Поршневые насосы, способ действия, индикаторная диаграмма

НАСОСЫ И КОМПРЕССОРЫ

ГИДРОМАШИНЫ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

ЧАСТЬ 6. ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ НАСОСЫ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Возвратно-поступательный насос относится к объемным насосам, принцип действия которых состоит в том, что жидкая среда попеременно заполняет рабочую (насосную) камеру и вы­тесняется из нее. Название этому насосу дано по характеру дви­жения рабочих органов (поршней, плунжеров, диафрагм). Су­ществуют и другие объемные насосы - роторные (с вращатель­ным) и крыльчатые (с возвратно-поворотным движением рабочих органов).

Для попеременного сообщения с местами входа и выхода жидкости насосная камера оборудована клапанами - всасыва­ющим и нагнетательным (рис. 8.1, а). При движении рабочего органа объем камеры изменяется от минимального V_M (называ­емого объемом мертвого или вредного пространства) до макси­мального V_s + V_M, где V_s - объем, описываемый рабочим орга­ном за один ход длиной S.

С увеличением объема давление в насосной камере умень­шается. Поэтому жидкость под действием атмосферного давления поднимается по трубе, открывает всасывающий клапан и запол­няет камеру. При этом закрытый нагнетательный клапан изоли­рует камеру от области высокого давления в отводящей трубе. При выталкивающем ходе рабочего органа в насосной камере создается давление, превышающее давление в отводящей трубе. Нагнетательный клапан открывается, а закрытый всасывающий клапан изолирует камеру от области низкого давления в под­водящей трубе. ….В отличие от динамического объемный насос обладает способностью само­всасывания, т. е. при известных условиях в нем обеспечивается самозаполнение подводящего трубопровода жидкостью. Некоторое время после запуска неза­полненный жидкостью насос может работать как компрессор, откачивая воздух. Но даже при абсолютной герметичности системы достигаемый вакуум невелик, и для улучшения условий запуска насос, установленный над уровнем жидкости в расходном резервуаре, обычно приходится заполнять жидкостью, чтобы к тому же предохранить трущиеся детали от сухого трения.

Поршневые насосы, способ действия, индикаторная диаграмма

Схема насоса с поршнем одностороннего действия и его теоретическая диаграмма давлений, называемая индика­торной, даны на рис. 6.1.

При движении поршня вправо полость цилиндра со сто­роны клапанной коробки увеличивается и заполняется жид­костью, поступающей из приемной трубы через всасываю­щий клапан К₁. При этом давление в клапанной коробке ниже атмосферного, что объясняется гидравлическим со­противлением всасывающего тракта, расположением по­верхности всасываемой жидкости ниже оси цилиндра и низким давлением над этой поверхностью.

Изменение давления на протяжении всего хода поршня направо изобразится линией всасывания 4-1.

В положении / поршень изменяет направление движе­ния на обратное и всасывающий клапан автоматически за­крывается; в клапанной коробке происходит резкое повы­шение давления до значения давления подачи р₂. Этот процесс изображается вертикальной линией 1-2. В момент, когда давление повысится до р₂, разность давлений под клапаном и над ним преодолевает вес и натяжение пружи­ны напорного клапана К.₂ и он открывается. При равномер­ном движении поршня от точки 2 влево происходит подача жидкости при постоянном давлении р₂. В крайнем левом положении поршень снова меняет направление движения. При этом давление в клапанной коробке резко падает по линии 3-4, напорный клапан K₂ закрывается и открывается всасывающий клапан К₁. Диаграмма давлений замыкается.

Индикаторная диаграмма показывает, как меняется давление в цилиндре и клапанной коробке насоса на про­тяжении двух ходов поршня. Площадь индикаторной диа­граммы измеряется в Н-м/м² и, следовательно, представ­ляет собой работу поршня за два хода, отнесенную к 1 м² его поверхности (см. § 6.4).

Действительная индикаторная диаграмма (рис. 6.2) от­личается от теоретической, представленной на рис. 6.1, в основном, наличием колебаний давления в начале всасыва­ния и подачи. Эти колебания обусловлены влиянием инер­ции клапанов насоса и прилипанием плотно притертых по­верхностей их к седлам. Поэтому, например, в момент от­рыва, от седла напорного клапана (точка 2) в клапанной коробке должно быть повышенное давление, создающее силу, способную оторвать клапан от седла и преодолеть его инерцию.

Рис. 6.1. Теоретическая индика­торная Рис. 6.2. Действительная индикаторная …………………диаграмма поршневого насоса диаграмма поршневого на­соса

Как только клапан открывается, давление в клапанной коробке резко снижается и клапан дает несколько быст­рых колебаний в потоке жидкости; при этом он дроссели­рует поток, вызывая колебания давления в клапанной ко­робке, отражающиеся на линии подачи индикаторной диа­граммы. На форму линий всасывания и подачи оказывают заметное влияние также силы инерции жидкости, поступа­ющей в цилиндр или уходящей из него при неравномерном движении поршня. Отклонение линий нагнетания 1-2 и всасывания 3-4 от вертикали на действительной индикаторной диаграмме зависит от упругости перекачиваемой среды (жидкость с возможным наличием газа) и упругих деформаций стенок рабочих полостей гидравлической части насоса.

Действительные индикаторные диаграммы снимают с насосов при помощи индикаторов.