Сегодня потребность в высокотехнологичных решениях для модернизации производственных процессов особенно велика. Южно-Уральский государственный университет отвечает предложением на существующий спрос. Бесклапанный насос, создаваемый учёными ЮУрГУ, отличается высокой надежностью, а также в меньшей степени оказывает разрушительное воздействие на транспортируемый материал за счет отсутствия подвижных элементов в его проточной части. Данная инновация может найти применение в пищевой, медицинской и ядерной промышленности.
Автор разработки бесклапанного инерционного насоса с поршневым вытеснителем, аспирант Политехнического института ЮУрГУ Дарья Хабарова вошла в число победителей конкурса «Научная перспектива» в рамках Проекта 5-100. Научным руководителем является заведующий кафедрой «Гидравлика и гидропневмосистемы», доктор технических наук, профессор Евгений Спиридонов.
«Я занимаюсь исследованием бесклапанных насосных установок, применяемых в ядерной, пищевой и медицинской промышленности для транспортировки материалов, — рассказывает Дарья Хабарова. — Ключевые требования к насосам в этих отраслях — высокая надежность и отсутствие разрушающего воздействия их деталей на транспортируемый материал. К таким насосам относятся поршневые или мембранные насосы с гидравлическими диодами — проточными элементами без подвижных механических частей. В настоящее время мы занимаемся поиском конструктивной схемы гидравлического диода, который наиболее эффективен в условиях его применения в насосных установках».
Научно-исследовательская работа в данной области ведется относительно давно с 70-х годов XX века инженеры известного автомобильного бренда из Японии изучали рабочий процесс поршневого насоса при отсутствии в нем клапанного механизма. Их исследования показали, что насосный эффект в такой гидромашине осуществим. Сегодня наиболее известной компанией, выпускающей гидромашины такого типа для ядерной промышленности, является компания из США. Конструкции высоконадежных установок разрабатываются в рамках направления Power Fluidics («Струйная логика»).
«Вопрос безопасности в ядерной промышленности — один из наиболее острых, так как любая авария может привести к очень серьезным последствиям. В данной отрасли высоконадежные установки используются в системах охлаждения ядерных реакторов, — рассказывает Дарья Хабарова. — Бесклапанные микронасосы с гидродиодами широко применяются в медицинской промышленности, например, для транспорта и дозирования лекарственных средств. Эти насосы, как правило, являются маломощными и обладают сравнительно невысоким КПД. Наша задача — усовершенствовать их. О применении таких насосов в пищевой промышленности нам, к сожалению, ничего не известно».
Целесообразность использования таких насосов в пищевой промышленности очевидна, считает Дарья Хабарова. Применение насосов без подвижных элементов в проточной части позволит сохранить чувствительную структуру продуктов питания. Кроме того, такая конструкция может быть использована в других отраслях промышленности.
.jpg)
В настоящее время коллективом ученых университета выполнены теоретические исследования рабочего процесса насоса. Для получения достоверных характеристик необходимы экспериментальные исследования рабочего процесса и отдельных элементов насоса. Сейчас экспериментальные исследования направлены на изучение характеристик основного элемента — гидродиодов. Следующий этап — анализ полученных результатов и их применение в конструкции насоса.
«По завершении проекта я планирую и дальше изучать свойства и характеристики гидравлических диодов и возможность их использования для совершенствования техники. Уже сейчас у нас есть некоторые идеи. Например, возможно использование инерционных свойств жидкости и оптимальное профилирование проточной части вихревого диода для достижения его полного запирания в одном направлении при циклическом изменении направления течения в нем».
В рамках научного проекта ведется сотрудничество с компанией — лидером в конструировании и производстве гидроклапанной аппаратуры и аксиально-поршневых гидромашин на российском рынке (г. Екатеринбург). Некоторые результаты исследований были представлены на международной конференции «3rd International Rotating Equipment Conference» («3-я Международная конференция по роторному оборудованию») в Германии.
Сегодня данное направление — одно из наиболее перспективных. Результаты исследования позволят сделать еще один шаг на пути совершенствования производственных процессов.