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.
Поршневые насосы можно классифицировать следующим образом.
По способу приведения в действие:
а) приводные, в которых поршень приводится в движение шатунно-кривошипным механизмом от отдельно расположенного двигателя, присоединенного к насосу при помощи той или иной передачи;
б) прямого действия, в которых поршень насоса получает возвратно-поступательное движение при помощи штока непосредственно от поршня бескривошипной паровой машины, составляющей вместе с насосом один общий агрегат;
в) ручные.
По роду органа, вытесняющего жидкость:
а) поршневые, поршень которых имеет форму диска;
б) плунжерные, поршень которых исполнен в виде длинного цилиндра;
в) диафрагмовые, в которых перекачиваемая жидкость отделена от плунжера или поршня диафрагмой, а цилиндр заполнен рабочей жидкостью — маслом или эмульсией (рис. 1.3, б). Эти насосы предназначены для перекачивания жидкостей, содержащих твердые частицы.
По способу действия:
а) одинарного действия (рис. 1.2);
б) двойного действия (рис. 1.3, а);
в) дифференциальные (рис. 1.1);
| Рис 1.1 Дифференциалный насос |
По расположению цилиндра:
а) горизонтальные;
б) вертикальные.
По числу цилиндров:
а) одноцилиндровые;
б) двухцилиндровые;
в) трехцилиндровые;
|
|
г) многоцилиндровые.
По роду перекачиваемой жидкости:
а) обыкновенные (для перекачки холодной воды);
б) горячие (для горячих жидкостей);
в) кислотные;
г) буровые (для перекачки глинистых растворов) и др.
По быстроходности рабочего органа:
а) тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) в минуту 40 - 80;
б) средней быстроходности, скорость вращения коренного вала которых составляет 80 - 50 об/мин;
в) быстроходные, с числом двойных ходов поршня в минуту 150 - 350.
Помимо этого насосы по величине подачи делятся на малые (диаметр поршня D ≤ 50 мм), средний (D = 50 ч 150 мм) и большие (D > 150 мм).
По величине развиваемого давления различают насосы малого, среднего и высокого давлений.
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 рисунке 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.
Поршневые насосы применимы для перекачивания только чистых жидкостей, это объясняется наличием клапанов в конструкции поршневого насоса. Наличие примесей в перекачиваемой жидкости может привести к выходу из строя клапанов насоса. При возвратно-поступательном движении возникают большие силы инерции, поэтому средняя скорость движения поршня ограничивается значениями 0,5-1 м/с. Поршневые насосы обеспечивают прерывистую подачу жидкости. Имеют большие габариты по сравнению с центробежными, это объясняется сложностью их конструкции, при этом поршневые насосы способны обеспечивать большие напоры. Их подача не зависит от напора, что позволяет применять их в качестве насосов дозаторов. КПД поршневых насосов выше чем у центробежных.
Итак, к преимуществам поршневых насосов можно отнести
- независимость подачи от напора
- высокий КПД
- тихоходность
К недостаткам
- высокая стоимость
- сложность конструкции
- сложность регулирования подачи
- чувствительность к механическим примесям
- прерывистая подача рабочей жидкости.
Задание.
1. Составить классификацию поршневых насосов. (таблицей, диаграммой).
2. Описать конструкцию и принцип действия насоса.
- по вариантам.
Практическая работа № 7