8.2. Перекачивание жидкости

Перекачивание жидкости применяют в лабораторных установках Для синтеза веществ, при дозировании ядовитых и легко воспламеняющихся жидкостей, при работе с особо чистыми веществами, для транспортировки легко окисляющихся на воздухе Жидкостей и в ряде других случаев. Для перекачивания применяют центробежные, сильфонные, трубчатые насосы и монтежю.

Перекачивание жидкости с помощью этих средств сильно упрощает технику работы, освобождает руки экспериментатора.

Стеклянные центробежные насосы.

Рис. 156. Стеклянный центробежный насос (а), трубчатый ротор (б) и уплотнение ротора (в)

Центробежный насос состоит из стеклянного кожуха 1 (рис. 156, а), закрытого фторопластовой пробкой 4, служащей одновременно и подшипником для оси ротора 2. Поэтому отверстие в пробке должно иметь почти такой же диаметр, что и ось, которая при вращении ротора не должна совершать колебаний. Фторопластовая поверхность отверстия пробки превосходно скользит по стеклу без всякой смазки и не изменяет своих свойств до 200 °С. Трубка 3 соединена с приемником жидкости.

Если такой насос работает вне перекачиваемой жидкости, то часть ее неизбежно вытекает через зазор между осью и внутренней поверхностью отверстия в пробке, но количество теряемой жидкости невелико, не более 1 мл/ч, если диаметры отверстия и оси почти совпадают. Чтобы уменьшить потери жидкости применяют простое сальниковое уплотнение 3 из фторопластового волокна (рис. 156, г), а верхнюю часть пробки 4 делают с нарезкой, на которую навинчивают гайку 3 с отверстием для оси 1.

Так как ротор 2 и корпус насоса 1 изготовлены из стекла, насос можно использовать для перекачивания практически любых жидкостей, кроме сильно щелочных и содержащих фтороводород или фториды щелочных металлов.

Для того чтобы насос исправно работал, зазор между ротором и нижней и верхней частями корпуса не должен превышать 1 2 мм. При диаметре корпуса 50 мм, ширине лопастей ротор 10 мм, числе оборотов ротора 1000 об/мин, насос вне жидкости развивает давление в 50 торр и перекачивает до 3 л/мин жидкости.

а

Рис. 157. Сильфонный насос Гойхраха (а), сильфон (б) и буферное устройство (в)

Ротор лабораторного погружного насоса может быть еще более простым. Для этого к стеклянной трубке 2 (рис. 156, б), служащей осью, диаметром 8-10 мм крестообразно припаивают четыре отрезка 1 трубки того же диаметра. Такой ротор помещают в корпус 1 (рис. 156, а) с отводящей трубкой 3. Если диаметр корпуса 1 равен 90 мм, а высота его 25 мм, то производительность насоса может составить до 600 - 700 мл/мин при максимальном напоре в 90 мм вод. ст.

Насос перед пуском полностью заполняют перекачиваемой жидкостью. Если внутрь корпуса попадет воздух, то перекачивание жидкости прекращается. Воздух удаляют, снова заполняя насос жидкостью или повторно включая и выключая электродвигатель.

Для нормальной работы стеклянных центробежных насосов выбирают более широкие резиновые шланги и устраняют любые сужения на пути потока жидкости: краны с узким отверстием, соединительные трубки малого диаметра, изгибы трубок с острым углом и др.

Сильфонные насосы (рис. 157, а), изготовленные из фторопласта-4, конструкции Гойхраха, позволяют перекачивать особо чистые агрессивные жидкости. Приведенный на рисунке насос состоит из двух сильфонов 1, клапанной коробки 2 и электродвигателя 3. Производительность такого насоса 5-60 л/ч. Производительность насоса регулируют путем изменения хода сильфона при помощи ручки 4, связанной с механической частью насоса.

Сжатие и растяжение фторопластового сильфона (рис. 157, б) во избежание его разрыва делают небольшим. Для некоторого выравнивания пульсаций потока жидкости служит газовый буфер (рис. 157, в). Поток жидкости тормозится краном 3, перед которым размещают колбу 1, наполненную наполовину газом.

Рис. 158. Устройство трубчатого насоса

При возрастании расхода часть жидкости проникает в колбу, сжимая газ. При временном уменьшении потока жидкости сжатый газ выталкивает часть жидкости из колбы.

В сильфонных насосах устранен недостаток поршневых насосов - неплотность между поршнем и цилиндром.

Гойхрах Арон Израилевич (1912 - 1989) - русский инженер, конструктор многих приборов для работ с особо чистыми веществами.

Трубчатый (бесклапанный) насос (рис. 158) действует путем пережимания резиновой эластичной трубки 1 тремя роликами 2 По стенке корпуса 3 насоса. Ролики прокатываются один за другим по резиновой трубке, проталкивая в ней жидкость слева направо. Ролики укреплены на оси 4 ротора, приводимого в движение электромотором. Недостаток трубчатого насоса -стремление резинового шланга к сдвигу по направлению вращения роликов. Поэтому с внутренней стороны корпуса насоса по ходу движения жидкости шланг имеет уплотняющее кольцо 5, предотвращающее такой сдвиг.

Насос позволяет создавать на выходе давление до 0,3 МПа и перекачивать суспензии и эмульсии.

Монтежю (от фр. monte-jus - поднимать сок) - аппарат-вытеснитель для подачи жидкости на определенную высоту.

При помощи монтежю можно перекачивать в верхнюю часть лабораторной установки кислоты и их водные растворы, другие агрессивные жидкости; в процессе транспортировки они соприкасаются только со стеклом. Если же изготовить монтежю из полиэтилена, то можно перекачивать фтороводородную кислоту и водные растворы сильных оснований.

Для перекачивания жидкостей при помощи монтежю применяют либо сжатый воздух (рис. 159, а), либо вакуум (рис-159, б).

Сжатый воздух или азот из баллона подают в монтежю через трубку 1 (рис. 159, а). Сосуд 2 заполняют жидкостью через воронку 5, имеющую внизу поплавковый клапан 4.

Рис. 159. Монтежю для сжатого воздуха (а) и вакуума (б)

Когда под давлением воздуха уровень жидкости в сосуде 2 достигнет отметки 0-0, воздух через регулятор уровня 3 свободно начнет проходить в трубку 6 и перекачивание жидкости прекратится. В это время начнет поступать жидкость из воронки 5 и постепенно заполнять сосуд 2, поднимаясь до уровня А - А. Достигнув этого уровня, жидкость заполнит колено 3 и перекроет доступ воздуха в трубку 6. Давление воздуха в сосуде 2 возрастет, клапан 4 закроет доступ жидкости из воронки в сосуд 2, и жидкость будет выдавливаться по трубке 6 в приемный сосуд 7. Передавливание жидкости закончится, когда ее уровень понизится до отметки 0-0. Выход для воздуха освободится, давление его в сосуде 2 понизится и клапан 4 снова откроет путь для жидкости из воронки 5 в сосуд 2.

Ядовитые и сильно пахнущие жидкости передавливать таким способом нельзя. Как только открывается доступ воздуха в трубку 6, он будет пробулькивать через оставшуюся в ней часть жидкости и, выходя из сосуда 7, выносить пары жидкости в лабораторию.

Монтежю с использованием вакуума (рис. 159, б) работает следующим образом. Воздух непрерывно отсасывается через трубку 1 водоструйным насосом (см. рис. 258). Как только уровень жидкости в нижнем сосуде 5 достигнет отметки А - А, жидкость по трубке 4 начнет поступать в сосуд 2, и клапан 3 под воздействием вакуума поднимется и закроет сток жидкости.

При понижении уровня жидкости до отметки 0-0 разряжение в сосуде 2 упадет, жидкость начнет поступать в сосуд 5 чере3 трубку 7. Одновременно поплавок 3 опустится и жидкость начнет вытекать из сосуда 2. Пары жидкости, увлекаемые током воздуха, попадают через трубку 1 в водоструйный насос и уносятся потоком воды, не загрязняя воздух лаборатории.

Клапаны двух рассмотренных монтежю - стеклянные со шлифованным седлом и нешлифованным шариком (см. рис. 40). Корпус поплавка полый, так что он плавает в жидкости и шарик все время слегка прижат к седлу. При вместимости нижних сосудов 250 мл и высоте расположения верхних сосудов в 3 м можно перекачать в течение 1 ч около 30 л жидкости.

 

К оглавлению