Конструкция поршневых насосов.

Поршневые насосы выполняют горизонтальными и вертикальными. На рис. 21 представлена конструкция горизонтального парового насоса. Поршень водяного цилиндра 9 приводится в движение непосредственно штоком 5 парового поршня 1. Такие насосы обычно выполняют двухцилиндровыми для обеспечения равномерности подачи и удобства осуществления нужного парообеспечения. Каждый из штоков пары цилиндров (парового и водяного) управляет парораспределением соседнего цилиндра. Поршневые насосы с электрическим приводом могут быть как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением цилиндра (число цилиндров бывает 1—3). Насосы с электрическим приводом при различных диаметрах цилиндров охватывают области напоров до 700 м вод. ст. и подачи до 60 м3/ч.

Основные детали поршневых насосов и материалы для них.

К главным деталям насоса относятся следующие.

1. Поршни гидравлических цилиндров:

• дисковые (цельные и составные),

• скальчатые.

2. Материал:

• чугун,

• бронза,

• сталь.

3. Скалки (открытые и закрытые) снабжены бронзовой рубашкой. 4. Уплотнения поршней:

• самопружинящие кольца (из чугуна, бронзы, стали, пластмассы),

• неразрезные кольца (из эбонита, фибры),

• заливка белым металлом подшипников с проточенными лабиринтными канавками, манжеты (из кожи, резины, прорезиненной ткани),

5. Набивки сальников:

• мягкие из хлопчатобумажных тканей,

• пеньковые асбестовые (в виде плетеных шнуров и колец, пропитанных графитожировой смазкой);

• манжетные металлические и полуметаллические стыки полуколец набивки должны быть разнесены на расстояние 1/4 окружности штока.

• мягкая набивка - насосах со скоростью поршня 1 м/с и давлением до 3,0 МПа допускаются уплотнения любого типа; в насосах с высоким давлением нагнетания применяются только манжетные уплотнения.

5. Клапанные коробки и клапаны:

• для насосов многократного действия клапанные коробки имеют отдельные камеры;

• для насосов двойного действия характерно наличие одной разделительной перегородки клапанной коробки.

5. Сдвоенные прямодействующие насосы имеют общие четырехкамерные клапанные коробки.

6. Клапаны (самодействующие):

• металлические (латунь, бронза, сталь),

• неметаллические (кожа, резина, пластмассы), композитные (металлические клапаны с облицовкой из кожи, пластмассы, бакаута и др.). Резиновые клапаны не выдерживают высокой температуры и разрушаются под действием масла, попадающего в конденсат.

5. По конструкции клапаны бывают:

• тарельчатые,

• конические,

• пластинчатые (одна или несколько пластин волнистых или плоских толщиной 2—5 мм, набор латунных пластин толщиной 1—1,5 мм, нижние пластины имеют отверстия диаметром 4 мм, сдвинутые одни относительно других),

• кольцевые (одно- и многокольцевые),

• шаровые.

• откидные.

К.п.д. и мощность поршневого насоса.

Полезную мощность N (кВт) поршневого насоса определяют по формуле:

N=QρgH/1000,

где (Q — подача насоса, м³/с; ρ — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

g - ускорение силы тяжести, м²/с;

Н — напор, создаваемый насосом, м; 1000 — переводной коэффициент).

Полезную мощность насоса в условиях эксплуатации можно определить по выражению N_п = p_мQ_с

Где: p_м = р_ман + p_вак — манометрический напор, развиваемый насосом кПа;

р_ман и p_вак — показания манометра и мановакуумметра, кПа;

Q_c — подача насоса, м²/с. Для определения мощности насоса необходимо знать величины

гидравлических, объемных и механических потерь в насосе.

Гидравлические потери h вызваны вихреобразованием в жидкости и трением ее о стенки

проточных полостей насоса. У поршневых насосов скорости жидкости в проточной части и

гидравлические потери малы, поэтому гидравлический КПД достаточно высок и составляет

0,6—0,98. Объемные потери q складываются из щелевых q_щ и чисто объемных q_ч.о., т. е. q = q_щ + q_ч.о.

Щелевые потери q_щ, представляют собой протечки жидкости через зазоры в уплотнениях

клапанов, поршней и сальников. Чисто объемные потери q_ч.о. характеризуют степень заполнения

цилиндра перекачиваемой жидкостью вследствие выделения из жидкости растворенных в ней

газов, отрыва жидкости от поршня при чрезмерно большом числе двойных ходов поршня и т.п.

Чисто объемные потери q_ч.о. по сравнению со щелевыми вызывают несущественные потери

энергии, чем практически пренебрегают, тогда q ≈ q_щ.

Действительная подача насоса с учетом объемных потерь составит Q = Qт - q,

Где: Q_т — идеальная (теоретическая) подача.

По ГОСТу величина объемного КПД поршневого насоса должна находиться в пределах

0,82— 0,99. Раздельное определение щелевых и чисто объемных потерь опытом или расчетом

крайне затруднительно. Поэтому у поршневых насосов вместо объемного КПД определяют

коэффициент подачи η_п = Q/Q_т.

Механические потери энергии N_м от механического трения в сальниках, поршнях, подшипниках

и кривошипно-шатунном механизме зависят от конструкции насоса, его технического состояния

и работы системы смазки. У прямодействующих насосов трущихся деталей меньше, чем у

кривошипных, и механический КПД у таких насосов более высок и обычно составляет 0,85 —

0,95, тогда как у кривошипных насосов он составляет 0,65 — 0,90.

Р ис. 22 Графики подачи поршневых насосов.

В условиях эксплуатации на судах поршневые насосы имеют ряд преимуществ по сравнению с насосами других типов.

К достоинствам поршневых насосов относятся:

• способность самовсасывания («сухого» всасывания);

• возможность достижения высоких давлений;

• способность перекачивания разнообразных жидкостей при различных температурах, в том числе многокомпонентных сред большой вязкости;

• к. п. д.; простота конструкции и надежная работа прямодействующих насосов, которые при наличии на судне парового котла не требуют специальных двигателей.

К недостаткам поршневых насосов относятся:

• неравномерность подачи и колебание давления; большие габариты и масса;

• большой расход пара (20--60 кг/ч на 736 Вт) у прямодействующих насосов;

• необходимость применения воздушных колпаков и контроля работы;

• резкое снижение подачи при работе на жидкостях, отличающихся высоким давлением насыщенных паров.

Объёмная производительность (подача) поршневого насоса определится по формуле:

Q = F*s*n*k*η_н ,

где: Р - площадь поршня М² S - ход поршня, м;

n - частота вращения коленчатого вала, об/мин ;

к - коэффициент подачи насоса.

Поршневой насос (конструкция рис. 21). Насос предназначен для перекачки воды и нефтепродуктов. У насосов, перекачивающих нефтепродукты, поршни 2 чугунные с текстолитовыми уплотнительными кольцами, а у перекачивающих воду, поршни латунные с эбонитовыми кольцами.