Принцип работы, назначение и область применения поршневого жидкостного насоса

Поршневой насос – это гидравлическое устройство, использующееся для перекачивания жидкостей или газов, путем движения поршня в цилиндре. Его перемещение создает разрежение, приводящее к подаче рабочей среды в поршневой жидкостный насос, а затем к выкачиванию в другое место.

Принцип работы

Принцип работы поршневого жидкостного насоса основан на движении поршня внутри цилиндра. Поршень насоса, имеющий плотное соединение с трубопроводом или другим устройством, перемещается внутри цилиндра, взаимодействуя с клапанами, перекачивая жидкость или газ.

В начале цикла поршень находится в положении, когда входной клапан открыт, а выходной закрыт. При движении поршня вниз (в сторону дна цилиндра), входной клапан закрывается, а рабочая среда втягивается в цилиндр через устройство всасывания. Затем, при движении поршня вверх, входной клапан закрыт, а выходной открыт, и жидкость или газ перекачивается через выходное устройство в нужное место.

Принцип работы поршневых жидкостных насосов может быть разным в зависимости от конструкции поршневого насоса и их назначения, но общий принцип перемещения рабочей среды через цилиндр с помощью поршня остается неизменным.

Устройство

Устройство поршневого насоса состоит из следующих частей:

1. Цилиндр. Трубчатое устройство, внутри которого перемещается поршень. Цилиндр насоса может быть изготовлен из различных материалов, таких как металл, пластик или керамика.
2. Поршень. Приспособление, перемещающееся внутри цилиндра, создавая разрежение и давление для перекачивания рабочей среды.
3. Клапаны. Устройства, контролирующие поток жидкости в поршневом насосе. Входной клапан открывается, чтобы позволить рабочей среде войти в цилиндр, а затем закрывается, чтобы не допустить обратный поток. Выходной клапан закрыт в начале цикла, а затем открывается, чтобы позволить жидкости покинуть поршневой насос.
4. Устройство всасывания. Используется для всасывания рабочей среды внутрь поршневого насоса. Состоит из трубки и фильтра, чтобы предотвратить попадание грязи и посторонних частиц в оборудование.
5. Выходное устройство. Применяется для перекачивания жидкости или газа из поршневого насоса в нужное место. Может представляться трубкой, шлангом, насадкой или другим устройством в зависимости от конкретного применения.
6. Двигатель. Поршневой жидкостный насос может приводиться в действие различными способами, но наиболее распространенным является использование электрического или дизельного двигателя, который вращает вал, соединенный с поршнем, и запускающий процесс перекачки рабочей среды.

Разновидности

Распространенные виды поршневых насосов:

1. С постоянным объемом. Перекачивают фиксированное количество жидкости или газа за каждый цикл. Используются для транспортировки вязких рабочих сред.
2. С изменяемым объемом. Могут регулировать объем жидкости или газа, перекачиваемого за каждый цикл в зависимости от потребностей процесса. Применяются в производственных процессах, где требуется точная регулировка потока.
3. Диафрагменные. Здесь поршень заменен диафрагмой, которая сжимается и расширяется, создавая давление и разрежение для перекачивания рабочей среды.
4. С двойным действием. Имеют два поршня, перемещающихся в противоположные стороны, позволяя перекачивать жидкость или газ в оба направления.
5. Керамические. Эти устройства используют керамические поршни, что позволяет им работать в условиях высокой температуры и агрессивных средах.
6. Для высокого давления. Способны создавать высокое давление для перекачивания рабочих сред в сложных условиях, например, в нефтяной и газовой промышленности.

Поршневой жидкостный насос

Это тип поршневого насоса, использующийся для перекачивания жидкостей, таких как вода, нефть, химические растворы. Оборудован поршнем, перемещающимся внутри цилиндра, создавая давление, транспортируя жидкость через выходной порт поршневого насоса.

Основные элементы жидкостного насоса включают в себя:

1. Корпус. Изготавливается из металла или пластика и содержит в себе цилиндр и порты для входа и выхода жидкости.
2. Поршень. Передвигается внутри цилиндра и создает давление для перемещения жидкости.
3. Клапаны. Управляют потоком жидкости внутри поршневого насоса и позволяют рабочей среде двигаться только в одном направлении.
4. Привод. Механизм, перемещающий поршень внутри цилиндра. Обычно приводом служит электродвигатель, вращающий эксцентрический вал, который в свою очередь перемещает поршень.
5. Уплотнения. Необходимы для предотвращения утечек жидкости между поршнем и цилиндром. Изготавливаются из резины или тефлона.

Жидкостные поршневые насосы имеют ряд преимуществ, таких как высокая производительность, надежность и возможность работы с широким диапазоном жидкостей и давлений. Они также могут использоваться во многих отраслях промышленности, включая нефтегазовую, химическую, пищевую и фармацевтическую.

Однако они могут быть довольно громоздкими и сложными в установке и обслуживании, поэтому требуют специальной эксплуатации и технического обслуживания.

Поршневой насос с воздушной камерой

Это устройство, использующееся для перекачивания воды в домашней и промышленной сфере. Состоит из корпуса, поршня, воздушной камеры, клапанов, привода и уплотнений. Воздушная камера расположена между корпусом и поршнем и служит для увеличения производительности. Наполняется воздухом или инертным газом и помогает создавать дополнительное давление, когда поршень движется вниз.

Этот тип насоса обладает высокой производительностью, надежностью и возможностью работы с широким диапазоном жидкостей и давлений. Также способен подавать воду на большие расстояния и поднимать ее на значительные высоты.

Насосы двухстороннего действия

Это тип устройств, которые могут перемещать жидкость в обе стороны, то есть имеют возможность работать как в качестве насоса, так и, наоборот, откачивать жидкость из системы. Приспособления оснащены двумя поршнями, перемещающимися в противоположных направлениях внутри корпуса. Каждый имеет свою входную и выходную камеру, соединенную с соответствующими клапанами.

При движении поршней в одном направлении жидкость перемещается из входной емкости через клапан в выходную камеру, а при движении в обратном направлении жидкость транспортируется через другой клапан.

 

Поршневой насос двойного действия широко используются в различных отраслях, таких как нефтяная, химическая, фармацевтическая промышленность для перекачки жидкостей, в том числе жидких газов, нефти, растворов и т.д.

Кулачковый поршневой насос

Устройство используется для перекачки жидкостей в автомобильной и механической промышленности. Состоит из корпуса, поршня, кулачка, входного и выходного клапанов, привода и уплотнений.

В кулачковых насосах поршень перемещается внутри корпуса под воздействием кулачка, вращающегося вместе с валом двигателя. При его вращении поршень смещается вверх и вниз, создавая разрежение и давление в камерах.

Поршневые насосы обладают высокой производительностью, мощностью и скоростью работы, что позволяет использовать их в широком диапазоне приложений, в том числе для перекачки масел, топлива, воды и других жидкостей.

Они также могут обеспечивать высокое давление и производительность при низких оборотах двигателя, что делает их эффективными и экономичными.

Однако кулачковые насосы могут быть довольно шумными и требуют высокой точности при изготовлении и сборке, чтобы избежать износа и повреждения элементов. Также могут быть склонны к образованию конденсата и коррозии, поэтому требуют регулярного обслуживания и ухода.

Классификация поршневых насосов

Классификация поршневых насосов включает следующие виды.

По числу поршней:

• однопоршневые;
• двухпоршневые;
• трехпоршневые;
• четырехпоршневые;
• многопоршневые.

По типу движения поршня:

• линейные;
• ротационные.

По типу уплотнений:

• на основе уплотнительных колец;
• на основе уплотнительных элементов.

По типу клапанов:

• с механическими;
• с магнитными;
• с мембранными;
• с термическими клапанами.

По принципу действия поршневых насосов:

• обычные поршневые;
• с воздушной камерой;
• двухстороннего действия;
• кулачковые.

По области применения поршневых насосов: 

• автомобильные;
• для промышленности и сельского хозяйства;
• для нефтяной и газовой промышленности;
• медицинские;
• для пищевой промышленности.

Классификация поршневых насосов может быть усложнена и дополнена в зависимости от специфики применения и конструктивных особенностей каждого типа.

Сферы применения

Поршневые насосы широко используются в различных областях, таких как:

1. Промышленность. Используются для перекачки различных жидкостей, в том числе кислот, щелочей, нефти, газа, химических реагентов.
2. Сельское хозяйство. Применяются для полива полей, перекачки воды из резервуаров и скважин, а также для снабжения животных водой.
3. Автомобильная промышленность. Используются в автомобилях для подачи топлива и смазки в двигатель.
4. Медицина. Применяются в медицинских устройствах для переливания крови и других жидкостей в организм.
5. Пищевая промышленность. Используются для перекачки пищевых продуктов, таких как соки, молоко, кетчуп, майонез и другие.
6. Нефтегазовая промышленность. Применяются для перекачки нефти и газа в различных узлах нефтяных и газовых скважин.
7. Водоснабжение. Используются для подачи воды из скважин, резервуаров и других источников.
8. Пожарная безопасность. Применяются для создания давления в системах пожаротушения.

Расчет подачи поршневого насоса

Расчет подачи зависит от многих факторов, включая диаметр поршня, частоту вращения, длину хода, давление, вязкость перекачиваемой жидкости и другие параметры. Общий метод расчета:

• определите величину подачи (Q), выраженную в единицах объема в секунду (л/с);
• диаметр поршня (D), выраженный в метрах;
• частоту вращения поршня (n), выраженную в оборотах в минуту;
• длину хода поршня (L), выраженную в метрах;
• коэффициент заполнения (f), который представляет собой отношение объема поршня к объему камеры поршневого насоса, как правило, он находится в диапазоне от 0,8 до 0,95;
• давление (P), выраженное в паскалях;
• вязкость (η) перекачиваемой жидкости, выраженную в Па*с (паскаль·секунда);
• используя следующую формулу, рассчитайте величину подачи: Q = (π/4) x D^2 x n x L x f, где π – математическая константа, равная 3,14;
• проверьте результат расчета на соответствие требуемым параметрам и дополнительным условиям.

Следует отметить, что точный расчет подачи может быть сложным процессом и могут потребоваться дополнительные данные и формулы в зависимости от специфики применения поршневого насоса.

Конструктивная схема поршневого насоса

Технические характеристики

Технические характеристики наведены на примере аксиально-поршневые насосы НАПЭЛ 140/20 и НАПЭСЛ 140/20

Особенности обслуживания

Обслуживание поршневых насосов включает в себя регулярную проверку и замену изношенных деталей, контроль уровня и качества смазки, а также проведение профилактических работ для предотвращения поломок и повышения надежности.

Важно следить за работой приводных механизмов и систем управления, включая наличие и состояние ремней, цепей, шестерен и других элементов.

Для обеспечения надежной и безопасной работы необходимо регулярно проверять уровень и качество масла и смазки, а также производить их замену по рекомендуемым интервалам.

При проведении профилактических работ необходимо следить за соблюдением всех инструкций производителя поршневого насоса, а также использовать только рекомендованные запасные части и материалы.

Кроме того, при эксплуатации следует следить за температурой окружающей среды и перекачиваемой жидкости, так как высокие или низкие температуры могут негативно влиять на работу поршневого насоса.

Основные неисправности в работе и меры по их устранению

Основные поломки могут быть связаны с износом деталей, проблемами в уплотнении, нарушениями функционирования клапанов, неисправностями приводных механизмов и т.д.

Одной из наиболее распространенных причин поломок является износ и повреждение уплотнительных элементов. Например, манжеты или сальники могут протереться, что приводит к протеканию жидкости, а клапаны могут изнашиваться и неплотно закрываться, что приводит к снижению производительности поршневого насоса. Для устранения таких проблем необходимо заменить изношенные детали на новые.

Также возможны проблемы в работе клапанов, например, застревание или износ пружин и шариков, что может привести к ухудшению производительности поршневого насоса. В таком случае рекомендуется проверить и очистить клапаны, а при необходимости заменить изношенные детали.

Кроме того, проблемы могут возникать в работе приводных механизмов, например, износ ремней, цепей или шестерен, что может привести к снижению производительности и неравномерности работы поршневого насоса. В таком случае рекомендуется заменить изношенные детали.

Если поршневой насос работает сильно шумно или нестабильно, то причина, может быть, в неисправности подшипников или других деталей механизма. Для устранения таких проблем необходимо заменить изношенные или поврежденные детали.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• высокая производительность и давление;
• надежность и долговечность работы;
• возможность регулирования подачи и давления;
• возможность работы с различными типами жидкостей;
• простота конструкции и обслуживания.

Недостатки:

• высокий уровень шума и вибрации;
• низкий КПД;
• сложность регулирования производительности и давления при работе в агрессивных условиях;
• ограничения на использование в системах с высокой вязкостью жидкостей.

Кроме того, поршневые насосы могут требовать частой замены деталей, таких как манжеты или сальники, что может привести к дополнительным расходам на обслуживание. Также они могут быть более сложными в установке и настройке, по сравнению с другими типами оборудования.

Правила технической эксплуатации

Некоторые правила технической эксплуатации поршневых насосов:

• перед началом работы необходимо внимательно проверить насос на наличие повреждений или износа деталей и убедиться, что все соединения и фиксации надежно закреплены;
• необходимо следить за чистотой поршневого насоса и регулярно производить очистку от загрязнений и обслуживание в соответствии с рекомендациями производителя;
• не допускайте перегрузки поршневого насоса, так как это может привести к его поломке;
• при работе с агрессивными или вязкими жидкостями необходимо применять поршневой насосы с соответствующими характеристиками и материалами изготовления;
• необходимо проводить регулярные проверки и замену деталей, подверженных износу, таких как манжеты или сальники;
• при работе поршневого насоса следует обратить внимание на показания датчиков и манометров, чтобы быстро обнаружить возможные неисправности;
• при работе с поршневым насосом нужно соблюдать меры безопасности и носить соответствующие защитные средства;
• при обнаружении неисправностей или поломок необходимо обратиться к профессиональным сервисным центрам для устранения проблем.

Поршневые насосы – это важный элемент в промышленной автоматизации и многих других отраслях, где требуется точная подача жидкостей и газов. Они имеют ряд преимуществ перед другими типами оборудования, такими как высокая эффективность, точность дозирования, возможность регулировки подачи и широкий диапазон применения.