1.1.2. Объёмные насосы
В объёмных насосах происходит вытеснение жидкости из замкнутого рабочего пространства вытеснителями (Рис.7).
Схемы поршневых насосов
|
"a" - схема поршневого насоса одинарного действия; "б" - схема поршневого насоса двойного действия.
Рис.7.
В поршневом насосе поршень 1, соединённый с кривошипно-шатунным механизмом 2, при повороте кривошипа от точки А до В (на угол 180°) перемещается вправо на расстояние S (S - ход поршня, S=2r, r- - радиус кривошипа, r = AO=BO). При этом давление рвх в цилиндре насоса становится меньше атмосферного, открывается всасывающий клапан 3, и под действием разности давлений рат - рвх в цилиндр поступает объем жидкости q=p×D2/4×S. При дальнейшем повороте кривошипа на угол 180° от точки В до точки А поршень движется влево, давление в цилиндре насоса увеличивается, закрывается всасывающий клапан 3 и открывается нагнетательный клапан 4. Объем жидкости q поступает в напорный трубопровод 5. Если кривошип вращается со скоростью n оборотов в секунду, за одну секунду через насос проходит объем жидкости, равный q×n.
Таким образом, теоретическая подача объемного насоса определяется так:
|
Qт =q×n |
(13) |
Здесь величина q равна объему жидкости, который за один оборот приводного вала проходит через насос и называется рабочим объемом.
В действительности, вследствие инерции всасывающего клапана и утечек через неплотности, в напорный трубопровод поступает объем жидкости Q, меньший, чем Qт.
Уменьшение подачи учитывает объемный к. п .д. насоса h0:
|
Q=Qт × h0 =q×n×h0 |
(14) |
В насосах двойного действия (Рис .7 "б") за один оборот приводного вала (один двойной ход поршня) происходит два раза всасывание и два раза нагнетание и подача такого насоса равна:
|
|
(15) |
Напорная характеристика объемного насоса
Напорная характеристика объемного насоса (Рис.8) имеет принципиально иной вид, чем для центробежного.
Напорная характеристика объёмного насоса
|
|
I - теоретическая напорная характеристика, 2 - практическая, АВС - характеристика насоса c предохранительным клапаном, pпр.кл.- давление настройки предохранительного клапана 3, H - напор насоса, pм - манометрическое давление на выходе из насоса.
Рис.8.
Давление, которое развивает объемный насос, зависит от гидравлической сети, в которую он включен. Если мы начнем прикрывать задвижку на напорной магистрали, давление на выходе из насоса будет увеличиваться, однако двигатель насоса этого "не почувствует", он будет продолжать вращать кривошип с той же скоростью, и поршень будет вытеснять тот же объем жидкости. Теоретическая подача Qт =q×n не зависит от давления на выходе рн (вертикальная прямая 1, Рис.8). В действительности с ростом давления рн увеличиваются перетоки из полости нагнетания в полость всасывания, вследствие этого уменьшается объемный к. п.д. и подача насоса (прямая 2).
Вследствие того, что объёмный насос не "чувствует" высокого давления, может произойти авария (разрыв стенки трубопровода, нарушение герметичности и др). Чтобы избежать аварийных ситуаций, параллельно объемному насосу всегда ставится предохранительный клапан (элемент 3, Рис. 8).
Запорный элемент 1 предохранительного клапана (Рис.9) находится под действием двух сил - силы P избыточного давления жидкости, подводимой от насоса, и силы F, действующей со стороны сжатой пружины 2.
Схема предохранительного клапана.
|
P=pн×p ×d2 /4; F=c×x, где pн - манометрическое давление на выходе из насоса, d - диаметр седла клапана, с - коэффициент жесткости материала пружины, x - предварительное поджатие пружины. При условии P £ F запорный элемент клапана находится в равновесии и жидкость через клапан не проходит. |
Рис.9.
При условии pн > 4×c×x/p ×d2 клапан откроется и жидкость от насоса, минуя гидравлическую сеть, будет проходить в сливной резервуар.
Давление жидкости, при котором открывается клапан, называется давлением настройки предохранительного клапана (pпр.кл.). Необходимое давление pпр.кл. можно установить с помощью регулировочного болта 3 (Рис. 9), изменяя величину x предварительного поджатия пружины.