Принцип действия поршневого насоса


Оборудование, которое превращает механическую энергию поршня в аналогичную энергию жидкости известно нам давно.Устройство и принцип работы поршневых насосов остается неизменным на протяжении долгих лет, несмотря на то, что его постоянно изменяли и совершенствовали. На сегодняшний день, такие механизмы имеют улучшенную конструкцию, по сравнению со своими более старыми аналогами. Крепкий корпус, а также хорошее внутреннее строение позволяют использовать их в различных сферах жизнедеятельности. Подобные устройства мы можем увидеть в быту или на предприятии.

принцип работы поршневого насоса одностороннего действия

Внутренняя система приспособлений

Итак, конструкцию можно условно разделить на две части:

  • Механическая
  • Гидравлическая.

Первая нужна для того, чтоб превращать энергию поршня в энергию жидкости. Вторая, в свою очередь, обеспечивает преобразование движения приводного звена в движение поршня. Самые простые поршневые насосы состоят из таких частей:

  • Цилиндр;
  • Поршень;
  • Клапан всасывающий, нагнетальный

Как работает?

Принцип работы поршневого насоса предусматривает наличие в принимающем трубопроводе клапана, который закрывается. Поэтому, жидкость не будет снова поступать в цилиндр. Схема довольно-таки проста, но есть ряд особенностей. Всё потому, что возвратно-поступательные действия не могут обеспечить равномерность и плавность подачи носителя. Из-за скачкообразного темпа, устройство может доставлять некие неудобства в использовании. Но производители работают над тем, чтоб убрать это момент.

как работает поршневой насос

Устройство и принцип действия предполагает, что есть соединение всасывающего трубопровода и камеры цилиндра с резервуаром. Когда происходит всасывание, в месте соединения трубопровода и цилиндра можно наблюдать разрежение. Когда происходит возвратно-поступательное движение, жидкость из трубопровода перетекает в цилиндр, а уже оттуда в нагнетательную трубу. После того, как эти процессы пройдены, она поступает к потребителю. Потребителем мы называем различные резервуары, котлы на пару или остальные емкости.


Поршневые насосы бывают нескольких разновидностей: с одним, двумя, тремя или большим количеством цилиндров. Также существуют поршневые насосы двухстороннего действия. Данная разновидность появилась благодаря тому, что производители решили устранить пульсацию, она появляется из-за скачкообразного ритма при выталкивании жидкости поршнем.

Принцип работы поршневого насоса предполагают клапанные системы для штоковой и поршневой полости. Еще одним типом агрегата, у которой была устранена проблема скачков, можно назвать механизм, дополненный гидроаккамулятором. В тот момент, когда давление жидкости максимально повышено, происходит сбор энергии, а когда оно понижается, то наоборот отдача. Такие приспособления имеют свои преимущества, но уступают в надежности и времени эксплуатации односторонним аналогам.

Плунжерные насосы

Когда разновидности с простыми поршнями уже устарели и нужно создавать что-то новое, производители начали выпускать плунжерные насосы. Эксплуатация таких конструкций дает возможность перемешать разнообразные составляющие растворов в нужном соотношении. Данная возможность бывает часто востребованной ы бытовой сфере и в промышленности.


как работает плунжерный насос

Делятся приспособления насосного типа на два вида:

  • Объемные;
  • Необъемные.

Плунжерный насос первого типа может своей работой напомнить поршневой. Различие между ними состоит в том, что здесь есть специальный поршень, так называемый плунжер. Обычно этот элемент должен быть изготовлен из прочного материала, быть герметичным и износостойким.

Где используются подобные приспособления

Агрегаты обоих типов, как с поршнем, так и с плунжером, можно часто увидеть в любой сфере. Принцип их работы не подразумевает, что устройство будет иметь дело с очень объемными носителями. Несмотря на это, его полезные качества, например, прием жидкости в сухом цилиндре в ходе вытеснения вещества, пригодятся в химической промышленности.

Можно выделить возможность работы поршневых конструкций в агрессивных условиях, со смесями с повышенной взрывоопасностью и даже с топливом.


Но это далеко не все возможные варианты, ведь агрегат можно эксплуатировать и в быту для водоснабжения.

Преимущества и недостатки работы

Среди основных преимуществ можно отметить то, что конструкция достаточно выносливая благодаря тому, что все детали, которые являются ее компонентами, сделаны из прочных материалов. Также, подобный агрегат есть возможность использовать с носителями, которые ставят высокую планку условия спуска. Специалисты говорят еще о плюсе «сухого всасывания», их можно увидеть не у каждого насоса. Если говорить о недостатках, связаны они лишь с небольшой производительностью. Конечно, дальше производители постараются расширить функциональные возможности и параметры агрегатов, но не все так просто. Такие манипуляции могут привести к тому, что условия эксплуатации тоже повысятся. Но даже несмотря на маленькие недостатки, насосы все равно способны продуктивно работать при небольших затратах.

поршневой насос

Современные модификации, как плунжерных, так и поршневых насосов, позволяют выполнить большое количество задач.


сосы другого типа тоже могут с ними справиться, но есть ситуации, когда не обойтись без специального гидравлического принципа перемещения жидкости. Именно здесь работа поршневого устройства будет, как нельзя кстати. Кроме того, востребованность подобных приспособлений объясняется тем, что они не требуют особого обслуживания. Подкупает и простая конструкция, и это все при том, что техника имеет высокий уровень эксплуатации. Поршневые типы, несмотря на появление новых, более современных, не перестают пользоваться популярностью на рынке.

Источник: www.PortalTeplic.ru

2.4. Насос простого действия

Схема насоса простого действия изображена на рис. 3. Поршень 2 связан с кривошипно-шатунным механизмом через шток 3, в результате чего он совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1. Поршень при ходе вправо создает разрежение в рабочей камере, вследствие чего всасывающий клапан 6 поднимается и жидкость из расходного резервуара 4 по всасывающему трубопроводу 5 поступает в рабочую камеру 7. При обратном ходе поршня (влево) всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 8 открывается, и жидкость нагнетается в напорный трубопровод 9.

Так как каждому обороту двигателя соответствует два хода поршня, из которых лишь один соответствует нагнетанию, то теоретическая производительность в одну секунду будет


Принцип действия поршневого насоса

где F — площадь поршня, мІ; l — ход поршня, м; n — число оборотов двигателя, об/мин.

Для повышения производительности поршневых насосов их часто выполняют сдвоенными, строенными и т.д. Поршни таких насосов приводятся в действие от одного коленчатого вала со смещением колен.

Действительная производительность насоса Q меньше теоретической, так как возникают утечки, обусловленные несвоевременным закрытием клапанов, неплотностями в клапанах и уплотнениях поршня и штока, а также неполнотой заполнения рабочей камеры.

Отношение действительной подачи Q к теоретической QT называется объемным КПД поршневого насоса:

Принцип действия поршневого насоса

Объемный КПД — основной экономический показатель, характеризующий работу насоса.

2.5. Дифференциальный насос.


Принцип действия поршневого насоса

Рис. 4. Схема поршневого насоса с дифференциальным поршнем

Дифференциальный насос. В дифференциальном насосе (рис. 4) поршень 4 перемещается в гладко обработанном цилиндре 5. Уплотнением поршня служит сальник 3 или малый зазор со стенкой цилиндра. Насос имеет два клапана: всасывающий 7 и нагнетательный 6, а также вспомогательную камеру 1. Всасывание происходит за один ход поршня, а нагнетание за оба хода. Так, при ходе поршня влево из вспомогательной камеры в нагнетательный трубопровод 2 вытесняется объем жидкости, равный (F — f )l; при ходе поршня вправо из основной камеры вытесняется объем жидкости, равный fl. Таким образом, за оба хода поршня в нагнетательный трубопровод будет подан объем жидкости, равный

(F — f)l + fl = Fl

т.е. столько же, сколько подается насосом простого действия. Разница лишь в том, что это количество жидкости подается за оба хода поршня, следовательно, и подача происходит более равномерно.

Источник: StudFiles.net


Поршневой насос (плунжерный насос) — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение. Во время движения поршня влево часть жидкости отводится в штоковую полость, объём которой меньше объёма вытесняемой жидкости за счёт того, что часть объёма штоковой полости занимает шток

В отличие от многих других объёмных насосов, поршневые насосы не являются обратимыми, то есть, они не могут работать в качестве гидродвигателей из-за наличия клапанной системы распределения. Поршневые насосы не следует путать с роторно-поршневыми, к которым относятся, например, аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы.

Принцип работы:

Принцип работы таков: за счет поступательного движения поршня создаётся разряжение в полости под ним, и туда засасывается жидкость из подводящего (всасывающего) трубопровода. При обратном движении поршня на всасывающем трубопроводе закрывается клапан, предотвращающий протечку жидкости обратно, и открывается клапан на нагнетательном трубопроводе, который был закрыт при всасывании. Туда вытесняется жидкость, которая находилась под поршнем, и процесс повторяется. Недостаток такого насоса в том, что жидкость движется по трубопроводу с различной скоростью (скачками). Этот момент обычно обходят созданием насосов, в которых несколько поршней. Основное преимущество в том, что он способен закачивать жидкость, будучи в момент пуска незаполненным ею (сухое всасывание), и поэтому применяется обычно там, где этим преимуществом необходимо воспользоваться. Одной из разновидностей поршневого насоса является диафрагменный насос.


Поршневые насосы по типу привода могут быть:

С ручным приводом или ручные (для периодического перекачивания кислот, нефтепродуктов, цементных растворов и воды);

Прямодействующие, у которых поршень насоса составляет единый агрегат с поршнем двигателя, рабочим агентами которого обычно служит пар, но также могут быть использованы воздух, вода или масло;

Приводные (с кривошипно-шатунным механизмом или без него).

В зависимости от расположения оси насосы производятся горизонтальные и вертикальные.

По типу поршня – поршневые или плунжерные.

По числу цилиндров — с одним, двумя или тремя цилиндрами. По создаваемому давлению — насосы высокого, среднего и низкого давления.

По частоте вращения поршня в минуту тихоходные, нормальные средней быстроходности и быстроходные. По кратности действия: — насосы одиночного действия, имеющие одну рабочую полость и насосы двойного действия, в которых поршень работает двумя сторонами, используя обе стороны цилиндра.


таких насосах за один оборот коленчатого вала подается удвоенный объем перекачиваемой жидкости, что обеспечивает большую равномерность работы, чем у насосов одиночного действия. С целью увеличения равномерности работы по подаче жидкости также используются насосы многоцилиндровые, которые различаются по числу рабочих лопастей и конструкционно отличающиеся от описанных выше дифференциальные насосы, особенностью которых является периодическое всасывание и непрерывное нагнетание, благодаря наличию двух функционально различных камер. Одна из этих камер соединена напрямую без клапанов с нагнетательным патрубком, а в другой располагаются и всасывающий, и нагнетательный клапаны. Равномерное нагнетание обеспечивается тем, что площадь сечения правой части плунжера вдвое меньшей левой. При ходе плунжера влево половина рабочей жидкости вытесняется в напорную трубу через нагнетательный клапан, а оставшаяся часть заполняет освобождающееся пространство в правой камере с меньшим диаметром плунжера. При ходе плунжера вправо в левую камеру, открывается всасывающий клапан и через него рабочая жидкость всасывается, а из правой вытесняется в нагнетательный патрубок.

По сравнению с насосом одиночного действия расход энергии более равномерно распределяется и на прямой, и на обратный ход плунжера.

Самыми первыми гидравлическими машинами, преобразующими механическую энергию движения поршня в механическую энергию жидкости и известными еще до нашей эры, были именно поршневые насосы. Претерпевая различные дополнения, принцип их действия не менялся с тех самых пор. В поршневом насосе, за счет циклического изменения объема, происходит циклическое заполнение цилиндров жидкостью с последующим ее вытеснением. В качестве простейшего образца работы любого современного поршневого насоса, может служить рабочий цикл простой одноступенчатой гидравлической машины, состоящей из цилиндрической рабочей камеры с двумя отверстиями напорным и всасывающим и совершающего внутри нее возвратно-поступательные движения поршня. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное конструкцией предусматривается кривошипно-шатунный механизм. Всасывание жидкости в таком устройстве происходит за счет создания в рабочей камере низкого давления во время движения поршня вправо при закрытом нагнетательном клапане, а напор перекачиваемой жидкости открывает всасывающий клапан и рабочая камера полностью заполняется.

 

Затем при возвратном движении поршня, в цилиндре создается избыточное давление, значительно большее, чем в нагнетательном патрубке. Всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается для подачи, за счет чего и происходит процесс нагнетания или вытеснения жидкости, равной объему рабочей камеры, в напорный коллектор трубопровода. Полезный объем рабочей камеры это разница между максимальным и минимальным ее объемами, обусловленными положением поршня. От частоты движения поршня зависит непрерывность поступления рабочей жидкости. Чтобы давление внутри напорного трубопровода было стабильным, обычно используются гидравлические агрегаты двухстороннего действия с несколькими рабочими камерами, точнее, цилиндры в них поделены на две равные части, в каждой из которых имеются оснащенные клапанами всасывающие и напорные патрубки. Такая конструкция позволяет в разных частях иметь разное давление. В то время, как в одной части под действием движения поршня идет процесс всасывания, в другой осуществляется нагнетание и наоборот. Для борьбы с пульсацией применяют воздушные колпачки и гидроаккумуляторы. К поршневым насосам одинарного действия относятся плунжерный или скольчатый насос, а также диафрагменный насос. Диафрагменный отличается от плунжерного лишь наличием в его рабочей камере специальной активной или пассивной диафрагмы. Активные диафрагмы, передавая усилие на жидкость от штока, находятся под высоким давлением и поэтому из-за своей низкой усталостной прочности применяются в поршневых насосах низкого давления с большим числом качаний. А пассивные диафрагмы лишь отделяют жидкость, передающую энергию от плунжера к перекачиваемой жидкости и поэтому их применяют в насосах с высокими давлениями при малом числе качаний. Более сложную конструкцию имеют поршневые насосы двойного действия, обеспечивающие более равномерную подачу перекачиваемой жидкости за счет наличия в них двух и более рабочих камер. Каждая камера работает в качестве насоса одинарного действия, а, в так называемых, дифференциальных насосах в правой рабочей камере, используемой как вспомогательная, отсутствуют клапаны, но за счет ее наличия подача жидкости не зависит от движений поршня. Возможность регулирования напорного давления за счет варьирования частотных диапазонов поршневого хода, малые габариты и взаимозаменяемость узлов деталей являются основными плюсами поршневых насосов. К недостаткам можно отнести невозможность из-за высокого давления на входе последовательно соединить нескольких поршневых насосов в одну цепь, невозможность перекачивания жидких сред с абразивными частицами, потребность в дополнительной охлаждающей системе и в дополнительном уплотнении между поршнем и стенками цилиндров рабочих камер. А также, в отличие от других объёмных насосов, поршневые насосы не обратимы из-за наличия клапанов, поскольку не могут работать в режиме гидродвигателя.

Источник: lektsia.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.