6..Объёмные насосы
Рабочий процесс объёмных насосов основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. Некоторые виды объёмных насосов:
Поршневые насосы могут создавать весьма высокое давление, плохо работают с абразивными жидкостями, могут использоваться для дозирования .
Поршневой насос (плунжерный насос) — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.
Рис.7 Конструктивная схема простейшего поршневого насоса одностороннего действия
В отличие от многих других объёмных насосов, поршневые насосы не являются обратимыми, то есть, они не могут работать в качестве гидродвигателей из-за наличия клапанной системы распределения.
Поршневые насосы не следует путать с роторно-поршневыми, к которым относятся, например, аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы.
Принцип работы
Принцип работы поршневого насоса (рис. 1) заключается в следующем. При движении поршня вправо в рабочей камере насоса создаётся разрежение, нижний клапан открыт, а верхний клапан закрыт, — происходит всасывание жидкости. При движении в обратном направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт, — происходит нагнетание жидкости.
Рис.8 Принцип работы поршня
Одной из разновидностей поршневого насоса является диафрагменный насос.
Борьба с пульсацией
Одним из недостатков поршневых насосов, как и других объёмных насосов, являются пульсации подачи и давления. Пульсации можно уменьшить, расположив несколько поршней в ряд и соединив их с одним валом таким образом, чтобы циклы их работы были сдвинуты друг относительно друга по фазе на равные углы. Другим способом борьбы с пульсацией является использование дифференциальной схемы включения насоса , при которой нагнетание жидкости осуществляется не только во время прямого хода поршня, но и во время обратного хода. Также широко применяют насосы двустороннего действия, у которых как поршневая, так и штоковая полость имеют (в отличие от дифференциальной схемы включения) свою клапанную систему распределения. У таких насосов коэффициент пульсаций ниже, а КПД выше, чем у насосов одностороннего действия. Для борьбы с пульсацией также применяют гидроаккумуляторы, которые в момент наибольшего давления запасают энергию, а в момент спада давления отдают её.
Применение
Поршневые насосы используются с глубокой древности. Известно их применение для целей водоснабжения со II века до нашей эры. В настоящее время поршневые насосы используются в системах водоснабжения, в пищевой и химической промышленности, в быту. Импеллерные насосы — обеспечивают ламинарный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса, и могут использоваться в качестве дозаторов
Пластинчатые насосы — обеспечивают равномерное и спокойное всасывание перекачиваемого продукта на выходе из насоса, могут использоваться для дозирования. Могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми. В пластинчатых регулируемых насосах изменение подачи осуществляется за счёт изменения объёма рабочей камеры благодаря изменению эксцентриситета ротора и статора. В качестве регулирующего устройства применяются гидравлические и механические регуляторы.
Винтовые насосы — обеспечивают ровный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса, могут использоваться для дозирования
7..Поршневые насосы служат для преобразования механической энергии двигателя в механическую энергию перекачиваемой жидкости. Они сообщают жидкости, проходящей через них, энергию, необходимую для преодоления сил сопротивлений, возникающих в самом насосе, по длине трубопровода, в местах изменения сечения потока и направления движения жидкости, а также для преодоления силы инерции и статической высоты, на которую требуется поднять жидкость. Устройство поршневых насосов и принцип их действия
|
|
Рис 1.2 Схема поршневого насоса одинарного действия |
Рис 1.3 Схемы гидравлической части насосов. а - одноцилиндровый поршневой насос двойного действия; б - плунжерный диафрагменный насос одинарного действия. |
На рис. 1.2 представлена схема горизонтального поршневого насоса одинарного действия. Он состоит из цилиндра 6, поршня 2 плотно пригнанного к стенкам цилиндра и движущегося возвратно-поступательно, и двух регулирующих клапанов — всасывающего 3 и нагнетательного 5. Снизу к корпусу присоединен всасывающий трубопровод 4 с приемной сеткой 1, предохраняющей насос от попадания в него посторонних предметов. При повороте кривошипа 8 по стрелке со от 0° до 180° поршень 2 перемещается в сторону увеличения объема цилиндра и образует разреженное пространство. Всасывающий клапан 3 открывается и жидкость по всасывающей трубе 4, под действием атмосферного давления, устремляется из бассейна в цилиндр насоса. При обратном ходе поршня из правого крайнего положения влево, что соответствует повороту кривошипа от 180° до 360°, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость выталкивается в нагнетательный трубопровод 7. Действие поршневого насоса за один оборот коренного вала можно расчленить на его составляющие: процесс всасывания, при котором происходит подъем жидкости из нижнего резервуара в цилиндр насоса, и процесс нагнетания, при котором жидкость вытесняется из цилиндра с энергией, достаточной для преодоления всех видов сопротивлений на напорной стороне насоса. В насосах двойного действия обе стороны поршня являются рабочими. Цилиндры таких насосов имеют четыре клапана (см. рис. 1.3, а). При ходе поршня влево всасывающий 1 и нагнетательный 2 клапаны открыты. Через клапан 1 происходит всасывание, а через клапан 2 — вытеснение жидкости в нагнетательный трубопровод. В это время клапаны 3 и 4 закрыты. При обратном ходе поршня через клапан 3 жидкость поступает в цилиндр, а через клапан 4 производится подача жидкости в нагнетательный трубопровод. В рассматриваемых насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит при каждом ходе поршня. Трехцилиндровый насос одинарного действия составляет агрегат из трех соединенных вместе насосов одинарного действия. Поршни трехцилиндровых насосов одинарного действия получают движение от кривошипов, установленных под углом 120°. Данные насосы имеют общую всасывающую и нагнетательную линии. Двухцилиндровые насосы двойного действия составляются из двух одноцилиндровых насосов двойного действия, включенных в общую всасывающую и нагнетательную линии. В диафрагменном насосе, схема гидравлической части которого представлена на рис. 1.3, б, всасывание и нагнетание осуществляется изменением формы диафрагмы. Он представляет собой обычный насос одинарного действия, в котором перекачиваемая абразивная жидкость 1 отделена гибкой диафрагмой 2 (прорезиненная нейлоновая ткань) от рабочей жидкости 3.
8..Плунжерные насосы отличаются от поршневых конструкцией рабочего органа. Вместо поршня они имеют плунжер, представляющий собой полый цилиндр, движущийся в уплотняющем сальнике не касаясь внутренних стенок рабочей камеры. По гидравлическим параметрам поршневые и плунжерные насосы одинаковы. В эксплуатации плунжерные насосы несколько проще, так как у них меньше изнашиваемых деталей (отсутствуют поршневые кольца, манжеты и пр.).
Рис. 5.2. Схема дифференциального плунжерного насоса
1— плунжер; 2 — шток; 3 — всасывающий клапан; 4 — нагнетательный клапан
Поршневые и плунжерные насосы относятся к возвратно-поступательным. Устройство и принцип работы поршневого насоса одностороннего действия можно уяснить из рис. 5.1, а. Такой насос состоит из рабочей камеры 1 со всасывающим и напорным клапанами ВК и НК и цилиндра 2 с поршнем 3, совершающим возвратно-поступательное движение. К рабочей камере присоединены всасывающий и напорный трубопроводы. За один цикл, т. е. за один поворот вала 4 с кривошипом 5 в цилиндр засасывается, а затем выталкивается объем жидкости, равный
V = FS (5.1) где S и F — ход и площадь поршня.
В плунжерном насосе двустороннего действия (рис. 5.1,6) обе полости поршня являются рабочими, и за один ход поршня в прямом направлении одновременно происходит всасывание и нагнетание жидкости. Эти же процессы повторяются и при ходе поршня в обратном направлении.
При одних и тех же площадях поршня F, одинаковом ходе S и постоянном числе ходов в единицу времени подача насосов двустороннего действия в 2 раза больше подачи насосов одностороннего действия. Кроме того, насосы двустороннего действия обеспечивают более равномерную подачу жидкости.
С целью большего выравнивания подачи применяют строенные насосы. Эти насосы состоят из трех насосов одностороннего действия, объединенных общим коленчатым валом. Кривошипы каждого из объединенных таким образом насосов расположены под углом 120 ° по отношению друг д кругу.
Равномерную подачу обеспечивают также и дифференциальные насосы (рис. 5.2). В таких насосах обе полости поршня так же, как и у насосов двустороннего действия, являются рабочими. Но в отличие от насосов двустороннего действия эти насосы имеют только два клапана: всасывающий и нагнетательный. Поэтому за один оборот коленчатого вала (кривошипа) в этих насосах происходят один цикл всасывания и два цикла нагнетания. При одинаковых с насосами одностороннего действия габаритных размерах дифференциальный насос обеспечивает такую же подачу, но с большей равномерностью.
В соответствии с приведенными схемами, а также в зависимости от назначения, условий работы и конструкции можно принять следующую классификацию возвратно-поступательных насосов.: 1. По роду действия — насосы: а) одностороннего действия; б) двустороннего действия; в) строенные; г) сдвоенные двустороннего действия; д) дифференциальные. 2. По расположению цилиндров — насосы: а) горизонтальные; б) вертикальные.
3. По конструкции рабочего органа — насосы: а) поршневые, в которых дисковый поршень, снабженный уплотняющими устройствами (манжетами, поршневыми кольцами), перемещается в расточенном цилиндре; б) плунжерные, у которых вместо поршня применяют плунжер (скалку) в виде полого стакана, который движется в уплотняющем сальнике, не касаясь внутренних стенок цилиндра; плунжерные насосы проще и надежнее в эксплуатации, так как у их нет сменных уплотняющих деталей (колец, манжет); в) с проходным поршнем — вертикальные насосы, вода в которых при нагнетании проходит внутри поршня через нагнетательный клапан, расположенный в верхней его части.
4. По способу приведения насоса в действие — насосы: а) приводные — от двигателя, соединенного с насосом шатунным механизмом и соответствующими передачами; б) прямодействующие — паровые, у которых поршень насосного цилиндра расположен на общем штоке с поршнем паровой машины (паровая машина составляет с насосом общий агрегат).
5. По назначению—насосы для подачи: раствора, бетона, кислоты, масла и т. п.