Схема устройства и принцип действия поршневого насоса. Виды поршневых насосов

Поршневой насос — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней, совершающих возвратно-поступательное движение.

Насос состоит из цилиндра (рисунок 4.1), внутри которого движется возвратно-поступательно поршень, и двух клапанов — всасывающего  и нагнетательного . Снизу к цилиндру присоединена   всасывающая   труба, сверху — нагнетательная. При движении поршня слева направо (из левого крайнего положения в правое крайнее положение) в цилиндре создается разрежение, вследствие чего всасывающий клапан поднимается и жидкость по всасывающей трубе  устремляется в цилиндр, наполняет его и движется за поршнем. При обратном ходе поршня (справа налево) в цилиндре создается избыточное давление, всасывающий клапан опускается, нагнетательный клапан поднимается и жидкость из цилиндра вытесняется поршнем по нагнетательному трубопроводу. Таким образом, при многократном возвратно-поступательном движении поршня, осуществляемом при помощи шатунно-криво-шипного механизма, жидкость попеременно всасывается из одного сосуда и нагнетается в другой сосуд .

Рисунок 4.1 - Конструктивная схема простейшего поршневого насоса одностороннего действия

Недостаток такого насоса в том, что жидкость движется по трубопроводу с различной скоростью (скачками). Этот момент обычно обходят созданием насосов, в которых несколько поршней. Основное преимущество в том, что он способен закачивать жидкость, будучи в момент пуска незаполненным ею (сухое всасывание), и поэтому применяется обычно там, где этим преимуществом необходимо воспользоваться.

Существуют различные классификации поршневых насосов, приведем некоторый из них ниже.

Так, поршневые насосы могут иметь ручной и механический привод. Насосы, имеющие механический привод подразделяются, в свою очередь, на два вида:

• приводные насосы, где поршень активируется при помощи шатунно-кривошипного механизма от двигателя, который располагается отдельно и соединяется с насосом посредством передачи;
• насосы прямого действия, где поршень совершает возвратно-поступательные движения посредством штока напрямую от поршня бескривошипной паровой машины, являющейся единой системой с насосной установкой.

По виду рабочего органа, который обеспечивает вытеснение жидкости, поршневые насосы бывают:

• поршневыми (поршень имеет дискообразную форму);
• плунжерными (поршень имеет цилиндрообразную форму);
• диафрагмовые (рабочая жидкость отделяется от поршня специальной диафрагмой, а в цилиндре находится масло/эмульсия). Такие насосы используются для перекачки жидкостей, которые содержат различные примеси, химически агрессивных жидкостей, строительных растворов. Диафрагма может активироваться обычным рычагом. Рабочая камера оснащена двумя патрубками, один из которых всасывающий, другой – напорный. Шток двигается возвратно-поступательно и соединяется с диафрагмой. Насосы с диафрагмой используются в составе автомобильных двигателей в качестве бензонасосов.

В соответствии со способом действия поршневые насосы бывают следующих видов:

• поршневой насос одинарного действия;
• поршневой насос двойного действия. Такой насос более равномерно подает жидкость, если сравнивать его с насосами простого или дифференциального действия, т.к. он оснащен двумя рабочими камерами, располагающимися по обе стороны цилиндра, где находятся нагнетающие и всасывающие клапаны. Благодаря этому, поршень нагнетает жидкость два раза, пока коленчатый вал совершает один оборот. Существенно снижает пульсацию перекачиваемой жидкости воздушный колпак, который соединен с патрубком;
• Дифференциальные поршневые насосы. Такие насосы являются насосам двустороннего действия и оснащены двумя рабочими камерами, одна из которых не имеет клапанов, а другая имеет всасывающий и рабочий клапан. В связи с тем, что насос нагнетает перекачиваемую жидкость два раза за один оборот вала, подача жидкости в значительной степени выравнивается.

Поршневые насосы классифицируются по расположению (горизонтальные и вертикальные) и количеству цилиндров (оснащенные одним, двумя, тремя и более цилиндрами).

По числу поршней выделяют насосы с одним, двумя и более поршнями. Кроме того, согласно показателю величины подачи различают насосы с большими поршнями (диаметром более 150 мм), средними (диаметром от 50 до 150 мм) и малыми поршнями (диаметр менее 50 мм).

В соответствии с тем, насколько быстроходен рабочий орган, выделяют три типа насосов: тихоходные поршневые насосы (от 40 до 80 двойных ходов в минуту), поршневые насосы средней быстроходности (50-80) и быстроходные поршневые насосы (150-350).

Вид насосов в зависимости от перекачиваемой жидкости:

• для перекачивания холодной воды (обыкновенный насос);
• горячей воды (горячий насос);
• для работы с кислотными веществами (кислотный насос);
• глинистыми растворами (буровой насос) и т.п.

Согласно уровню рабочего давления различают насосы, создающие высокое, среднее и малое давление.

Поршневые насосы делятся по способу движения главного звена: прямодействующие или вальные. В насосах прямого действия главное звено совершает возвратно-поступательные движения, при этом, в вальных агрегатах (например, кулачковые) ведущее звено вращается. Кулачковый насос имеет один цилиндр, в котором рабочий орган активируется посредством кулачка, а возвращается в первоначальную позицию посредством пружины.