску, гідропровід розпилювачів (секція А) та додаткову систему (секція В) для контролю за частиною потоку рідини, що повертається, і всмоктувальний гідропровід помпи. Останній з’єднує помпу (6), яку потрібно випробувати, з баком (1) і містить клапан (3) впуску повітря, клапан (4) регулювання вакууму і його вакуумметр (5). Для самовсмоктувальних помп клапан (3) повинен розташовуватися на 300–500 мм вище від рівня рідини в баку, а для несамовсмоктувальних — на 80–100 мм нижче від рівня рідини в баку. Всмоктувальний гідропровід не повинен мати зворотних клапанів. Напірний гідропровід обладнано манометром тиску (7), клапаном (8) регулювання тиску рідини та пристроєм (10) для вимірювання подачі потоку. Для рециркуляції рідини вихід напірного гідропроводу приєднано до бака. Додаткову систему обладнано регулювальним клапаном (11) подачі рідини обхідної лінії та запірним клапаном (9) для від’єднання цієї частини системи.
Рис. 1. Гідравлічна схема випробувального стенда
А — гідропровід розпилювачів;
В — додаткова система для імітації умов очищення
1 — бак;
2 — впуск повітря;
3 — клапан впуску повітря;
4 — клапан регулювання вакууму;
5 — манометр усмоктувального тиску;
6 — помпа, яку потрібно випробувати;
7 — вакуумметр;
8 — клапан регулювання напірного тиску;
9, 12, 13 — запірний клапан;
10 — вимірювач подачі потоку;
11 — клапан регулювання витрати потоку розпилювачів;
14 — вхід в обхідну систему
Помпа приєднується до випробувального стенда за допомогою гідропроводів. Після установки помпи на стенд і до початку випробування слід переконатись, що всі з’єднання працюють без протікання рідини за максимального тиску та без підсмоктування повітря за максимального вакууму у всмоктувальному гідропроводі. Рівень рідини в баку повинен бути на одному рівні з верхньою частиною корпусу помпи. Рівень потрібно встановити тоді, коли всі гідропроводи будуть заповнені рідиною. Температура повітря й рідини має бути не нижчою за +10 ºС та не вищою за +30 ºС, за винятком відцентрових помп, для яких температура рідини має бути не нижчою за +20 ºС і не вищою за +30 ºС. До початку випробування слід залити помпу водою і клапаном (4) за максимальної частоти обертання й напірного тиску, що становить (5±1)% номінального тиску, установити величину базового всмоктувального вакууму, який повинен бути (–25±2) кПа. Всмоктувальний вакуум потрібно вимірювати у всмоктувальному гідропроводі, а напірний тиск — у напірному перед регулювальним клапаном (8). Подачу помпи можна вимірювати з використанням витратоміра або шляхом збирання рідини в окрему місткість протягом часу вимірювання та наступного зважування. Протягом вимірювання рівень рідини в баку не має змінюватися більше ніж на 50 мм від попереднього рівня.
Під час випробування визначають такі експлуатаційні показники помп:
• подача рідини за базового всмоктувального вакууму;
• подача рідини за змінного всмоктувального вакууму;
• споживана потужність;
• швидкість заповнення за номінального потоку;
• швидкість заповнення за рециркуляції потоку;
• зменшення подачі внаслідок спрацювання робочих органів.
Для визначення величини подачі рідини за базового всмоктувального вакууму потрібно закрити клапани (11), (12) і (13) і за допомогою клапана (4) установити величину базового всмоктувального вакууму. Випробування треба виконувати, відрегулювавши клапаном (8) напірний тиск таким чином, щоб мати максимальний і мінімальний тиски, вказані виробником, і щонайменше два інші значення, рівновіддалені в цьому діапазоні, тобто випробування потрібно здійснювати за максимальної й мінімальної частоти обертання вала помпи і щонайменше за двох інших значень, рівновіддалених у цьому діапазоні. За кожної комбінації параметрів потрібно вимірювати подачу рідини.
Перед визначенням величини подачі рідини за змінного вакууму слід переконатись у тому, що клапани (11), (12) і (13) закриті. Випробування потрібно проводити за напірного тиску, відрегульованого на (10±1)% номінального тиску, який має становити щонайменше (100±10) кПа, та за максимальної частоти обертання вала помпи. Слід починати зі всмоктувального вакууму, установленого на (–60±2) кПа, і повторювати випробування за всмоктувальних вакуумів, які збільшуються з кроком (–10±2) кПа аж до значення (–10±2) кПа. Вимірювати подачу рідини потрібно для кожного значення всмоктувального вакууму.
Для визначення зменшення подачі помпи внаслідок спрацювання робочих органів проводять випробування на зношування. Для мембранно-поршневих і поршневих помп, які мають максимальний робочий тиск до 2 МПа, напірний тиск слід установити на значення (800±10) кПа; для цих самих типів помп, максимальний робочий тиск яких становить понад 2 МПа, напірний тиск потрібно установити на значення (70±1)% максимального робочого тиску. Для відцентрових помп напірний тиск установлюють на значення (100±10) кПа. Частоту обертання треба встановити на максимальне значення, а всмоктувальний вакуум — на значення базового всмоктуваного вакууму. В кінці випробування слід виміряти подачу потоку. Випробування проводять протягом 30 хв. Якщо виникло якесь пошкодження, випробування зупиняють. Розраховують відсоток зменшення витрати потоку в порівнянні з її значенням, заміряним до випробування за тих самих умов напірного тиску і частоти обертання.
Отримані результати записують у протокол випробування, порівнюють експлуатаційні показники, визначені під час випробування, з наведеною виробником технічною характеристикою помпи й роблять висновок про можливість і доцільність його подальшої експлуатації або ремонту.
Періодична перевірка експлуатаційних показників помп дозволить забезпечити їх безперебійну роботу, покращити якість хімічного захисту рослин і сприятиме підвищенню рівня захисту інтересів споживачів.
Ю. Г. ВОЖИК, д-р техн. наук
В. І. ПАНАСЮК, провідний інженер
Національний науковий центр
«Інститут механізації та електрифікації сільського господарства»
ННЦ «ІМЕСГ»
