Глава 7. Объемные насосы

Рабочий процесс у объёмных насосов основан на периодическом заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из занятого объема рабочей камеры. При этом объём рабочей камеры непрерывно изменяется, поскольку попеременно сообщаяется с всасывающей и нагнетательной линиями. Вытеснителями могут быть поршни, зубья шестерён, винты и т.д.

К общим свойствам объёмных насосов относятся:

1. Цикличность рабочего процесса и неравномерность подачи;

2. Герметичность, обеспечиваемая отделением полости всасывания от полости нагнетания;

3. Самовсасывание;

4. Жёсткость напорной характеристики (подача практически не зависит от сопротивления сети).

2.19. Поршневые насосы. Устройство, принцип действия и классификация

На схеме показан поршневой насос, подающий жидкость из питательного резервуара 6 в нагнетательную линию 7. Насос состоит из цилиндра 1 (внутри которого возвратно-поступательно движется поршень 2), всасывающего 3 и нагнетательного 4 клапанов, штока 8, кривошипно-шатунного механизма (штока ползуна 9, шатуна 10, кривошипа 11). Снизу к цилиндру присоединены: всасывающая линия 5 и питательный резервуар 6, а сверху - нагнетательная линия 7. При движении поршня влево в цилиндре создаётся разряжение, вследствие чего поднимается всасывающий клапан 3 и жидкость из резервуара 6 по трубе 5 движется, заполняя пространство под поршнем 2. При обратном ходе поршня клапан 3 закрывается под действием пружины и нарастающего давления, и давление в цилиндре быстро растёт. Как только давление в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии, открывается клапан 4 и жидкость из цилиндра выталкивается в нагнетательную линию 7. Насос подаёт жидкость порциями (обладает пульсирующей подачей). Поэтому поршень должен плотно прилегать к внутренней поверхности цилиндра, что достигается тщательной обработкой этой поверхности и применением специальных уплотняющих устройств (эластичных манжет, поршневых колец). При давлениях более 6 МПа поршень обычно заменяют плунжером 2`, который движется в цилиндре, не касаясь его стенок. Он уплотняется с помощью сальника 12 в месте выхода из цилиндра. Длина пути поршня между его крайними положениями в цилиндре называется ходом поршня l. За один полный оборот кривошипа (φ = 2π) поршень совершает два хода (цикл всасывания и цикл нагнетания). Такой насос называется насосом простого (одинарного) действия. Для лучшего использования рабочего объёма цилиндра его снабжают крышкой с сальником для прохода штока и по левую сторону поршня располагают ещё пару клапанов. В этом случае поршень работает обеими своими сторонами. За полный оборот кривошипа насос дважды всасывает и дважды нагнетает, подавая примерно двойное количество жидкости, почему он и называется насосом двойного действия.

Насос тройного действия представляет собой агрегат, состоящий из трёх насосов простого действия с общими линиями всасывания и нагнетания, а также с общим коленчатым валом, причём кривошипы трёх насосов смещены на 120^о один относительно другого. Насос четверного действия состоит из двух насосов двойного действия с общими линиями всасывания и нагнетания, а также с общим коленчатым валом, причём кривошипы насосов двойного действия смещены относительно друг друга на 90^о (когда поршень одного насоса находится в крайнем положении, поршень второго находится посередине хода).

Кроме кратности действия и конструкции поршня, насосы классифицируют по следующим признакам:

1. По положению рабочего цилиндра:

- горизонтальные;

- вертикальные

2. По скорости вращения вала:

- тихоходные (40 ÷ 60 об/мин);

- нормальные (60 ÷ 120 об/мин);

- быстроходные (более 120 об/мин)

3. По производительности:

- малые (до 15 м³/ ч);

- средние (15 ÷ 60 м³/ч);

- большие (более 60 м³/ч).

4. По развиваемому давлению:

- низкого (до 1 МПа);

- среднего (1 ÷ 2 МПа);

- высокого давления (свыше 2 МПа).

Насосы чаще всего приводятся в действие электродвигателями через редукторы или вариаторы, а также паровой машиной, поршень которой расположен на общем штоке с поршнем насоса.