Пристрій та принцип дії поршневих насосів

Поршневим насосом називається зворотно-поступальний насос, у якого робочі органи виконані у вигляді поршнів. За кількістю поршнівці насоси поділяються на однопоршневі, двопоршневі, трипоршневі та багатопоршневі . За кількістю циклів нагнітання та всмоктування за один подвійний перебіг поршнярозрізняють насоси односторонньої дії, двосторонньої дії та диференціальні .

Схема однопоршневого насоса односторонньої дії представлена ​​на

Рис. 3.1.

При русі поршня вправо в лівій порожнині циліндра і робочій камері створюється розрідження. За рахунок розрідження верхній нагнітальний клапан До нпритискається до сідла, а нижній клапан, що всмоктує До впіднімається, і в зазор, що створився, по всмоктувальній трубі засмоктується рідина з джерела в робочу камеру. При русі поршня вліво в робочій камері створюється підвищений тиск, під дією якого всмоктуючий клапан До взакривається, а нагнітальний клапан До нпіднімається, і рідина витісняється з циліндра напірний трубопровід.

При багаторазовому зворотно-поступальному русі поршня вода переміщається по трубі, що всмоктує, через циліндр насоса в нагнітальну трубу і далі до місця споживання. При цьому подача рідини до нагнітальної лінії виявляється нерівномірною, що є істотним недоліком насосів односторонньої дії. Для усунення цього недоліку використовуються насоси двосторонньої дії.

на Рис. 3.2представлена схема насоса двосторонньої дії (З двома робочими камерами). Процес всмоктування в одній камері відбувається одночасно з процесом нагнітання в іншій.

Для забезпечення рівномірності подачі застосовуються диференціальні насоси (поршневі та плунжерні). на Рис. 3.3показано схема диференціального насоса з діаметрами поршнів D 1 і D 2 . На всмоктувальній стороні він працює як насос односторонньої дії, на стороні нагнітання – як насос двосторонньої дії. Його відмінною особливістю є те, що за один оборот валу кривошипу він всмоктує за один хід поршня, а нагнітання рідини – протягом обох ходів поршня, витісняючи її по черзі з камер Аі Бу нагнітальний трубопровід.

У напрямку осі руху робочих органівпоршневі (плунжерні) насоси можуть бути горизонтальними і вертикальними .

Основні поняття, що застосовуються в теорії насосів

на Рис. 3.4показано схема насосної установки , що складається з насосного агрегату 1 , до складу якого входять насос і двигун (на схемі двигун не показаний), труби, що всмоктує 2 та напірного трубопроводу 3 , що відводить рідину з насоса до місця призначення.

У нижній частині труби, що всмоктує, є сітка 4 , що оберігає всмоктувальну трубу від попадання сторонніх предметів та Зворотній клапан, необхідний для заливки насоса рідиною перед пуском (у лопатевих насосах) і запобігає зворотному руху рідини у разі зупинки насоса.

Теоретично насосів застосовується ряд термінів і термінів, які стосуються насосів всіх типів, зокрема і до поршневих насосів.

Напір насосу

У насосі рідини, що працює, повідомляється додаткова енергія, яка витрачається на подолання опорів у напірному трубопроводі і на підйом рідини в резервуар. Вертикальна відстань hндвід вільної поверхні водоймища до центру насоса називається вакуумметричною висотою всмоктування . Втрати енергії у всмоктувальному трубопроводі називаються втратами при всмоктуванні Вертикальна відстань hнвід центру насоса до рівня води в резервуарі називається геодезичною висотою нагнітання . Втрати енергії в напірній лінії називаються втратами при нагнітанні . Сума геодезичних висот hнд + hн, складена із сумою втрат енергії в системі, називається напором насосаН :

Н = hнд + hн+ h wвс + h wн. (7.9 )

Натиск, що розвивається насосом, являє собоюкількість енергії, що повідомляється насосом одиниці маси рідини, що перекачується. Натиск вимірюється в метрах стовпа рідини, що перекачуєтьсяабо в одиницях тиску.

Напір, що розвивається працюючим насосом, можна визначити також за формулою ( 7.9 ) з використанням показань вакуумметра та манометра, якими зазвичай обладнуються насосні установки (Рис. 3.4):

H = hм + hв + Δh + (wн 2 – wу 2) / (2 g) , (7.10 )

де Н - Напір насоса, м;

h м- показання манометра, виражене в метрах стовпа рідини, що перекачується;

h в- показання вакуумметра, виражене в метрах стовпа рідини, що перекачується;

Δh– вертикальна відстань між точками приєднання манометра та вакуумметра, м;

w н, wв– швидкості в нагнітальній та всмоктувальній лініях (у місцях приєднання манометра та вакуумметра), м/с;

g м/с 2.

Одним із основних технічних показників насоса є також тиск насоса р:

р = рдо – рн+ ρ (wдо 2 – wн 2) / (2 g) + ρ g (zдо – zн), (7.11 )

де рдо, рн– тиск на виході та на вході в насос, Па;

ρ - Щільність рідкого середовища, кг/м 3;

w до, wн– швидкість рідкого середовища на виході та на вході в насос, м/с;

g- прискорення вільного падіння, м/с 2;

z до, zн- Висота центру тяжкості перерізу виходу і входу в насос, м.

Напір насосу Н та тиск насоса р пов'язані між собою залежністю

Н =р/ (ρ g) , (7.12 )

де ρ - Щільність рідкого середовища, кг/м 3;

g- прискорення вільного падіння, м/с 2.

Цей різновид насосів є одним з найдавніших. Механічне витіснення рідинного середовища можна назвати найпростішою реалізацією принципу перекачування. У наші дні конструкції таких агрегатів, звичайно, мають складніший пристрій у порівнянні з першими представниками класу. У сучасному виглядіпоршневий рідинний насос має міцний корпус, розвинену елементну базу та передбачає наявність широких можливостей для комунікації. Останній аспект зумовлює поширення обладнання у різних сферах від побутових потреб і до промислових вузькоспеціалізованих галузей.

Влаштування насоса

Основу агрегату представляє металевий циліндр, у якому відбуваються робочі процеси з рідиною. Фізичні маніпуляції виконує поршень, у якому передбачені клапани. Фахівці також називають таку систему плунжерної - на кшталт використовуваних поршневих механізмів. По суті, головну функцію в таких системах виконує Поршневий рідинний насос діє за принципом зворотно-поступальний рух, хоча і відрізняється від класичних гідродвигунів присутністю системи клапанного розподілу. Структура приводного механізму включає цілий набір обслуговуючих деталей і компонентів. До частин даної конструкції можна віднести кривошип та шатун, які становлять основу вже силового робочого органу.

Принцип дії

У спрощеному вигляді функція таких агрегатів нагадує звичайний шприц або водозабірну колонку, в якій заміщується носій клапаном. Але, є й особливості, якими має поршневий рідинний насос. Принцип дії в даному випадку передбачає, що приймальний трубопровід також матиме клапан, що закривається. Завдяки такому пристрою рідина не може надходити назад у циліндр.

Незважаючи на просту схемуробочого процесу є один істотний недолік у таких насосів. Справа в тому, що зворотно-поступальні дії не передбачають рівномірну та плавну подачу носія. Стрибкоподібні темпи, в яких працює поршневий рідинний насос, можуть доставляти труднощі для подальшого обслуговування комунікацій, що приймають. Втім, використання кількох поршнів дозволяє мінімізувати цей недолік.

Моделі двосторонньої дії

Поява цього різновиду поршневих насосів обумовлена ​​прагненням виробників усунути ефект пульсації, який виникає саме через ритм, у якому поршень виштовхує порції рідини. У таких насосах штокова та поршнева порожнини мають індивідуальні клапанні системи. Такий принцип розподілу подачі води дозволяє не тільки усувати пульсацію, а й підвищувати продуктивність. Правда, односторонні рідинні поршневі насоси все ж таки мають свої переваги, які виражаються в більш високому ступені надійності та довговічності. Ще однією модифікацією, яка мала усунути ритмічну подачу рідини, є насос, доповнений гідроакумулятором. У момент пікового тиску такі агрегати збирають енергію, а за її зниження - навпаки, віддають. Втім, повністю усунути пульсацію виходить не завжди і підприємствам, що експлуатують, доводиться відповідним чином розробляти конфігурації прийому рідини вже поза конструкцією насоса.

Призначення насосів

Використовують такі агрегати у різних областях. Його принцип дії не передбачає роботу з великими обсягами носія, але має чимало інших корисних якостей. Так як в ході витіснення кожної нової «дози» поршнем виконується прийом нової рідини в умовах сухого циліндра, використання конструкції виправдовує себе в хімічній промисловості. Спеціалізоване призначення поршневих рідинних насосів допускає роботу з агресивними середовищами, вибухонебезпечними сумішами та деякими видами палива. Але цим не обмежується застосування поршневих агрегатів. Їх також використовують у побутових потребах, для постачання чистою водою та поливу. Знову ж таки, такі моделі не розраховуються на великі обсяги циркуляції, але відрізняються надійністю та делікатним поводженням з обслуговуваною рідиною – власне, цей фактор і зумовив широке поширення насосів у харчовій промисловості.

Переваги та недоліки конструкції

Серед переваг таких систем можна відзначити витривалість конструкції. Це не тільки використанням високоміцних матеріалів для виготовлення складових частин, А й самим принципом роботи. Крім цього, поршневий рідинний насос відрізняється можливістю роботи з носіями, які мають високі вимоги до умов пуску. Зокрема, багато фахівців відзначають вигоду від «сухого» всмоктування, яке може забезпечити далеко не будь-який насос. Щодо недоліків, то вони переважно відносяться до низької продуктивності. Звичайно, теоретично можливе розширення технічних параметрів агрегату, але це призведе до підвищення експлуатаційних вимог обладнання. Тим більше, що багато альтернативних конструкцій здатні забезпечити достатню продуктивність при менших витратах.

Висновок

Насоси такого типу займають окреме місце на ринку, задовольняючи при цьому і запити приватних користувачів та потреби великих підприємств. У сучасних модифікаціях поршневий рідинний насос дозволяє виконувати широкий спектр завдань. Деякі з них цілком можуть реалізувати і агрегати іншого типу, але є напрямки, в яких не обійтися без гідравлічного принципу перекачування. Це стосується згаданих галузей хімічної та харчової промисловості. З іншого боку, затребуваність поршневих насосів у побуті обумовлена ​​їх простою конструкцією та невибагливістю у змісті. І це не кажучи про високий експлуатаційний ресурс цієї техніки.

"Історія винаходу парових машин" - Важко уявити наше життя без електрики. Перший паровоз. Перший паровий автомобіль. Парові машини. Переваги. Визначення. Історія винаходу парових машин. Парова турбіна Герона. Ціль. Парова машина. Трішки історії.

"Теплові машини" - Робочою речовиною може бути водяна пара або газ. Двс. «Молодший брат» – паровоз. Визначити шляхи підвищення ККД. Фініш. ККД ідеального теплового двигуна. Вирішальна роль. Середня швидкість руху 72 км/год. Домашнє завдання. Цикл Карно. Екологічні наслідки роботи теплових двигунів Сів на пароплав, що вирушав до Лондона.

"Винахід парової машини" - Наступні винахідники внесли багато удосконалень у насос Ньюкомена. Такий двигун подвійної дії був розроблений Уаттом у 1782 році. Парова машина Томаса Півночі. Тиск пари, що подається в циліндр із котла (1), піднімало поршень. З 1776 почалося фабричне виробництво парових машин.

«Історія парової машини» - Парові машини зі зворотно-поступальним рухом. Парова машина. Перша у Росії двоциліндрова вакуумна парова машина. Вакуумні машини. Створення вакууму у закритому циліндрі. Як вона працює? Перегляд парових двигунів. Яка у них перевага. Перевага парових машин. Реальна парова турбіна.

«Теплові насоси» - Система працює стійко, коливання температури та вологості у приміщенні мінімальні. Перетин різних типіввертикальних ґрунтових теплообмінників. Конструкція ґрунтового зонда. Взимку теплонасосна система передає в будинок тепло землі, що не остигнула. Об'єкти житлового будівництва (котеджі, багатоквартирні будинки).

«Теплова машина» - Перший паровоз був сконструйований 1803 р. англійським винахідником Річардом Тревітіком. Презентація до уроку фізики у 8 класі «Теплові машини». Машини, що перетворюють внутрішню енергію палива на механічну, називаються тепловими двигунами. Шотландський інженер, механік та винахідник, цікавився парою та конденсацією води.

Всього у темі 11 презентацій

Поршневий насос

Поршневий насос(Плунжерний насос) - один з видів об'ємних гідромашин, в якому витіснювачами є один або кілька поршнів (плунжерів), що здійснюють зворотно-поступальний рух.

Рис. 2. Диференціальна схема включення поршневого насоса. Під час руху поршня вліво частина рідини відводиться в штокову порожнину, обсяг якої менше обсягурідини, що витісняється за рахунок того, що частина обсягу штокової порожнини займає шток

На відміну від багатьох інших об'ємних насосів, поршневі насоси не є оборотними, тобто вони не можуть працювати як гідродвигуни через наявність клапанної системи розподілу.

Поршневі насоси не слід плутати з роторно-поршневими, до яких належать, наприклад, аксіально-поршневі та радіально-поршневі насоси.

Принцип роботи

Принцип роботи поршневого насоса (мал. 1) ось у чому. При русі поршня вправо в робочій камері насоса створюється розрідження, нижній клапан відкритий, а верхній клапан закритий - відбувається всмоктування рідини. Під час руху у зворотному напрямку у робочій камері створюється надлишковий тиск, і вже відкритий верхній клапан, а нижній закритий, - відбувається нагнітання рідини.

Одним із різновидів поршневого насоса є діафрагмовий насос.

Боротьба з пульсацією

Одним із недоліків поршневих насосів, як і інших об'ємних насосів, є пульсації подачі та тиску. Пульсації можна зменшити, розташувавши кілька поршнів у ряд і з'єднавши їх з одним валом таким чином, щоб цикли їх роботи були зсунуті один щодо одного по фазі на рівні кути. Іншим способом боротьби з пульсацією є використання диференціальної схеми вмикання насоса (рис. 2), при якій нагнітання рідини здійснюється не тільки під час прямого ходу поршня, але і під час зворотного ходу.

Також широко застосовують насоси двосторонньої дії, у яких поршнева, так і штокова порожнина мають (на відміну від диференціальної схеми включення) свою клапанну систему розподілу. У таких насосів коефіцієнт пульсацій нижчий, а ККД вищий, ніж у насосів односторонньої дії (рис. 1).

Для боротьби з пульсацією застосовують гідроакумулятори, які в момент найбільшого тиску запасають енергію, а в момент спаду тиску віддають її.

Застосування

Поршневі насоси використовуються з давніх-давен. Відомо їх застосування для водопостачання з II століття до нашої ери. В даний час поршневі насоси використовуються в системах водопостачання, харчової та хімічної промисловості, у побуті. Діафрагмові насосивикористовуються, наприклад, у системах подачі палива у двигунах внутрішнього згоряння.

Див. також

Література

1. Гідравліка, гідромашини та гідроприводи: Підручник для машинобудівних вузів / Т. М. Башта, С. С. Руднєв, Б. Б. Некрасов та ін. - 2-ге вид., Перераб. - М: Машинобудування, 1982.
2. Гейєр В. Г., Дулін В. С., Зоря А. Н. Гідравліка та гідропривод: Навчання для вузів. - 3-тє вид., перероб. та дод. - М: Надра, 1991.