ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ


Поршневые насосы относятся к числу объемных насосов, работающих по принципу механического вытеснения жидкости из рабочей камеры твердым телом (вытеснителем). Под вытеснителем понимается рабочий орган насоса, непосредственно совершающий работу вытеснения (или всасывания). Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т.д.

Чтобы разобраться с сущностью работы поршневого насоса, рассмотрим схему насоса одностороннего действия, имеющего один поршень (Рис. 15.1).

В цилиндре 1 совершает возвратно-поступательное движение поршень 2, соединенный штоком 3 с кривошипно-шатунным механизмом. К цилиндру присоединена клапанная коробка, в которой находятся всасывающий клапан 4 и напорный клапан 5. Пространство между клапанами и поршнем образует рабочую камеру насоса. При ходе поршня вправо (цикл всасывания) полезный объем рабочей камеры увеличивается, вследствие чего давление в ней устанавливается меньшее, чем давление перед клапаном 4. Под действием возникшей разности давлений клапан поднимается и камера заполняется жидкостью из питающего резервуара по всасывающему трубопроводу 6, пройдя приемную сетку с обратным клапаном 11 и воздушный колпак 12.

Процесс всасывания продолжается до тех пор пока кривошип 8 не повернется на  (поршень займет правое крайнее положение).

При обратном движении поршня (цикл вытеснения), при его механическом воздействии на жидкость, давление в рабочей камере насоса начинает повышаться. Под воздействием этого давления всасывающий клапан 4 закрывается, а нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость из рабочей камеры вытесняется в воздушный колпак 13 и далее в нагнетательный трубопровод 7.

Процесс нагнетания завершается при повороте кривошипа на , поршень при этом займет левое крайнее положение, после чего цикл повторяется.

Расстояние между крайними положениями поршня называют ходом поршня.

В рассматриваемой схеме поршневого насоса в штоковой полости (справа от цилиндра) всегда наблюдается атмосферное давление, и такой насос называют насосом простого действия.

Таким образом, в насосе простого действия за один полный оборот кривошипа поршень совершает два хода – прямой и обратный, при этом жидкость, при двойном ходе поршня, в нагнетательный трубопровод подается только один раз. Периодичность работы – существенный недостаток одноцилиндрового насоса простого действия.

Поршневые насосы классифицируют в зависимости от их конструктивных особенностей и технологического назначения.

1. По числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход различают насосы одностороннего действия и двустороннего действия.

2. По количеству поршней или плунжеров насосы бывают однопоршневые, двухпоршневые, трехпоршневые и многопоршневые. В многопоршневых насосах от общего кривошипного вала одновременно работает несколько цилиндров одностороннего или двустороннего действия. Однако циклы каждого смещены во времени, что уменьшает неравномерность подачи. Многопоршневые насосы с числом поршней более четырех на практике не применяется вследствие сложности конструкции.

3. По конструкции вытеснителя – рабочего органа вытесняющего жидкость из цилиндра, поршневые насосы бывают с дисковым поршнем, плунжерные (скальчатые), с дифференциальным поршнем, а также мембранные.

В насосе с дисковым поршнем поршень перемещается в гладко обработанном цилиндре. Уплотнением поршня служат пружинящие металлические кольца, а также резиновые или кожаные манжеты, с помощью которых обеспечивается герметичность, соприкасающихся поверхностей поршня и цилиндра.

В плунжерном насосе гладкий плунжер перемещается в рабочей камере свободно без касания внутренних стенок цилиндра, а уплотнение размещено неподвижно в корпусе камеры. При этом тщательность уплотнения достигают сжимаемой сальниковым стаканом сальной набивки, уменьшающей трение и износ соприкасающихся поверхностей.

Необходимо отметить, что обработка внутренних поверхностей с высокой степенью точности более трудоемка (насосы с дисковым поршнем), чем внешних поверхностей (плунжерные насосы). Кроме того, значительно проще произвести ремонт и замену неподвижного наружного уплотнения у плунжерных насосов, чем подвижного внутреннего у насосов с дисковым поршнем.

В связи с этим, плунжерные насосы всегда предпочтительнее, чем поршневые, если особые конструктивные и эксплуатационные требования не исключают их применения. Как правило, насосы с дисковыми поршнями применяют при перекачке маловязких незагрязненных жидкостей. Для перекачки вязких, а также загрязненных жидкостей и суспензий применяют исключительно плунжерные насосы.

Мембранные насосы применяют для перекачивания агрессивных жидкостей. В мембранном насосе цилиндр отделен от клапанной коробки упругой перегородкой – мембраной. Мембраны изготавливают из специальной резины, кожи или стали. Цилиндр насоса между поршнем и мембраной заполняется неагрессивной жидкостью, чаще всего минеральным маслом.

4. По типу привода – насосы прямого действия и от кривошипного механизма. В насосах прямого действия привод осуществляется непосредственно от паровой машины. В таких насосах поршень насоса и поршень паровой машины соединены одним штоком. Насосы прямого действия позволяют обеспечить плавное регулирование подачи.

5. По расположению цилиндров – насосы с горизонтальным и вертикальным расположением цилиндра в пространстве.

6. По типу клапанов – с тарельчатыми клапанами и с шаровыми клапанами.

7. По назначению – насосы водяные, грязевые, кислотные, для горячих жидкостей и т.п.