1.5. Коэффициент подачи поршневых насосов, факторы на него влияющие

Действительная подача насоса Q_д всегда меньше теоретической Q_m. Это обусловлено:

а) утечками жидкости через уплотнения штока или поршня в атмосферу;

б) перетоком жидкости через уплотнения поршня внутри цилиндра;

в) утечками жидкости в клапанах вследствие их негерметичности и запаздывания закрывания;

г) подсосом воздуха через уплотнения сальника;

д) дегазацией жидкости в цилиндре насоса вследствие снижения давления в рабочей камере;

е) отставанием жидкости от движущегося поршня.

Утечки, перечисленные в пп. а), б) и в), учитываются коэффициентом утечек η_у, явления, перечисленные в пп. г), д) и е), -коэффициентом наполнения η_н.

Произведение коэффициентов утечек и наполнения называется коэффициентом подачи, который характеризует отношение действительной подачи насоса к теоретической:

(1.7)

Коэффициент подачи зависит от качества уплотнений, степени изношенности насоса, свойств перекачиваемой жидкости и режима работы насоса. В реальных условиях коэффициент подачи колеблется от 0,85 до 0,98.

1.6. Графики подачи поршневых насосов

Насос одинарного действия. В правильно работающем насосе жидкость непрерывно следует за поршнем. Объем жидкости, подаваемой в каждый данный момент, равен произведению мгновенной скорости поршня и его площади. Последняя - величина постоянная, следовательно, подача жидкости насосом зависит только от скорости поршня.

Зная закон изменения скорости движения поршня с кривошипным приводом, получим формулу для определения мгновенного объема подаваемой жидкости:

Q_мг = Fu=Frω sin a .

В правой части полученного равенства множитель F - величина постоянная, поэтому изменение подачи насоса в течение хода поршня может быть графически изображено также синусоидой (рис. 1.3. а), причем ординаты ее будут изображать мгновенные подачи жидкости.

Насос двойного действия. За один оборот кривошипа насоса жидкость вытесняется в напорный трубопровод дважды. Если не учитывать объема штока в одной из полостей насоса, то график подачи жидкости будет образован двумя положительными частями двух синусоид (рис. 1.3. б).

Двухцилиндровый насос двойного действия. Кривошипы двухцилиндровых насосов двойного действия смещены на 90° по отношению друг к другу. График подачи насосом жидкости будет образован четырьмя синусоидами (рис. 1.3. в). Характерно, что нулевых значений подачи насоса за полный оборот вала насоса при этом нет, т.е. жидкость поступает в нагнетательный трубопровод непрерывно.

Рис. 1.3. Подача жидкости поршневыми насосами

Двухцилиндровый насос двойного действия. Кривошипы двухцилиндровых насосов двойного действия смещены на 90° по отношению друг к другу. График подачи насосом жидкости будет образован четырьмя синусоидами (рис. 1.3. в). Характерно, что нулевых значений подачи насоса за полный оборот вала насоса при этом нет, т.е. жидкость поступает в нагнетательный трубопровод непрерывно.

Трехцилиндровый насос одинарного действия. Кривошипы насоса расположены под углом 120° один по отношению к другому, поэтому суммарная подача всех трех цилиндров будет характеризоваться графиком, полученным в результате сложения трех синусоид, сдвинутых на 120° по отношению друг к другу.

Важнейший показатель, характеризующий насос объемного действия, - степень неравномерности его подачи, отражающая отношение максимальной подачи к средней за один оборот кривошипа. Степень неравномерности т может быть определена как отношение максимальной ординаты графика Q_mах к высоте прямоугольника, равновеликого по площади этим графикам Q_cp (рис. 1.З.):

.

Для одноцилиндрового насоса одинарного действия:

т.е. максимальная подача превышает среднюю в 3,14 раза.

Неравномерная подача жидкости приводит к пульсации ее потока во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, увеличивая нагрузку на привод насоса.

Неравномерность подачи насосов двойного действия и с большим числом цилиндров определяется аналогичным образом. Коэффициент неравномерности подачи жидкости для некоторых насосов имеет следующие значения:

• одноцилиндровый насос одинарного действия - 3,14;

• одноцилиндровый насос двойного действия - 1,57;

• двухцилиндровый насос двойного действия -1,1;

• трехцилиндровый насос одинарного действия - 1,047;

• пятицилиндровый насос одинарного действия - 1,021.

Поршневые насосы с нечетным количеством цилиндров более совершенны, так как обеспечивают более равномерную подачу жидкости. Увеличение числа цилиндров больше трех нерационально, поскольку достигаемый эффект незначителен, а конструкция насоса резко усложняется.