Устройство и принцип действия поршневых насосов

Поршневым насосом называется возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней. По количеству поршней эти насосы разделяются на однопоршневые, двухпоршневые, трехпоршневые и многопоршневые . По числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход поршня различают насосы одностороннего действия, двустороннего действия и дифференциальные .

Схема однопоршневого насоса одностороннего действия представлена на

рис. 3.1 .

При движении поршня вправо в левой полости цилиндра и в рабочей камере создается разрежение. За счет разрежения верхний нагнетательный клапан К н прижимается к седлу, а нижний всасывающий клапан К в приподнимается, и в создавшийся зазор по всасывающей трубе засасывается жидкость из источника в рабочую камеру. При движении поршня влево в рабочей камере создается повышенное давление, под действием которого всасывающий клапан К в закрывается, а нагнетательный клапан К н приподнимается, и жидкость вытесняется из цилиндра в напорный трубопровод.

При многократном возвратно-поступательном движении поршня вода перемещается по всасывающей трубе через цилиндр насоса в нагнетательную трубу и дальше к месту потребления. При этом подача жидкости в нагнетательную линию оказывается неравномерной, что является существенным недостатком насосов одностороннего действия . Для устранения этого недостатка применяются насосы двустороннего действия.

На рис. 3.2 представлена схема насоса двустороннего действия (с двумя рабочими камерами). Процесс всасывания в одной камере идет одновременно с процессом нагнетания в другой.

Для обеспечения равномерности подачи применяются дифференциальные насосы (поршневые и плунжерные). На рис. 3.3 показана схема дифференциального насоса с диаметрами поршней D 1 и D 2 . На всасывающей стороне он работает как насос одностороннего действия, на нагнетательной стороне – как насос двустороннего действия. Его отличительной особенностью является то, что за один оборот вала кривошипа он производит всасывание за один ход поршня, а нагнетание жидкости – в течение обоих ходов поршня, вытесняя ее поочередно из камер А и Б в нагнетательный трубопровод.

По направлению оси движения рабочих органов поршневые (плунжерные) насосы могут быть горизонтальными и вертикальными .

Основные понятия, применяющиеся в теории насосов

На рис. 3.4 показана схема насосной установки , состоящей из насосного агрегата 1 , в состав которого входят насос и двигатель (на схеме двигатель не показан), всасывающей трубы 2 и напорного трубопровода 3 , отводящего из насоса жидкость к месту назначения.

В нижней части всасывающей трубы имеется сетка 4 , предохраняющая всасывающую трубу от попадания посторонних предметов и обратный клапан, необходимый для заливки насоса жидкостью перед пуском (в лопастных насосах) и предупреждающий обратное движение жидкости в случае остановки насоса.

В теории насосов применяется ряд терминов и определений, относящихся к насосам всех типов, в том числе и к поршневым насосам.

Напор насоса

В работающем насосе жидкости сообщается дополнительная энергия, которая расходуется на преодоление сопротивлений в напорном трубопроводе и на подъем жидкости в резервуар. Вертикальное расстояние h вс от свободной поверхности водоема до центра насоса называется вакуумметрической высотой всасывания . Потери энергии во всасывающем трубопроводе называются потерями при всасывании Вертикальное расстояние h н от центра насоса до уровня воды в резервуаре называется геодезической высотой нагнетания . Потери энергии в напорной линии называются потерями при нагнетании . Сумма геодезических высот h вс + h н , сложенная с суммой потерь энергии в системе, называется напором насоса Н :

Н = h вс + h н + h wвс + h wн . (7.9 )

Напор , развиваемый насосом, представляет собой количество энергии, сообщаемое насосом единице массы перекачиваемой жидкости. Напор измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости или в единицах давления .

Напор, развиваемый работающим насосом, можно определить также по формуле (7.9 ) с использованием показаний вакуумметра и манометра, которыми обычно оборудуются насосные установки (рис. 3.4 ):

H = h м +h в + Δh + (w н 2 – w в 2) / (2g ) , (7.10 )

где Н – напор насоса, м ;

h м – показание манометра, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости;

h в – показание вакуумметра, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости;

Δh – вертикальное расстояние между точками присоединения манометра и вакуумметра, м ;

w н , w в – скорости в нагнетательной и всасывающей линиях (в местах присоединения манометра и вакуумметра), м/с ;

g м/с 2 .

Одним из основных технических показателей насоса является также давление насоса р :

р = р к – р н + ρ (w к 2 – w н 2) / (2g ) + ρ g (z к – z н) , (7.11 )

где р к , р н – давление на выходе и на входе в насос, Па ;

ρ – плотность жидкой среды, кг/м 3 ;

w к , w н – скорость жидкой среды на выходе и на входе в насос, м/с ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;

z к , z н – высота центра тяжести сечения выхода и входа в насос, м .

Напор насоса Н и давление насоса р связаны между собой зависимостью

Н = р / (ρ g ) , (7.12 )

где ρ – плотность жидкой среды, кг/м 3 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 .

Поршневой насос

Поршневой насос (плунжерный насос) - один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.

Рис. 2. Дифференциальная схема включения поршневого насоса. 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 поршневого насоса (рис. 1) заключается в следующем. При движении поршня вправо в рабочей камере насоса создаётся разрежение, нижний клапан открыт, а верхний клапан закрыт, - происходит всасывание жидкости. При движении в обратном направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт, - происходит нагнетание жидкости.

Одной из разновидностей поршневого насоса является диафрагменный насос.

Борьба с пульсацией

Одним из недостатков поршневых насосов, как и других объёмных насосов, являются пульсации подачи и давления. Пульсации можно уменьшить, расположив несколько поршней в ряд и соединив их с одним валом таким образом, чтобы циклы их работы были сдвинуты друг относительно друга по фазе на равные углы. Другим способом борьбы с пульсацией является использование дифференциальной схемы включения насоса (рис. 2), при которой нагнетание жидкости осуществляется не только во время прямого хода поршня, но и во время обратного хода.

Также широко применяют насосы двустороннего действия, у которых как поршневая, так и штоковая полость имеют (в отличие от дифференциальной схемы включения) свою клапанную систему распределения. У таких насосов коэффициент пульсаций ниже, а КПД выше, чем у насосов одностороннего действия (рис. 1).

Для борьбы с пульсацией также применяют гидроаккумуляторы , которые в момент наибольшего давления запасают энергию, а в момент спада давления отдают её.

Применение

Поршневые насосы используются с глубокой древности. Известно их применение для целей водоснабжения со II века до нашей эры. В настоящее время поршневые насосы используются в системах водоснабжения, в пищевой и химической промышленности, в быту. Диафрагменные насосы используются, например, в системах подачи топлива в двигателях внутреннего сгорания.

См. также

Литература

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982.
2. Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1991.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Поршневой насос" в других словарях:

поршневой насос - Возвратно поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос EN piston pump DE Kolbenpumpe FR pompe à pistons …

Объемный насос, рабочий орган которого поршень, совершающий возвратно поступательное движение в цилиндре … Большой Энциклопедический словарь

Объёмный насос, рабочий орган которого поршень, совершающий возвратно поступательное движение в цилиндре. * * * ПОРШНЕВОЙ НАСОС ПОРШНЕВОЙ НАСОС, объемный насос, рабочий орган которого поршень, совершающий возвратно поступательное движение в… … Энциклопедический словарь

поршневой насос - stūmoklinis siurblys statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. piston pump; positive displacement pump vok. Kolbenpumpe, f; Pumpe in Verdrängungsbauart, f; volummetrische Pumpe, f rus. поршневой насос, m pranc. pompe à piston, f; pompe… … Automatikos terminų žodynas

поршневой насос - stūmoklinis siurblys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. piston pump vok. Kolbenpumpe, f rus. поршневой насос, m pranc. pompe à piston, f … Fizikos terminų žodynas

поршневой насос - stūmoklinis siurblys statusas T sritis Energetika apibrėžtis Slankiojamojo judesio siurblys, kurio pagrindinis darbinis mechanizmas yra stūmoklis. Skysčio tiekimo netolygumui sumažinti naudojami daugiacilindriai siurbliai arba pneumatiniai ar… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

См. в ст. Насос … Большая советская энциклопедия

Возвратно поступательный насос, у к рого рабочие органы выполнены в виде поршней (см. рис.). Неравномерность подачи жидкости уменьшают, применяя многоцилиндровые П. н., а также пневмогидравлич. аккумуляторы. Напор 10 000 м и более. Находят… … Большой энциклопедический политехнический словарь

поршневой насос - объёмный насос … Словарь русских синонимов по технологиям автоматического контроля

аксиально-поршневой насос - Роторно поршневой насос, у которого ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее или равный 45°. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос EN axial piston pump DE Axialkolbenpumpe FR pompe à pistons axiaux … Справочник технического переводчика

Ручной насос пригодится каждому владельцу загородного или дачного дома, к которому общий водопровод не подведен. Конечно, можно воспользоваться и более простой конструкцией, такой как «журавль», но если глубина скважины или колодца большая, лучше все-таки отдать предпочтение насосу. Если глубина залегания грунтовой воды до 10 метров, то вы можете с успехом использовать ручной поршневой насос для воды, который несложно сделать своими руками.

Особенности использования поршневого насоса

В частном секторе не всегда имеется возможность подключения к централизованному водоснабжению. Поэтому садоводам-любителям зачастую приходится использовать в своих целях грунтовую воду. Однако не все огородники знают, как извлечь воду с самыми меньшими затратами труда, и какое оборудование использовать для этого.

Однако вы можете быть уверенными, что устройство своими силами дешевых, простых и в это время надежных забивных колодцев придется по карману каждому дачнику-любителю. И при этом не обязательно воду таскать ведрами, достаточно просто установить насос, который способен обеспечить ее поставку непосредственно в дом.

Для подъема из скважины воды в основном используются два типа насосов: центробежный и поршневой. Причем центробежный аппарат нуждается в усилиях, которые почти в 3 большие, чем этого требует поршневой насос. К тому же центробежный аппарат не может обеспечивать всасывание воды на такую высоту, как поршневой. Поэтому в последнее время значительно вырос интерес к поршневым насосам.

Такие насосы принято использовать тогда, когда зеркало воды имеет высокий уровень, то есть вода находится близко к земли. Максимальный предел залегания воды для подобных насосов составляет 8 - 10 метров. Поднять воду с большей глубины поршневому насосу не позволит атмосферное давление.

К тому же не всегда хочется использовать мощный насос, если воды нужно немного - ведро-другое. Стоит также отметить, что не всегда устройства, работающие от электрической сети, могут свою функцию выполнять без сбоев. В этом случае крайне полезным может быть поршневой насос для воды ручного типа. Энергонезависимый поршневой насос придется кстати, если в сети происходят сбои, отключили на время свет, или его на садовом участке попросту нет.

Устройство поршневого насоса для воды

Поршневой насос называется так, потому что процесс прокачки жидкостей обеспечивает рабочий орган под названием поршень. Сам насос представляет из себя металлический корпус с поршнем и штоком, который приводит в движение рабочий орган. Поршень в свою очередь располагается в трубе, которая присоединена ко дну устройства. Рабочий орган перемещается в цилиндре вверх-вниз под действием усилия штока, привод которого осуществляется специальным рычагом. В этом случае обычно применяется простейший мультипликатор, который увеличивает усилие от ручки на тягу.

Когда поршень будет опускаться вниз, вода перетекает через клапан в поршне в надпоршневое пространство (под давлением воды нижний клапан закрыт). Когда поршень начнет двигаться вверх, вода станет вытесняться из надпоршневого пространства и выливается в выходную трубу. Одновременно с этим образуется разряжение в подпоршневом пространстве, открывается нижний клапан, а вода подсасывается вслед за поршнем вверх. Дальше цикл повторяется в автоматическом режиме.

Глубинные варианты поршневого насоса применяются, если воды залегают на глубине больше 8 - 10 метров. По своей конструкции подобный аппарат полностью повторяет модель, что была описана выше, но имеются и некоторые отличия. К примеру, шток поршня «ходит» в выпускной трубе, которая располагается на верхней крышке цилиндра, а не сбоку.

Виды поршневых насосов для воды

Поршневые насосы для воды могут иметь механический или ручной привод. Насосы с механическим приводом, в свою очередь, разделяются на два вида: приводные аппараты, в которых поршень активируется с помощью шатунно-кривошипного механизма от мотора, который размещается отдельно и с насосом соединяется путем передачи; насосы прямого действия, в которых возвратно-поступательные движения поршень совершает с помощью штока.

По виду рабочего органа, обеспечивающего вытеснение жидкости, различают такие насосы:

1. Поршневые (поршень имеет форму диска);
2. Плунжерные (поршень отличается цилиндрообразной формой);
3. Диафрагмовые (от поршня рабочая жидкость отделена специальной диафрагмой, а в цилиндре имеется эмульсия или масло).

В соответствии с методикой действия выделяют следующие разновидности поршневых насосов для подъема воды:

• Насос одинарного действия.
• Насос двойного действия, который жидкость подает более равномерно по сравнению с аппаратами дифференциального или простого действия, потому что оборудован двумя рабочими камерами, а поршень жидкость нагнетает за один оборот два раза.
• Дифференциальные насосы. Подобные насосы являются аппаратами двустороннего действия и оснащены 2 рабочими камерами: одна не имеет клапанов, а в другой располагаются рабочий и всасывающий клапан.

По расположению поршневые насосы бывают горизонтальными и вертикальными, по количеству цилиндров - такие, что оснащены одним, двумя и более цилиндрами. Выделяют по числу поршней насосы с одним, двумя и больше поршнями. Помимо этого, различают поршневые насосы с большими поршнями, диаметр которых больше 150 миллиметров, средними с диаметром около 50 - 150 миллиметров и малыми поршнями, что имеют диаметр меньше 50 миллиметров.

В соответствии с быстродействием рабочего органа, выделяют тихоходные поршневые насосы, аппараты средней быстроходности и быстроходные насосы. Поршневые насосы могут использоваться для перекачивания холодной воды (обычные насосы), горячей воды (горячие насосы), а также для работы с различными кислотными веществами (кислотные насосы) и глинистыми растворами (буровые насосы).

Бурение скважины для поршневого насоса

Насос вывешивается в скважине или колодце. Перед установкой поршневого насоса для воды необходимо пробурить скважину, выяснив предварительно примерную глубину залегания грунтовой воды на вашем участке. Работу рекомендуется проводить в такой последовательности:

1. Чтобы было удобнее бурить, на месте скважины необходимо вырыть шурф, что имеет глубину 1—1,2 метра. По центру над ним установите треногу, изготовленную из тонких бревен. На треногу нужно подвесить блок. На нижний конец трубы навинтите бур, на верхний — закрепите вороток.
2. Трубу рекомендуется установить вертикально в центре шурфа. Верхний ее конец будет при этом опираться на треногу или располагаться на блоке в подвешенном состоянии. Вращая трубу вправо воротом, её необходимо заглубить на всю длину бура в почву - около 30—40 сантиметров.
3. Затем трубу нужно поднять до уровня дна шурфа, вычистить из бура землю, после этого снова продолжайте бурить скважину. Так необходимо работать до той поры, пока в землю не уйдет вся труба.
4. Потом навинтите с помощью соединительной муфты второе звено трубы на неё и продолжайте бурение, пока бур не достанет до грунта, что насыщен водой.
5. После этого замените бур фильтром, тщательно уплотните стык с трубой фильтра паклей, пропитанной суриком. Трубу с фильтром опускайте в скважину и осаживайте ударом кувалды ее в грунт.
6. Чтобы верхний конец трубы предохранить от повреждений, навинтите муфту на него и положите сверху прокладку, изготовленную из твердой породы дерева. Сделайте на трубе при этом отметки для наблюдения уровня погружения трубы.
7. Прокладку время от времени придется заменять. Периодически измеряйте шнуром с грузиком расстояние до воды в трубе.
8. Когда в трубе слой воды поднимется выше головки фильтра на 30—40 сантиметров, то есть будет равняться 1,2—-1,3 метра, можно прекратить забивку.
9. Проверьте интенсивность поступления в скважину воды. Налейте в верхний конец трубы воду из ведра. Если вода, заполнив скважину, не будет убывать, то, значит, вы недостаточно пробили скважину и придется продолжать бурение. Если из трубы вода быстро поглощается скважиной, то можно считать работу законченной.

Поршневой насос для воды своими руками

Вопрос об изготовлении поршневого насоса своими руками является наиболее актуальным для огородников и дачников. Производители в наше время предлагают широкий ассортимент водяных насосов, однако их главный недостаток цена. К тому же подавляющее большинство из них электрические, а в условиях периодического использования воды целесообразнее запастись резервной установкой для перекачивания воды в любых условиях.

Итак, вы можете самостоятельно изготовить ручной поршневой насос для воды из подручных материалов, воспользовавшись такой инструкцией:

1. Изготовляем корпус. Корпусом ручного поршневого насоса является металлический цилиндр, в качестве которого вы можете приспособить кусок трубы, корпус гидроцилиндра или гильзу от дизельного двигателя. Подобрать корпус будет несложно, если вы понимаете, что хотите получить в итоге. Но лучше всего в качестве корпуса применить отрезок трубы, что имеет диаметр от 80 миллиметров. Длина отрезка - порядка 60-80 сантиметров. Идеальный вариант, если вы сможете проточить на токарном станке внутренности трубы или хотя бы снять шабером внутренние неровности. Тогда поршневой насос получится качественным и будет легко качать воду. Кстати, корпус не обязательно должен иметь цилиндрическую форму. Он может быть 4- или 6-угольным, главное, чтобы по всей рабочей длине было одинаковое сечение, и поршень имел аналогичную форму.
2. Вырезаем крышку. Крышки можно изготовить из толстого пластика или металла. Вы можете их сделать даже из древесины! Если применить лиственницу или дуб, то такие крышки прослужат дольше, чем один сезон. Дерево будет разбухать в воде и надежно герметизировать имеющий зазор между корпусными стенками. В крышке необходимо проделать отверстие под шток, дно отрезать и внутрь вставить поршень, а в дно вставить новую крышку с клапаном. Сбоку приваривается выпускная труба.
3. Устанавливаем поршень. Поршень можно изготовить из разного материала - дерева, металла, пластика. Главное - чтобы он был уплотнен резиновым кольцом. Как ни странно, поршень может формировать большой зазор между стенками корпуса. Но желательно его установить поплотнее, но чтобы он свободно ходил без особого натяга. Вода в незначительной степени будет просачиваться между корпусными стенками и поршнем, но её основная масса будет проходить по клапанам.
4. Входная труба. Все комплектующие самодельного поршневого насоса для воды должны быть надежными. Входная труба, посредством которой внутрь аппарата подается вода, должна быть жесткой, чтобы при всасывании воды ее стенки не схлопывались. Лучше использовать специальные шланги, что армированы стальной пружиной, пластиковые или металлические трубы.
5. Обратные клапана. Достаточно важной частью насоса выступают обратные клапана, от них зависит производительность всего поршневого насоса. Они должны быть достаточно прочными, чтобы вода не смогла вернуться обратно во входящий шланг. Помните, если клапаны будут «травить», вы будете без толку гонять половину воды туда-сюда, а оставленный без работы насос потихоньку всю воду из труб сольет обратно в колодец. Поэтому уделите самое пристальное внимание притирке клапанов. Самыми простыми из них являются мембранные и шариковые. Если вы используете круглый клапан, будет лучше, если он изготовлен из стекла, тяжелого пластика или эбонита. Отличный вариант заключается в изготовлении мембранных клапанов из достаточно прочной резины, однако не слишком толстой. Кусок такой резины нужно закрепить на отверстие клапана. Вы можете применить клепку или винтики - гаечки.
6. Другие комплектующие. Выпускная труба, как и шток, должна иметь такую длину, которая позволяет погрузить насос в слой воды с заглублением на полметра-метр. Для облегчения обычно применяют шток из тонких дюралевых труб.

Таким образом, для забора воды из скважины на даче принято использовать поршневые насосы, которые дают возможность огородникам использовать в своих целях грунтовую воду. Ручной насос поршневого типа вы можете изготовить своими руками, и он станет вашим помощникам на случай перебоев в электросети. К тому же такой аппарат можно приспособить для подъема воды из пруда, что размещается недалеко от вашего участка.

На рисунке дано принципиальное устройство насоса простого действия с приводом от машин, совершающих вращательное движение, например от электродвигателя.

Поршневой насос состоит из рабочей камеры 1, внутри которой имеются всасывающий В(к) и нагнетательный Н(к) клапаны; цилиндра -5, поршня-3, совершающего возвратно-поступательные движения внутри цилиндра; всасывающего 2 и напорного 6 патрубков. Для преобразования вращательного движения кривошипа 9 в возвратно-поступательное движение поршня служат шток 4, ползун 7 и шатун 8.

В зависимости от назначения, условий работы и конструктивных особенностей поршневые насосы классифицируются следующим образом: По роду действия По способу приведения в действие По конструкции рабочего органа По назначению

Поршневые насосы по роду действия

1) насосы простого действия ;

2) насосы двойного действия .

У насосов двойного действия по обе стороны от цилиндра имеются рабочие камеры 1 и 2, в каждой из них есть нагнетательные 3 и 4 и всасывающие 5 и 6 клапаны. Поэтому как при ходе поршня 10, приводимого в движение штоком 12, в цилиндре 11 влево, так и вправо, идет одновременно всасывание и нагнетание. Например, при ходе поршня вправо в камере 1 открыт всасывающий клапан 5 и идет засасывание жидкости, а в камере 2 открыт нагнетательный клапан 4, жидкость подается в напорный трубопровод. Таким образом, за один рабочий ход поршня (движение вправо и влево) нагнетается почти удвоенный объем жидкости по сравнению с насосами простого действия, Воздушные колпаки 7 на всасывании и 8 на нагнетании, соединенные трубкой 9, служат для уменьшения пульсации перекачиваемой жидкости;

3) строенные насосы. Они состоят из трех цилиндров простого действия, поршни которых насажены на общий коленчатый вал, причем кривошипы расположены под углом 120° друг к другу. Таким образом, за каждую треть оборота вала засасывается и выдается одна порция воды, чем достигается более равномерная работа;

4) сдвоенные насосы двойного действия.

Насос состоит из двух насосов двойного действия, имеющих общие всасывающий и нагнетательный патрубки;

5) дифференциальные насосы.

В дифференциальном насосе подача жидкости осуществляется более равномерно, в два приема; за ход поршня 2 влево часть жидкости поступает в правую полость цилиндра 1, а за ход поршня вправо она подается в трубопровод при наличии всего двух клапанов 4 - всасывающий и 5 - нагнетательный, вместо четырех. На рис. показаны: 8 - воздушный колпак на всасывании, 6 - воздушный колпак на нагнеганни, 7 - напорный патрубок, 8 - шток. Размеры дифференциального насоса почти такие же, как и простого. Шток 8 дифференциального насоса делают с площадью сечения, равной половине площади поршня; тогда за каждый ход подаются равные объемы.

Поршневые насосы по способу приведения в действие:

1) приводные, работающие от отдельно расположенного двигателя, соединенного с насосом кривошипно-шатунным механизмом или другой передачей;

2) паровые - прямодействующие; у них поршни насоса 1 и 3 и парового цилиндра 2 имеют общий шток 4

3) ручные, приводимые в действие вручную. Эти насосы типа БКФ нашли широкое применение.

По конструкции рабочего органа:

1) собственно поршневые, у которых в расточенном цилиндре перемещается дисковый поршень. В качестве уплотнения поршня применяют уплотняющие кольца или манжеты;

2) плунжерные (скальчатые), у которых рабочим органом является плунжер в виде полого стакана, который двигается в уплотняющем сальнике без касания внутренних стенок цилиндра. В эксплуатации эти насосы проще, так как в них нет сменяемых поршневых колец, манжет и т. п.; на рис. дана схема такого насоса, где 1 - скалка; 2 - цилиндр; 3 - сальник; 4 -нагнетательный воздушный колпак; 5 - всасывающая воздушная камера; В(к) и Н(к) - всасывающий и нагнетательный клапаны;

3) диафрагмовые, у которых рабочий орган - гибкая диафрагма из прорезиненной ткани или кожи;

4) глубоководные насосы с проходным поршнем.

По назначению:

1) водяные;

2) канализационные;

3) кислотные и щелочные;

4) нефтяные и др.

Водоструйные насосы

Принцип действия водоструйного насоса или гидро элеватора основан на передаче кинетической энергии рабочей жидкостью перекачиваемой жидкости. Рабочая (вспомогательная) жидкость обладает большим запасом энергии по сравнению с запасом энергии перекачиваемой жидкости. Перекачка происходит за счет действия одно го потока жидкости с большим запасом энергии, на другой без каких-либо промежуточных механизмов. Установка гидроэлеватора состоит из вспомогательного (питательного) насоса 1, подающего трубопровода 2, гидроэлеватора 3, всасывающего трубопровода 4, напорного трубопровода 5. Вода под большим давлением проходит суживающийся насадок гидроэлеватора 3.

Вследствие резкого увеличения скорости в сужения насадка гидроэлеватора давление р в камере смешения падает и становится меньше атмосферного. Под действием атмосферного давления жидкость из резервуара

Аннотация: Рассмотрены конструктивные особенности, теоретические процессы, области применения наиболее часто встречающихся объемных насосов.

7.1 Общая характеристика объемных насосов

В отличие от центробежных насосов, которые являются гидродинамическими машинами , в насосах объемного типа перекачки жидкости происходит за счет принудительного изменения объема полости, которая заполняется жидкостью. Объемный насос, независимо от конструкции, имеет три основных элемента:

1. Рабочая камера - полость в проточной части насоса, которая заполняется жидкостью и объем которой меняется.
2. Вытеснитель - элемент, движение которого изменяет объем рабочей камеры.
3. Распределитель - устройство, служащее для направления потока жидкости из всасывающего патрубка в рабочую камеру или из рабочей камеры к нагнетательному патрубку.

7.2 Конструкция поршневого насоса

Поршневой насос одностороннего действия имеет следующие основные элементы , рис. 7.1: цилиндр 4, поршень 8, шток поршня 9, рабочую камеру 5, всасывающий патрубок 7, нагнетательный патрубок 2, всасывающий клапан 6, нагнетательный клапан 1, пневмокомпенсатор 3 и кривошипно-шатунный механизм 10 соединен с двигателем.

При движении поршня 8 насоса слева направо в рабочей камере 5 образуется разряжение, благодаря которому жидкость поднимается по всасывающем патрубке 7, открывает всасывающий клапан 6 и поступает в рабочую камеру, заполняя пространство . При обратном движении поршня давление в рабочей камере возрастает, вследствие чего всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 1 открывается и жидкость вытесняется в нагнетательний патрубок 2. Таким образом, за один оборот вала двигателя, что соответствует двойному ходу поршня, в насосе происходит один раз всасывание и один раз нагнетание.

Недостаток однопоршневого насоса одностороннего действия - его неравномерная работа - максимальная подача в 3,14 раза превышает среднюю. При всасывании жидкости в сеть не поступает и двигатель работает почти без нагрузки. В начале цикла нагнетания происходит резкий рост скорости потока жидкости в нагнетательном трубопроводе, через низкую сжимаемость приводит к явлению гидравлического удара - давление за насосом становится значительно больше среднего.

Рис. 7.1 .

Рис. 7.2.

Такая неравномерность в работе насоса приводит к его преждевременному износу. Для уменьшения колебаний давления и подачи поршневых насосов используется пневматический компенсатор 3 - камера, разделенная гибкой мембранной на две полости. Нижнюю соединим с напорным патрубком, а верхнюю заполнено сжатым газом, который амортизирует колебания давления и подачи.

Поршневой насос двухстороннего действия имеет две рабочие камеры A и B, два всасывающих и два нагнетательных клапана, рис. 7.2. При движении поршня 8 слева направо жидкость под действием разряжения, которое создается поступает из всасывающего патрубка 7 в камеру А, одновременно из камеры В жидкость выталкивается в нагнетательный патрубок.

Трехпоршневий насос представляет собой соединение трех насосов одностороннего действия, приводимые в движение от общего коленчатого вала, кривошипы которого смещены друг от друга на 120°. Такие насосы имеют значительно большую равномерность работы , чем насосы однопоршневые одно и двустороннего действия - максимальная подача превышает среднюю лишь в 1,047 раза. Мощность двигателя в них используется более эффективно, а подача жидкости осуществляется почти непрерывным потоком. Недостаток трехпоршвых насосов - их громоздкость и малая надежность при работе на абразивных гидросмесей.

По сравнению с центробежными, поршневые насосы имеют следующие преимущества: возможность создания значительного давления при небольшой подаче; жесткая характеристика - с ростом давления подача насоса остается практически неизменной; способность самовсасывания - насосы не требуют заливки перед пуском.

Недостаток таких насосов - значительная сложность конструкции, особенно много поршневых насосов, наличие понижающей передачи и кривошипно-шатунного механизма, клапанов, из условий ет низкую надежность насосов, значительные габариты и массу, затрудняет обслуживание и защиту от абразивного износа при транспортировке гидросмесей. Кроме того, недостатком является неравномерность и ограниченность подачи при этом насосы имеют очень большие габариты 20-45 тонн.

7.3 Конструкция плунжерных насосов

Плунжерные насосы относятся к объемным машин одностороннего действия. Схема работы их такая же, как в трехцилиндровых поршневых насосах одностороннего действия. Основные достоинства плунжерных насосо в - возможность работы на высоких давлениях (10 МПа и больше), простота конструкции, относительно низкая стоимость , удобство эксплуатации , а также простота защиты от абразивного износа. Конструктивно плунжерные насосы выполняются с приводом от кривошипно-шатунного механизма. Расположение цилиндров горизонтальное или вертикальное. Гидравлические коробки выполняются обычно с клапанным распределением.

Гидро транспортирование твердых материалов не является основной областью применения плунжерных насосов , но, учитывая низкую стоимость ( по сравнению с мембранно-поршневыми), они применяются при гидро транспортирования высокоабразивных материалов, например полиметаллических шламов. В плунжерных насосах интенсивному износу подвергаются уплотнения и в меньшей степени - корпус плунжера. Кроме того, в плунжерных насосах, которые применяются для гидротранспорта существует возможность промывки плунжера.

Рис. 7.3.

Плунжерный насос, рис 7.3, в отличие от поршневого , в качестве подвижного элемента имеет плунжер 1 - гладкий металлический стержень. Он, двигаясь вперед или назад, меняет объем рабочей камеры 9. Благодаря этому, жидкость поступает в рабочую камеру с всасывающего патрубка 11 через клапан 10 или вытесняется в напорный патрубок 6 через клапан 8.

Главное преимущество плунжера перед поршнем - простота уплотнения, которое осуществляется аналогично уплотнению штоков поршневых насосов - с помощью сальника 3. Для защиты уплотнения и плунжера от абразивных частиц в полость 4 через отверстие 12 подается чистая вода под давлением, что превышает давление жидкости в рабочей камере. Чистая вода через зазор между втулкой и плунжером в небольшом количестве поступает в рабочую камеру и промывает этот зазор, предотвращая попадание в него твердых частиц.

Плунжерные насосы для транспортировки твердых материалов работают в зависимости от транспортируемой среды, с частотой ходов 80 ... 120 мин-1. Для повышения подачи плунжерных насосов увеличивают количество плунжеров в одном агрегате (до семи). Однако из-за многоцилиндрового выполнения увеличивается количество быстроизнашивающихся деталей.

7.4 Винтовые насосы

Винтовые насосы предназначены для перекачки чистой и загрязненной песком, илом, частицами угля и породы, воды и используется на местном водоотливе при проходке горизонтальных выработок и уклонов, а также для очистки водосборников и отстойников от шлама.

На шахтах применяются винтовые насосы трех типоразмеров: 1В6/5, 1В20/5 и 1В20/10 (1В - одновинтовой, числитель - подача в л за 100 оборотов вала, знаменатель - давление в МПа.) При частоте вращения вала насоса 1450 об/мин указанные насосы обеспечивают соответственно: подачу - 6; 17 и 17 м3/ч; напор - 50, 50 и 100 м, к. п. д. - 0,48; 0,60 и 0,64. Вакууметрическая высота всасывания 6м.

Винтовые насосы относятся к классу объемных машин . Основными частями винтового насоса типа 1В, рис. 7.4 является стальная обойма 3, резиновый статор 4, стальной ротор 5 и карданный вал 6. В статоре, что представляет собой резиновый цилиндро с полостью в виде двух заходной спирали, планетарно вращается ротор в виде однозаходного винта с шагом, вдвое меньше шага спирали статора. Между ротором и статором есть полости, которые поступательно перемещаются от одного конца статора к другому. Благодаря этому с одной стороны статора образуется разрежение и происходит всасывание воды по патрубку 1, а через патрубок 9 - нагнетание воды в трубопровод.

Карданный вал 6 соединяется с помощью приводного вала 11 и упругой муфты с валом двигателя. Вал 6, снабженный шарнирами 2 и 8, позволяет ротору 5 выполнять планетарное вращение в статоре. Шарнир 8 защищен от песка и грязи резиновым сильфоном 7. Уплотнение вала обеспечивается сальником 10. Вал 7 расположен в двух радиально-упорных шарикоподшипниках 13 находящихся в гнездах станины 12.

Благодаря резиновому статору насос может перекачивать загрязненную воду. Вода в пространстве, перемещается, служит смазкой между ротором и статором. Без воды в этом пространстве нельзя пускать насос, так как статор выйдет из строя.

Ключевые термины:

Поршневой насос (плунжерный насос) - один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.

Поршень - деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот - возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

Винтовой или шнековый насос - насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы..

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные насосы для перекачивания загрязненных жидкостей.
2. Из каких частей состоит объемный насос?
3. Какие недостатки поршневого насоса?
4. Какие преимущества плунжерного насоса?
5. Почему плунжерные насосы применяют для перекачивания загрязненных жидкостей?
6. Какие преимущества винтовых насосов?
7. Какие недостатки винтовых насосов?

Краткие итоги

• Рассмотрели насосы для перекачки загрязненных шидкостей
• Ознакомились с конструктивным исполнением, преимуществом и недостатками плунжерных, винтовых и поршневых насосов.