Поршневой насос (плунжерный насос), преимущества, применение, конструкция и устройство, виды и типы.
Поршневой насос (плунжерный насос) – это объемный насос, который перемещает газы, жидкости или газожидкостные смеси с помощью возвратно-поступательных движений поршня или плунжера в рабочем цилиндре за счет привода.
Поршневой насос (плунжерный насос) и его особенности
Преимущества, недостатки и применение поршневых (плунжерных) насосов
Конструкция и устройство поршневого (плунжерного) насоса
Принцип действия поршневого (плунжерного) насоса
Типы и виды поршневых (плунжерных) насосов
Поршневой насос (плунжерный насос) и его особенности:
Поршневой насос (плунжерный насос) представляет собой объемный насос, который использует поршень или плунжер для перемещения рабочей среды через цилиндрическую камеру (рабочий цилиндр) и ее вытеснения из данной камеры.
Поршневой насос (плунжерный насос) – это возвратно-поступательный насос, который имеет внутренние полости, расширяющиеся и сжимающиеся при возвратно-поступательном (назад и вперед; вверх и вниз) движении, а не при круговом (вращательном) движении.
Поршневой насос (плунжерный насос) – это объемный насос, который перемещает газы, жидкости или газожидкостные смеси с помощью возвратно-поступательных движений поршня или плунжера в рабочем цилиндре за счет привода.
Поршневой насос (плунжерный насос) является одним из первых видов изобретенных человечеством насосов.
Особенность данного насоса заключается в том, что в отличие от многих других объёмных насосов, поршневые (плунжерные) насосы не являются обратимыми, то есть, они не могут работать в качестве гидродвигателей из-за наличия клапанной системы распределения.
Поршневой насос (плунжерный насос) отличается простотой конструкции и возможностью работы с различными рабочими средами, в т.ч. с вязкими жидкостями, суспензиями и жидкостями с твердыми включениями, за счет создания высоких давлений.
Поршневые (плунжерные) насосы могут приводиться в действие вручную либо с помощью электродвигателя, парового двигателя, пневматического или гидравлического привода.
Отличие поршневого насоса от плунжерного насоса заключается в том, что используется в качестве рабочего органа: поршень или плунжер. Поршень – это деталь цилиндрической формы. Плунжер (от англ. plunge — «нырять, погружаться») — вытеснитель или поршень цилиндрической формы, длина которого намного больше диаметра. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец. В плунжерном механизме в отличие от поршня уплотнитель располагается на цилиндре и при совершении плунжером возвратно-поступательного движения движется по поверхности плунжера.
Поршневые (плунжерные) насосы изготавливаются из различных материалов: чугуна, стали и сплавов, бронзы, латуни, никелевых сплавов, алюминия, керамики, пластмассы и пр. При этом выбор материала корпуса и рабочего цилиндра зависит от конкретной сферы применения. Во всяком случае они должны обладать достаточной прочностью, а также выдерживать условия эксплуатации. Материалы, контактирующие с перекачиваемой средой (поршень, плунжер, выпускные клапаны и всасывающие клапаны, внутренняя поверхность рабочей камеры), должны быть устойчивы к любой коррозии, вызванной жидкостью, химическому воздействию рабочей среды, стойкостью к истиранию, высокой прочностью на растяжение, долговечностью.
Преимущества, недостатки и применение поршневых (плунжерных) насосов:
Основные преимущества поршневых (плунжерных) насосов:
- надежность и долговечность конструкции при своевременном техническом уходе;
- высокая ремонтопригодность;
- высокий эксплуатационный ресурс;
- наличие возможности «сухого» всасывания;
- работа в широком диапазоне давлений;
- возможность создавать очень высокие давления (1000 атмосфер и более);
- возможность регулирования давления рабочей среды, не влияя на скорость потока/движения (расход) рабочей среды;
- изменения давления рабочей среды и скорости потока/движения (расхода) рабочей среды мало влияют на производительность насоса;
- работа с различными рабочими средами, в т.ч. с вязкими жидкостями, суспензиями, абразивными жидкостями и жидкостями с твердыми включениями (в этом случае насос изготавливается из высокопрочных материалов).
Поршневые (плунжерные) насосы благодаря простоте своей конструкции и высокому эксплуатационному ресурсу используются в системах водоснабжения, в пищевой и химической промышленности, в быту. Поршневые (плунжерные) насосы используются с глубокой древности.
В тоже время насос не лишен недостатков. Для него характерны:
- низкая производительность;
- импульсный темп работы и перекачивания рабочей среды. Жидкость движется по трубопроводу с различной скоростью (скачками);
- наличие трущихся деталей и узлов;
- высокие эксплуатационные расходы;
- наличие масла в деталях и узлах во внутренней конструкции насоса;
- попадание и загрязнение перекачиваемой рабочей среды маслами;
- необходимость в применении уплотнений в конструкции насоса.
Основной и существенные недостаток данного типа насосов – пульсация. Пульсации можно уменьшить, расположив несколько поршней (плунжеров) в ряд и соединив их с одним валом таким образом, чтобы циклы их работы были сдвинуты друг относительно друга по фазе на равные углы. Другим способом борьбы с пульсацией является использование дифференциальной схемы включения насоса, при которой нагнетание рабочей среды осуществляется не только во время прямого хода поршня, но и во время обратного хода.
Конструкция и устройство поршневого (плунжерного) насоса:
Поршневые насосы и плунжерные насосы можно различать по конструкции в зависимости от типа, действия насоса и количества цилиндров.
Наиболее простая конструкция поршневого (плунжерного) насоса состоит из возвратно-поступательного механизма, включающего в себя поршень (плунжер), шатун и кривошип, рабочего цилиндра (корпуса, рабочей камеры, цилиндрической камеры), двух клапанов (входной и выходной) и привода.
Поршень (плунжер) изготавливается из прочного материала, совместимого с перекачиваемой средой, и герметично с помощью уплотнителей соединен или примыкает к стенкам камеры (рабочего цилиндра). Объем рабочей камеры немного больше того объема жидкости, газа или газожидкостной смеси, чем может вытеснить поршень за один цикл работы. Входной и выходной клапаны, как правило, представляют собой подпружиненные шаровые краны или заслонки, изготовленные из того же химического стойкого и прочного материала, что и поршень (плунжер). Входной клапан впускает рабочую среду в рабочую камеру, а выходной – выпускает.
Привод служит для приведения поршня (плунжера), соединенного через кривошипный механизм, в возвратно-поступательное движение. При этом сам рабочий механизм привода может быть разный: рычажный, пневматический, паровой, гидравлический или электрический.
Принцип действия поршневого (плунжерного) насоса:
Принцип действия на примере одностороннего насоса с одним цилиндром (плунжером):
- После запуска насоса поршень (плунжер) начинает совершать периодические движения вверх и вниз на определенное расстояние внутри цилиндра с помощью шатуна.
- При втягивании поршня шатуном в цилиндре создаётся разрежение, благодаря чему открывается клапан, находящийся у всасывающего отверстия, через которое начинает поступать рабочая среда.
- Когда поршень совершает движения в обратную сторону, то наоборот, всасывающий клапан закрывается, а открывается тот, который относится к нагнетательному отверстию, что впоследствии способствует выходу рабочей среды через него.
Типы и виды поршневых (плунжерных) насосов:
Различают два основных типа поршневых насосов: подъемный насос и силовой насос.
Поршневой насос для подъема. В подъемном насосе восходящий ход поршня втягивает воду (или иную жидкость) через клапан в нижнюю часть рабочего цилиндра. При движении вниз вода проходит через клапаны, установленные в поршне, в верхнюю часть рабочего цилиндра. При следующем движении вверх вода отводится из верхней части рабочего цилиндра через носик. Этот тип насоса ограничен высотой воды, которая может поддерживаться давлением воздуха против вакуума.
В поршневом силовом насосе при движении поршня вверх вода (или иная жидкость) через впускной клапан поступает в рабочий цилиндр. При спуске вода сбрасывается через выпускной клапан в выпускную трубу.
Поршневые (плунжерные) насосы классифицируют по:
– давлению:
- низкого давления — до 0,2 МПа,
- среднего — от 0,2 до 0,6 МПа,
- высокого давления — более 0,6 МПа;
– коэффициенту быстроходности ns:
- тихоходные,
- нормальные,
- быстроходные;
– функциональному назначению (водопроводные, бытовые и т. д.);
– количеству рабочих цилиндров в насосе;
– по принципу действия насоса:
- насосы одинарного действия (имеют по одному клапану на каждом конце, где всасывание и нагнетание происходят в противоположных направлениях),
- насосы двойного действия (используют два клапана на каждом конце, что обеспечивает всасывание и нагнетание в обоих направлениях).
Иные виды насосов:
– осевой насос,
– перистальтический насос (шланговый насос).,
– поршневой насос (плунжерный насос).
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com