5. Поршневі насоси

В поршневому насосі всмоктування і нагнітання рідини здійснюється при зворотно-поступальному русі поршня 1 в циліндрі 2. При русі поршня вправо в замкнутому просторі між кришкою 3 циліндра і поршнем 1 створюється розрідження. Під дією різниці тисків рідина піднімається по всмоктуючому трубопроводі і подається в циліндр через клапан 4, який при цьому відкривається. Клапан 5 в цей час закритий.

Рис. Схема горизонтального поршневого насоса простої дії: 1- поршень; 2- циліндр; 3- кришка циліндра; 4- всмоктуючий клапан; 5- нагнітальний клапан; 6- кривошипно-шатунний механізм; 7- ущільнюючі кільця.

При ході поршня вліво у циліндрі створюється тиск, під дією якого клапан 4 закривається, а клапан 5 відкривається і рідина поступає в напірний трубопровід.

Такий насос носить назву насосу простої дії. В ньому за два ходи поршня має місце одне всмоктування і одне нагнітання що спричиняє нерівномірності подачі.

В насосах подвійної дії за два хода поршня відбувається два всмоктування і два нагнітання. Зростає не тільки продуктивність, але і рівномірність подачі. Поршневі насоси, в залежності від конструкції поршня, ділять на поршневі і плунжерні насоси.

Рис. Схема горизонтального плунжерного насоса простої дії: 1- плунжер; 2- циліндр; 3- сальник; 4- всмоктуючий клапан; 5- нагнітальний клапан.

Рис. Схема горизонтального плунжерного насоса подвійної дії: 1- плунжер; 2- циліндри; 3,4- всмоктуючі клапани; 5,5- нагнітальні клапани.

Р ис. Схема насоса потрійної дії (триплекс – насоса): 1- циліндри; 2- плунжери; 3- колінчатий вал; 4- шатуни.

Плунжерний насос відрізняється великим відношенням довжини циліндра до діаметру. Плунжерні насоси не вимагають високої чистоти обробки внутрішньої поверхні циліндр

Продуктивність поршневих насосів

Теоретична продуктивність насосу простої дії дорівнює:

(18)

F – площа перерізу поршня; S – довжина ходу поршня; n - число обертів кривошипно-шатунного механізму.

Теоретична продуктивність насосу подвійної дії

(19)

f – площа перерізу штока.

Дійсна продуктивність поршневого насосу:

(20)

- об‘ємний коефіцієнт корисної дії, в середньому складає 0.850.99.

Характеристика насосу

Х арактеристика поршневого насосу показує, що його продуктивність є величина постійна і не залежить від напору. Із збільшенням тиску, внаслідок збільшення втрат рідини через нещільності, дійсна продуктивність поршневого насосу дещо зменшується (пунктирна лінія на рис).

Рис. Характеристика поршневого насоса.

Нерівномірність подачі насосів

Швидкість поршня, що приводиться в рух кривошипно-шатунним механізмом, не є постійною. Вона змінюється від нуля до деякого максимального значення. Рідина рухається безвідривно за поршнем і тому подача насосу простої дії буде змінюватися у відповідності до закону руху поршня

Р ис. Діаграми подачі поршневих насосів: а- простої дії; б- подвійної дії; в- потрійної дії (триплексного насоса).

Насоси подвійної і потрійної дії (триплекс насоси) відзначаються більш рівномірною подачею.

Для зменшення нерівномірності подачі і пом’якшення гідравлічних ударів, при швидкому закритті вентиля на напірному трубопроводі поршневі насоси компонуються з повітряними ковпаками, які встановлюють на вході рідини в насос і на виході з насосу

Повітряний ковпак представляє собою буферну проміжну посудину, в якій приблизно 50% об’єму займає повітря. При прискоренні руху поршня, повітря що знаходиться в буфері стискається. Надлишок рідини поступає в ковпак і видаляється з нього, коли подача менше середньої.

При цьому тиск повітря в ковпаку змінюється незначно і рух рідини в нагнітаючому і всмоктуючому трубопроводі близький до рівномір

Індикаторна діаграма.

Індикаторна діаграма показує залежність абсолютного тиску в циліндрі поршневого насосу від довжини ходу поршня або об’єму, який описує поршень. На рис. 4.17. представлена спрощена індикаторна діаграма поршневого насосу простої дії. Лінія аb відповідає процесу всмоктування. Тиск в циліндрі р_о в цей момент менше атмосферного р_а. Під дією різниці тисків (р_а - р_о) всмоктуючий клапан підтримується у відкритому стані (точка b) відповідає правому крайньому положенню поршня.

В цей момент всмоктуючий клапан закривається і поршень рухається вліво. Тиск в циліндрі різко зростає (лінія bс) до р_н, при якому відкривається нагнітаючий клапан (точка c).

П одача рідини в нагнітаючий трубопровід проходить при постійному тискові р_н (лінія сd). Точка d відповідає лівому крайньому положенню поршня, після чого поршень починає рухатися вправо, нагнітаючий клапан закривається і тиск в циліндрі різко падає до значення р_о, при якому відкривається всмоктуючий клапан. В точках (а, с) в моменти відкриття клапанів виникає деяке коливання тиску, яке викликане інерцією клапанів.

Рис. Повітряні ковпаки: а- на всмоктуючій лінії; б- на нагнітальній лінії.

Рис. Індикаторна діаграма поршневого насоса простої дії.