Насосы Гельперин н.И. «Основные процессы и аппараты химической технологии» Перемешивание жидкостей Поршневые насосы

На Рис.1, а показана схема простейшей установки поршне­вого насоса, подающего жидкость из расходного сосуда 6 в при­емный сосуд 8. Насос состоит из цилиндра 1, внутри которого движется возвратно-поступательно поршень 2, и двух клапанов — всасывающего 3 и нагнетательного 4, Снизу к цилиндру присоединена всасывающая труба, сверху — нагнетательная. При движении поршня слева направо (из левого крайнего положения в правое крайнее положение) в цилиндре создается разрежение, вследствие чего всасывающий клапан 3 поднимается и жидкость из сосуда 6 по всасывающей трубе 5 устремляется в цилиндр, наполняет его и движется за поршнем. При обратном ходе поршня (справа налево) в цилиндре создаетсяизбыточное давление, всасывающий клапан опускается, нагне­тательный клапан поднимается, и жидкость из цилиндра вытес­няется поршнем по нагнетательному трубопроводу 7 в сосуд 8. Таким образом, при многократном возвратно-поступательном движении поршня, осуществляемом при помощи шатунно-кривошипного механизма, жидкость попеременно всасывается из со­суда 6 и нагнетается в сосуд 8.

а б

Рис. 1. Схема простейшей установки поршневого (а) и плунжерного (б) насосов

Для нормальной работы насоса клапаны должны плотно запирать всасывающую линию в начале хода нагнетания (во избежание вытеснения жидкости из цилиндра в эту линию) и нагнетательную линию — в начале хода всасыва­ния (во избежание обратного притока жидкости в цилиндр из нагнетательной линии). Кроме того, поршень должен плотно при­легать к внутренней поверхности цилиндра, что достигается тщательной обработкой этой поверхности и применением специальных уплотняющих устройств (эластичные манжеты, поршневые кольца). Так как надежное уплотнение поршня при давлениях нагнетания выше 0,4—0,6 МПа связано с конструктивным усложнением и недоступно наблюдению, то при более высоких давлениях поршень заменяют сплошным или полым плунжером 2' (скалкой). Последний движется внутри цилиндра, не касаясь его стенок, и уплотняется с помощью сальника 10 в месте выхода из цилиндра, доступном для наблюдения. Будучи в изготовлении и конструктивно более простым, плунжерный насос притом же диаметре цилиндра требует для вытеснения одинакового объема жидкости большей длины хода, чем поршневой.

Длина пути поршня между двумя его крайними положениями называется ходом поршня. За один полный оборот насосного вала 9 поршень совершает, следовательно, два хода. Рассмотренный насос за один полный оборот вала один раз всасывает жидкость (при ходе слева направо) и один раз нагне­тает ее (при ходе справа налево); он называется насосом про­стого действия.

Выравнивание движения жидкости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах

Неравномерное движение жидкости во всасывающем и нагнета­тельном трубопроводах вызывает неравномерную нагрузку дви­гателя и передаточных механизмов, а также гидравлические удары в цилиндре насоса и самих трубопроводах. Чтобы приблизить это движение к равномерному, поршневые насосы снабжаются двумя воздушными колпаками, из которых один (1) устанавливается до всасывающего клапана, а второй (2) — после нагнетательного (Рис. 2). Всасывающий колпак является обычно частью конструкции корпуса насоса.

Рис. 2. Схема поршневого насоса с воздушным колпаком

Перед пуском насоса всасывающая труба и часть всасыва­ющего воздушного колпака, сообщающегося с атмосферой через кранМ, заполняются перекачиваемой жидкостью, удерживаемой обратным клапаном К; после этого кран М закрывается. После пуска насоса жидкость будет вначале всасываться из колпака, где уровень ее будет понижаться. При этом давление воздуха будет соответственно падать до тех пор, пока оно не достигнет значения, достаточного для того чтобы под действием давления р₀ открылся клапан К и жидкость начала поступать в колпак. На про­тяжении короткого периода из колпака будет всасываться боль­шее количество жидкости, чем в него поступает, поэтому уровень в колпаке будет понижаться, и приток жидкости соответственно увеличиваться. Наступит момент, когда приток жидкости в колпак и расход из него приблизительно сравняются. Начиная с этого момента установится примерно постоянная разность между давлениями на свободную поверхность жидкости в расходном сосуде р₀ и в воздушном пространстве колпака, и тогда движение жидкости во всасывающем трубопроводе до колпака приблизится к равномерному. На участке от колпака до поршня движение жидкости останется неравномерным, поэтому стремятся к мини­мальной длине этого участка.

Влияние воздушного колпака на движение жидкости в нагне­тательном трубопроводе аналогично описанному.