Продуктивність поршневих насосів

Диференціальні насоси.

У насосах цього типу всмоктування відбувається на одному ході а нагнітання – на обох ходах поршня чи плунжера. Схема горизонтального плунжерного диференціального насосу приведена на рис. 4/2.12. При ході плунжера в право відкривається клапан 1 та закривається клапан 2, при цьому рідина засмоктується в ліву частину циліндра. Крім того рідина, що була в правій частині циліндра витісняється в лінію нагнітання. При зворотному ході плунжера клапан 1 закривається і відкривається клапан 2. При цьому рідина з лівої частини циліндру передавлюється в праву частину. Так як об’єм правої частини є меншим за ліву, частина рідини зразу передавлюється в лінію нагнітання. Таким чином в нагнітальну лінію рідина поступає на обох циклах руху патрубка і відбувається згладжуються пульсації. Ступінь згладжування в лінії нагнітання є значно більшою ніж у насоса простої дії але меншою ніж у насосу подвійної дії. Від останнього, диференціальні насоси вигідно відрізняються простішою конструкцією. Зокрема, в диференціальному насосі задіяні два клапани в порівнянні з чотирма в насосі подвійної дії. Завдяки такому комплексу властивостей в літературі російською мовою диференціальні насоси часто зустрічаються під назвою «полуторные насосы».

В рівнянні використовувалось поняття теоретичної об’ємної продуктивності насоса G_m. Це об’ємна продуктивність насосу(G_v) при об’ємному коефіцієнті корисної дії рівному 1.

Продуктивність насосу простої дії. За один хід поршня (в періоді нагнітання або всмоктування) об’єм рідини в циліндрі змінюється (зменшується або збільшується) на добуток площі поршня та дожини ходу поршня l. Де D – діаметр поршня в метрах. Хід поршня також в метрах. Тоді теоретична продуктивність насосу (в м3/г) запишеться наступним рівнянням:

де n – кількість обертів приводу, 1/хв.;

Теоретична продуктивність зв’язана з реальною продуктивністю через об’ємний к.к.д., як це показано за допомогою рівняння.

Продуктивність насосу подвійної дії. При розгляді теоретичної продуктивності насосу подвійної дії (рис. 4/2.8) слід враховувати, що права і ліва частина циліндра не є однаковими по об’єму, та відрізняються на об’єм штоку поршня. Якщо діаметр штока позначити через d (м), то площа його поперечного перерізу буде рівна . Тоді теоретична продуктивність поршневого насосу подвійної дії може бути записана наступним рівнянням:

З цього рівняння легко побачити, що якби площа штоку була значно меншою за площу поршня і нею можна було б знехтувати, то продуктивність насосу подвійної дії була б рівно в два рази більшою за продуктивність насосу простої дії.

Продуктивність насосу диференціальної дії. В диференціальному насосі (рис.4/2.11) при ході поршня в право в ліву частину циліндра засмоктується F×l м³ рідини. Одночасно, з правої частини виштовхується (F-Fsh)×l м³ рідини. При зворотному ході поршня з лівої частини циліндру виштовхується F×l м³ рідини. Частина з неї об’ємом (F-Fsh)×l заповняє праву частину циліндру, що звільняється поршнем а надлишок, об’ємом F×l - (F-Fsh)×l= виштовхується в лінію нагнітання. Таким чином за обидва ходи поршня в нагнітальну лінію виштовхується F×l=(F-Fsh)×l+ Fsh×l м³. Таким чином за один оберт приводу в диференціальному насосі в лінію нагнітання потрапляє та ж кількість рідини, що і у випадку насосу простої дії. Тому рівняння, що описує продуктивність насосу простої дії дійсне і для диференціального насосу. Різниця лише в тому, що у диференціальному насосі рідина в нагнітаючий патрубок поступає лише на одному ході поршня а у диференціального на обох ходах поршня. Якщо діаметр штока поршня вибрати рівним половині діаметра поршня, то на обох ходах поршня в нагнітаючий патрубок буде поступати однакова кількість рідини. На рис.4/2.12 у порівнянні приведені діаграми подачі в нагнітальну лінію рідини насосами різної конструкції. У диференційного насосу, з діаметром штока рівним половині діаметра плунжера, характер подачі такий же як у насосу подвійної дії, але кількість рідини, що нагнітається, така ж як у насоса простої дії. Диференційний насос від насосу подвійної дії вигідно відрізняється тим, що у нього лише два клапани.