6.4. Поршневые насосы

Среди объемных насосов наиболее распространенными являются поршневые насосы.

На рис. 6.23 изображена схема поршневого насоса простого действия. Он состоит из поршня 1 со штоком 3, движущихся возвратно-поступательно внутри цилиндра 2 и двух клапанов – всасывающего 4 и нагнетательного 5. Снизу к корпусу насоса присоединена всасывающая труба 6, сверху – нагнетательная 7.

Возвратно-поступательное движение поршня со штоком создается приводом. В качестве привода могут служить: паровая машина (прямодействующие насосы), кривошипно-шатунные механизмы, экцентриковая или кулачковая передача. Рассмотрим рабочие процессы машины.

При ходе поршня вправо объем полости увеличивается, давление уменьшается и нагнетательный клапан 5 плотно прижимается к седлу. Под действием разности давлений всасывающий клапан 4 открывается и цилиндр заполняется жидкостью, т.е. происходит всасывание. Поршень доходит до правого крайнего положения, останавливается и начинает двигаться влево.

Рис. 6.23. Схема поршневого насоса простого действия

При ходе поршня влево объем уменьшается, давление растет, всасывающий клапан 4 плотно прижимается к седлу. При нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость вытесняется из цилиндра, т.е. происходит нагнетание. Давление в полости резко растет, и нагнетание начинается сразу же в начале хода нагнетания.

Изображенная на рис. 6.23 машина за один оборот вала кривошипа совершает один процесс всасывания и один процесс нагнетания и называется машиной простого действия. Через обозначен ход поршня.

Схемы поршневых насосов двойного, тройного и четверного действий представлены на рис. 6.24.

Насос двойного действия за один оборот вала кривошипа совершает два процесса всасывания, два – нагнетания на общую линию; насосы тройного действия – три, четверного – четыре.

а) б) в) г)

Рис. 6.24. Схемы поршневых насосов: а, б – двойного действия;

в – тройного действия; г – четверного действия

Особенности работы насоса можно наглядно изобразить на теоретической индикаторной диаграмме, показывающей изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня при работе машины (рис. 6.25).

Рис. 6.25. Теоретическая индикаторная диаграмма

Линия характеризует всасывание, – резкий рост давления от (давление всасывания) до (давление нагнетания) в начальный момент нагнетания, – нагнетание, – резкое снижение давления в начале всасывания.

Площадь индикаторной диаграммы в некотором масштабе равна работе, сообщаемой жидкости поршнем за один оборот кривошипа. Разность давлений нагнетания и всасывания называется индикаторным давлением :

(6.50)

Кроме указанной классификации – по типу привода и по кратности действия – поршневые насосы могут быть объединены в группы по другим признакам:

– по расположению оси цилиндра (горизонтальные и вертикальные);

– по конструкции поршня (дисковый, дифференциальный, с проходным поршнем – с клапаном в теле поршня, плунжерный);

– по давлению (низкие – до 1 МПа, средние – до 2 МПа, высокие – свыше 2 МПа);

– по производительности (малый – до 4 · 10^–3 м³/с, средний – до 15 · 10^–3 м³/с, большой – свыше 15 · 10^–3 м³/с).