Плунжерный насос устройство и принцип действия

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Плунжер — вытеснитель цилиндрической формы, длина которого намного больше диаметра.

В отличие от поршня уплотнитель располагается на цилиндре и при совершении плунжером возвратно-поступательного движения движется по поверхности плунжера. Плунжеры используются главным образом в гидравлических аксиально-плунжерных, радиально-плунжерных гидромашинах, а также в плунжерных насосах. Также в системах подачи топлива дизельных двигателей (топливные насосы высокого давления) получили распространение плунжерные пары.

Плунжерные насосы способны работать при больших давлениях, чем поршневые насосы. Причиной этого является то, что в плунжерах высокая чистота обработки должна быть у внешней цилиндрической поверхности, а у поршневых насосов наиболее важным является обработка внутренней цилиндрической поверхности, что технологически осуществить сложнее.

Точность обработки деталей современных плунжерных и роторно-плунжерных гидромашин столь высока, что зазор между внутренней и внешней цилиндрической поверхностью в плунжерных парах достигает 2-3 мкм.

Давления, которые способны выдерживать плунжерные пары, очень высоки. Так, например, в момент впрыска топлива в дизельных двигателях развиваемое давление в плунжерной паре может достигать 200 МПа.

Целью курсового проекта является расчет и получение оптимальных конструктивных параметров плунжерного насоса.

 

НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСА

Описание и назначение плунжерного насоса

 

Плунжерные насоса отличаются от поршневых насосов рабочим органом. Плунжер или скалка не имеют уплотнительных колец и отличаются от поршня значительно большим отношением длины к диаметру. Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра как поршневые, поэтому находят применение для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей. Они более распространены, чем поршневые насосы.

Плунжерный насос по категории точности делится на:

— 1,0;

— 2,5;

— без категории (при давлении при выходе 250 и более кгс/см² или при подаче менее 2,5 л/ч).

Такие насосы могут отличаться по количеству используемых плунжеров:

— одноплунжерные (одностороннего или двустороннего действия);

— двухплунжерные (с учетом регулирования суммарной подачи);

— синхродозировочные (двухплунжерные, но уже регулирующие подачу от каждого цилиндра).

По типу используемого двигательного устройства плунжерный насос бывает:

— с общепромышленным двигателем;

— со взрывозащищенным двигателем.

Регулирование работы плунжерного насоса может осуществляться автоматически или в ручную.

Принцип работы плунжерного насоса

 

 

Особенности строения и функционирования плунжерного насоса делает возможной работу с особо сложными составами: агрессивными жидкостями, эмульсиями, вязкими жидкостями (с уровнем вязкости от 8,5х10^-7 до 8х10^-4 м²/с), горячими веществами (с температурой до 200⁰С), высококонцентрированными составами или составами, имеющими твердые включения.

Пульсация — один из недостатков плунжерного насоса, возникающий обычно в ходе процесса дозирования жидкости. Именно пульсация может стать причиной многочисленных сбоев в работе насоса, а так производственного брака, что характеризует их работу как некачественную. Чтобы избежать таких последствий используют различные средства. Первый вариант борьбы с пульсацией — использование плунжерных насосов разнонаправленного действия. Второй вариант — использование многоплунжерных насосов, в котором функционирует одновременно от двух до шести плунжеров, действующих одновременно, но с некоторыми отличиями по фазе или по углу движения.

Плунжерный насос характеризуется определенными показателями по особенностям своей работы, что может позволить выделить определенные их достоинства и недостатки. К достоинствам плунжерных насосов можно отнести следующие характеристики:

— высокое качество осуществляемого дозирования (точность работы);

— возможность осуществления дозирования жидкостей даже при высоком давлении;

— богатый спектр вариантов рабочей жидкости (от нейтральных до токсичных и радиоактивных);

— простота в установке, эксплуатации и ремонте;

— долговечность и износостойкость;

— бесшумность осуществления работы.

Рисунок 1 Общий вид плунжерного насоса: 1 — цилиндр; 2-всасывающий патрубок; 3 — всасывающий клапан; 4 -напорный клапан; 5 — напорный патрубок; 6 — плунжер; 7 — шток; 8 — шатун; 9 — кривошип; 10 — уплотнение; 11 — байпас

 

Плунжерные насосы имеют несколько значимых недостатков, среди названных — появление пульсации и вытекающие из нее последствия.
е одним из недостатков использования плунжерных насосов является непосредственный контакт рабочей жидкости с деталями насоса, что в случае использования агрессивных сред может означать максимально неблагоприятное воздействие на работу насоса (повышает его износоустойчивость, может привести к поломке). Для того, чтобы максимально избежать возможных трудностей и проблем при работе с плунжерным насосом, необходимо соблюдать некоторые требования к их эксплуатации и техническому обслуживанию. Поскольку работа насоса чаще всего ведется со сложными по своим свойствам составами и при высоком давлении, то необходимо осуществлять периодические проверки всех деталей насоса, так как предотвратить разрушение оборудования будет логичнее, чем его ремонтировать. Кроме того, поскольку насосы чаще всего работают с определенным объемом жидкости, то рекомендуется вести специальный журнал с фиксацией основных параметров состава (количество, давление, температура и прочие).

Исключительным преимуществом плунжерных насосов является высокое давление на выходе при относительно небольших величинах подачи перекачиваемой среды.

Принцип работы такого класса насосов 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.

 

megalektsii.ru

1 Что такое плунжерный насос?

Плунжер, в переводе с английского, означает нырять или погружаться, поэтому применение эти устройства нашли для гидравлических машин.

Плунжерным называется объемный скальчатый насос с простым действием, который оснащен рабочим органом выполненным в виде плунжера.

В свою очередь, плунжер — деталь разного вида насосов, связанных с гидравликой и многоступенчатых компрессоров для газа.

к меню ↑

1.1 Основные особенности и виды плунжерных агрегатов

По исполнению, специфике работы и строению насос плунжерного типа похож на поршневой агрегат. Наличие специального поршня, в виде плунжера, является главной отличительной чертой плунжерных от поршневых. Из-за создания высокого давления в системе насосы плунжерного типа не применяются в быту.

Свое главное применение установки повышенного давления нашли в химической и нефтеперерабатывающей отраслях. Использование таких устройств позволяет смешивать с высокой точностью компоненты растворов в необходимых для процесса пропорциях, что очень удобно в производственных процессах. Конструктивным особенностям этих насосов присущи различия, и поэтому плунжерные устройства подразделяются на:

• объемные;
• необъемные.

Из-за определенной специфики работы плунжерный насосный агрегат изготавливают износостойким, герметичным, прочным и обеспечивающим непрерывную и надежную работу плунжером.

Эти агрегаты относятся к высокопроизводительным устройствам, обладающим высоким КПД, который составляет до 90%. По свойствам конструктивных особенностей плунжерные устройства классифицируются на виды:

• вертикальные;
• горизонтальные;
• ручной;
• автоматический;
• многоплунжерный;
• многоцилиндровый;
• с герметизированными цилиндрами.

Плунжерные насосы обладают рядом преимуществ над аналогами, которые четко выделяются:

• досконально проработана система смазки и имеет хороший доступ для потребителя;
• благодаря конструктивному исполнению, есть возможность изменения параметров и характеристик под заказчика;
• обладают понятным и простым управлением аппарата, а так же простой в установке;
• существует возможность выполнять увеличение либо уменьшение рабочего давления в гидравлической системе путем изменения количества групп поршней.

к меню ↑

1.2 Основные сферы применения

1. В химической промышленности для изготовления химических веществ, которые не вступают в химическую реакцию с металлом.
2. В химической промышленности для бурения скважин и транспортировки и последующей переработки нефтепродуктов.
3. В энергетики для изготовления электроприводов для парогенераторов.
4. Для оборудования с гидравлическим приводом в машиностроении.
5. В коммунальных хозяйствам для выполнения ремонтных работ, связанных с гидравлическими коммуникациями.
6. В аппаратах, выполняющих обратный осмос, предназначенных для пищевой промышленности.
7. Плунжерный насос высокого давления для воды применяется для автомоек.

к меню ↑

2 Принцип работы плунжерного насоса

Конструкция плунжерного насоса проста и состоит из клапанов и системы трубопроводов. Пружина помогает производить работу плунжерного клапана, создавая систематическое нагнетание. При работе с высоким давлением есть вероятность пропусков. Во избежание таких нюансов плунжерный насос высокого давления для воды имеет полную герметичность узлов агрегата.

Плунжерные водяные насосы высокого давления и устройства этой категории устроены по принципу возвратно-поступательного характера, обеспечивающиеся кулачковым валом.

Во время такого движения приводится в движение плунжер (он же поршень) роликовым толкателем. По своему конструкционному устройству плунжер совершает движение в правую сторону, что обуславливает понижение рабочего давления, которое постепенно становится меньше, чем жидкостное давление в трубе всасывания.

Открывается всасывающий клапан из-за разности давления, после чего происходит заполнение жидкостью рабочей камеры. При следующем обороте вала, происходит движение плунжера влево и давление в камере становится больше, чем в трубопроводе нагнетания. В связи с этим нагнетательный клапан открывается и происходит выдавливание жидкости из камеры в напорный трубопровод. Весь этот цикл повторяется постоянно за все время работы агрегата.

Некоторые плунжерные насосы могут отличаться устройством друг от друга, но при этом их принцип действия будет оставаться неизменным.

Например, у насоса дизельного двигателя, создающего повышающий эффект, отсутствуют нагнетательные клапана. Эту важную роль для перекачки и создания давления выполняют форсуночные клапаны.

В аксиально-радиальных насосах эти функции выполняют вращающиеся блоки в рабочих камерах. Аксиально-радиальные установки устроены так, что перекачивание жидкости происходит при вращении этих блоков. Отсутствие клапанов повышает стоимость таких установок, но это позволяет увеличить их надежность и применять в авиации.
к меню ↑

2.1 Как работает плунжерный насос для маслостанции? (видео)

к меню ↑

2.2 Трехплунжерные насосы

Наука и промышленность развиваются и исходя из практики, научных исследований, анализа конструкционных особенностей насосов и т.д., были спроектированы и внедрены в производство малогабаритные унифицированные трехплунжерные насосы.

Трехплунжерный насос — это насос четвертого поколения типа НПГ. От предыдущих поколений эти устройства отличаются диаметром главного элемента (плунжера), гидравлической коробкой и свойствами клапанных узлов системы. Такие системы для повышенного давления обычно имеют базовую комплектацию:

• датчики давления, сигнализации и манометры давления;
• предохранительный клапан;
• запорную или стопорную арматуру;
• фильтр для очистки воды;
• шестерный масляный насос;
• систему для охлаждения жидкости;
• предохранительный клапан.

к меню ↑

2.3 Меры предосторожности при сборке, установке и запуске плунжерного насоса

Если место, где будет установлен плунжерный агрегат будет стационарным, будет целесообразно выбрать для него ровную поверхность. Такое решение позволяет обеспечить плановый осмотр, аварийный ремонт и уход за оборудованием. Поверхности должна быть жесткой и подготовленной к высоким вибрациям, исходящим от установки.

Чтобы обеспечит непрерывную и нормальную подачу в насос для воды, необходимо использовать качественные гибкие шланги, что позволяет избежать лишних напряжений на всех узловых частях оборудования. К выходному сливному отверстию не рекомендуется подключать трубопроводы с жесткими свойствами.

Приводной и коленчатый вал должны находится один за другим по прямой линии, не убедившись в этом, запрещается запускать гидравлическую систему в работу. При не соблюдении этого условия, передаточный ремень не будет выполнять весь свой функционал и может выйти из строя весь механизм. Насосный вал должен вращаться свободно, легко от руки. Так же нужно правильно выбрать вращение электропривода насоса, что бы избежать обратного давления.
к меню ↑

2.4 Изготовление насоса высокого давления своими руками

Наиболее часто берутся изготовить ручной насос высокого давления своими руками для автомоек. Для этого используют плунжерные насосы, для которого привод используют от электрического двигателя (электронасос). Мощность двигателя должна соответствовать необходимым параметрам и номинальная мощность должна быть не ниже 75% от нужного значения. Часто используется в виде насоса помпа.

Если проходимость автомобилей на автомойке не высокая, можно использовать электродвигатель, рассчитанный на напряжение 220В. Для безопасной эксплуатации и уменьшения расхождений в совпадении валов двигателя и насоса при их соединении, рекомендуется выбирать мягкие соединительные муфты. Емкость для жидкости выбирается из расчета достаточного объема воды.

Она должна иметь подключение к источнику подпитки воды и оснащаться фильтрующим элементом во избежание попадания нежелательных инородных предметов в систему насоса.

Фильтрующий элемент можно выполнить из нержавеющей сетки с мелким шагом. Важным элементом оборудования служит регулятор производительности или обратный клапан. Он предотвращает перегружать систему и не дает создавать обратное давление назад в источник водоснабжения.

Для установки всего этого оборудования потребуется прочная рама. Для ее удобного перемещения, устанавливаются колеса нужного диаметра, прочный упор для устойчивости и ручка для удобного фиксажа. Для надежности и высокой производительности необходимо использовать армированные резиновые шланги, которые рассчитаны под высокое давление.

Главным элементом такого оборудования является пистолет с форсункой. Изготавливать его собственноручно не целесообразно из-за технических сложностей. Данную деталь лучше приобрести в магазине. Необходимо помнить, что все работы, проводимые с насосами высокого давления, необходимо проводить используя чистую жидкость. Попадание в систему инородных тел приведет к поломке большей части оборудования.

nasosovnet.ru

Устройство плунжерного насоса

Плунжерный насос, действительно, по принципу действия и часто даже по внешнему вижу очень напоминает поршневой. Устройство плунжерного насоса, на первый взгляд, такое же – внутри цилиндрической рабочей камеры взад-вперёд перемещается некий массивный элемент (поршень или плунжер), в результате чего в камеру насоса засасывается жидкость и затем выбрасывается наружу. Чтобы жидкость двигалась в правильном направлении – из ёмкости в насос и далее из насоса в другую ёмкость или в систему подачи – конструкция плунжерного насоса, точно так же, как и у поршневого, предусматривает наличие двух клапанов, впускного и выпускного (они же – клапаны забора и сброса).

 

Первый клапан плунжерного насоса открывает жидкости дорогу в насос при «всасывающем» такте; выпускной клапан при этом плотно закрыт. При «выталкивающем» такте ситуация диаметрально противоположная – путь для жидкости открыт исключительно сквозь выпускной клапан.

В несколько упрощённом варианте принцип работы плунжерного насоса (и поршневого, соответственно) отлично поймёт любой человек, хоть раз накачивавший колесо велосипеда или автомобиля ручным или ножным насосом.

Отличительные черты

Однако, есть несколько отличий, благодаря которым эксплуатация плунжерных насосов более выгодна, нежели использование поршневых.

1. Во-первых, поверхность плунжера абсолютно гладкая, без кольцевых канавок для установки уплотнений, которые имеются на поршне. При производстве плунжерных насосов плунжер подгоняется под размер цилиндра, а не наоборот; а внешнюю поверхность плунжера технологически проще обрабатывать, чем внутреннюю поверхность цилиндра. Таким образом, можно до возможного минимума сократить зазор между плунжером и цилиндром, что положительно сказывается на показателях достигаемого давления в цилиндре.

2. Во-вторых, плунжер в сравнении с поршнем имеет значительно более удлинённую форму, что также улучшает работу с давлением и даёт возможность установки серии уплотнений.

3. Уплотнения в плунжерном насосе находятся на внутренней поверхности цилиндра, что даёт возможность увеличить их ширину и количество. Данный факт, опять же, влияет на рабочее давление.

В результате, давление на выходе плунжерного насоса может быть на 200 – 250 процентов выше, чем у поршневого насоса с тем же объёмом и диаметром рабочей камеры цилиндра. Плунжерные насосы высокого давления востребованы для организации подачи в системы с собственным высоким давлением, а также в иных производственных ситуациях, требующих высоких показателей давления и напора. И даже в быту – широко применяются плунжерные насосы для автомоек.

Дополнительные возможности

В поршневых насосах поршневой шатун, как правило, жёстко закреплён на эксцентрике привода, и регулирование объёма подачи жидкости возможно единственным методом – уменьшением или увеличением количества возвратно-поступательных движений поршня, то есть – управлением частотой вращения ведущего вала. Такая регулировка в большинстве случаев затруднительна и особой точностью не отличается.

В некоторых моделях плунжерных насосов толкатель плунжера к эксцентрику не привязан; его обратный ход обеспечивается воздействием мощной пружины. Таким образом, появляется возможность оперативной регулировки длины хода плунжера – то есть, фактически, ограничения размера рабочей камеры. В результате, объём подачи контролируется с процентной точностью, что позволяет использовать такие модели в качестве промышленных плунжерных насосов-дозаторов.

 

Напоследок следует упомянуть, что существуют модели с несколькими одновременно работающими парами цилиндр-плунжер, так сказать, «многоствольные» варианты. На данном сайте представлены исключительно одноцилиндровые насосы, но с предусмотренной регулировкой подачи и в крайне широком ассортименте – с несколькими вариантами исполнения головки и/или плунжера по материалу, с различными показателями частот редуктора, мощности привода и, соответственно, с различным противодавлением и производительностью.

 

С подробными техническими характеристиками, особенностями и параметрами конкретных моделей и прочими данными можно ознакомиться в специализированных разделах сайта.

plasttime.ru

Устройство и принцип работы плунжерных насосов

Работа насоса обеспечивается благодаря возвратно-поступательным движениям поршней, которые создают разрежение в пространстве под ними. Благодаря инерционной силе в эту полость затягивается вода из подключенного источника. Жидкость собирается в камеры в момент, когда поршень поднимается вверх. Когда движение поршня начинает возвращаться вниз, то входящий клапан перекрывает подачу воды и параллельно открывается выпускной клапан, который выводит жидкость в нагнетательный трубопровод. Благодаря циклическому действию работы устройства, данное движение непрерывно повторяется, что влечет за собой перекачку жидкостей из резервуара в распределительный трубопровод. Недостатком такого способа перекачки является мелкие скачки давления, которые недопустимы при централизованном водоснабжении. Выходом из положения является установка поршневого насоса, который имеет несколько поршней.

Плунжерный вакуумный насос

Данный тип насосов являет собой механически-вращающееся устройство низкого вакуума, которое предназначено для процесса откачки воздуха из окружающей среды газа из сжатого воздуха. Плунжерные насосы могут использоваться как самостоятельные агрегаты, так и входить в число вакуумной системы, что увеличивает общую продуктивность всего оборудования. Поршневые насосы можно использовать в сочетании с вакуумными, винтовыми, мембранными и так далее. За счёт своей экономичности в плане затрат на обслуживание и обеспечение электроэнергией, данный вид насосов применяют практически во всех сферах промышленности, таких как: металлургия, литейная сфера, изготовление продуктов, лекарственных препаратов, электроники, в сфере энергетики, в научно-исследовательских лабораториях.

Плунжерный вакуумный насос

Специальные поршневые насосы зачастую задействуются в индустриальных областях, часто используются в режимах водоснабжения. Отталкиваясь от материала производства, они готовы реализовывать работу с враждебными и с химически-нейтральными жидкостями различной густоты. Поршневые индустриальные насосы выделяют присутствие 1-го или одновременно нескольких поршней (плунжеров). Ими делаются возвратно-поступательные качания, что поочередно формирует добавочное давление и дальнейшее разряжение в камере насоса. Вследствие перемещения плунжера совершается поглощение и дальнейшее выдавливание воды. Превосходство таких насосов – это фактически бесшумная деятельность, неимение сложностей при эксплуатации и простота в период сервиса (к примеру, подобным насосам не нужно постоянная спецсмазка).

Существует ряд особенностей, которые выделяют плунжерные насосы среди подобных им устройств:

• Очень прочный и слаженный механизм, который обеспечивает максимально эффективное действие подкачки жидкости и воздуха;
• Стабильная работа, как при низком вакууме, так и при высоком давлении. Есть один нюанс в использовании насоса при высоком давлении, он заключается в том, что в таком режиме устройство использует большое количество масла. Это означает, что нужно постоянно следить за уровнем смазки, чтобы избежать заклинивания электродвигателя из-за нехватки масла;
• Подшипники с устройством независимого смазывания. Это означает, что масло для подшипников поступает к ним из отдельного резервуара, который никак не связан с масляным баком для работы насоса. Такая конструкция обеспечивает долгий срок службы подшипников и соответственно, уменьшает затраты на сервисное обслуживание насоса;

Где купить плунжерный насос?

В силу того, что отечественный рынок насыщен разнообразием вакуумной техники, которая поставляется из всех уголков мира, а также изготавливается российскими производителями, ниже представлен рейтинг наиболее надежных и популярных организации, которые занимаются продажей плунжерных вакуумных насосов.

1. Торговый дом Гидромаркет, Москва

Компания занимается прямой продажей вакуумного оборудования, пеногенераторов, вакуумной арматуры, аппаратов высокого давления и плунжерных насосов. В арсенале компании имеются производители из Италии, Австралии, Китая, Германии. За счёт такого изобилия ассортимента стран-производителей, ТД Гидромаркет может предоставить оборудование под любого покупателя, так как ценовая политика имеет очень широкий диапазон.

2. Московский поставщик вакуумной техники BestPump

Фирма имеет в наличии более 300 наименований вакуумной техники и является прямым поставщиком от 6 производителей, среди которых часть наименования таких устройств, предлагает китайская компания Donau, хорошо зарекомендовавшая себя на просторах отечественного рынка. BestPump занимается не только продажей оборудования для создания абсолютного вакуума, но и предоставляет сервисное обслуживание.

3. ООО Далкос, Москва

Компания занимается продажей вакуумного оборудования и запасных частей к нему. На сегодняшний день партнерами этой фирмы являются более 30 производителей из 8 стран, 6 из которых предоставляют прямую поставку плунжерных насосов. За счёт работы напрямую с заводами, цены на оборудование ниже, чем у конкурентов. Компания представляет такие фирмы по производству данных насосов как: Hammelmann, Cat Pumps, HAWE Hydraulik, LEWA, Wheatley Pump, Триплекс.

4. ООО Энергопромтехстрой, Нижний Новгород

Предприятие занимается производством и поставкой, как отдельных частей трубопровода, так и полноценных систем перекачки, подачи, откачивания и фильтрации разных жидкостей. Компания-производитель занимается изготовлением плунжерных насосов, тройников, вакуумной арматуры, переходных колец, шаровых кранов, клапанов, отводов и многого другого. За счёт многолетнего опыта Энергопромтехстрой выработал отличную стратегию по созданию водопроводного оборудования, которое имеет большой срок службы и качественную сборку.

5. Хавк (Hawk) сервис, Москва

Компания является прямым представителем итальянской компании, которая занимается производством вакуумной техники для трубопроводов с 1979 года. Помимо представленной компании в число партнеров входит более 40 других фирм, с которыми Хавк сервис имеет договора для прямой поставки продукции. Этот сервисный центр обслуживает большое количество крупных предприятий, сети автомоек и снабжает их вакуумными системами, комплектующим и предоставляет условия по сервисному обслуживанию.

infrez.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

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 Q_T называется объемным КПД поршневого насоса:

Объемный КПД — основной экономический показатель, характеризующий работу насоса.

2.5. Дифференциальный насос.

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 f_l. 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.

studfiles.net

Принцип работы плунжерного насоса

Устройство плунжерного насоса показано на рисунке.

Цилиндрический плунжер 4 установлен в камере 7. Криптоновый-шатунный механизм 8 приводит плунжер в движение.

При перемещении плунжера вправо (по схеме), объем рабочей камеры будет увеличиваться, давление в ней начнет падать, под действием внешнего давления напорный обратный клапан 3 закроется, а всасывающий 5 — откроется. Жидкость, из-за создавшегося в рабочей камере разряжения, начнет поступать от источника 9 в полость насоса через линию всасывания 6.

При перемещении плунжера влево, объем рабочей камеры будет уменьшаться, давление в ней начнет возрастать. По действием этого давления напорный клапан откроется, а всасывающий — закроется. Жидкость из рабочей камеры будет вытесняться в напорную линию 2 и поступает к потребителю 1.

После достижения поршнем крайнего положения цикл повторится.

---

---

В чем отличие плунжерных насосов от поршневых

По принципу работы и гидравлическим характеристикам плунжерные машины схожи с поршневыми насосами. Различие заключается в конструкции рабочих органов, в отличие от поршня, плунжер движется не касаясь стенок рабочей камеры, герметичность камеры обеспечивается неподвижным уплотняющим сальником, расположенным в корпусе насоса.

Достоинства плунжерных насосов

По сравнению с поршневым насосом плунжерный обладает следующими преимуществами:

• Обработка наружной поверхности плунжера технологически проще, чем обработка внутренней поверхности гильзы.
• Замена наружного неподвижного уплотнения осуществляется легче, чем подвижного поршневого.

Расчет подачи плунжерного насоса

Идеальная подача плунжерного насоса определяется объемом вытеснителя, частотой вращения приводного вала.

• где V — эффективный объем плунжера;
• S — площадь поперечного сечения плунжера;
• h — ход плунжера;
• n — частота вращения

Для расчета реальной подачи необхоимо учесть объемный КПД насоса:

Если в насосе несколько качающих узлов, то рассчитанную подачу необходимо умножить на количество узлов.

Индикаторная диаграмма плунжерного насоса

На рисунке показа индикаторная диаграмма плунжерного насоса с учетом времени t¹ запаздывания открытия и закрытия клапанов.

Процесс всасывания протекает по линии cd, скачкообразное изменение давление в начале процесса всасывания вызвано, тем, что открытие всасывающего клапана происходит не мгновенно, а жидкость обладает инерцией.

Процесс нагнетания протекает по линии ab, скачок давления в начале процесса нагнетания вызван открытия напорного клапана, а также инерционностью жидкости.

---

www.hydro-pnevmo.ru

Принцип работы поршневого насоса

Работа поршневого жидкостного насоса основана на принципе вытеснения. Основными рабочими органами поршневого насоса являются: цилиндр и поршень. Поршень перемещается в цилиндре совершая возвратно-поступательное движение.

Работа поршневого насоса в общем случае выглядит следующим образом

В цилиндре (позиция 8) перемещается поршень (позиция 7), жестко соединенный со штоком (позиция 9), являющимся исполнительной частью приводного кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня “вправо” полезный объем цилиндра, т.е. объем, заполняющийся жидкостью, увеличивается, вследствие чего давление в нем уменьшается. Всасывающий клапан(позиция 4) при этом поднимается, жидкость под действием внешнего давления на ее поверхности, чаще всего атмосферного, входит в цилиндр через сосун (позиция 1), открытый обратный клапан (позиция 2) и всасывающую трубу(позиция 3).

При ходе поршня “влево” жидкость, ранее вошедшая в цилиндр, выталкивается движущимся поршнем. Давление в цилиндре насоса при этом повышается. Всасывающий клапан (позиция 4) закрывается, а нагнетательный клапан(позиция 5) поднимается и жидкость из цилиндра поступает в нагнетательный трубопровод (позиция 6). Подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит вследствие вытеснения из цилиндра движущимся поршнем предварительно засосанной жидкости.

Плунжерные насосы

Плунжерные насосы являются разновидностью насосов вытеснения. Отличием плунжерного насоса является рабочий орган — плунжер. Его задачей является перемещение вдоль оси цилиндра. Перемещаются плунжеры за счет электропривода, раскручивающего коленвал.

Всасывание жидкости в цилиндр насоса происходит при движении плунжера вверх. При этом всасывающий клапан К1 поднимается и жидкость под действием внешнего давления входит в цилиндр насоса. При возвратном движении плунжера вниз клапан К1 прижимается к своему гнезду, закрывая его, а нагнетательный клапан К2 открывается, пропуская вытесняемую из цилиндражидкость в нагнетательный трубопровод.

Плунжер 1 насоса в работе соприкасается только с элементами сальника 2, уплотняющими плунжер в цилиндре. При этом тщательность уплотнения достигается сжимаемой сальниковым стаканом набивкой, уменьшающей трение и износ соприкасающихся поверхностей. Благодяря этому цилиндр плунжерного насоса не изнашивается, а служит только емкостью, заполняемой и опорожняемой в зависимости от направления движения плунжера.

Устройство поршневого насоса

В основу устройства поршневого насоса входит полый металлический цилиндр, в котором протекают все рабочие процессы.

Поршневой насос для воды в общем случае состоит из:
1. клапанов
2. поршня, перемещающегося в цилиндре
3. шатунного механизма
4. кривошипа

Назначение клапанов насоса состоит в том, чтобы впускать воду, при этом препятствуя её движению назад. В роли клапанов в зависимости от конструкции может выступать шарик или мембрана.

Гидравлические поршневые насосы в качестве уплотняющего элемента в обратном клапане используют шарик, изготовленный из стекла, пластика или металла.

В мембранно поршневой насос в качестве клапана устанавливается резиновая пластина (мембрана), закрепленная с одной стороны.

Перемещение поршня в цилиндре достигается благодаря вращению кривошипа, закрепленного на одном валу с электродвигателем.

В устройство поршневого насоса современного типа входит несколько клапанов, штоки которых закреплены на одном кривошипе. Вращаясь в подшипниках такие регулируемые насосы поршневого типа способны обеспечить стабильную подачу.

Плунжерные насосы способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор. Плунжерный насос может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.

В отличие от поршневого особенностью плунжерного насоса является отсутствие внутреннего уплотнения поршня. Это приводит к широкому использованию их в области высоких давлений.

При этом плунжерный насос высокого давления обладает рядом преимуществ:
   насос довольно прост в монтаже
  управлять плунжерным насосом высокого давления не составляет большого труда
  предусмотрена система смазки, позволяющая легко к ней добраться
  есть возможность отрегулировать плунжерный насос высокого давления на выход нужного рабочего давления

Отличие поршня от плунжера

По конструкции рабочего органа, вытесняющего жидкость из цилиндра, поршневые насосы бывают с дисковым поршнем и плунжерные.

Поршень насоса (на рисунке слева) имеет вид диска, уплотнение которого в цилиндре осуществляется с помощью специальных пружинящих разрезных металлических(а чаще всего чугунных) колец. Тщательное уплотнение дискового поршняв цилиндре может быть осуществлено также с помощью резиновых или кожанных манжет.

В отличии от поршня, плунжер (на рисунке справа) представляет собой пустотелый цилиндр. Он перемещается в уплотняющем сальнике не соприкасаясь со стенками рабочего цилиндра. Плунжеры изготавливаются в виде стержня(штока).

Рабочие характеристики

Подача поршневого насоса

Подачей насоса называется объемное количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Это определение относится ко всем насосам независимо от типов их конструкций.

Подача поршневого насоса Q выражается произведением вытесненного за один ход объема V на число рабочих ходов за единицу времени.

Объем V=f*S, где f – площадь поршня, а S – его ход.

Подача

Q = f*(S*i/60), где i – число ходов в минуту.

S*i/60 = Vср – средняя скорость движения поршня с учетом перемещения только при рабочем ходе.

Таким образом Q = f*Vср

Если рассматривать характеристику насоса, то подача поршневого насоса циклически изменяется во времени, график подачи жидкости в напорный трубопровод для насоса одностороннего действия имеет прерывистый характер.

В целях выравнивания графика подачи применяют поршневые насосы двойного действия.

Подача плунжерного насоса

Подача плунжерного насоса тройного действия равна утроенной подаче насоса одинарного действия.

Q = 3*f*(S*i/60)

Трехплунжерный насос создает в сравнении с поршневыми насосами равномерную подачу жидкости в систему нагнетания и, как правило, не нуждается в установке специальных устройств для выравнивания графика подачи.

Это свойство является существенным достоинством данного типа насосов.

Аксиально поршневой насос – принцип работы

Аксиально поршневой насос работает по следующему принципу: вал насоса при вращении вокруг своей оси придает движение элементам блока цилиндров. Вращение вала и наклонного диска заставляет цилиндры не только двигаться по кругу, но и совершать перемещение вперед – назад. Тем самым увеличивая объем камеры на всасе, и уменьшая его на нагнетании.

Такое движение вала насоса называется аксиальным отсюда и название агрегата – аксиально поршневой насос.

Соединение рабочей камеры насоса с всасыванием и нагнетанием происходит последовательно и за один полный оборот поршень забирает рабочую среду на всасе и выталкивает её на нагнетании.

Соединение области всаса и области нагнетания происходит в распределяющем устройстве, за счет того, что цилиндрический блок плотно прижат к распределяющему устройству. Между секторами распределительного устройства располагаются уплотняющие перемычки.

Для того, чтобы избежать риска возникновения гидроудара в уплотняющие перемычках сделаны дроссельные канавки, которые стабилизируют давление в камере

Механизм работы такого оборудования устроен немного сложнее, чем обычного поршневого насоса, но вместе с тем есть и определенные преимущества.

Аксиально поршневой насос имеет компактные размеры и показывает при этом хорошие мощностные характеристики, а возможность управления скоростью вращения создает фактически регулируемый поршневой насос.

Радиально поршневой насос

Радиально поршневой насос работает по следующему принципу: ротор вращается вместе с поршнями при этом поршни скользят по корпусу, прижимаясь с нему за счет пружин.

Рабочая камера расположена между всасывающем и нагнетающем клапанами. Сам поршень прижимается пружиной к эксцентрично расположенному кулачку, поэтому при вращении вала каждый поршень совершает возвратно поступательное движение.

Когда поршень выдвигается из камеры в камере увеличивается объем и создается область разрежения при этом всасывающий клапан открывается, а нагнетающий закрывается и жидкость заполняет рабочую камеру.

Потом поршень движется обратно и объем камеры уменьшается, а давление в камере увеличивается. Поэтому всасывающий клапан закрывается, а нагнетающий открывается и жидкость под давлением вытесняется в нагнетающий патрубок.

За один оборот вала каждый поршень совершает процесс всасывания и нагнетания.

Поршневой воздушный насос

Поршневой воздушный насос, всасывающий газ или воздух при давлении ниже атмосферного и выталкивающие их в атмосферу, называются вакуум-насосом.

В пищевой промышленности вакуум-насосы применяются главным образом, для отсасывания несконденсировавшихся паров и газов в выпарных станциях, варочных станциях заводов и фабрик, оборудованных вакуум-аппаратами, а также для создания вакуума в секциях вакуум-фильтров. Чаще применяются вакуум-насосы низкого вакуума, которые создают у своего всасывающего патрубка вакуум до 92-95% от атмосферного давления.

По принципу действия поршневой воздушный насос является компрессором, всасывающим газ при пониженном давлении, сжимающим его, а затем нагнетающим этот газ. Хотя практически давление давление нагнетания не намного превышает атмосферное, степень сжатия в поршневом воздушном насосе значительно больше, чем в обычном компрессоре.

При такой степени сжатия объемный КПД выходит небольшим – около 35%. Для повышения объемного КПД используют технические методы выравнивания давления на всасывании и нагнетании насоса, таким образом достигается высокий объемный КПД.

Преимущества и недостатки поршеного и плунжерного насоса

Огромным преимуществом насоса является его надежность и высокая ремонтопригодность. Эти два параметра вытекают не только из принципа работы, но и из конструкции насоса — насос изготавливается из высокопрочных материалов. Насос способен работать со средами у которых высокие требования к условиям пуска. Огромные преимуществом этого типа насосов, в отличии от циркуляционных насосов, является наличие возможности “сухого” всасывания, которым может похвастаться не каждый насос.

Из недостатков следует отметить низкую производительность. В настоящее время на рынке существуют модели, где этот показатель находится на приемлемом уровне, но у таких насосов отмечаются повышенные требования к параметрам эксплуатации, что выливается в высокую стоимость насоса.

Применение поршневого и/или плунжерного насоса

В насосах вытеснения величина напора принципиально не ограничена. Повышение же подачи может быть достигнуто лишь увеличением конструктивных размеров и числа рабочих ходов (числа оборотов).

В поршневых и плунжерных насосах, вследствие цикличности движения тела вытеснения поток жидкости является неустановившимся, и повышение скорости потока, а следовательно, и подачи за счет увеличения числа оборотов ограниченно явлениями инерции.

Отсюда областью применения поршневых и плунжерных насосов становятся высокие давления при относительно малых подачах.

В прессовых установках и химической промышленности строятся насосы с напором в 1000 атмосфер и более. Специализированные поршневые насосы допускается использовать при работе с агрессивными средами, взрывоопасными смесями и некоторыми видами топлива. Но область применения этого типа насосов не ограничивается только промышленной сферой. Эти насосы применяют так же для обеспечения чистой водой в бытовых нуждах.

Хотя поршневой жидкостный насос не рассчитан на большие объемы циркуляции, но отличается высокой надежностью и при своевременном техническом уходе способен проработать очень длительный срок.

Поршневой насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.

Поршневые насосы занимают отдельную нишу на рынке, они удовлетворяют требования как частных пользователей, так и потребности крупных производств. Потребность же насосов этого типа в бытовых нуждах обусловлена как простотой их конструкции и нетребовательностью содержания, так и высоким эксплуатационным ресурсом техники этого типа.

www.nektonnasos.ru

Функциональные особенности плунжерного насоса

Плунжерные насосы относятся к категории гидравлических приборов дозирующего типа. Подобная конструкция позволяет дозировать и смешивать различные составляющие компоненты растворов в необходимом соотношении. В соответствии с конструктивными особенностями данная категория насосов делится на две группы: объемные и необъемные.

Плунжерные насосы объемного типа по своему функционалу и принципам работы напоминают поршневые. Основное различие кроется в устройстве специального поршня — плунжера. Данный агрегат представлен в виде металлического стержня, имеющего возвратно-поступательное движение. Какого-либо контакта со стенками рабочей камеры насоса при этом не происходит. Как главный рабочий элемент насоса, плунжер должен соответствовать определенным требованиям, а именно, быть прочным, герметичным и устойчивым к износу.

Специфика работы плунжерного насоса заключается в направлении движения плунжера. Когда агрегат движется вправо, происходит понижение давления внутри рабочего отсека при сохранении стабильно высоких показателей во всасывающем трубопроводе. При таком перепаде давления включается в работу всасывающий клапан, посредством которого раствор переходит в рабочую камеру. При движении агрегата влево происходит обратный процесс, и раствор вытесняется из рабочей камеры.

При перемене уровней давления в плунжерном насосе возможно возникновение пульсации. Это может негативно отразиться на работоспособности прибора, поэтому рекомендуется устранять данную проблему. Можно прибегнуть к применению нескольких плунжеров, соединенных посредством вала и движущихся в цикличном режиме. Также возможна дифференциальная работа устройства, когда жидкость перекачивается в любом направлении.

Типы плунжерных насосов

Водяные плунжерные насосы функционируют по тому же принципу, как и большинство других насосов. Перекачиваемые объемы целиком зависят от внутреннего давления — чем выше его уровень, тем большими возможностями обладает устройство.

В зависимости от особенностей конструкции выделяют различные типы насосов:

— вертикальные и горизонтальные;
— одно- и многоплунжерные;
— с управлением в ручном или в автоматическом режиме;
— с рубашкой обогрева и без нее;
— одно- и многоцилиндровые;
— с герметизацией цилиндров.

Категория насосов высокого давления производит работу с жидкостями различных свойств, поэтому их изготавливают из тех материалов, которые соответствуют данной среде.

www.kakprosto.ru