Поршневые насосы жидкостные: устройство и принцип работы

Поршневые насосы жидкостные: устройство и принцип работы

Жидкостный поршневой насос – это одно из древнейших устройств, назначением которых является перекачивание жидких сред. Поршневые насосы работают на основе простейшего принципа вытеснения жидкостей, которое осуществляется механическим способом. По сравнению с первыми моделями подобных устройств, современные жидкостные насосы поршневого типа отличаются значительно более сложной конструкцией, они более надежны и эффективны в использовании. Так, поршневые насосы, выпускаемые современными производителями, имеют не только эргономичный и прочный корпус, но и развитую элементную базу, а также предоставляют более широкие возможности для монтажа в трубопроводные системы. Благодаря такой универсальности насосы жидкостные поршневого типа активно используются в трубопроводных системах как промышленного, так и бытового назначения.

Поршневой насос для незамкнутых гидравлических систем

Аксиально поршневой насос – принцип действия:

  • Выполняются возвратно-поступательные движения, направленные вправо, способствуя снижения уровня давления в камере вытеснителя. Раскрывается всасывающий клапан и камера заполняется водой.
  • Выполняются движения влево. При этом давление в камере повышается, клапан нагнетания открывается, позволяя жидкости свободно поступать в трубопровод.

Принцип действия системы в наличии разницы давления, позволяющей работать агрегату без отклонений. Вырабатываемая энергия передаётся воде, потому она может быстро преодолеть инерцию, сопротивление и статистические высоты трубопровода. Принцип работы плунжерного насоса напрямую связан с формой агрегата.

Устройство

Плунжерный насос обладает относительно простой конструкцией. Среди особенностей отметим нижеприведенные моменты:

  1. Рабочая камера. Она представлена герметичным корпусом, который во внутренней части имеет зеркальную поверхность. За счет этого существенно упрощается ход подвижного элемента. Рабочая камера является частью цилиндра, которая определяется максимальным ходом штока. Поверхность цилиндра изготавливается при применении материала, который характеризуется высокой устойчивостью к воздействию жидкости.
  2. Для отвода и подвода жидкости предназначены напорная и всасывающая трубка. Они могут иметь различный диаметр. Кроме этого, подобный конструктивный элемент может иметь систему клапанов, которые существенно повышают эффективность механизма.
  3. Поршень создает давление в системе. Устройство поршневого насоса имеет поршень, за счет которого проводится перекачивание жидкости. Он изготавливается при применении нескольких уплотнительных материалов. За счет этого поршень может ходить по цилиндру и при этом создавать вакуум. Именно на поверхность поршня оказывается серьезное давление. Некоторые варианты исполнения разборные, за счет чего можно провести ремонт. К примеру, при длительной эксплуатации изнашиваются уплотнители, которые можно заменить при необходимости для существенного продления срока службы механизма. Однако, встречаются и неразборные варианты исполнения, ремонт которых возможен только в специальных мастерских.
  4. Поршню передается усилие через шток. При изготовлении этого элемента применяется качественная сталь с повышенной жесткостью и прочностью. Кроме этого, применяемые материалы характеризуются высокой коррозионной стойкостью, за счет чего существенно продлевается эксплуатационный срок конструкции. Этот элемент связан с приводом, через который передается усилие. При слишком высокой нагрузке шток может существенно деформироваться.

Возвратно-поступательное движение передается от электрического двигателя через специальный механизм, который преобразует вращение. Современные варианты исполнения компактные, они могут устанавливаться для работы под открытом небом или в помещении. Кроме этого, при изготовлении корпуса применяется металл, обладающий высокой защитой от воздействия окружающей среды.

Устройство двусторонней модели имеет довольно большое количество особенностей:

  1. Есть цилиндр и поршень, а также шток. Эти элементы немного отличаются в сравнении с теми, которые применяются при создании одностороннего механизма.
  2. В отличии от предыдущего варианта исполнения, у рассматриваемого две рабочей камеры.
  3. Две рабочие камеры имеют собственные нагнетающие и всасывающие клапана.

Несмотря на существенное увеличение эффективности работы поршневого насоса, его конструкция довольно проста. В этом случае каждый ход предусматривает всасывание и выталкивание жидкости. Это существенно повышает значение КПД.

Пример наших технических предложений/разработок на поршневые насосы

Поршневой насос для непрерывной работы

Предлагаемый насос является поршневым насосом, предназначенным для непрерывной работы, которые позволяют использовать его в широком диапазоне для различных применений.

Характеристики, достоинства и преимущества

1. Чешуйчатая микроструктура графитовой поверхности чугунной рамы силовой части насоса обеспечивает прочность, устойчивость к истиранию в течение срока эксплуатации и великолепную устойчивость к изнашиванию движущихся поверхностей.

2. Все цилиндры выполнены из кованой углеродистой стали, дуплексной нержавеющей стали или сплава «никеля-алюминия-бронзы», чтобы повысить срок эксплуатации.

3. Особые комплектующие: коленчатый вал, соединительные штоки, крейцкопф и подшипники, имеют больший размер по сравнению со стандартными промышленными комплектующими, что позволяет обеспечить устойчивость к непрерывной эксплуатации при тяжёлых эксплуатационных условиях.

4. Масляный картер спроектирован таким образом, чтобы равномерно смазывать крейцкопф и кривошипные поршневые пальцы во время эксплуатации, чтобы сократить изнашивание и продлить срок эксплуатации. Поставщики насосов часто исключают эту критическую характеристику, чтобы упростить дизайн и сократить стоимость приводной части насоса.

5. Доступны различные виды уплотнений, чтобы обеспечить требования любого типа применения:

а) Стандартное уплотнение, с ручной регулировкой.
б) Опционально: уплотнение с пружинным нажимом, не требует ручной регулировки.
в) Опционально: конструкция с сальниковым уплотнением обеспечивает минимизацию просачивания жидкости или паров в атмосферу для особых жидкостей.

  • Нерегулируемое уплотнение в гидравлической части смазывается перекачиваемой жидкостью.
  • Смазка приводной части и саленблока осуществляется под давлением.

Достоинства и недостатки радиально поршневых насосов

  1. Производят высокое давление в гидравлической системе;
  2. Есть модели с опцией регулирования рабочего объема подачи;
  3. КПД находится на достаточно высоком уровне при большом давлении;
  4. Высокая энергоемкость на единицу массы;
  1. Сложное устройство, небольшая надежность;
  2. Необходимость специфичной обработки деталей, а также сложное строение самого насоса приводит к высокой цене на данные агрегаты;
  3. Нужна тонкая фильтрация рабочей жидкости;
  4. Высокая пульсация подачи и расхода;
  5. Занимают много места;
  6. Низкий вращающий момент основного вала;

Принцип работы таков: за счет поступательного движения поршня создаётся разряжение в полости под ним, и туда засасывается жидкость из подводящего (всасывающего) трубопровода. При обратном движении поршня на всасывающем трубопроводе закрывается клапан, предотвращающий протечку жидкости обратно, и открывается клапан на нагнетательном трубопроводе, который был закрыт при всасывании. Туда вытесняется жидкость, которая находилась под поршнем, и процесс повторяется. 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.

Одной из разновидностей поршневого насоса является диафрагменный насос.

1 Особенности применения

Не все частные секторы сегодня обеспечены индивидуальным подводом воды, по этой причине любителям садоводства приходится приспосабливаться и использовать природную грунтовую воду. Но не всем известно, каким образом лучше всего извлекать воду с наименьшими усилиями, а также какие виды оборудования в этом случае использовать.

Но будьте уверенными в том, что обустройство одновременно надежных, простых и доступных в финансовом плане колодцев может быть доступным абсолютно любому человеку. Носить ведрами воду не обязательно – нужно просто установить насос, который сможет обеспечить закачку требуемых объемов воды непосредственно в сам дом.

Читайте также  Самодельный сверлильный станок своими руками

Существует несколько способов добыть воду на загородном участке. Имеется в виду использование насосов различного типа. По стандартной конструкции их делят на:

  • Поверхностные;
  • Погружные.

Поверхностные модели выкачивают воду, находясь при этом на земле. Они создают самовсасывающий эффект, тем самым нагнетая жидкость в подающем шланге. Погружные образцы необходимо разместить непосредственно внутри скважины, колодца или любого другого источника. Именно в таком положение он может работать должным образом.

Большой популярностью на современном рынке пользуются поршневые образцы насосного оборудования. Они, как правило, относятся к поверхностной разновидности.

Ручные поршневые насосы для дачи типа «Журавль

Поршневой насос для воды в наше время используется достаточно широко, поэтому можно быть уверенными в надежности его эксплуатации, но лучше тщательно разобраться в некоторых нюансах.
к меню ↑

1.1 Основные виды

Если необходимо осуществлять подъем воды из скважин лучше всего использовать или поршневые, или центробежные насосы. Стоит отметить, что использование последнего вида насосов потребует больше усилий, в сравнении с теми же поршневыми насосами.

Кроме того, центробежное устройство не всегда способно всасывать воду на такую высоту, как аналог на поршневом приводе. Именно по этим причинам на поршневые виды насосов в последнее время удалось значительно поднять спрос. Их используют в том случае, когда водный источник подходит максимально близко к поверхности земли.

Для поршневых насосов предел залегания воды — приблизительно 20-35 метров. В случае, когда глубина скважины выше поршневое устройство не сможет поднять воду из-за атмосферного давления.

Существует две разновидности поршневого насоса, у которых привод имеет ту или иную конструкцию. Подразумевают:

  • Ручные образцы;
  • Механические образцы.

Ручные модели — это простейшие поршневые механизмы, что рассчитаны на малую производительность. Однако они могут работать от мышечной силы человека. Конструкция у них довольно простая и не отличается возможными вариациями.

А вот насосы с механическим приводом бывают приводными (здесь поршень приводится в действие с помощью, так называемого шатунно-кривошипного механизма непосредственно от мотора) и с прямым действием (эксплуатация осуществляется с помощью штока, который обеспечивает возвратно-поступательные движения для поршня).

Схема действия аксиально-поршневого насоса

Кроме того, существуют поршневые вакуумные насосы, которые осуществляют откачку с помощью периодического изменения объема цилиндра. Такая разновидность насосов в основном применяется в промышленности для выкачивания сухих газов.

Отдельно стоит отметить погружной поршневой насос, который применяется для откачивания жидкости из труднодоступных мест или из глубины. Чаще всего подвод жидкости здесь осуществляется по трубопроводу.
к меню ↑

1.2 Особенности устройства

За счет поршневого устройства, обеспечивает прокачка воды, а так как он является в этом случае главным рабочим органом, то такая разновидность насосов и получила название «поршневого». Сам насос имеет металлический корпус. В нем располагается поршень и шток, приводящийся в движение основным рабочим органом.

Сам поршень конструкторы расположили в трубе (присоединен ко дну устройства). Под воздействием усилия штока рабочий орган передвигается в цилиндре вверх-вниз. Специальный рычаг обеспечивает движение штока.

Когда поршень опускается вниз, через специальный клапан вода плавно перетекает в так называемое надпоршневое пространство (в это время из-за давления воды нижний клапан находится в закрытом положении). В дальнейшем, во время движения поршня вверх, вода вытесняется, что приводит к её выливанию в выходную трубу.

Далее в специальной зоне под поршнем создается небольшое разряжение, нижний клапан переходит в открытое положение, а вода в это время подсасывается вверх. В дальнейшем указанный процесс повторяется автоматически.

Что касается аксиально-поршневых гидронасосов, то их характерная черта заключается в том, что их рабочие камеры имеют вид расточек в блоке цилиндров, которые выполнены параллельно его оси.

Поршни во время перемещения в этих расточках, уменьшают и увеличивают объем камер, что обеспечивает при вращении блока цилиндров дальнейшее всасывание и вытеснение рабочей жидкости. Таков принцип действия аксиально-поршневого гидронасоса.
к меню ↑

1.3 Сложности ремонта

Камера поршневого насоса механического типа

Статистика подтверждает тот факт, что главными причинами, из-за которых в дальнейшем проводится ремонт поршневых и центробежных насосов, является неудовлетворительная дефектоскопия отдельных деталей, а также некачественный ремонт отдельных узлов (например, сальниковых уплотнений).

Сюда также можно отнести перенос сроков ремонтных работ, попытки устранения неисправностей на «быструю руку», нарушения инструкций и правил во время подготовки насоса к ремонту. Конечно, скважины в этом случае работать не будут, но лучше заблаговременно запланировать провести ремонт, иначе эксплуатация водной скважины прекратится в принудительном порядке.

Ручной насос не так подвержен поломкам, ведь на него нагрузка значительно меньшая, но например, центробежные насосы будут ломаться меньше, если периодически проводить качественный ремонт.

Хорошо, что в наше время имеет место широкое использование в хозяйстве индивидуальных скважин, следовательно, спрос на центробежные и другие виды насосов высокий, поэтому их ремонт не будет проблемой, так как специалистов в этой сфере достаточно. Но и ручной ремонт, то есть своими силами, не стоит откидывать.

В золотниковой коробке расположен цилиндрический золотник, движения которого, по отношению к паровому и водяному поршню, возвратно-поступательны. Золотник перераспределяет пар в над- и подпоршневую часть парового цилиндра.

Водяная часть состоит из водяного цилиндра и водяной полости. В водяном цилиндре расположен водяной поршень; в водяной полости – всасывающий и нагнетательный клапаны. На корпусе водяного цилиндра имеется пробка, предназначенная для спуска воды, просачивающейся через уплотнительные кольца.

Принцип работы.

Пар подаётся через верхний паровпускной патрубок в золотниковую коробку и в надпоршневую часть парового цилиндра. При этом золотник в нижнем положении, при котором в надпоршневой части паровпускной канал открыт, а паровыпускной – закрыт. В подпоршневой части в этот момент паровпускной канал закрыт, а паровыпускной – открыт. Под давлением пара паровой поршень движется вниз и передаёт своё движение, жёстко связанному с ним, водяному поршню. При резком движении вниз водяного поршня в водяной полости создаётся разрежение, за счёт которого открывается всасывающий клапан; водяная полость заполняется водой. Золотник в это время перемещается в верхнее положение и перераспределяет пар из надпоршневой полости парового цилиндра в подпоршневую; паровой поршень начинает движение вверх вместе с водяным. При обратном движении водяного поршня всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный – за счёт давления воды – открывается; вода поступает в питательный трубопровод.

Преимущества парового поршневого насоса:

  • Создаёт большое давление.

Недостатки парового поршневого насоса:

  • Пульсивная подача воды (для уменьшения пульсации устанавливаются спаренные (двойные) насосы).
  • Большой расход пара на работу насоса.

Далее читаем: материал про насосы для систем отопления grundfos. Надежные перекачивающие устройства, производство расположено в Дании.

Рекомендации и критерии выбора

Для того чтобы правильно подобрать поршневой насос, необходимо учитывать его сферу применения и будущие условия использования. Так, для работы в экстремальных условиях, связанных с гидравлическими толчками, подойдут насосы высокого давления. Регулируемый поршневой гидронасос станет идеальным выбором для установки в миниэкскаваторах, различных приводных валах и рабочих портах. Нерегулируемые модели, как правило, выбирают для установки на коробку отбора мощности в автокранах, коммунальных машинах и другой спецтехнике.

Читайте также  Температура пламени газовой горелки около 500

Выбирая между насосом с наклонным блоком и устройством с наклонным диском, следует учитывать:

  1. Размеры оборудования. Благодаря отсутствию громоздкого подшипникового узла и консольного вала насосы с наклонной дисковой частью являются более компактными.
  2. Срок службы. При одинаковых условиях дисковые будут работать дольше устройств с наклонным блоком на 3-5 тысячи часов.
  3. КПД. Более эффективными считаются машины с наклонным блоком. При этом насосы с наклонными дисками уступают им всего на 2%.
  4. Требования к рабочей жидкости. Устройства с наклонными блоками требуют более вязкую рабочую среду (в районе 15-25 мкм), устойчивую к повышению темпера­тур.

Чтобы правильно выбрать аксиально-поршневой насос, нужно посмотреть обучающее видео и посоветоваться с продавцом

Кроме того, важно знать, что насосы с наклонной дисковой частью отличаются низким числом деталей повышенной точности и расходом металла на единицу продукции. Это имеет огромное значение при самостоятельном изготовлении оборудования.

Аксиально-поршневые устройства с наклонным диском легче делать своими руками, чем оборудование с наклонным блоком.

Это объясняется тем, что модели с наклонным блоком оборудуются более сложной и развитой поршневой группой. Кроме того, в таких устройствах присутствуют различные синхронизирующие устройства.

Поршневые аксиальные насосы нашли сегодня широкое применение во многих сферах бытового хозяйства и промышленности. Они отличаются высокими эксплуатационными показателями, среди которых можно выделить их долговечность, высокую производительность и компактные размеры. Существует несколько видов аксиальных гидронасосов. На выбор оборудования влияют его технические характеристики и область применения.