Принцип работы поршневого насоса


Устройство и принцип действия поршневых насосов

Поршневым насосом называется возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней. По количеству поршней эти насосы разделяются на однопоршневые, двухпоршневые, трехпоршневые и многопоршневые. По числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход поршня различают насосы одностороннего действия, двустороннего действия и дифференциальные.

Схема однопоршневого насоса одностороннего действия представлена на

рис. 3.1.

При движении поршня вправо в левой полости цилиндра и в рабочей камере создается разрежение. За счет разрежения верхний нагнетательный клапан Кн прижимается к седлу, а нижний всасывающий клапан Кв приподнимается, и в создавшийся зазор по всасывающей трубе засасывается жидкость из источника в рабочую камеру. При движении поршня влево в рабочей камере создается повышенное давление, под действием которого всасывающий клапан Кв закрывается, а нагнетательный клапан Кн приподнимается, и жидкость вытесняется из цилиндра в напорный трубопровод.

При многократном возвратно-поступательном движении поршня вода перемещается по всасывающей трубе через цилиндр насоса в нагнетательную трубу и дальше к месту потребления. При этом подача жидкости в нагнетательную линию оказывается неравномерной, что является существенным недостатком насосов одностороннего действия. Для устранения этого недостатка применяются насосы двустороннего действия.

На рис. 3.2 представлена схема насоса двустороннего действия (с двумя рабочими камерами). Процесс всасывания в одной камере идет одновременно с процессом нагнетания в другой.

Для обеспечения равномерности подачи применяются дифференциальные насосы (поршневые и плунжерные). На рис. 3.3 показана схема дифференциального насоса с диаметрами поршней D1 и D2. На всасывающей стороне он работает как насос одностороннего действия, на нагнетательной стороне – как насос двустороннего действия. Его отличительной особенностью является то, что за один оборот вала кривошипа он производит всасывание за один ход поршня, а нагнетание жидкости – в течение обоих ходов поршня, вытесняя ее поочередно из камер А и Б в нагнетательный трубопровод.

По направлению оси движения рабочих органов поршневые (плунжерные) насосы могут быть горизонтальными и вертикальными.

 

Основные понятия, применяющиеся в теории насосов

На рис. 3.4 показана схема насосной установки, состоящей из насосного агрегата 1, в состав которого входят насос и двигатель (на схеме двигатель не показан), всасывающей трубы 2 и напорного трубопровода 3, отводящего из насоса жидкость к месту назначения.

В нижней части всасывающей трубы имеется сетка 4, предохраняющая всасывающую трубу от попадания посторонних предметов и обратный клапан, необходимый для заливки насоса жидкостью перед пуском (в лопастных насосах) и предупреждающий обратное движение жидкости в случае остановки насоса.

В теории насосов применяется ряд терминов и определений, относящихся к насосам всех типов, в том числе и к поршневым насосам.

 

Напор насоса

В работающем насосе жидкости сообщается дополнительная энергия, которая расходуется на преодоление сопротивлений в напорном трубопроводе и на подъем жидкости в резервуар. Вертикальное расстояние hвс от свободной поверхности водоема до центра насоса называется вакуумметрической высотой всасывания. Потери энергии во всасывающем трубопроводе называются потерями при всасывании Вертикальное расстояние hн от центра насоса до уровня воды в резервуаре называется геодезической высотой нагнетания. Потери энергии в напорной линии называются потерями при нагнетании. Сумма геодезических высот hвс + hн, сложенная с суммой потерь энергии в системе, называется напором насосаН:

 

Н = hвс + hн + hwвс + hwн. (7.9)

 

Напор, развиваемый насосом, представляет собой количество энергии, сообщаемое насосом единице массы перекачиваемой жидкости. Напор измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости или в единицах давления.

Напор, развиваемый работающим насосом, можно определить также по формуле (7.9) с использованием показаний вакуумметра и манометра, которыми обычно оборудуются насосные установки (рис. 3.4):

 

H = hм +hв + Δh + (wн2 – wв2) / (2g), (7.10)

где Н – напор насоса, м;

hм – показание манометра, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости;

hв – показание вакуумметра, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости;

Δh – вертикальное расстояние между точками присоединения манометра и вакуумметра, м;

wн, wв – скорости в нагнетательной и всасывающей линиях (в местах присоединения манометра и вакуумметра), м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Одним из основных технических показателей насоса является также давление насоса р:

 

р = рк – рн + ρ (wк2 – wн2) / (2g) + ρ g (zк – zн), (7.11)

 

где рк, рн – давление на выходе и на входе в насос, Па;

ρ – плотность жидкой среды, кг/м3;

wк, wн – скорость жидкой среды на выходе и на входе в насос, м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

zк, zн – высота центра тяжести сечения выхода и входа в насос, м.

Напор насоса Н и давление насоса р связаны между собой зависимостью

 

Н = р / (ρ g), (7.12)

 

где ρ – плотность жидкой среды, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Лекция №15 объемные гидромашины

1. Поршневые насосы

2. Роторные гидромашины

3. Крыльчатые насосы

4. Основные сведения о гидропередачах

5. Гидромуфта

6. Гидротрансформатор

Гидромашины, в которых осуществляются попеременное за­полнение рабочей камеры жидкостью и вытеснение ее из рабо­чей камеры, называют объемными. Такие машины предназначены для преобразования энергии потока жидкости в энергию движе­ния выходного звена (гидродвигатели), и наоборот (насосы). Объемные гидромашины делятся на два больших класса — порш­невые и роторные.

1. Поршневые насосы

Принцип действия. Простейший поршневой насос состоит из рабочего цилиндра, снабженного двумя клапанами всасывающим и нагнетательным, поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.

Рис. Поршневой насос оди­нарного действия:

1—всасываю­щий трубопровод; 2 — рабочая камера — напорный трубопровод; 4—пор­шень; 3 — цилиндр; 6 — шток; 7— крейцкопф; 8—шатун; 9—криво­шип

Всасывающий трубопровод соединяет камеру цилиндра с резервуаром. При ходе всасывания (поршень движется вправо) в камере вследствие увели­чения ее объема, а также в месте соединения вса­сывающего трубопровода с цилиндром создается разрежение. Под действи­ем перепада давлений жидкость перемещается к насосу, всасы­вающий клапан открывается и жидкость заполняет рабочую ка­меру цилиндра.

В процессе возвратно-поступательного движения поршня жидкость перемещается по всасывающему трубопроводу в ци­линдр насоса, а из него — в нагнетательную трубу и затем к потребителю. Потребителями могут быть резервуары, паровые котлы, аппараты и др.

Классификация. Поршневые насосы классифицируют следую­щим образом:

по числу цилиндров — одно-, двух-, трех- и многоцилиндро­вые;

по роду перекачиваемой жидкости — нефтяные (для перекач­ки горячих нефтепродуктов), дозировочные (для перекачки хи­мических реагентов), предназначенные для перекачки сжижен­ных газов, цементировочные (для перекачки цементного раство­ра и воды при цементировании скважин) и др.;

по конструкции поршня — поршневого типа, плунжерные (поршень представляет собой удлиненный полый цилиндр), диафрагмовые (цилиндр отделен от клапанной коробки упругой диафрагмой), с проходным поршнем;

по способу действия — одинарного, двойного, тройного и чет­верного действия, а также дифференциальные;

по расположению рабочих цилиндров — горизонтальные и вертикальные;

по способу приведения в действие — паровые прямодействующие (поршень насоса и поршень силового цилиндра закреплены на общем штоке), приводные (работают от двигателя через соот­ветствующие передачи и кривошипно-шатунный механизм), руч­ные.

Поршневые насосы могут различаться также по числу ци­линдров.

Основные параметры. Параметрами, характеризующими рабо­ту любого поршневого насоса, служат подача Q, напор Н, мощ­ность N, высота всасывания Нвс и полный КПД насоса .

Объем жидкости, подаваемой поршневым насосом за один оборот, определяют, исходя из объема цилиндра ,

где Fn - площадь поршня; S— ход поршня.

Действительная подача (м3 /с) насоса одинарного действия

где n — частота вращения вала кривошипа, об/мин;

oб — объемный КПД насоса.

Подачу насоса двойного действия (м3/ с) определяют с учетом объемов, подаваемых обеими половинами насоса за 1 оборот:

где f площадь штока поршня.

Среднюю подачу поршневого насоса можно определить через объем жидкости V, вытесняемый поршнем, и время двойного хода поршня.

Для насоса простого действия средняя подача поршневого насоса

где F— площадь поршня; r— радиус кривошипа; w — угловая скорость кривоши­па.

Теоретически поршневой насос может развивать любой напор. Однако практически напор ограничивается запасом проч­ности отдельных двигателей и мощностью двигателя, приводя­щего насос в действие. Мощность (кВт), потребляемая поршне­вым насосом,

где, γ – объемный вес жидкости, Н/м3, Q – подача насоса, м3/с, Н – напор насоса, м, ήн – КПД насоса (0,7…0,9).

Высота всасывания поршневого насоса зависит от атмосфер­ного давления, температуры и плотности жидкости, а также от частоты вращения вала двигателя.

studfiles.net

Плунжерный насос высокого давления для воды

Для работы в условиях высокого давления в гидравлической системе используется плунжерный насос, который отличается высокой прочностью и долговечностью. Чаще всего для работы в среде повышенного давления воды применяются погружные агрегаты плунжерного типа, например, модель марки Hawk. Это оборудование сконструировано таким образом, чтобы создавать необходимое давление в водопроводной магистрали. Не менее важно, что такое насосное изделие отличается прекрасной производительностью, которая достигает 90 %. В нашей статье мы рассмотрим особенности устройства, принцип работы подобного насосного оборудования, а также вероятные поломки. Чтобы вам было проще выполнять ремонт плунжерного насоса, в конце статьи предложено видео на эту тему.

Особенности и область использования

Плунжерные агрегаты высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями

Плунжерные агрегаты высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор воды или другой жидкости. Он может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.

Если вы разбираетесь в устройстве и принципе работы такого насоса, то его ремонт выполнить несложно. Как правило, дозировочный гидравлический агрегат плунжерного типа относится к разряду нефтепромышленного и бурового оборудования. Однако ручной НД (насос дозировочный), например, марки  Hawk, может с успехом использоваться для перекачки воды и других жидкостей в разных отраслях и быту.

Плунжерный насос благодаря конструктивным особенностям и простой схеме устройства имеет ряд отличительных особенностей:

  • В нагнетателе агрегата создаётся предельно высокое давление.
  • Вакуумный прибор высокого давления может перекачивать вязкие жидкости и среды с абразивными частицами.
  • Агрегаты можно эксплуатировать в полевых условиях.

Аксиально-плунжерные агрегаты очень напоминают поршневые насосы. Главное отличие между ними состоит в конструкции рабочего органа. Гидравлический дозировочный прибор плунжерного типа вместо рабочего поршня использует плунжер, который выполнен в виде пустотелого цилиндра. Плунжер перемещается в уплотняющем сальнике и при  этом не касается поверхности рабочей камеры. Поршневой агрегат и аксиально-плунжерное изделие очень схожи по гидравлическим характеристикам, однако эксплуатация и ремонт прибора плунжерного типа проходят легче, поскольку он имеет меньшее количество изнашиваемых деталей.

Высокие эксплуатационные характеристики аксиально-плунжерных насосов высокого давления воды способствуют тому, что они используются не только в перечисленных отраслях, но и для решения различных производственных задач на обогатительных фабриках, в химическом производстве и некоторых узкоспециализированных сферах промышленности.

НД в последнее время очень редко используется в канализационных и водопроводных системах. Зато гидравлический НД (ручной дозатор) нашёл своё применение в скважинах небольшого диаметра, где он применяется для подъёма воды. Также аксиально-плунжерный агрегат подходит для перекачки вязких жидкостей (осадка из отстойника) и может использоваться как ручной дозатор в быту, например, модели марки Hawk.

Классификация

Все агрегаты плунжерного типа делятся на несколько видов

Все агрегаты плунжерного типа, будь то насос марки Hawk или другого производителя, делятся на несколько видов:

  • с горизонтальным расположением цилиндров;
  • с вертикальным расположением цилиндров;
  • вакуумный;
  • многоплунжерный;
  • ручной;
  • автоматический;
  • с герметичными цилиндрами;
  • многоцилиндровый.

Устройство

Рабочие механизмы насоса двигаются возвратно-поступательно

Как правило, дозировочный агрегат плунжерного типа относится к приборам объёмной группы. Рабочие механизмы насоса двигаются возвратно-поступательно (аксиально). Схема устройства агрегата одностороннего действия выглядит следующим образом:

  • В рабочей камере НД находится напорный и всасывающий клапан, а также цилиндр с рабочим поршнем – плунжер.
  • Этот поршень совершает возвратно-поступательные движения, то есть двигается аксиально.
  • К рабочей камере высокого давления присоединён напорный трубопровод и всасывающий шланг.
  • За один цикл, равный повороту вала с кривошипом, в полость цилиндра всасывается, а потом под давлением выталкивается определённый объём жидкости, который зависит от площади поршня и его хода.

Схема работы агрегаты высокого давления двухстороннего действия выглядит так:

  1. В таком НД обе полости в цилиндре являются рабочими.
  2. Благодаря этому за один ход поршневого элемента в прямом направлении осуществляется всасывание и выталкивание жидкости.
  3. Такие процессы происходят и при обратном движении поршня в плунжере.

Важно: такая схема работы НД двухстороннего действия позволяет увеличить подачу в два раза в сравнении с агрегатами одностороннего действия. Помимо этого такой гидравлический прибор обеспечивает более равномерную подачу жидкости.

Принцип работы

Главная рабочая деталь плунжерного насоса – это металлический стержень, совершающий возвратно-поступательные движения

Главная рабочая деталь плунжерного насоса – это металлический стержень, совершающий возвратно-поступательные движения. В качестве движущей силы плунжера выступает электропривод. Поскольку он является ведущий рабочей деталью, к его механической прочности предъявляются высокие требования.

Принцип работы любого агрегата плунжерного типа (например, насоса Hawk) основан на том, что все движущиеся механизмы не соприкасаются с внутренней плоскостью рабочей камеры. Неважно, ручной или автоматический дозатор используется, принцип работы выглядит следующим образом:

  1. Когда плунжер осуществляет движение вправо, происходит снижение давления в рабочей камере. При этом параметры всасываемости устройства остаются на прежнем высоком уровне.
  2. Во время такого движения механизма происходит перемещение рабочей среды в рабочую камеру.
  3. Во время движения плунжера в обратную сторону происходит обратный процесс, и жидкость вытесняется из камеры.

Поскольку дозировочный гидравлический насос сконструирован таким образом, что во время его интенсивной работы возникают пульсации и вибрации разного рода, это негативно сказывается на общей работе и долговечности прибора. Чтобы сгладить такое деструктивное воздействие, выполняется подключение нескольких рабочих плунжеров. По сути, такой плунжерный насос состоит из трёх агрегатов одностороннего действия, объединённых одним коленчатым валом. При этом кривошипы каждого объединённого насосного оборудования располагаются пол углом 120° друг к другу.

Также равномерную подачу жидкости обеспечивает дифференциальный плунжерный насос, в котором обе полости цилиндра являются рабочими. Однако такой дозатор имеет только два клапана: нагнетательный и всасывающий. Именно поэтому подобный ручной или автоматический дозатор за один оборот коленчатого вала обеспечивает один цикл всасывания жидкости и два цикла выталкивания. В этом случае подача воды будет такой же, как у агрегатов одностороннего действия, но равномерность подачи повысится.

Частые неисправности

Даже самое современное насосное оборудование иногда требует ремонта

Даже самое современное насосное оборудование, например, марки Hawk, иногда требует ремонта. К распространённым неисправностям можно отнести такие поломки:

  1. Из-за повышенной вибрации ослабевает крепление к кронштейну.
  2. Периодически нужно проверять соосность валов и подтягивать винты крепления.
  3. Иногда требуется выполнять замену манжеты и ремонт вала.

vodakanazer.ru

Устройство поршневых насосов и принцип действия

Самыми первыми гидравлическими машинами, преобразующими механическую энергию движения поршня в механическую энергию жидкости и известными еще до нашей эры, были именно поршневые насосы. Претерпевая различные дополнения, принцип их действия не менялся с тех самых пор.

В поршневом насосе, за счет циклического изменения объема, происходит циклическое заполнение цилиндров жидкостью с последующим ее вытеснением.

В качестве простейшего образца работы любого современного поршневого насоса, может служить рабочий цикл простой одноступенчатой гидравлической машины, состоящей из цилиндрической рабочей камеры с двумя отверстиями напорным и всасывающим и совершающего внутри нее возвратно-поступательные движения поршня. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное конструкцией предусматривается кривошипно-шатунный механизм.

Всасывание жидкости в таком устройстве происходит за счет создания в рабочей камере низкого давления во время движения поршня вправо при закрытом нагнетательном клапане, а напор перекачиваемой жидкости открывает всасывающий клапан и рабочая камера полностью заполняется.

Затем при возвратном движении поршня, в цилиндре создается избыточное давление, значительно большее, чем в нагнетательном патрубке. Всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается для подачи, за счет чего и происходит процесс нагнетания или вытеснения жидкости, равной объему рабочей камеры, в напорный коллектор трубопровода.

Полезный объем рабочей камеры это разница между максимальным и минимальным ее объемами, обусловленными положением поршня.

От частоты движения поршня зависит непрерывность поступления рабочей жидкости. Чтобы давление внутри напорного трубопровода было стабильным, обычно используются гидравлические агрегаты двухстороннего действия с несколькими рабочими камерами, точнее, цилиндры в них поделены на две равные части, в каждой из которых имеются оснащенные клапанами всасывающие и напорные патрубки. Такая конструкция позволяет в разных частях иметь разное давление. В то время, как в одной части под действием движения поршня идет процесс всасывания, в другой осуществляется нагнетание и наоборот. Для борьбы с пульсацией применяют воздушные колпачки и гидроаккумуляторы.

К поршневым насосам одинарного действия относятся плунжерный или скольчатый насос, а также диафрагменный насос. Диафрагменный отличается от плунжерного лишь наличием в его рабочей камере специальной активной или пассивной диафрагмы. Активные диафрагмы, передавая усилие на жидкость от штока, находятся под высоким давлением и поэтому из-за своей низкой усталостной прочности применяются в поршневых насосах низкого давления с большим числом качаний. А пассивные диафрагмы лишь отделяют жидкость, передающую энергию от плунжера к перекачиваемой жидкости и поэтому их применяют в насосах с высокими давлениями при малом числе качаний.

Более сложную конструкцию имеют поршневые насосы двойного действия, обеспечивающие более равномерную подачу перекачиваемой жидкости за счет наличия в них двух и более рабочих камер. Каждая камера работает в качестве насоса одинарного действия, а, в так называемых, дифференциальных насосах в правой рабочей камере, используемой как вспомогательная, отсутствуют клапаны, но за счет ее наличия подача жидкости не зависит от движений поршня.

Возможность регулирования напорного давления за счет варьирования частотных диапазонов поршневого хода, малые габариты и взаимозаменяемость узлов деталей являются основными плюсами поршневых насосов.

К недостаткам можно отнести невозможность из-за высокого давления на входе последовательно соединить нескольких поршневых насосов в одну цепь, невозможность перекачивания жидких сред с абразивными частицами, потребность в дополнительной охлаждающей системе и в дополнительном уплотнении между поршнем и стенками цилиндров рабочих камер. А также, в отличие от других объёмных насосов, поршневые насосы не обратимы из-за наличия клапанов, поскольку не могут работать в режиме гидродвигателя.

www.ence-pumps.ru

Где использовать плунжерный насос?

Старое насосное оборудование, предназначенное для перекачки воды, постепенно устраняется из домашней обстановки и производственных условий. Теперь вместо традиционного поршневого устройства используется плунжерный насос, направленный на смешивание различных компонентов жидкости и правильно их дозирующих. Часто даже в бытовых условиях возникает потребность в создании раствора из нескольких жидких компонентов. В таких случаях механизм будет отличным помощником.

Особенности конструкции и принцип действия

Фирменный плунжерный насос

По своим особенностям устройство относят к классу гидравлических механизмов. Все эти конструкции подразделяются на объемные и необъемные и являются разновидностью поршневых агрегатов. Единственным отличием насосов является установленный во внутрь цилиндрический поршень для работы, называемый плунжером. В процессе работы металлический стержень не имеет контакта со стенками корпуса насоса. В этих инструментах дозировочного типа плунжеры соответствуют качествам прочности, долговечности и герметичности.

Работоспособность установки основывается на движении цилиндрического поршня (плунжера). Если этот механизм поступательно двигается в правую сторону, давление снижается в механизме, в то время, когда его показатели во всасывающей трубе сохраняются на должном уровне. Если плунжер направляется в противоположную сторону — происходит обратный процесс действия.

Посмотрите видео обзор популярных механизмов для быта и промышленности.

 

Важно! Если происходит смена уровней давления плунжерного механизма, возможно появление пульсирующих движений, что небезопасно для дальнейшей работоспособности конструкции. Для этих случаев характерно устранение проблемы.

Разновидности плунжерных насосов и их характеристика

Каждое насосное оборудование для воды разделяется на типы, благодаря которым использование агрегатов становится более удобным, а особенность действия практичной. Доказано, что водные плунжерные насосы действуют на подобие поршневого агрегата, поэтому их разновидности могут быть схожими. По конструкционным особенностям водный насос подразделяют на:

Конструкция плунжерного насоса чертеж

  • горизонтальный;
  • вертикальный;
  • многоплуженный или одноплуженный;
  • по типу управления: автоматические или ручные;
  • с обогревом и без;
  • многоцилиндрованные и с одним цилиндром;
  • с герметиком на цилиндрах.

Теперь по порядку рассмотрим принцип конструкции перечисленных разновидностей.

В плунжерных установках горизонтального действия, рабочим механизмом служит пускательный клапан, который не требует специальной обработки цилиндра, как это случается  в насосе традиционного поршневого типа. Конструкция уплотнена при помощи сальника, за счет чего увеличивается функциональность цилиндра.

В вертикальном типе жидкостного насоса рабочим механизмом служит пустотельный стакан. Конструкция подвержена длительной работе из-за установленного уплотнителя. В случае разбалтывания механизма его легко подтягивают, а при необходимости проводят замену сальника. Его применение сосредоточено в рабочих отраслях.

Присутствие рубашки обогрева необходимо для действия охлаждения системы. Это позволяет осуществлять работу таким насосом непрерывно, при отсутствии подобной функции рекомендуется для жидкостного агрегата составлять индивидуальный режим работы.

Промышленный плунжерный насос

Многоплунжерные насосы отличаются от одноплунжерных количеством вращательных механизмов, если в одиночном насосе присутствует всего один стержень, то во втором их насчитывается более трех.

Плунжерный жидкостный насос может быть оснащен автоматической или ручной комплектацией. От этого зависит каким будет принцип управления установкой. Также устройство различают по количеству цилиндров и присутствие герметичного слоя на них.

Внимание! Дозирующий насос должен отвечать всем характеристикам, которые указаны по отношению к нему в паспорте. В противном случае, установка считается неработоспособной. При обнаружении в насосе неполадок, обязательно прекратите его использование.

Сфера использования плунжерных насосов и их назначение

На сегодняшний день, насос поршневого типа (плунжерный) широкого действия, применяется во всех промышленных сферах и для определенных бытовых целей. Некоторые установки предназначены для откачивания агрессивных загрязнений и жидкостей. Отдельные агрегаты специализируются на перекачивании воды в технических агрегатах и участвуют в системе охлаждения.

Ручной плунжерный насос

Подобное оборудование сосредоточено для массовых пищевых отраслей, а также для изготовления кондитерских изделий. В завершение статьи рекомендуем рассмотреть более подробно видео материал.

 

 

Вас могут заинтересовать:

prokommunikacii.ru

Схема устройства и принцип действия поршневого насоса. Поршневые насосы по роду действия

Схема устройства и принцип действия поршневого насоса

На рисунке дано принципиальное устройство насоса простого действия с приводом от машин, совершающих вращательное движение, например от электродвигателя.

Поршневой насос состоит из рабочей камеры 1, внутри которой имеются всасывающий В(к) и нагнетательный Н(к) клапаны; цилиндра -5, поршня—3, совершающего возвратно-поступательные движения внутри цилиндра; всасывающего 2 и напорного 6 патрубков. Для преобразования вращательного движения кривошипа 9 в возвратно-поступательное движение поршня служат шток 4, ползун 7 и шатун 8.

В зависимости от назначения, условий работы и конструктивных особенностей поршневые насосы классифицируются следующим образом: По роду действия По способу приведения в действие По конструкции рабочего органа По назначению

Поршневые насосы по роду действия

1) насосы простого действия;

2) насосы двойного действия.

У насосов двойного действия по обе стороны от цилиндра имеются рабочие камеры 1 и 2, в каждой из них есть нагнетательные 3 и 4 и всасывающие 5 и 6 клапаны. Поэтому как при ходе поршня 10, приводимого в движение штоком 12, в цилиндре 11 влево, так и вправо, идет одновременно всасывание и нагнетание. Например, при ходе поршня вправо в камере 1 открыт всасывающий клапан 5 и идет засасывание жидкости, а в камере 2 открыт нагнетательный клапан 4, жидкость подается в напорный трубопровод. Таким образом, за один рабочий ход поршня (движение вправо и влево) нагнетается почти удвоенный объем жидкости по сравнению с насосами простого действия, Воздушные колпаки 7 на всасывании и 8 на нагнетании, соединенные трубкой 9, служат для уменьшения пульсации перекачиваемой жидкости;

3) строенные насосы. Они состоят из трех цилиндров простого действия, поршни которых насажены на общий коленчатый вал, причем кривошипы расположены под углом 120° друг к другу. Таким образом, за каждую треть оборота вала засасывается и выдается одна порция воды, чем достигается более равномерная работа;

4) сдвоенные насосы двойного действия.

Насос состоит из двух насосов двойного действия, имеющих общие всасывающий и нагнетательный патрубки;

5) дифференциальные насосы.

В дифференциальном насосе подача жидкости осуществляется более равномерно, в два приема; за ход поршня 2 влево часть жидкости поступает в правую полость цилиндра 1, а за ход поршня вправо она подается в трубопровод при наличии всего двух клапанов 4 — всасывающий и 5 - нагнетательный, вместо четырех. На рис. показаны: 8 — воздушный колпак на всасывании, 6 — воздушный колпак на нагнеганни, 7 — напорный патрубок, 8 — шток. Размеры дифференциального насоса почти такие же, как и простого. Шток 8 дифференциального насоса делают с площадью сечения, равной половине площади поршня; тогда за каждый ход подаются равные объемы.

Поршневые насосы по способу приведения в действие:

1) приводные, работающие от отдельно расположенного двигателя, соединенного с насосом кривошипно-шатунным механизмом или другой передачей;

2) паровые — прямодействующие; у них поршни насоса 1 и 3 и парового цилиндра 2 имеют общий шток 4

3) ручные, приводимые в действие вручную. Эти насосы типа БКФ нашли широкое применение.

По конструкции рабочего органа:

1) собственно поршневые, у которых в расточенном цилиндре перемещается дисковый поршень. В качестве уплотнения поршня применяют уплотняющие кольца или манжеты;

2) плунжерные (скальчатые), у которых рабочим органом является плунжер в виде полого стакана, который двигается в уплотняющем сальнике без касания внутренних стенок цилиндра. В эксплуатации эти насосы проще, так как в них нет сменяемых поршневых колец, манжет и т. п.; на рис. дана схема такого насоса, где 1 — скалка; 2 — цилиндр; 3 — сальник; 4 —нагнетательный воздушный колпак; 5 — всасывающая воздушная камера; В(к) и Н(к) — всасывающий и нагнетательный клапаны;

3) диафрагмовые, у которых рабочий орган — гибкая диафрагма из прорезиненной ткани или кожи;

4) глубоководные насосы с проходным поршнем.

По назначению:

1) водяные;

2) канализационные;

3) кислотные и щелочные;

4) нефтяные и др.

Водоструйные насосы

Принцип действия водоструйного насоса или гидро элеватора основан на передаче кинетической энергии рабочей жидкостью перекачиваемой жидкости. Рабочая (вспомогательная) жидкость обладает большим запасом энергии по сравнению с запасом энергии перекачиваемой жидкости. Перекачка происходит за счет действия одно го потока жидкости с большим запасом энергии, на другой без каких-либо промежуточных механизмов. Установка гидроэлеватора состоит из вспомогательного (питательного) насоса 1, подающего трубопровода 2, гидроэлеватора 3, всасывающего трубопровода 4, напорного трубопровода 5. Вода под большим давлением проходит суживающийся насадок гидроэлеватора 3.

Вследствие резкого увеличения скорости в сужения насадка гидроэлеватора давление р в камере смешения падает и становится меньше атмосферного. Под действием атмосферного давления жидкость из резервуара

vunivere.ru

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Объемные насосы для перекачивания загрязненных жидкостей

Аннотация: Рассмотрены конструктивные особенности, теоретические процессы, области применения наиболее часто встречающихся объемных насосов.

7.1 Общая характеристика объемных насосов

В отличие от центробежных насосов, которые являются гидродинамическими машинами, в насосах объемного типа перекачки жидкости происходит за счет принудительного изменения объема полости, которая заполняется жидкостью. Объемный насос, независимо от конструкции, имеет три основных элемента:

  1. Рабочая камера - полость в проточной части насоса, которая заполняется жидкостью и объем которой меняется.
  2. Вытеснитель - элемент, движение которого изменяет объем рабочей камеры.
  3. Распределитель - устройство, служащее для направления потока жидкости из всасывающего патрубка в рабочую камеру или из рабочей камеры к нагнетательному патрубку.

7.2 Конструкция поршневого насоса

Поршневой насос одностороннего действия имеет следующие основные элементы, рис. 7.1: цилиндр 4, поршень 8, шток поршня 9, рабочую камеру 5, всасывающий патрубок 7, нагнетательный патрубок 2, всасывающий клапан 6, нагнетательный клапан 1, пневмокомпенсатор 3 и кривошипно-шатунный механизм 10 соединен с двигателем.

При движении поршня 8 насоса слева направо в рабочей камере 5 образуется разряжение, благодаря которому жидкость поднимается по всасывающем патрубке 7, открывает всасывающий клапан 6 и поступает в рабочую камеру, заполняя пространство. При обратном движении поршня давление в рабочей камере возрастает, вследствие чего всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 1 открывается и жидкость вытесняется в нагнетательний патрубок 2. Таким образом, за один оборот вала двигателя, что соответствует двойному ходу поршня, в насосе происходит один раз всасывание и один раз нагнетание.

Недостаток однопоршневого насоса одностороннего действия - его неравномерная работа - максимальная подача в 3,14 раза превышает среднюю. При всасывании жидкости в сеть не поступает и двигатель работает почти без нагрузки. В начале цикла нагнетания происходит резкий рост скорости потока жидкости в нагнетательном трубопроводе, через низкую сжимаемость приводит к явлению гидравлического удара - давление за насосом становится значительно больше среднего.

Рис. 7.1 . Поршневой насос одностороннего действия Рис. 7.2. Схема поршневого насоса двухстороннего действия (1 – нагнетательный клапан; 2 –нагнетательный патрубок; 3 – пневмокомпенсатор; 4 – цилиндр; 5 – рабочая камера; 6 – всасывающий клапан; 7 – всасывающий патрубок; 8 – поршень; 9 – шток; 10 – кривошипно-шатунный механизм; 11 – сальник)

Такая неравномерность в работе насоса приводит к его преждевременному износу. Для уменьшения колебаний давления и подачи поршневых насосов используется пневматический компенсатор 3 - камера, разделенная гибкой мембранной на две полости. Нижнюю соединим с напорным патрубком, а верхнюю заполнено сжатым газом, который амортизирует колебания давления и подачи.

Поршневой насос двухстороннего действия имеет две рабочие камеры A и B, два всасывающих и два нагнетательных клапана, рис. 7.2. При движении поршня 8 слева направо жидкость под действием разряжения, которое создается поступает из всасывающего патрубка 7 в камеру А, одновременно из камеры В жидкость выталкивается в нагнетательный патрубок.

Трехпоршневий насос представляет собой соединение трех насосов одностороннего действия, приводимые в движение от общего коленчатого вала, кривошипы которого смещены друг от друга на 120°. Такие насосы имеют значительно большую равномерность работы, чем насосы однопоршневые одно и двустороннего действия - максимальная подача превышает среднюю лишь в 1,047 раза. Мощность двигателя в них используется более эффективно, а подача жидкости осуществляется почти непрерывным потоком. Недостаток трехпоршвых насосов - их громоздкость и малая надежность при работе на абразивных гидросмесей.

По сравнению с центробежными, поршневые насосы имеют следующие преимущества: возможность создания значительного давления при небольшой подаче; жесткая характеристика - с ростом давления подача насоса остается практически неизменной; способность самовсасывания - насосы не требуют заливки перед пуском.

Недостаток таких насосов - значительная сложность конструкции, особенно много поршневых насосов, наличие понижающей передачи и кривошипно-шатунного механизма, клапанов, из условий ет низкую надежность насосов, значительные габариты и массу, затрудняет обслуживание и защиту от абразивного износа при транспортировке гидросмесей. Кроме того, недостатком является неравномерность и ограниченность подачи при этом насосы имеют очень большие габариты 20-45 тонн.

7.3 Конструкция плунжерных насосов

Плунжерные насосы относятся к объемным машин одностороннего действия. Схема работы их такая же, как в трехцилиндровых поршневых насосах одностороннего действия. Основные достоинства плунжерных насосов - возможность работы на высоких давлениях (10 МПа и больше), простота конструкции, относительно низкая стоимость, удобство эксплуатации, а также простота защиты от абразивного износа. Конструктивно плунжерные насосы выполняются с приводом от кривошипно-шатунного механизма. Расположение цилиндров горизонтальное или вертикальное. Гидравлические коробки выполняются обычно с клапанным распределением.

Гидро транспортирование твердых материалов не является основной областью применения плунжерных насосов, но, учитывая низкую стоимость (по сравнению с мембранно-поршневыми), они применяются при гидро транспортирования высокоабразивных материалов, например полиметаллических шламов. В плунжерных насосах интенсивному износу подвергаются уплотнения и в меньшей степени - корпус плунжера. Кроме того, в плунжерных насосах, которые применяются для гидротранспорта существует возможность промывки плунжера.

Рис. 7.3. Схема плунжерного насоса (1 - плунжер; 2 - крышка сальника; 3 - уплотнение; 4 - гидрозатвор; 5 - корпус; 6 - напорный патрубок; 7 - пневмокомпенсатор; 8 - нагнетательный клапан; 9 - рабочая камера; 10 - всасывающий клапан; 11 - всасывающий патрубок; 12 - отверстие подачи промывочной воды)

Плунжерный насос, рис 7.3, в отличие от поршневого, в качестве подвижного элемента имеет плунжер 1 - гладкий металлический стержень. Он, двигаясь вперед или назад, меняет объем рабочей камеры 9. Благодаря этому, жидкость поступает в рабочую камеру с всасывающего патрубка 11 через клапан 10 или вытесняется в напорный патрубок 6 через клапан 8.

Главное преимущество плунжера перед поршнем - простота уплотнения, которое осуществляется аналогично уплотнению штоков поршневых насосов - с помощью сальника 3. Для защиты уплотнения и плунжера от абразивных частиц в полость 4 через отверстие 12 подается чистая вода под давлением, что превышает давление жидкости в рабочей камере. Чистая вода через зазор между втулкой и плунжером в небольшом количестве поступает в рабочую камеру и промывает этот зазор, предотвращая попадание в него твердых частиц.

Плунжерные насосы для транспортировки твердых материалов работают в зависимости от транспортируемой среды, с частотой ходов 80 ... 120 мин-1. Для повышения подачи плунжерных насосов увеличивают количество плунжеров в одном агрегате (до семи). Однако из-за многоцилиндрового выполнения увеличивается количество быстроизнашивающихся деталей.

7.4 Винтовые насосы

Винтовые насосы предназначены для перекачки чистой и загрязненной песком, илом, частицами угля и породы, воды и используется на местном водоотливе при проходке горизонтальных выработок и уклонов, а также для очистки водосборников и отстойников от шлама.

На шахтах применяются винтовые насосы трех типоразмеров: 1В6/5, 1В20/5 и 1В20/10 (1В - одновинтовой, числитель - подача в л за 100 оборотов вала, знаменатель - давление в МПа.) При частоте вращения вала насоса 1450 об/мин указанные насосы обеспечивают соответственно: подачу - 6; 17 и 17 м3/ч; напор - 50, 50 и 100 м, к. п. д. - 0,48; 0,60 и 0,64. Вакууметрическая высота всасывания 6м.

Винтовые насосы относятся к классу объемных машин. Основными частями винтового насоса типа 1В, рис. 7.4 является стальная обойма 3, резиновый статор 4, стальной ротор 5 и карданный вал 6. В статоре, что представляет собой резиновый цилиндро с полостью в виде двух заходной спирали, планетарно вращается ротор в виде однозаходного винта с шагом, вдвое меньше шага спирали статора. Между ротором и статором есть полости, которые поступательно перемещаются от одного конца статора к другому. Благодаря этому с одной стороны статора образуется разрежение и происходит всасывание воды по патрубку 1, а через патрубок 9 - нагнетание воды в трубопровод.

Карданный вал 6 соединяется с помощью приводного вала 11 и упругой муфты с валом двигателя. Вал 6, снабженный шарнирами 2 и 8, позволяет ротору 5 выполнять планетарное вращение в статоре. Шарнир 8 защищен от песка и грязи резиновым сильфоном 7. Уплотнение вала обеспечивается сальником 10. Вал 7 расположен в двух радиально-упорных шарикоподшипниках 13 находящихся в гнездах станины 12.

Благодаря резиновому статору насос может перекачивать загрязненную воду. Вода в пространстве, перемещается, служит смазкой между ротором и статором. Без воды в этом пространстве нельзя пускать насос, так как статор выйдет из строя.

Регулирования подачи насоса выполняется с помощью пропускной трубки с вентилем, соединяющий полости всасывания и нагнетания (на рис.7.4 не показаны). Если при работе насоса открыть вентиль, то часть воды, вернется из полости нагнетания в полость всасывания и подача уменьшится.

Рис. 7.4. Винтовой насос (1 - всасывающий патрубок; 2, 8 - шаровые шарниры; 3 - обойма; 4 - резиновый статор; 5 - винтовой ротор; 6 - карданный вал; 7 - резиновый сильфон; 8 -; 9 - нагнетательный патрубок; 10 - сальник; 11 - приводной вал; 12 - станина; 13 - радиально -упорные шарикоподшипники)

Ключевые термины:

Поршневой насос (плунжерный насос) — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.

Поршень — деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот — возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

Винтовой или шнековый насос — насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы..

Контрольные вопросы

  1. Перечислите основные насосы для перекачивания загрязненных жидкостей.
  2. Из каких частей состоит объемный насос?
  3. Какие недостатки поршневого насоса?
  4. Какие преимущества плунжерного насоса?
  5. Почему плунжерные насосы применяют для перекачивания загрязненных жидкостей?
  6. Какие преимущества винтовых насосов?
  7. Какие недостатки винтовых насосов?

Краткие итоги

  • Рассмотрели насосы для перекачки загрязненных шидкостей
  • Ознакомились с конструктивным исполнением, преимуществом и недостатками плунжерных, винтовых и поршневых насосов.

www.intuit.ru


Смотрите также