Объемные гидромашины

Гидромашины, в которых осуществляются попеременное за­полнение рабочей камеры жидкостью и вытеснение ее из рабо­чей камеры, называют объемными. Такие машины предназначены для преобразования энергии потока жидкости в энергию движе­ния выходного звена (гидродвигатели), и наоборот (насосы). Объемные гидромашины делятся на два больших класса — порш­невые и роторные.

В главе о рассмотрены в основном объемные насосы. К общим свойствам объемных насосов относятся следующие: цик­личность рабочего процесса, герметичность, самовсасывание и жесткость характеристики.

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

Принцип действия. Простейший поршневой насос состоит из рабочего цилиндра, снабженного двумя клапанами всасывающим и нагнетательным, поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.

Рис.. Поршневой насос оди­нарного действия:

1—всасываю­щий трубопровод; 2 — рабочая камера — напорный трубопровод; 4—пор­шень; 3 — цилиндр; 6 — шток; 7— крейцкопф; 8—шатун; 9—криво­шип

Всасывающий трубопровод соединяет камеру цилиндра с ре­зервуаром. При ходе всасывания (поршень движется вправо) вкамере вследствие увели­чения ее объема, а также в месте соединения вса­сывающего трубопровода с цилиндром создается разрежение. Под действи­ем перепада давлений жидкость перемещается к насосу, всасы­вающий клапан открывается и жидкость заполняет рабочую ка­меру цилиндра.

В, начале всасывающего, трубопровода давление может быть атмосферным, близким к атмосферному или определяться сум­мой атмосферного давления и давления столба жидкости над всасывающим трубопроводом, если насос работает с подпором. В процессе поступления жидкости в камеру цилиндра нагнетатель­ный клапан остается закрытым. Цилиндр заполняется жидкос­тью до тех пор, пока поршень не займет крайнее правое положе­ние. При ходе поршня влево в цилиндре создается давление, под действием которого всасывающий клапан закрывается, а нагне­тательный клапан открывается и жидкость выталкивается в на­гнетательный трубопровод.

В процессе возвратно-поступательного движения поршня жидкость перемещается по всасывающему трубопроводу в ци­линдр насоса, а из него — в нагнетательную трубу и затем к потребителю. Потребителями могут быть резервуары, паровые котлы, аппараты и др.

Классификация. Поршневые насосы классифицируют следую­щим образом:

по числу цилиндров — одно-, двух-, трех- и многоцилиндро­вые;

по роду перекачиваемой жидкости — нефтяные (для перекач­ки горячих нефтепродуктов), дозировочные (для перекачки хи­мических реагентов), предназначенные для перекачки сжижен­ных газов, цементировочные (для перекачки цементного раство­ра и воды при цементировании скважин) и др.;

по конструкции поршня — поршневого типа, плунжерные (поршень представляет собой удлиненный полый цилиндр), диафрагмовые (цилиндр отделен от клапанной коробки упругой диафрагмой), с проходным поршнем;

по способу действия — одинарного, двойного, тройного и чет­верного действия, а также дифференциальные;

по расположению рабочих цилиндров — горизонтальные и вертикальные;

по способу приведения в действие — паровые прямодействующие (поршень насоса и поршень силового цилиндра закреплены на общем штоке), приводные (работают от двигателя через соот­ветствующие передачи и кривошипно-шатунный механизм), руч­ные.

Поршневые насосы могут различаться также по числу ци­линдров.

Конструкции. Различают насосы одинарного и двойного дей­ствия. Насосом одинарного действия называют такой насос, в котором за один двойной ход поршня происходит одно всасыва­ние и одно нагнетание жидкости.

Конструкция насоса двойного действия отличается тем, что в течение одного оборота кривошипа поршень совершает два хода или один двойной ход. Насос, который за один двойной ход поршня 2 раза всасывает и 2 раза нагнетает жидкость, называют насосом двой­ного действия. Такой насос (рис.) имеет два всасывающих клапана Kв и два нагнетательных Kн. Левая и правая стороны порш­ня и левая и правая камеры цилиндра являются рабочими.

Рис. Поршневой насос двойного действия:

1, 4—вса­сывающие клапаны; 2, 3 — нагнета­тельные клапаны

При ходе поршня вправо открываются всасывающий клапан 1 и нагнетательный 3. В левую камеру жидкость всасывается, из правой нагнетается в трубопровод на выходе из насоса. Клапаны 2 и 4 в это время закрыты. На рис. показано положение клапанов при ходе поршня справа налево. При этом клапаны 2 и 4 открываются, а 1 и 3 закрываются. Из левой камеры жид­кость нагнетается в выходной трубопровод, а в правую камеру жидкость всасывается.

В зависимости от привода различают три основные группы поршневых насосов: с электрическим приводом, паровые и руч­ные. Поршневые насосы выполняются горизонтальными и вер­тикальными.

Основными деталями поршневых насосов являются цилинд­ры, поршни, клапаны и сальники.

Цилиндры представляют собой отдельную отливку, расто­ченную под диаметр поршня и прикрепленную к основной раме насоса.

Поршни насосов изготовляют разных типов, например дисковые и плунжерные. Уплотнение дисковых поршней в ци­линдре осуществляется с помощью разрезных уплотняющих колец или кожаных манжет. Плунжерный поршень уплотняется внешним сальником с мягкой набивкой.

Изготовляют поршни, как правило, чугунными, а для насосов высокого давления — стальными, шток поршня выполняют из стали.

Клапаны могут быть простыми, тарельчатыми, а также двух- или трехкольцевыми. Седло клапана впрессовывается в клапанную перегородку цилиндра.

Сальники поршневых насосов бывают с мягкой набивкой или с кожаными манжетами.

Основные параметры. Параметрами, характеризующими рабо­ту любого поршневого насоса, служат подача Q, напор Н, мощ­ность N, высота всасывания Нвс и полный КПД насоса.

Объем жидкости, подаваемой поршневым насосом за один оборот, определяют, исходя из объема цилиндра ,

где Fn - площадь поршня; S— ход поршня.

Действительная подача (м³ /с) насоса одинарного действия

где n — частота вращения вала кривошипа, об/мин;

hoб — объемный КПД насоса.

Подачу насоса двойного действия (м³/ с) определяют с учетом объемов, подаваемых обеими половинами насоса за 1 оборот:

где f площадь штока поршня.

Среднюю подачу поршневого насоса можно определить через объем жидкости V, вытесняемый поршнем, и время двойного хода поршня.

Для насоса простого действия средняя подача поршневого насоса

где F— площадь поршня; r— радиус кривошипа; w — угловая скорость кривоши­па.

Для паровых поршневых насосов характерным является постоянство скорости движения поршня на всем пути его перемещения в цилиндре, поэтому график подачи таких на­сосов в отличие от графика подачи насосов, которые при­водятся в действие электродвигателем, представляется не в виде синусоиды, а в виде почти прямоугольного четырех­угольника.

Теоретически поршневой насос может развивать любой напор. Однако практически напор ограничивается запасом проч­ности отдельных двигателей и мощностью двигателя, приводя­щего насос в действие. Мощность (кВт), потребляемая поршне­вым насосом,

Высота всасывания поршневого насоса зависит от атмосфер­ного давления, температуры и плотности жидкости, а также от частоты вращения вала двигателя.

Ручные насосы. Особую группу среди поршневых насосов об­разуют ручные, которые в сельском хозяйстве применяют для перекачивания малых количеств жидкости, как правило, топливно-смазочных материалов.

Ручной насос с двумя горизонтальными поршнями приводит­ся в действие качательными движениями рукоятки. Поршни на­соса насажены на один общий шток и работают одновременно, но попеременно, таким образом, что когда один из них всасыва­ет жидкость, то другой в своей части насоса создает давление и выталкивает жидкость через соответствующий клапан в нагнета­тельный патрубок. Основные данные, характеризующие насосы описанного типа, приведены в табл.

Рис. Ручной насос:

/ — всасывающий клапан; 2— нагнетатель­ный клапан

При движении поршня насоса влево в правой половине ци­линдра создается разрежение и одновременно в левой его сторо­не жидкость выдавливается из насоса. При движении поршня вправо разрежение создается в левой половине цилиндра. Уст­ройство, обеспечивающее так называемое двойное действие одного поршня, сделано для увеличения подачи насоса.

Ручной поршневой одноцилиндровый насос двойного дейст­вия БКФ несколько меньше предыдущего. Несмотря на то, что насос работает с одним поршнем, у него имеется два всасывающих клапана 1 и два нагнетательных 2, каждая пара которых отделена от другой перегородкой.

Дата добавления: 2014-01-03