6.2. Поршневые насосы

На пищевых и химических предприятиях поршневые насосы используются в качестве технологических насосов для подачи реагентов, различных смазочных материалов и паст. В пищевой промышленности они используются для перемещения и точного дозирования высоковязких сред таких как патока, сиропы, сахарные растворы, различного рода масла.

Поршневые насосы классифицируют по следующим признакам: по назначению и роду перекачиваемой жидкости - для воды, горячих и холодных продуктов, кислот, сжиженных газов;

по расположению рабочих цилиндров - горизонтальные и вертикальные;

по конструкции поршня - поршневые, плунжерные, диафрагменные (всасывание и нагнетание осуществляется за счет изменения формы гибкой диафрагмы);

по числу цилиндров - с одним насосным цилиндром, с двумя, тремя цилиндрами и многоцилиндровые;

по кратности действия - одинарного действия и двойного действия (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 –Схема поршневого насоса двойного действия

1 – всасывающий патрубок; 2 – цилиндр; 3, 10 – всасывающий клапан; 4, 8 – нагнетательный клапан; 5 – нагнетательный патрубок; 6 – поршень, 7 – шток, 9 – уплотнение.

Поршневые насосы по сравнению с лопастными имеют следующие преимущества:

а) возможность широкого применения для перекачки самых разнообразных жидкостей - горячих и холодных, высоковязких и маловязких, а также с переменной вязкостью, агрессивных и неагрессивных;

б) возможность достижения весьма высоких напоров при любых, даже незначительных подачах;

в) высокий КПД.

Паровые прямодействующие насосы отличают еще и другие преимущества: простота конструкции; простая регулировка подачи - большим или меньшим открытием паровпускного вентиля; отсутствие пожарной опасности при установке в огнеопасных помещениях и при перекачке легковоспламеняющихся жидкостей.

Недостатками поршневых насосов являются:

а) тихоходность, а следовательно, большие габариты большая масса и высокая стоимость:

б) неравномерность подачи и пульсация давлений во всасывающей и нагнетательной линиях.

6.2.2Технические характеристики поршневых насосов

Рабочим объемом насоса называется объем, описываемый поршнем в процессе всасывания за один период его движения (т.е. за один двойной ход или за один оборот вала).

Насос одинарного действия осуществляет один процесс всасывания за один двойной ход (или за один оборот вала). Таким образом, его рабочий объем

(6.12)

где D - внутренний диаметр цилиндра;L - ход поршня.

В случае использования кривошипно-шатунного механизма L = 2r, и тогда

(6.13)

где r - радиус кривошипа.

Теоретическая подача определяется как произведение рабочего объема и числа двойных ходов в единицу времени (частота вращения вала) n:

(6.14)

В действительности из-за неплотности прикрытия клапанов и негерметичности уплотнений возможна утечка жидкости. Действительная подача

(6.15)

где . Здесь q - утечки жидкости в единицу времени.

Таким образом, подача прямодействующего поршневого насоса одинарного действия

(6.16)

а подача поршневого насоса одинарного действия с кривошипно-шатунным механизмом

(6.17)

В насосе двойного действия (рисунок 6.4) процесс всасывания осуществляется как при ходе поршня вправо, так и при ходе влево. Рабочий объем прямодействующего насоса двойного действия

(6.18)

а рабочий объем насоса двойного действия с кривошипно-шатунным механизмом

(6.19)

Тогда с учетом зависимости (6.15) подача насосов двойного действия

(6.20)

для прямодействующего насоса и

(6.21)

для насоса с кривошипно-шатунным механизмом.

Из формулы (6.14) видно, что теоретическая подача не зависит от напора, развиваемого насосом. Действительная подача с ростом напора, несколько снижается так как при этом будут возрастать утечки. Таким образом, характеристика поршневого насоса представляет собой слабо отклоняющуюся от вертикали кривую (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 – Напорная характеристика поршневого насоса:

1 - действительная подача;2 - теоретическая подача