1.1. Классификация поршневых насосов

1.По способу приведения в действие:

1.1. Приводные, в которых поршень приводится в движение шатунно-кривошипным механизмом от отдельно расположенного двигателя, присоединенного к насосу при помощи той или иной передачи;

1.2. Прямого действия, в которых возвратно-поступательное движение поршня насоса обеспечивается от гидравлического (пневматического) цилиндра, представляющего вместе с насосом один агрегат;

1.3. Ручные.

2.По роду органа, вытесняющего жидкость:

2.1. Поршневые (рис. 1.1. а, в, г), имеющие поршень в форме диска;

2. Плунжерные (рис. 1.1. б), поршень которых выполнен в виде длинного цилиндра (плунжера);

3. Диафрагменные (рис. 1.1. д, е, ж), в которых объем рабочей камеры образован стенками клапанной коробки и перемещающейся диафрагмой. В зависимости от конструкции диафрагма может быть пассивной (рис. 1.1. д, е) или активной (рис. 1.1. ж).

3.По способу действия:

1. Одинарного действия (рис. 1.1. а, б);

2. Двойного действия (рис. 1.1. в);

3. Дифференциальные (рис. 1.1. г).

4.По расположению цилиндра:

4.1. Горизонтальные;

4.2. Вертикальные.

5.По числу цилиндров:

1. Одноцилиндровые;

2. Двухцилиндровые;

3. Трехцилиндровые;

4. Многоцилиндровые.

6.По роду перекачиваемой жидкости:

1. Обыкновенные;

2. Горячие (для перекачки горячих жидкостей);

3. Буровые (для перекачки промывочных растворов при бурении скважин и др.);

4. Специальные (кислотные и др.).

7.По быстроходности рабочего органа:

7.1.Тихоходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) 40 - 80 в минуту;

2. Средней быстроходности, с числом двойных ходов поршня (плунжера) 80 - 150 в минуту;

3. Быстроходные, с числом двойных ходов поршня (плунжера) 150 - 350 в минуту.

8.По развиваемому давлению:

8.1.Малого давления Р, менее 1 МПа;

8.2.Среднего давления Р, находящегося в пределах 1...10МПа;

8.2. Высокого давления Р, более 10 МПа.

9. По подаче:

9.1.Малые, диаметр поршня D менее 50 мм;

9.2.Средние, диаметр поршня D находится в пределах 50... 150 мм;

9.3.Большие, диаметр поршня D более 150 мм.

Рис.1.1. Схемы поршневых насосов

1.2. Принцип работы поршневого насоса

В поршневом насосе, перекачивающем жидкость, происходит поочередное заполнение жидкостью рабочих камер и ее вытеснение в результате увеличения или уменьшения их объема.

Поршневые насосы состоят из механической и гидравлической частей. Гидравлическая часть служит для преобразования механической энергии поршня или плунжера в механическую энергию жидкости. Механическая часть предназначена для преобразования движения входного звена привода в возвратно-поступательное движение поршня или плунжера.

Простейший поршневой насос (рис. 1.1. а) состоит из цилиндра 4, поршня 5, соединенного при помощи штока 6 с приводной частью насоса 7, всасывающего 2 и нагнетательного 1 клапанов, размещенных в клапанной коробке 3.

Пространство, ограниченное поршнем, стенками цилиндра и клапанной коробкой, называется рабочей камерой насоса. Объем рабочей камеры обусловлен положением поршня: минимальный соответствует левому предельному положению поршня и называется объемом «мертвого» пространства, максимальный - предельному правому положению поршня. Разница между максимальным объемом и объемом «мертвого» пространства называется полезным объемом рабочей камеры.

При движении поршня вправо (ход всасывания) объем рабочей камеры увеличивается, а давление в ней уменьшается. Перекачиваемая жидкость под действием атмосферного давления открывает всасывающий клапан и заполняет рабочую камеру. В это время нагнетательный клапан закрыт. Таким образом, при ходе всасывания рабочая камера связана с всасывающим патрубком и изолирована от нагнетательного патрубка.

При обратном ходе поршня в рабочей камере создается давление, превышающее давление в нагнетательном патрубке, нагнетательный клапан открывается и жидкость, по объему соответствующая полезному объему рабочей камеры, вытесняется.

Во время нагнетательного хода рабочая камера насоса связана с нагнетательным патрубком (клапан 1 открыт) и изолирована от всасывающего (клапан 2 закрыт).

Одним из конструктивных вариантов насоса одинарного Действия является плунжерный, или скальчатый, насос (рис. 1.1. б). При перемещении плунжера 8 в цилиндре 4 изменяется объем рабочей камеры, в результате чего происходит всасывание в рабочую камеру или вытеснение из нее жидкости через клапаны 2 и 1, как у насоса одинарного действия.

Насосы двойного действия (рис. 1.1. в) позволяют увеличить равномерность подачи без существенного усложнения конструкции. Насос имеет две рабочие камеры - слева и справа от поршня 5, две клапанные коробки 3, каждая из которых имеет всасывающие 1 и нагнетательные 2 клапаны. Всасывающий и напорный патрубки общие для двух камер.

При движении поршня влево жидкость из всасывающего патрубка поступает в правую полость, а жидкость, находящаяся в левой полости, вытекает в нагнетательный патрубок. При движении поршня вправо всасывание происходит в левой полости, а нагнетание - из правой, т.е. каждая камера работает как насос простого действия.

Дифференциальный насос (рис. 1.1. г) имеет также две камеры. Левая камера имеет всасывающий 2 и нагнетательный 1 клапаны, правая вспомогательная камера клапанов не имеет. При движении поршня 5 вправо в левой камере происходит всасывание - жидкость через всасывающий клапан 2 поступает из всасывающего патрубка в левую рабочую камеру. Нагнетательный клапан 1 при этом закрыт, а жидкость, вытесняемая из правой вспомогательной рабочей камеры, поступает в нагнетательный патрубок. При ходе поршня влево жидкость вытесняется через нагнетательный клапан 1 во вспомогательную камеру 9, объем которой увеличивается, а оставшаяся часть жидкости идет в нагнетательный патрубок. Таким образом независимо от направления движения поршня происходит подача жидкости.

Диафрагменные насосы (рис. 1.1. д, е, ж) отличаются от рассматриваемых конструкций наличием диафрагмы 10, образующей вместе с корпусом и клапанами рабочую камеру насоса.

Работа диафрагменного насоса (рис. 1.1. д, е) аналогична работе насоса одинарного действия: при движении плунжера 8 вправо происходит изменение объема рабочей камеры, диафрагма прогибается, перекачиваемая жидкость поступает через всасывающий клапан в рабочую камеру. При движении плунжера влево объем рабочей камеры уменьшается и перекачиваемая жидкость через напорный клапан вытесняется в нагнетательный патрубок.

В зависимости от конструкции насоса различаются «пассивные» и «активные» диафрагмы. В первом случае (рис. 1.1. д, е) диафрагма предназначена только для разделения перекачиваемой жидкости и жидкости, передающей энергию от плунжера. При этом перепад давлений на диафрагме минимальный и обусловлен потерями энергии на ее деформацию. Во втором случае (рис. 1.1. ж) диафрагма передает усилие от штока 6 на жидкость и находится под давлением, развиваемым насосом. Малая прочность диафрагм и их низкая усталостная прочность обусловливают применение «пассивных» диафрагм в насосах, работающих при высоких давлениях и малом числе качаний, и «активных» диафрагм в насосах, обеспечивающих низкие давления при большом числе качаний (топливные системы ДВС).