Принцип работы поршневого приводного насоса

Всасывание и нагнетание (подача) жидкости в поршневом насосе происходит при возвратно-поступательном (Рис.1) движении поршня 6 в цилиндре 5 насоса. Для преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движения поршня служит кривошипно-шатунный механизм, состоящий из кривошипа 10, шатуна 9, крейцкопфа 8 и штока 7. Перекачиваемая жидкость из приемника 12 поступает в рабочую камеру насоса 3 по всасывающему трубопроводу 1, а отводится от насоса к потребителю по напорному трубопроводу 4. Для поочередного соединения рабочей камеры со всасывающим и нагнетательным трубопроводами служат клапаны – всасывающий 2 и нагнетательный 11.

При движении поршня слева направо создается разрежение – давление в цилиндре насоса ниже давления над перекачиваемой жидкостью в приемнике. Под действием разности давлений открывается всасывающий клапан и жидкость по всасывающему трубопроводу поступает в цилиндр насоса. Этот процесс называется всасыванием. Он длится до тех пор, пока поршень не займет крайнее правое положение. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого всасывающий клапан закрывается и открывается нагнетательный. Жидкость под давлением вытесняется из цилиндра в нагнетательный трубопровод. Далее циклы периодически повторяются.

Поршневой насос одностороннего действия состоит из корпуса, внутри которого расположена рабочая камера с всасывающим и напорным клапанами и цилиндр с поршнем, совершающим возвратно – поступательное движение. К корпусу присоединены всасывающий и напорный трубопроводы. Вращательное движение вала приводного двигателя преобразуется в возвратно – поступательное движение поршня с помощью кривошипно – шатунного механизма. При ходе поршня вправо в цилиндр засасывается объем жидкости V = FS

(где F – площадь поршня; S – ход поршня). При ходе поршня влево этот же объем вытесняется в напорный трубопровод. Таким образом, насос одностороннего действия за один оборот кривошипа совершает один цикл всасывания и один цикл нагнетания.

Теоретическая подача насоса в этом случае составляет

 

Q_т = FSn,

где n – частота вращения кривошипа, мин^-1.

Действительная подача Q меньше теоретической вследствие запаздывания закрытия напорного и всасывающего клапанов, утечек через клапана, сальниковые и поршневые уплотнения, а также за счет выделений воздуха и газов из перекачиваемой жидкости.

Поэтому действительная подача

Q = h _об FSn,

где h _об – объемный КПД насоса или коэффициент наполнения, зависящий от размеров насоса и составляющий 0,9 – 0,99.

Теоретически поршневой насос может развивать любой напор. Однако практически напор ограничивается в зависимости от прочности отдельных деталей, а также от мощности двигателя, приводящего насос в действие.

Основной недостаток поршневых насосов одностороннего действия – прерывистая и неравномерная подача.

Существует несколько способов уменьшения неравномерности движения жидкости в системе, соединенной с поршневым насосом. Одним из них является применение поршневых насосов двустороннего действия, у которых камеры с клапанами располагаются по обе стороны цилиндра и поэтому движения поршня в любую сторону является рабочим: цикл всасывания в левой камере соответствует цикл нагнетания в правой, и наоборот.

Подача поршневого насоса двустороннего действия почти вдвое больше подачи насоса одностороннего действия тех же геометрических размеров.

 

 

 

Поршневой насос одностороннего действия.

 

4 11

5 6 7 8 9 10

3

S

2 S = 2 r

 

 

12

Рис.1 1- всасывающий трубопровод; 2 – всасывающий клапан; 3 – рабочая камера; 4 – напорный трубопровод;

5 – цилиндр; 6 – поршень; 7 – шток; 8 – ползун; 9 – шатун; 10 – кривошип;

11 – нагнетательный клапан; 12 – приемник.