3.3. Возвратно-поступательные (поршневые) насосы
В возвратно-поступательных насосах силовое взаимодействиерабочего органа с жидкостьюпроисходит в неподвижныхрабочихкамерах, которыепопеременносообщаются с полостямивсасывания и нагнетанияза счетвпускного и выпускногоклапанов.
В качестверабочего органа (вытеснителя) в возвратно-поступательных насосахиспользуется поршень,плунжерили гибкая диафрагма (мембрана). В связи с этимони подразделяютсянапоршневые, плунжерные и диафрагменные.
Всю группувозвратно-поступательных насосовиногда называют поршневыминасосами.
Возвратно-поступательные насосытакже делятсяпо способу приводавытеснителяна прямодействующие и вальные. Приводпрямодействующегонасоса осуществляетсяза счетвозвратно-поступательноговоздействиянепосредственнона вытеснитель.Примером такого насоса может служить простейшийсадовый насос. Приводвальногонасоса осуществляетсяза счет вращенияведущеговалас преобразованиемвращательного движенияв возвратно-поступательноедвижениепри помощи кулачковогоиликривошипно- шатунногомеханизма.
Рассмотрим устройство и принцип работытакого насоса с вальным приводом.На рис. 3.3приведена конструктивнаясхема поршневого насосас кривошипно-шатунным механизмом.Приводной валчерез кривошип 6 радиусомr и шатун 5приводит в движение поршень2 площадьюSп,который движетсявозвратно-поступательнов корпусе(цилиндре).Насостакжеимеет дваподпружиненныхклапана:впускнойивыпускной. Рабочейкамерой1 насоса является пространство
Рис. 3.3. Схема поршневого насоса
слева от поршня, ограниченное корпусом, поршнем 2, а также клапанами.При движениипоршня 2вправожидкостьчерез впускной клапанзаполняетрабочуюкамеру, т.е. обеспечиваетсявсасывание. При движении поршня 2влевожидкостьнагнетается внапорныйтрубопроводчерез клапан.
Насосы с поршнемв качестве вытеснителяявляются наиболее распространеннымииз возвратно-поступательных насосов. Онимогут создаватьзначительныедавления(до30…40МПа). Однаковыпускаютсятакженасосы, рассчитанныеназначительноменьшие давления(до1…5МПа).
Насосы с подпружиненными клапанамидопускают до100…300рабочихциклов в минуту. Насосы склапанами специальной конструкциипозволяют увеличивать этот параметрдо 300…500циклов в минуту.
Объемный КПДηо большинства поршневых насосовсоставляет 0,85…0,98. ПричембóльшиезначенияКПДсоответствуютнасосам большого размера, а маленькие значения – малым.Гидравлический КПДηг учитывает гидравлические потери в клапанах, и его значения лежат для этих насосовв пределах 0,8…0,9. Механический КПДηм –0,94…0,96.
Полный КПДη для большинства поршневых насосов составляет0,85…0,92.
Значительно реже применяются насосы с плунжером в качестве вытеснителя. У этих насосов существенно больше поверхность контакта между корпусом и вытеснителем, что позволяет значительно лучше уплотнить рабочую камеру. Плунжерные насосы обычно изготавливаются с высокой точностью. Поэтому они являются весьма дорогими, но позволяют получать очень высокие давления до 150…200 МПа.
Диафрагменные насосы, в отличие от рассмотренных ранее насосов, достаточнопросты в изготовлении и дешевы, ноне могут создавать высокие давления, так как это ограничивается прочностью диафрагмы.Максимальные давления, создаваемые этими насосами, в большинстве случаевне превышают 0,1…0,3 МПа.
Существенным недостаткомвозвратно-поступательных насосов с вытеснителем любой конструкцииявляетсякрайняянеравномерность подачиQ по времениt. Это вызваночередованиемтактоввсасывания и нагнетанияза время рабочего цикла. Так, при движениивлево поршеньнагнетаетжидкость в напорный трубопровод. При движении в обратном направлении (вправо) происходитвсасываниежидкости.Графикподачи нагляднодемонстрируетэтунеравномерностьподачи. Еёснижениедостигаютдвумя способами.
Первымиз этих способов являетсяприменение многокамерных насосов. В этом случаенагнетаниеосуществляетсянесколькимивытеснителямипо очереди или одновременно.
Известныпоршневые насосыдвухстороннего действия,дифференциальныенасосы, а также насосыс несколькимирабочимикамерами, смонтированнымив одном корпусе.
Снизить неравномерностьподачи можно,используягидравлическиеаккумуляторы, которые устанавливаютсяна выходе насосов.