5.15 Клапаны поршневых насосов

5.15.1 Назначение, устройство клапанов и требования, предъявляемые к клапанам

Клапан - один из самых ответственных узлов поршневого насоса.

Назначение клапанов - разобщение рабочей камеры насоса от подводящего и напорного трубопроводов.

Клапаны бывают самодействующие (автоматические) и принудительного действия (управляемые).

Самодействующие клапаны открываются и закрываются под действием разности давлений жидкости на их нижнюю и верхнюю поверхности. Закрытие клапана происходит также под действием собственного веса или совместного действия веса и пружины. Клапан принудительного действия приводится в движение от вала насоса через передаточный механизм.

Самодействующие клапаны по устройству бывают тарельчатые, кольцевые, шаровые, шарнирные. Каждый вид клапана имеет детали: седло, запирающий орган (тарелка, кольцо, шар и т.п.), направление, пружину.

Рисунок 5.35	Рисунок 5.36

На рисунке 5.35 представлен тарельчатый клапан, который чаще всего находит применение в поршневых стационарных насосах. Так как масса запирающего органа тарельчатых клапанов значительная, то их применяют в тихоходных насосах. Достоинством таких клапанов является возможность уплотнения тарелки по поверхности контакта с седлом.

Кольцевые клапаны имеют меньшую массу движущихся деталей, что позволяет увеличить число ходов поршня, а значит, и подачу насоса. В этих клапанах движение жидкости разбивается на несколько потоков, что позволяет уменьшить высоту подъема кольца клапана. Основным недостаткомкольцевых клапанов является трудность уплотнения поверхности соприкосновения кольца с седлом.

Шаровой клапан состоит из седла, шара и клетки (рисунок 5.36). Масса шара велика, что сильно ограничивает число ходов насоса.

Достоинством этой конструкции является простота устройства, способность самопритираться, что обеспечивает хорошую герметичность. Такие клапаны применяются в добыче нефти, в насосах для перекачки густых пастообразных продуктов, а также в малых насосах.

Шарнирные клапаны используются в качестве обратных клапанов, хлопушек и т.п., т.е. в менее ответственных случаях.

Основные требования, предъявляемые к клапанам, следующие: герметичное перекрытие проходного отверстия седла; создание минимальных гидравлических сопротивлений; быстрое открытие и закрытие (подъем и посадка) клапана; работа без стука; износоустойчивость.

Во всех случаях герметичность обеспечивается чистотой поверхностей соприкосновения запирающего органа и седла, массой запирающего органа, однако, у тарельчатых клапанов увеличение массы тарелки ведет к увеличению его инерции, гидравлического сопротивления, поэтому массу тарелки уменьшают, компенсируя упругостью пружины.

У буровых насосов тарелка клапана имеет резиновое кольцо, хорошо уплотняющее клапаны при посадке, достаточно надежно работающие в условиях движения буровых растворов через клапан, а также обеспечивающие посадку клапана без стука.

Работа клапана без стука имеет место при правильном выборе высоты подъема запирающего органа в соответствии с числом оборотов насоса.

Снижение массы клапана, рациональный размер дают в клапане возможность ограничить гидравлическое сопротивление клапана.