Принципиальное устройство поршневых и центробежных насосов

Насосы – это машины, в которых производится преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости, в результате чего происходит ее перемещение.

Центробежные насосы. Принципиальная схема центробежного насоса приведена на рис. 2.23.

Центробежный насос (или ступень многоступенчатого насоса) состоит из подвода 1, рабочего колеса 2, ротора 3, отвода 4. Жидкость подается во входной патрубок насоса и затем в рабочее колесо, откуда под действием вращающихся лопаток нагнетается в отвод. Давление жидкости на выходе из отвода при этом становится больше, чем на входе, за счет торможения потока и преобразования кинетической энергии в потенциальную энергию давления.

К достоинствам центробежных насосов можно отнести отсутствие пульсаций потока жидкости и высокую приспособляемость к различным условиям работы за счёт применения соответствующих типов колес.

Рис. 2.23. Схема конструкции центробежного насоса

Недостатками центробежных насосов являются: ограниченный диапазон подач и напоров; низкий КПД при отклонении от номинальных режимов работы; снижение КПД с ростом вязкости перекачиваемой жидкости; зависимость подачи от противодавления и сопротивления системы; невозможность обеспечения работы с самовсасыванием жидкости в пусковой период без специальных устройств.

Поршневые насосы отличаются более высокими КПД и создаваемыми давлениями, но ограничены производительностью.

Всю группу возвратно-поступательных насосов иногда называют поршневыми насосами.

Возвратно-поступательные насосы также делятся по способу привода вытеснителя на прямодействующие и вальные. Привод прямодействующего насоса осуществляется за счет возвратно-поступательного воздействия непосредственно на вытеснитель. Примером такого насоса может служить простейший садовый насос. Привод вального насоса осуществляется за счет вращения ведущего вала с преобразованием вращательного движения в возвратно-поступательное движение при помощи кулачкового или кривошипно- шатунного механизма.

Рассмотрим устройство и принцип работы такого насоса с вальным приводом. На рис. 3.3 приведена конструктивная схема поршневого насоса с кривошипно-шатунным механизмом. Приводной вал через кривошип 6 радиусом r и шатун 5 приводит в движение поршень 2 площадью S п, который движется возвратно-поступательно в корпусе (цилиндре). Насос также имеет два подпружиненных клапана: впускной и выпускной. Рабочей камерой 1 насоса является пространство

Рис. 3.3. Схема поршневого насоса

слева от поршня, ограниченное корпусом, поршнем 2, а также клапанами. При движении поршня 2 вправо жидкость через впускной клапан заполняет рабочую камеру, т.е. обеспечивается всасывание. При движении поршня 2 влево жидкость нагнетается в напорный трубопровод через клапан.

Насосы с поршнем в качестве вытеснителя являются наиболее распространенными из возвратно-поступательных насосов. Они могут создавать значительные давления (до 30…40 МПа). Однако выпускаются также насосы, рассчитанные на значительно меньшие давления (до 1…5 МПа).

Насосы с подпружиненными клапанами допускают до 100…300 рабочих циклов в минуту. Насосы с клапанами специальной конструкции позволяют увеличивать этот параметр до 300…500 циклов в минуту.

Объемный КПД ηо большинства поршневых насосов составляет 0,85…0,98. Причем бóльшие значения КПД соответствуют насосам большого размера, а маленькие значения – малым. Гидравлический КПД ηг учитывает гидравлические потери в клапанах, и его значения лежат для этих насосов в пределах 0,8…0,9. Механический КПД ηм – 0,94…0,96.

Полный КПД η для большинства поршневых насосов составляет 0,85…0,92.

Значительно реже применяются насосы с плунжером в качестве вытеснителя. У этих насосов существенно больше поверхность контакта между корпусом и вытеснителем, что позволяет значительно лучше уплотнить рабочую камеру. Плунжерные насосы обычно изготавливаются с высокой точностью. Поэтому они являются весьма дорогими, но позволяют получать очень высокие давления до 150…200 МПа.