Огляд конструктивних та функціональних особливостей основних типів насосів для обприскувачів.
Ефективність застосування сучасних технічних засобів для внесення пестицидів значною мірою залежить від технічного рівня насосів. На вітчизняних й імпортних обприскувачах, які експлуатують в Україні, в основному застосовують мембранно-поршневі та відцентрові насоси, найрідше — поршневі.
Основними виробниками мембранно-поршневих насосів є Annovi reverberi S.p.A., Comet S.p.A., Imovilli Pompe, Bertolini pumps, Udor S.r.l, Agroplast; відцентрових насосів — Hypro EU Limited і ACE pump Сorporation, поршневих насосів — Comet S.p.A. й Imovilli Pompe, які застосовуються на обприскувачах різних виробників. Деякі виробники, наприклад, Hardi, Berthoud та ін. виготовляють насоси, які використовують лише на обприскувачах власного виробництва. Тому розглянемо технічні особливості цих типів насосів сучасної техніки.
Мембранно-поршневі насоси
Ці насоси належать до самовсмоктувальних і поділяються на низького (до 2,0 МПа), середнього (2,0–3,0 МПа) і високого (4,0–5,0 МПа) тиску. Їх переваги:
Робочий орган мембранно-поршневих насосів — пружні мембрани, які виготовляють із матеріалів, що стійкі до хімічної дії пестицидів, — мембрани, вироблені з металів, небажані. Більшість мембран має плоску форму, але їх також виготовляють із гофрованого або сферичного профілю, що дозволяє збільшити їхню площу, зменшити хід, знизити радіальні навантаження та вібрацію оливи в картері, зменшити довжину й масу шатуна, замінивши матеріал на більш стійкий проти спрацювання сплав бронзи (Bertolini pumps). Зменшення ходу поршня підвищує термін експлуатації мембрани та надійність роботи насосів. Кількість мембран у насосах —2–6, у здвоєних насосів — 12.
Для захисту від корозії головки насосів і колектори покриті всередині стійкими матеріалами до хімічних речовин. Усі металеві деталі анодовані або виготовлені із нержавійки, а деталі, що перебувають під високим тиском, виготовлено з нержавійки або поліпропілену. У деяких моделях насосів високого тиску деталі, що перебувають під високим тиском, виготовлено з бронзи, а аналогічні деталі Annovi reverberi S.p.A. — також із анодованого алюмінію. Для підвищення подачі виготовляють також здвоєнні (спарені) насоси низького тиску.
Hardi розробила нову конструкцію насосів із чотириходовими клапанами SmartValves, яка забезпечує простоту й надійність усіх функцій обприскування та промивання. Ця система містить по одному чотириходовому всмоктувальному та нагнітальному клапану й регульований клапан для перемішування рідини в баку.
Деякі моделі мають запобіжний клапан, що зменшує надлишковий тиск у разі поламки регулювальної системи тиску, та клапан регулювання робочого тиску, який дозволяє потоку рідини проходити через обвідну магістраль у бак обприскувача для запобігання надлишковому тиску в нагнітальній магістралі.
Для згладжування пульсацій тиску та рівномірності подачі в мембранно-поршневих насосах застосовують пневматичні камери, які здебільшого виконані заодно з ними. Пневматична камера являє собою герметичний резервуар із діафрагмою, заповнений до діафрагми рідиною. У камері над діафрагмою створена повітряна подушка, в якій має бути надлишковий тиск. Під час такту нагнітання рідина стискає повітря, що над діафрагмою пневматичної камери, й об’єм під діафрагмою заповнюється рідиною. Коли знижується тиск у напірній магістралі під час такту всмоктування, під дією надлишкового тиску в об’ємі над діафрагмою повітря витісняє робочу рідину, що під діафрагмою, у напірний трубопровід, чим компенсується тимчасове зниження подачі рідини. Тиск у пневматичній камері залежить від робочого тиску рідини й у разі виникнення вібрації в напірній системі коригується відповідно до даних таблиці, наведеної в настанові експлуатації насоса.
Відцентрові насоси
У відцентрових насосах подача рідини та необхідний тиск створюються за рахунок відцентрових сил, що виникають під дією лопатей робочого колеса на рідину. Корпус виготовлено із зносостійкого чавуну, нержавійки або поліпропілену, які витримують дію концентрованих пестицидів. Лопаті на більшості моделей із чавунним корпусом виготовлені з нейлону, армованого склопластиком, а в насосів із корпусом із нержавійки або поліпропілену — із поліпропілену, армованого склопластиком. Робочі колеса мають також електрофорезне чи електролітичне покриття або виготовляються з хімічностійких матеріалів, що забезпечує їхню велику корозійну стійкість. На насосах із чавунним корпусом установлені компенсаційні кільця із нержавійки для підвищення терміну експлуатації.
Ущільнення робочого колеса відбувається за допомогою стандартних вуглецево-керамічних кілець Viton, які легко замінюються. Для підвищення терміну експлуатації у відцентрових насосів Hypro EU Limited й ACE pump Сorporation первинне та приєднувальне кільця ущільнення можуть бути виготовлені з карбіду кремнію з підвищеною абразивною стійкістю, які працюють до 8 разів довше, ніж звичайні ущільнення. Ущільнювальне приєднувальне кільце сприяє передачі тепла з ущільнення в корпус насоса, у результаті чого температура ущільнення залишається на відносно низькому рівні, що значно підвищує надійність насоса під час можливої його роботи без рідини.
Відцентрові насоси виготовляють як із режимом самозаповнення, так і без нього. Для швидкого заповнення відцентрового насоса застосовують самовсмоктувальний адаптер, виготовлений із нержавійки. Він захищає механічні ущільнення насоса від роботи без рідини під час заливки та в процесі розпилення, коли система функціонує в автоматичному режимі.
Основні переваги відцентрових насосів: мала кількість складових частин; відсутність клапанів і мембран, що підвищує надійність робочого процесу та спрощує конструкцію; відсутність пульсації тиску, що виключає потребу застосування пневматичної камери; висока подача. До недоліків належать значне зниження подачі під час підвищення тиску в нагнітальній системі та необхідність заповнення робочих порожнин перед початком роботи.
Поршневі насоси
Як правило, ці вузли обприскувача обладнано поршнями подвійної дії, тобто робоча рідина подається як під час руху поршня вгору, так і під час його руху вниз. Щоб робоча рідина не потрапляла в блок циліндрів, передбачено ущільнення.
До загальних переваг поршневих насосів належать можливість створення великих тисків за малих розмірів, регулювання тиску в напірному трубопроводі шляхом зміни частоти обертання вала або ходу поршнів, взаємозамінність деталей. Недоліки: складність виготовлення і як наслідок — велика вартість, необхідність ущільнення між стінками циліндрів і поршнями, які в результаті тертя спрацьовуються.
Конструктивні варіації
Насос обприскувача переважно розміщений на його рамі, а в причіпних і начіпних обприскувачах може бути розміщений безпосередньо на ВВП трактора. У причіпних і начіпних агрегатах привод мембранно-поршневих насосів відбувається від ВВП трактора через карданну передачу або, дуже рідко, від гідравлічного двигуна, а привод відцентрових насосів — від ВВП трактора як через карданну передачу, так і за безпосереднього монтажу насоса на ВВП трактора, а також від гідродвигуна. Привод поршневих насосів здійснюється від ВВП трактора через карданну передачу. На самохідних обприскувачах для привода насосів застосовують гідравлічний двигун або пасову передачу.
У разі встановлення насоса на рамі обприскувача та під’єднання його до ВВП трактора за допомогою карданного вала необхідно, щоб карданний вал був прямолінійним і без згинів. На причіпних обприскувачах для зменшення передачі на насос вібрацій під час повороту палець причіпного пристрою має бути посередині між приводним валом насоса та ВВП трактора. Під час поворотів і транспортування причіпних обприскувачів слід уникати кутів повороту більших 450°. Невиконання цих умов може призвести до силових ударів у насосі й приводі та пришвидшеному спрацюванню ущільнень і деталей. Щоб запобігти поломкам насоса під час поворотів, на вітчизняних причіпних обприскувачах між насосом і карданним валом виробники монтують проміжну опору.
Привод відцентрових насосів ACE pump Сorporation відбувається від шестеренчастих гідравлічних двигунів, а Hypro EU Limited — від героторних двигунів із внутрішнім зачепленням, обладнаних тефлоновими ущільненнями з подвійними кромками. Шестеренчасті гідродвигуни більш ефективні, ніж героторні, і менше пошкоджуються внаслідок забруднення. Вони оснащенні реверсивним зворотним клапаном, який запобігає роботі насоса у зворотному напрямку, та клапаном гальмування, що захищає ущільнення двигуна. До переваг героторних гідродвигунів належать: відсутність клапанів, лише два рухомих ротори, мінімум ущільнень, а до недоліків — невеликий тиск, створюваний насосом, і великі радіальні навантаження на підшипники вала.
У самохідних і причіпних обприскувачах Berthoud agricole для розпилення рідини застосовують двопоршневий насос-дозатор двосторонньої дії VOLUX. Привод насоса здійснюється від колеса обприскувача через карданний вал, що забезпечує велику точність норми внесення робочої рідини, оскільки подача пропорційна швидкості руху обприскувача і не залежить від режимів роботи двигуна. Привод насоса від колеса дозволяє заощаджувати до 20% пального, тому що немає потреби забезпечувати номінальний режим роботи. Невелика (100–150 хв-1) частота обертання колінчастого вала підвищує довговічність насоса. Подача насоса й, відповідно, розпилення робочої рідини не відбуваються, коли енергетичний засіб зупиняється, і відновлюється, коли агрегат починає рух. Застосування таких насосів усуває потребу оснащення обприскувачів регуляторами тиску для зміни норми внесення робочої рідини, проте незначно обмежує робочу швидкість.
Широкозахватні обприскувачі часто обладнані двома насосами, причому один насос, у більшості випадків, відцентровий із більшою подачею забезпечує лише заповнення бака, перемішування робочої рідини та промивання системи, а інший, мембранно-поршневий, застосовують для розпилення робочої рідини. Хоча в деяких машинах обидва насоси мембранно-поршневі. Так, самохідний IBIS MAIS 2200 MAZZOTTI S.r.L. обладнаний трьома мембранно-поршневими насосами, два з яких застосовують для перемішування рідини у двох баках й один — для розпилення.
Контроль робочого стану
Під час експлуатації насоса постійно контролюють рівень і стан оливи в ньому, бо від цього залежить нормальна робота техніки та стан мембран. На насосі, що не працює, рівень оливи має бути встановлений на заводській позначці. За відсутності в ньому робочої рідини рівень оливи дещо знижується і мірою заповнення насоса рідиною піднімається до встановленого рівня. У перші години роботи рівень оливи може знижуватися — це вважається нормальним явищем. До того ж достатньо долити оливу типу SАЕ 20 W/40 до потрібного рівня. Якщо ж у процесі експлуатації спостерігається подальше падіння рівня оливи, то це свідчить про деформацію мембран і підсмоктування повітря через них унаслідок хімічного їх пошкодження, а також про деформування всмоктувальної комунікації або забивання всмоктувального фільтра. У такому разі перевіряють усмоктувальну систему та її фільтр, а в разі зміни кольору оливи («молочний» відтінок свідчить про наявність в оливі робочої рідини) оглядають мембрани й за потреби замінюють їх. Експлуатація насоса з пошкодженою мембраною неприпустима. За неможливості своєчасної заміни мембран картер насоса звільняють від робочої рідини й заливають оливу (навіть відпрацьовану) або дизпаливо, щоб запобігти корозії внутрішніх деталей насоса.
Після закінчення роботи насос промивають чистою водою. Зберігання насоса із залишками робочої рідини призводить до значної корозії його внутрішньої поверхні.
Володимир Ратушний, канд. техн. наук
Василь П’ятаченко, інженер
Володимир Панасюк, наук. співроб.
ННЦ «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства» НААНУ
журнал The Ukrainian Farmer, червень 2014 року
Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі The Ukrainian Farmer та інтернет сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/journals належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
При використання інформації з подальшим будь-яким відтворенням, републікацією, поширенням, переробкою, перекладом, включенням її частин до інших творів обов’язкове посилання на журнал The Ukrainian Farmer з гіперлінком https://agrotimes.ua/journals.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».
The Ukrainian Farmer
