Принцип работы поршневого насоса

Поршневой насос представляет собой объемную машину с возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре.

На рисунке 6.1 представлена схема гидравлической части однопоршневого насоса одностороннего действия.

Рисунок 6.1

Принцип действия такого насоса заключается в следующем. При ходе поршня 1 вправо в рабочей камере цилиндра 2 освобождается объем и давление снижается (р<р_В), открывается всасывающий клапан 3. По мере движения поршня цилиндр заполняется жидкостью — этот процесс называется процессом всасывания.

Когда поршень дойдет до конца хода и остановится, чтобы изменить направление движения справа налево (p=р_B), тогда всасывающий клапан закрывается. Как только поршень начинает двигаться влево, давление в цилиндре возрастает (р>р_В) и открывается нагнетательный клапан 4.

Жидкость поршнем вытесняется из цилиндра — происходит процесс нагнетания до конца хода поршня влево.

Из принципа действия поршневого насоса выявляются особенности его конструкции:

• рабочая камера (цилиндр) изолирована от подводящего и напорного трубопроводов клапанами;
• подача насоса зависит от геометрических размеров насоса (длины хода и площади поршня) и от числа двойных ходов поршня;
• пределы преодолеваемого поршнем давления (напора) зависят от установленной мощности и прочности деталей насоса, т.е. насос может развивать любой напор;
• поршень движется с переменной скоростью (от 0 в начале хода до максимальной в середине хода и снижающейся до нуля в конце хода).

В зависимости от условий работы и свойств перекачиваемых жидкостей насосы имеют весьма разнообразные конструкции. Ниже изложены некоторые принципы классификации поршневых насосов.

1. По типу приводной части различают насосы приводные, прямодействующие, ручные.

Приводные насосы — это насосы, у которых в приводной части имеется кривошипно-шатунный механизм для преобразования вращательного движения приводного вала в возвратно-поступательное движение поршня.

Рисунок 6.2

На рисунке 6.2 приведена схема приводного насоса, у которого приводная часть состоит из крейцкопфа 1, шатуна 2 и кривошипного вала 3. Кроме этих частей, для снижения числа ходов поршня в приводной части обычно имеется редуктор.

Прямодействующие насосы — это насосы, у которых поршень насоса общим штоком связан с поршнем двигателя.

На рисунке 6.3 представлена схема прямодействующего насоса, у которого приводная часть представляет собой паровую машину, состоящую из парового цилиндра 1, поршня 2 со штоком 3, непосредственно соединенным со штоком гидравлической части насоса, и золотниковой коробки распределения пара 4. В качестве двигателя прямодействующего насоса могут быть применены также гидравлические силовые цилиндры и пневмоцилиндры.

Рисунок 6.3

1. Ручные насосы — это насосы, у которых движение поршня осуществляется с помощью рукоятки вручную.

2. По расположению осей цилиндров насосы бывают горизонтальные, вертикальные и с осями, расположенными наклонно по отношению к основанию.

3. По числу цилиндров насосы выполняются одно, двух, трех и многоцилиндровыми.

4. По конструкции поршня насосы бывают:

а) собственно поршневые, т.е. поршень представляет собой диск с уплотнениями, которые плотно прилегают к цилиндру (рисунок 6.4), такие поршни применяются в насосах двухстороннего действия, имеющих большие подачи;

Рисунок 6.4 Рисунок 6.5

б) плунжерные — плунжер имеет длину, значительно превышающую диаметр (рисунок 6.5) и применяются при значительных давлениях и малых подачах;

в) с проходным поршнем, имеющим в теле нагнетательный клапан (рисунок 6.6). Такие поршни находят широкое применение в глубинных насосах для добычи нефти, в которых диаметр цилиндра ограничен размерами скважины;

Рисунок 6.6

г) диафрагменные насосы, в которых изменением формы эластичной пластины достигается изменение объема рабочей камеры (рисунок 6.7).

Насосы с диафрагмой имеют малую длину хода и создают малые подачи.

Рисунок 6.7

5. По числу действия различают насосы:

а) одностороннего действия, когда один ход поршня, сопровождается всасыванием жидкости, а другой — нагнетанием (рисунок 6.8)

Рисунок 6.8 Рисунок 6.9 Рисунок 6.10

б) двухстороннего действия, когда каждый ход поршня сопровождается процессами всасывания и нагнетания (рисунок 6.9).

в) дифференциального действия (рисунок 6.10), в котором — совершается один процесс всасывания при ходе поршня вправо и два процесса нагнетания. При ходе вправо жидкость нагнетается из камеры Б, а при ходе влево из камеры А часть жидкости протекает в камеру Б, а другая — в напорный трубопровод, улучшая равномерность ее поступления.

Источник: studopedia.ru

Описание насоса

Поршневые насосы являются разновидностью объемных насосных установок, где жидкость перемещают вытеснители, выталкивая ее из статичных рабочих камер. Рабочая камера поршневого насоса это замкнутое пространство, которое поочередно сообщается с входом/выходом насоса. Вытеснитель это рабочий орган насосной установки, осуществляющий вытеснение вещества.

Поршневые насосы сообщают перекачиваемой жидкости энергию, преобразовывая ее из механической энергии двигателя, т.е. данный тип насосов, придает перемещаемой жидкости энергию для того, чтобы она внутри трубопровода могла преодолевать такие явления как сопротивление, инерцию и статическую высоту.

Существуют различные классификации поршневых насосов, которые учитывают конструктивные особенности поршневых насосных установок, особенности функционирования агрегатов, вид жидкости с которой работает насос, показатель быстроходности рабочего органа и создаваемого рабочего давления.

Разновидности и типы поршневых насосов

Так, поршневые насосы могут иметь ручной и механический привод. Насосы, имеющие механический привод подразделяются, в свою очередь, на два вида:

• Приводные насосы, где поршень активируется при помощи шатунно-кривошипного механизма от двигателя, который располагается отдельно и соединяется с насосом посредством передачи;
• Насосы прямого действия, где поршень совершает возвратно-поступательные движения посредством штока напрямую от поршня бескривошипной паровой машины, являющейся единой системой с насосной установкой.

По виду рабочего органа, который обеспечивает вытеснение жидкости, поршневые насосы бывают:

• Поршневыми (поршень имеет дискообразную форму);
• Плунжерными (поршень имеет цилиндрообразную форму);
• Диафрагмовые (рабочая жидкость отделяется от поршня специальной диафрагмой, а в цилиндре находится масло/эмульсия). Такие насосы используются для перекачки жидкостей, которые содержат различные примеси, химически агрессивных жидкостей, строительных растворов. Диафрагма может активироваться обычным рычагом. Рабочая камера оснащена двумя патрубками, один из которых всасывающий, другой – напорный. Шток двигается возвратно-поступательно и соединяется с диафрагмой. Насосы с диафрагмой используются в составе автомобильных двигателей в качестве бензонасосов.

В соответствии со способом действия поршневые насосы бывают следующих видов:

• Поршневой насос одинарного действия;
• Поршневой насос двойного действия. Такой насос более равномерно подает жидкость, если сравнивать его с насосами простого или дифференциального действия, т.к. он оснащен двумя рабочими камерами, располагающимися по обе стороны цилиндра, где находятся нагнетающие и всасывающие клапаны. Благодаря этому, поршень нагнетает жидкость два раза, пока коленчатый вал совершает один оборот. Существенно снижает пульсацию перекачиваемой жидкости воздушный колпак, который соединен с патрубком;


• Дифференциальные поршневые насосы. Такие насосы являются насосам двустороннего действия и оснащены двумя рабочими камерами, одна из которых не имеет клапанов, а другая имеет всасывающий и рабочий клапан. В связи с тем, что насос нагнетает перекачиваемую жидкость два раза за один оборот вала, подача жидкости в значительной степени выравнивается.

Поршневые насосы классифицируются по расположению (горизонтальные и вертикальные) и количеству цилиндров (оснащенные одним, двумя, тремя и более цилиндрами).

По числу поршней выделяют насосы с одним, двумя и более поршнями. Кроме того, согласно показателю величины подачи различают насосы с большими поршнями (диаметром более 150 мм), средними (диаметром от 50 до 150 мм) и малыми поршнями (диаметр менее 50 мм). В соответствии с тем, насколько быстроходен рабочий орган, выделяют три типа насосов: тихоходные поршневые насосы (от 40 до 80 двойных ходов в минуту), поршневые насосы средней быстроходности (50-80) и быстроходные поршневые насосы (150-350).

Данный вид насосов используется для перекачивания холодной воды (обыкновенный насос), горячей воды (горячий насос), для работы с кислотными веществами (кислотный насос), глинистыми растворами (буровой насос) и т.п.

Принцип работы поршневого насоса двойного действия

Согласно уровню рабочего давления различают насосы, создающие высокое, среднее и малое давление.

Поршневые насосы могут быть прямодействующими или вальными по способу движения главного звена. В насосах прямого действия главное звено совершает возвратно-поступательные движения, при этом, в вальных агрегатах (например, кулачковые) ведущее звено вращается.

Широкое распространение получили кулачковые и погружные насосы.

Так, кулачковый насос имеет один цилиндр, в котором рабочий орган активируется посредством кулачка, а возвращается в первоначальную позицию посредством пружины. Данный тип насосов неравномерно подает жидкость, но компактен по своей конструкции. В кулачковых насосах цилиндры имеют радиальное расположение, а оси пересекаются в общем центре. Башмаки сокращают контактное давление между вытеснителем и кулачком. Кулачковые насосы способны нагнетать высокое давление и поэтому используется в гидропроводах, при нагнетании жидкости в гидропрессах и как топливные насосы в составе дизельных двигателей.

Погружные насосы являются очень компактными и используются для работы на скважинах.

Основные узлы/детали поршневых насосов

Поршневые насосы являются видом объемных агрегатов, где вытеснители выталкивают жидкость из статичных рабочих камер. Основными узлами поршневого насоса являются такие элементы как его рабочая камера и вытеснитель. Рабочая камера объемного насосного оборудования это замкнутое пространство, которое по очереди сообщается со входом/выходом насосной установки. Вытеснитель это рабочий орган совершающий вымещение вещества из рабочих камер агрегата.

Принцип действия поршневых насосов

В поршневом насосе простого действия вытеснитель соединяется посредством штока с кривошипно-шатунным механизмом и таким образом, двигается возвратно-поступательно внутри цилиндра. При движении поршня вправо, в рабочей камере создается пустота. Как результат, клапан всасывает рабочую жидкость в камеру через трубопровод. При совершении поршнем обратного хода (влево) нагнетательный клапан находится в открытом положении, всасывающий, соответственно, в закрытом положении. Так, жидкость нагнетается в напорный трубопровод. Чтобы повысить показатель производительности поршневых насосов, их зачастую изготавливают двойными, тройными и т.д. Поршни в таких насосах активируются посредством одного коленчатого вала.

Принцип работы трехпоршневого насоса

Преимущества поршневых насосов

Преимуществами поршневых насосов, перед другими видами насосных установок являются:

• Независимость подачи жидкости от напора, что делает возможным их применение как насосов дозаторов;
• Сравнительно высокий показатель КПД (выше, чем на пример у центробежных агрегатов);
• Тихоходность

Поршневые насосы подают жидкость прерывисто и обладают значительными габаритами в сравнении, на пример, с центробежными насосами. Они сложны в конструкции, но при этом могут создавать большие напоры. Данный вид насосов используют для работы с чистыми жидкостями, т.к. они оснащены клапанами. Примеси в рабочей жидкости способны привести к поломке.

Применение в промышленности поршневых насосов

Поршневые насосы активно используются в системах водоснабжения, быту, в пищевой и химической промышленности, при производстве оборудования для напыления различных материалов. Разновидность поршневых насосов, такая как на пример диафрагменный агрегат применяется в составе двигателя внутреннего сгорания в качестве системы подачи топлива, а также для работы со строительными смесями и прочими веществами, которые содержат примеси. Погружной насос получил широкое распространение при работе на скважинах. Буровой насос применяется при перекачке глинистых растворов.

Источник: ence-pumps.ru

Ходовая часть установки

С отдельным механизмом отбора мощностей или встроенным приводом

Размеры и веса ходовой части установки

Шасси:

• Шасси сделаны из стали с поперечными прикрепленными U каналами, приваренной трубчатой траверсой, жесткая конструкция.
• Стабилизаторы на первой и последней осях
• Все компоненты, включая детали под корпусом, имеют антикоррозионное покрытие и покрашены.

Дизельный двигатель:

• Дизельный двигатель автомашины используется для приведения в действия насоса высокого давления, как привод установки водяной струи, вращающегося вентилятора, бустерного насоса и гидронасоса, необходимого для погружения в бак и гидравлического открытия задней дверки.
• Двигатель по версии 5
• Система предварительного нагрева топлива
• Воздушная горловина и воздушный фильтр, установленные вертикально сзади
• Выхлопная труба

Tехнические параметры двигателя:

• Мощность: 370 kW = 503 лс
• Общий объем цилиндра: 15500 cm³

Трансмиссия

• Коробка передач
• Передняя и задняя передача
• Дополнительное охлаждение трансмиссионного масла
• Электроограничитель скорости (макс. скорость 90 км/ч)
• Ручной регулятор скорости

Оси

• Передаточное отношение ведущей оси I = 4,1
• Амортизаторы и стабилизаторы на первой и второй осях

Тормозная система

• Двухконтурная тормозная система
• Автоматическая регулировка тормозов
• Осушитель воздуха пневмосистемы, включая отопление
• Дисковые тормоза на передней и второй осях
• Ручной тормоз
• Антиблокировочная система (ABS)
• Система ASR (противобуксовочная)

Система привода

• Гидравлический рулевой механизм

Электричество

• Генератор 28 V /100 A мощностью, достаточной для стабильной и надежной работы всего управляемого оборудования
• Стартер 24 V
• Батареи 12 V/ 165 A

Колеса и шины

• Пневматические беcкамерные шины, обеспечивают надежную работу установки и оборудования с большими нагрузками и в жестких условиях.

Стальные обода

• Передний: 9,00×22,5
• Задний: 9,00×22,5

Система безопасности

• Полностью оснащен огнями и приборами безопасности, такими как желтые галогеновые вращающиеся огни, предупреждающие индикаторы, отражатели.
• Прибор остановки «процесса очистки» в течение 10 сек и устройство, позволяющее покинуть проход в чрезвычайных случаях.
• Тормозные колодки и местоположение водоструйного агрегата на передней и задней осях для проведения ремонтных работ

Защиты

• Привод муфты, привод бустерного насоса и все другие движущиеся части имеют защиту в соответствии с европейскими нормами.

Насос высокого давления

Установлен на прочной стальной раме, муфта и гидродвигатель вмонтированы

Установка высокого давления, состоящая из:

• поршневой насос высокого давления
• регулятор температуры масла для насоса
• линия всаса с бустерным насосом
• водный фильтр 50 µ.

Фильтр и измерители

• Ширина сетки водного фильтра, установленного между бустерным насосом и перед насосом высокого давления, составляет 10 µм. Дополнительные фильтры будут установлены в местах заливки чистой воды в бак. Благодаря этому грязная вода не попадет в систему.
• Показания манометра насоса, масляного манометра, водного термометра и спидометра двигателя будут отображаться на контрольной панели в кабине водителя

Баки для воды

Бака для чистой и отработанной воды соединены в один резервуар, имеющий два горизонтальных отделения. Данная конструкция гарантирует оптимальное и равное распределение веса по обеим задним осям.

Бак для чистой воды

• Водный бак установлен на ходовой части
• Бак полностью изготовлен из нержавеющей стали что обеспечивает долгий срок службы
• Заливной трубопровод (DN 50) с 2 фильтрами (1 x 100 µ и 1 x 25 µ) и гарнитура для подсоединения заливочного гидрошланга, включая обратный клапан.
• Сливной трубопровод, включая шаровой клапан DN 50
• Электрический индикатор уровня
• Система предупреждения изменения уровня воды, 2 этапа:
  1. Оптический сигнал на дисплее на первом уровне
  2. Автоматическая остановка подачи высокого давления для защиты насоса высокого давления
• Вместимость бака для чистой воды: 6.400 л

Бак для отработанной воды

• Бак изготовлен из нержавеющей стали, что обеспечивает долгий срок службы
• Сливной трубопровод, включая шаровой клапан DN 50, грязевой сепаратор в баке, чтобы частицы грязи не проходили через этот сливной трубопровод.
• С помощью гидропривода открывается задний затвор. Для сброса отходов, для очистки бака и его ремонта с помощью двух гидроцилиндров открывается разгрузочная дверь.
• Вместимость бака для отработанной воды: 7.200 л
• Заливной трубопровод (DN 50) с гарнитурой для подсоединения гидрошланга.

Система очистки / Водоструйная установка / Система камерного наблюдения

Вращающаяся водоструйная установка – это целиковая мощная конструкция, корпус которого изготовлен из нержавеющей стали. При обычной работе устройство очистки поверхности приподнято и располагается под ходовой частью машины. Если оператор хочет запустить его на взлетно-посадочной полосе, то устройство очистки поверхности переместится с помощью гидропривода в свое рабочее положение.

Для обзора и наблюдения за устройством по очистке и результатом очистки взлетно-посадочной полосы на верхней части кузова машины с правой стороны установлена цветная камера. Монитор будет установлен внутри кабины водителя.

Когда оператор запускает процесс, установив необходимое давление и необходимую скорость автомашины, он сначала нажимает на кнопку «запуск», и устройство очистки поверхности автоматически опускается на колеса, затем привод автомашины начинает работать и передвигать всю машину — до того, как система управления начнет увеличивать давление насоса до уровня заданного давления.

Если водитель нажмет сцепление и/или педаль тормоза, давление немедленно снизится, установка очистки поверхности будет поднято, и автомашина остановит движение.

Технические параметры установки очистки поверхности

Температуры

Система может непрерывно работать при окружающих температурах до 55°C

Источник: intech-gmbh.ru