Поршневые насосы: устройство, принцип работы и значение
Поршневой насос — тип насоса положительного смещения, работающий на принципе прямого и обратного движения поршня. В отличие от центрифугального, использующего кинетическую энергию рабочего колеса. Быстрое сравнение — здесь.
Этот класс насосов положительного смещения включает поршневые, плунжерные и диафрагменные насосы. При должном обслуживании служат десятилетиями. Применяют при малом расходе и высоком давлении выдачи.
Сегодня вы узнаете определение, применение, функции, компоненты, схему, классификацию, виды и работу поршневого насоса, а также преимущества и недостатки.
Что такое поршневой насос?
Как сказано во введении, поршневой насос — класс машин положительного смещения, типичный для малых расходов и высоких давлений. Имеет стационарную камеру, захватывающую жидкость поршнем или плунжером.
Гидравлический институт и ANSI делят поршневые насосы на четыре типа (упомянутые выше). И поршни, и диафрагмы создают качающее действие, клапаны регулируют поток в/из корпуса. Размеры: от крупномасштабных силовых насосов до малых высоконапорных моек.
Применение поршневого насоса
- Нефтеперерабатывающие заводы
- Автомойки / сервисные центры
- Газовые отрасли
- Нефтехимические отрасли
Цели применения:
- Очистка сосудов, труб, баков, трубок, конденсатных труб, теплообменников и др.
- Нефтебурение, переработка, производство, утилизация, инъекции.
- Пневматические высоконапорные применения.
- Мойка транспорта.
- Чистка канализационных линий.
- Влажный песченапыльный процесс.
- Подача воды в котлы.
- Высоконапорные насосы для систем обратного осмоса (RO).
- Гидроиспытания баков, сосудов и др.
- Пожарные системы.
- Системы очистки сточных вод.
Компоненты поршневого насоса
Основные компоненты и их функции:
- Фильтр-сепаратор (Strainer) — удаляет примеси из жидкости перед входом в насос. Монтируется на всасывающей трубе.
- Всасывающая труба (Suction pipe) — засасывает жидкость из бака.
- Всасывающий клапан (Suction valve) — обратный клапан на всасывающей трубе. Обеспечивает поток из бака в насос.
- Цилиндр / жидкостной цилиндр (Cylinder) — где растет давление. Полый цилиндр с покрытием, содержит поршень и кольца.
- Поршень/плунжер и поршневой стержень (Piston/plunger and rod) — поршень на стержне, соединен с шатуном. Обеспечивает возвратно-поступательное движение в цилиндре.
- Поршневые кольца (Piston rings) — защищают поверхность поршня и внутреннюю поверхность цилиндра от износа, обеспечивают гладкую работу.
- Уплотнение (Packing) — необходимо для герметичности между цилиндром и поршнем. Предотвращает утечки.
- Шестило и шатун (Crank and connecting rod) — коленвал соединен с источником мощности. Шатун связывает коленвал и поршневой стержень. Вместе создают возвратно-поступательное движение.
- Напорный клапан (обратного действия) (Delivery valve) — накапливает давление как всасывающий клапан. Защищает насос от обратного потока.
- Напорная труба (Delivery pipe) — подает жидкость к месту назначения.
- Воздушный сосуд (Air vessel) — только у некоторых типов. Снижает гидравлическое сопротивление или ускорение.
Схема поршневого насоса:
Классификация поршневых насосов:
Зависят от:
Источника работы:
- Простой ручной поршневой насос.
- Электроприводной глубоководный поршневой насос.
Механизма:
- Одноходовый поршневой насос.
- Двухходовый поршневой насос.
- Трехходовый поршневой насос.
Числа цилиндров:
- Одноцилиндровый — один цилиндр на валу.
- Двухцилиндровый — два цилиндра на валу.
- Трехцилиндровый — три цилиндра на валу.
Виды поршневых насосов
Силовой поршневой насос (Piston power pump):
Классификация по ориентации (вертикальная/горизонтальная), действию (одно/двухходовое), элементу (поршень/плунжер), ступеням (симплекс, дуплекс, триплекс). Для моек высокого давления. Дают высокое давление при малом расходе.
Обычно дуплекс или триплекс. Одноходовые создают давление в одну сторону хода, двухходовые — в обе. Поршневые силовые насосы — в крупномасштабе. Нефтехимия: гидроразрыв пласта (фраккинг), утилизация соленой воды. Перекачка песконосных флюидов и суспензий.
Паровой силовой насос (Steam power pump):
Не преобразуют вращательное в поступательное через паровой поршень, прямой привод парового поршня к поршню силового насоса. Обычно двухходовые на паровом и жидкостном конце. Рычаг на поршневом стержне переключает паровой поток при приближении поршней к концу хода. Два паровых цилиндра обычно. По стандарту API 674 — в опасных зонах нефти, нефтехимии, переработки.
Дозирующий насос (Metering pump):
Облегчили дозирование химикатов, паст и др. Взаимодействие поршня/плунжера. Диафрагменный метод тоже применяют. Особенно в промышленных процессах, пищевой и фармацевтике. Регулируемая длина хода для установки дозировки. Много исполнений: крупные для химдозирования в заводах, микро — для фармзаполнения, клеевого дозирования.
Диафрагменный насос (Diaphragm pump):
Гибкие мембраны изолируют камеры насоса. Пневматические или электрические. Для перекачки масел и опасных жидкостей. Размеры: от промышленных стационарных до портативных подрядчиков. Разные приводы: механические связи, гидравлическая жидкость, воздух.
Принцип работы
Работа поршневых насосов проста. Подача питания на систему — коленвал вращается от электромотора. Угол коленвала обеспечивает движение поршня в цилиндре.
По схеме: поршень движется к крайнему левому положению цилиндра в положении А коленвала. К крайнему правому — в положении С.
Когда поршень в правом краевом положении, в цилиндре возникает частичный вакуум. Жидкость входит в всасывающую трубу. Атмосферное давление на жидкости в баке выше давления в цилиндре. Вода входит в цилиндр через обратный клапан из-за разницы давлений. Объем воды в цилиндре отправляется в напорную трубу через напорный клапан при вращении коленвала от С к А — поршень движется вперед.
Из-за прямого движения поршня давление в цилиндре растет выше атмосферного. Напорный клапан открывается, всасывающий закрывается. Вода в напорном клапане не может вернуться — односторонний клапан. Вода идет в напорную трубу к месту назначения.
Смотрите видео ниже о работе поршневого насоса:
Преимущества и недостатки поршневого насоса
Преимущества:
- Жидкость подается под высоким давлением из бака на любую высоту.
- Закачка (прайминг) не требуется, в отличие от центрифугального.
- Непрерывный расход возможен в поршневом насосе.
Недостатки:
Несмотря на преимущества, есть ограничения:
- Высокие затраты на обслуживание — много движущихся частей.
- Высокая первоначальная стоимость системы.
- Высоковязкие жидкости трудно перекачивать.
- Низкий расход.
Заключение
В статье: определение, применение, функции, компоненты, схема, классификация, виды поршневого насоса. Принцип работы, преимущества, недостатки.
Надеюсь, полезно. Делитесь с техническими студентами. Спасибо!
Производственный процесс
- Поршневые возвратно-поступательные насосы: подробный обзор и ключевые особенности
- Понимание многоступенчатых насосов: функция, применения и преимущества
- Погружные насосы: принцип работы, виды и ключевые преимущества
- Автоматизация прессов: технологии, безопасность и эффективность
- Гидронасосы прямого привода: ключевые особенности и применение
- Всё о кованых железе: свойства, применение и история
- Центробежная литья: принцип, виды, преимущества и применение
- Литье под давлением (Die Casting): технология, преимущества, недостатки, применение
- Инвестиционное литье (Lost Wax): определение, применение, преимущества, факторы выбора
- Полное руководство по шпильной сварке: определение, виды и преимущества