Поршневые насосы. Поршневой насос представляет собой гидравлическую машину объёмного действия, в которой вытеснение жидкости из рабочей камеры происходит в результате

Поршневой насос представляет собой гидравлическую машину объёмного действия, в которой вытеснение жидкости из рабочей камеры происходит в результате прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня. Схема типового одноцилиндрового насоса с кривошипным приводом показана на рис .7.1…↓

Возвратно-поступательное движение поршня 5 обеспечивается электродвигателем с помощью кривошипно-шатунного механизма, состоящего из кривошипа 1, шатуна 2, ползуна 3 и штока 4. Рабочая камера насоса состоит из цилиндра с поршнем 5, всасывающего клапана 9 и напорного клапана 10. Перекачиваемая жидкость подаётся в рабочую камеру через всасывающий трубопровод 8 и отводится по напорному трубопроводу 11.

Рис.7.1

1 – ­­­­­­кривошип; 2 – шатун;­­­­­ 3 – ползун; 4 – шток; 5 – цилиндр с поршнем; 6 – фильтр; 7 – клапан приёмный; 8 –трубопровод всасывающий 9 – клапан всасывающий; 10 – клапан напорный; 11 – трубопровод напорный; 12 -13 – манометры.

В нежней погруженной части всасывающего трубопровода дополнительно установлены фильтр 6 и приёмный клапан 7.

Принцип работы насоса заключается в следующем: В первом такте при движении поршня слева направо по стрелке 1 в рабочей камере создаётся вакуум. Под действием разности давлений (Р_атм - Р_вак) всасывающий клапан 9 откроется и по всасывающему трубопроводу 8 жидкость из водоёма будет подниматься в насос. Во втором такте при движении поршня влево по стрелке 2 жидкость в рабочей камере сжимается и её давление повышается. Тогда под действием силы давления напорный клапан 10 открывается и некоторый объём жидкости из рабочей камеры вытесняется в напорный трубопровод 11. При перекачке жидкостей часто определяющее значение имеет полная высота подачи жидкости Н_n, представляющая собой сумму высот всасывания и нагнетания (рис. 7.1):

Н_n = Н_{вс +} Н_н (7.1)

Основными техническими характеристиками насосов являются мощность, подача и напор. При этом теоретическая мощность N может расходоваться в различных соотношениях на подачу и на напор (7.2):

, Вт (7.2.)

где: H – напор, м;

Q – подача, м³/с;

ρ – плотность, кг/м³.

Подача – это количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени. Подача, как и расход жидкости подразделяется на объёмную и массовую. Теоретическая объёмная подача Q_Т определяется по формуле (7.3):

, м³/с (7.3.)

где: S – площадь поршня, м²;

s – ход поршня, м;

n – частота вращения кривошипа, 1/с.

Напор насоса представляет собой разность удельных энергий в сечениях потока, расположенных на выходе из насоса и перед ним. В насосной установке рис. 4.1 давления в этих сечениях измеряются манометром 12 и вакууметром 13. Теоретический полный напор H_T определяется исходя из уравнения Бернулли, представленного в разностном виде:

, м (7.4)

где: - разность уровней установки манометра и вакуумметра, м;

- давление жидкости на выходе из насоса, Па;
-давление жидкости на входе в насос, Па;

, - скорости жидкости на выходе и на входе, м/с.

Т.е. полный напор насоса равен сумме геодезического, пьезометрического и скоростного напоров.По приведённым формулам определяются теоретические значения технических характеристик. Для получения действительных значений необходимо использовать полный КПД насоса, который в зависимости от типа и конструкции может иметь значение в пределах

0,7 – 0.9.

Поршневые насосы просты, надёжны и широко используются в технике, особенно для создания больших напоров. Основным недостатком одноцилиндровых поршневых насосов является неравномерность подачи, которая может быть уменьшена путём увеличения числа цилиндров, поршни которых насажены на общий вал. Неравномерность подачи можно уменьшить и другими способами: установкой воздушных колпаков, применением насосов дифференциального типа, насосов двойного действия и другие.