Особенности работы плунжерного насоса

Особенности и область использования

Плунжерные агрегаты высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор воды или другой жидкости. Он может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.

Если вы разбираетесь в устройстве и принципе работы такого насоса, то его ремонт выполнить несложно. Как правило, дозировочный гидравлический агрегат плунжерного типа относится к разряду нефтепромышленного и бурового оборудования. Однако ручной НД (насос дозировочный), например, марки Hawk, может с успехом использоваться для перекачки воды и других жидкостей в разных отраслях и быту.

Плунжерный насос благодаря конструктивным особенностям и простой схеме устройства имеет ряд отличительных особенностей:

• В нагнетателе агрегата создаётся предельно высокое давление.
• Вакуумный прибор высокого давления может перекачивать вязкие жидкости и среды с абразивными частицами.
• Агрегаты можно эксплуатировать в полевых условиях.

Аксиально-плунжерные агрегаты очень напоминают поршневые насосы. Главное отличие между ними состоит в конструкции рабочего органа. Гидравлический дозировочный прибор плунжерного типа вместо рабочего поршня использует плунжер, который выполнен в виде пустотелого цилиндра. Плунжер перемещается в уплотняющем сальнике и при этом не касается поверхности рабочей камеры. Поршневой агрегат и аксиально-плунжерное изделие очень схожи по гидравлическим характеристикам, однако эксплуатация и ремонт прибора плунжерного типа проходят легче, поскольку он имеет меньшее количество изнашиваемых деталей.

НД в последнее время очень редко используется в канализационных и водопроводных системах. Зато гидравлический НД (ручной дозатор) нашёл своё применение в скважинах небольшого диаметра, где он применяется для подъёма воды. Также аксиально-плунжерный агрегат подходит для перекачки вязких жидкостей (осадка из отстойника) и может использоваться как ручной дозатор в быту, например, модели марки Hawk.

Устройство и принцип действия поршневых насосов

Поршневым насосом называется возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней. По количеству поршней эти насосы разделяются на однопоршневые, двухпоршневые, трехпоршневые и многопоршневые. По числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход поршня различают насосы одностороннего действия, двустороннего действия и дифференциальные.

Схема однопоршневого насоса одностороннего действия представлена на

рис. 3.1.

При движении поршня вправо в левой полости цилиндра и в рабочей камере создается разрежение. За счет разрежения верхний нагнетательный клапан К_н прижимается к седлу, а нижний всасывающий клапан К_в приподнимается, и в создавшийся зазор по всасывающей трубе засасывается жидкость из источника в рабочую камеру. При движении поршня влево в рабочей камере создается повышенное давление, под действием которого всасывающий клапан К_в закрывается, а нагнетательный клапан К_н приподнимается, и жидкость вытесняется из цилиндра в напорный трубопровод.

При многократном возвратно-поступательном движении поршня вода перемещается по всасывающей трубе через цилиндр насоса в нагнетательную трубу и дальше к месту потребления. При этом подача жидкости в нагнетательную линию оказывается неравномерной, что является существенным недостатком насосов одностороннего действия. Для устранения этого недостатка применяются насосы двустороннего действия.

На рис. 3.2 представлена схема насоса двустороннего действия (с двумя рабочими камерами). Процесс всасывания в одной камере идет одновременно с процессом нагнетания в другой.

Для обеспечения равномерности подачи применяются дифференциальные насосы (поршневые и плунжерные). На рис. 3.3 показана схема дифференциального насоса с диаметрами поршней D₁ и D₂. На всасывающей стороне он работает как насос одностороннего действия, на нагнетательной стороне – как насос двустороннего действия. Его отличительной особенностью является то, что за один оборот вала кривошипа он производит всасывание за один ход поршня, а нагнетание жидкости – в течение обоих ходов поршня, вытесняя ее поочередно из камер А и Б в нагнетательный трубопровод.

По направлению оси движения рабочих органов поршневые (плунжерные) насосы могут быть горизонтальными и вертикальными.

Основные понятия, применяющиеся в теории насосов

На рис. 3.4 показана схема насосной установки, состоящей из насосного агрегата 1, в состав которого входят насос и двигатель (на схеме двигатель не показан), всасывающей трубы 2 и напорного трубопровода 3, отводящего из насоса жидкость к месту назначения.

В нижней части всасывающей трубы имеется сетка 4, предохраняющая всасывающую трубу от попадания посторонних предметов и обратный клапан, необходимый для заливки насоса жидкостью перед пуском (в лопастных насосах) и предупреждающий обратное движение жидкости в случае остановки насоса.

В теории насосов применяется ряд терминов и определений, относящихся к насосам всех типов, в том числе и к поршневым насосам.

В работающем насосе жидкости сообщается дополнительная энергия, которая расходуется на преодоление сопротивлений в напорном трубопроводе и на подъем жидкости в резервуар. Вертикальное расстояние h_вс от свободной поверхности водоема до центра насоса называется вакуумметрической высотой всасывания. Потери энергии во всасывающем трубопроводе называются потерями при всасывании Вертикальное расстояние h_н от центра насоса до уровня воды в резервуаре называется геодезической высотой нагнетания. Потери энергии в напорной линии называются потерями при нагнетании. Сумма геодезических высот h_вс + h_н, сложенная с суммой потерь энергии в системе, называется напором насосаН:

Напор, развиваемый насосом, представляет собой количество энергии, сообщаемое насосом единице массы перекачиваемой жидкости. Напор измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости или в единицах давления.

Напор, развиваемый работающим насосом, можно определить также по формуле (7.9) с использованием показаний вакуумметра и манометра, которыми обычно оборудуются насосные установки (рис. 3.4):

h_м – показание манометра, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости;

h_в – показание вакуумметра, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости;

Δh – вертикальное расстояние между точками присоединения манометра и вакуумметра, м;

w_н, w_в – скорости в нагнетательной и всасывающей линиях (в местах присоединения манометра и вакуумметра), м/с;

Одним из основных технических показателей насоса является также давление насоса р:

Напор насоса Н и давление насоса р связаны между собой зависимостью

Применение:

• Чистка любых поверхностей от краски;
• Прочистка труб в различных системах;
• Вычищение внутренних поверхностей емкостей;
• Чистка топок, котлов, теплообменников;
• Резка бетона, кирпича, цемента;
• Снятие шпаклевки, резины, коррозии с любых поверхностей;
• Удаление разметки на асфальте
• Счистка граффити
• Предание шероховатости поверхностям для их последующего склеивания;
• Чистка железнодорожных вагонов изнутри;
• Опреснение соленой воды;
• Очистка воды обратным осмосом;
• Дробление камней, грунта;
• Разрезание кожи, дерева, пластмассы;
• Удаление тугоплавких смол с поверхностей;
• Удаление нечистот со дна автомобилей, поставленных на ремонт.

Поршневой жидкостный насос является одним из первых представителей насосов. Механическое вытеснение жидкости является одним из первых принципов перекачивания жидкости. В настоящее время конструкция поршневого насоса притерпела множество улучшений и в современном виде поршневой насос имеет прочный корпус и обладает широкими возможностями для взаимодействия.

Плунжерный насос

Плунжерные насосы приспособлены для работы при более высоких давлениях, чем поршневые, и применяются для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей. Поэтому в химической промышленности плунжерные насосы применяются чаще поршневых.
 

Плунжерные насосы на рНОм Ю кгс / смг ( по нормали машиностроения МН 3031 — 61) предназначены для непрерывной подачи под давлением смазочных масел вязкостью 7 — 118 сСт к трущимся поверхностям.
 

Плунжерные насосы отличаются от поршневых конструкцией вытесняющего тела. Вместо поршня они имеют плунжер, представляющий собой полый цилиндр, движущийся в уплотняющем сальнике не касаясь внутренних стенок рабочей камеры. По гидравлическим параметрам поршневые и плунжерные насосы одинаковы.
 

Плунжерный насос испытывается на производительность не менее 1 5 л / мин одновременно с редуктором при 1 000 об / мин, и ходе плунжера до 6 мм.
 

Плунжерные насосы применяют в тех случаях, когда необходимо создать очень высокие давления. Принцип их работы аналогичен поршневым насосам. Различие заключается в конструкции поршня. В рабочей камере / плунжер 2 перемещается свободно, не касаясь стенок, а уплотнение 3 размещено неподвижно в корпусе камеры. Плунжер совершает возвратно-поступательное движение. Под действием разности давлений всасывающий клапан 4 открывается, и жидкость заполняет рабочую камеру. При движении плунжера влево давление жидкости в камере быстро возрастает и становится выше, чем давление в нагнетательном трубопроводе р.г. Открывается нагнетательный клапан 5, и жидкость из камеры вытесняется в напорный трубопровод. Далее цикл насоса повторяется.
 

Плунжерные насосы имеют и недостатки: 1) прерывистую подачу и, как следствие, дополнительные расходы энергии на пульсацию скорости потока; 2) наличие клапанов, значительную массу и габаритные размеры; 3) трудность регулирования подачи и невозможность реверса; 4) сложнее ремонт и эксплуатация; 5) сложнее привод от электродвигателя к насосу; 6) ограниченность частоты рабочих ходов из-за возрастания инерционных сил и трудности создания быстродействующих клапанов.
 

Плунжерные насосы следует применять для закачки воды и других жидкостей в нефтяные пласты на индивидуальных и групповых установках с двумя-тремя насосными агрегатами.
 

Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршневые, а неплотности легко устраняются подтягиванием или заменой набивки сальника без демонтажа насоса. В связи с тем что для плунжерных насосов нет необходимости в тщательной пригонке поршня и цилиндра, их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений. В химической промышленности плунжерные насосы более распространены, чем поршневые.
 

Плунжерный насос с гидроприводом был изготовлен и опробован на одной из электростанций Казэнерго.
 

Плунжерный насос состоит из цилиндра, в нижней части которого расположен всасывающий ( приемный) клапан, и пустотелого плунжера, вставленного в цилиндр.
 

Индикаторная диаграмма плунжерного насоса

На рисунке показа индикаторная диаграмма плунжерного насоса с учетом времени t 1 запаздывания открытия и закрытия клапанов.

Процесс всасывания протекает по линии cd, скачкообразное изменение давление в начале процесса всасывания вызвано, тем, что открытие всасывающего клапана происходит не мгновенно, а жидкость обладает инерцией.

Процесс нагнетания протекает по линии ab, скачок давления в начале процесса нагнетания вызван открытия напорного клапана, а также инерционностью жидкости.

Площадь индикаторной диаграммы отражает работу, которую поршень сообщает жидкости за один оборот.

Источник

Когда появился плунжер

Необходимость создания нового насоса появилась, когда изобрели дизельные моторы (изобретатель Рудольф Дизель). Была необходимость подавать горючее под давлением, что обеспечивало его самовозгорание. Изначально применялся тяжеленный и крупногабаритный компрессор, применение которого снижало КПД двигателя.

Первый ТНВД, был разработан Робертом Бошем и выпущен в 1927 году. Предназначался для грузовых машин. С 1936 стали выпускать его аналоги для легковушек. Именно в этом насосе впервые применялась плунжерная пара. Это позволило снизить размеры дизеля без потерь мощности. После изобретения, плунжерные пары усовершенствовались лишь качеством выпуска и применением более прочных материалов.

Основные разновидности

По своему конструктивному исполнению поршневой гидронасос, как и гидромотор аксиально-поршневого типа, может относиться к одной из следующих категорий:

• устройства с шайбой, устанавливаемой под определенным углом;
• аксиально-поршневые насосы или гидромоторы, оснащенные блоком цилиндров наклонного типа.

Блок цилиндров гидромоторов и гидравлических насосов аксиально-поршневого типа, оснащенных наклонной шайбой, установлен соосно по отношению к приводному валу и при этом жестко связан с ним. Поршни, перемещающиеся в проточках рабочей камеры, опираются своей торцевой поверхностью на шайбу, которая устанавливается под углом к оси приводного вала. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса заключается в том, что при совместном вращении соединенных между собой приводного вала и наклонной шайбы поршни устройства начинают двигаться возвратно-поступательно, уменьшая или увеличивая таким образом объем рабочих камер.

Когда же объем рабочих камер начинает изменяться, осуществляется всасывание и выталкивание перекачиваемой через насос жидкости. Устройства с наклонной шайбой относятся к регулируемым гидронасосам, так как, изменяя угол, под которым расположена рабочая поверхность наклонной шайбы, можно менять и параметры потока перекачиваемой жидкости. Более того, при помощи такого насосного устройства можно осуществлять реверсирование подачи воды, изменяя направление угла наклона шайбы к оси приводного вала на противоположное. Насосы аксиально-поршневого вида, оснащенные наклонной шайбой, устанавливаются в гидравлических системах, работающих под средними и высокими нагрузками.

Принципиальные схемы аксиально-поршневых гидромашин

Корпус аксиально-поршневых гидравлических насосов, оснащенных блоком цилиндров наклонного типа, имеет V-образную конфигурацию, а их приводной вал выполнен в виде буквы Т. Угол, под которым блок цилиндров рассматриваемого аксиального насоса расположен к оси приводного вала, может составлять от 26 до 40°, а количество поршней доходит до 7 штук. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса состоит в следующем: когда начинает вращаться приводной вал, соединенный с поршнями посредством шатунных механизмов, приводится во вращение и наклонный блок цилиндров, а поршни, расположенные в аксиальных проточках, начинают совершать движения возвратно-поступательного типа, тем самым уменьшая или увеличивая объем рабочих камер.

Процесс всасывания и нагнетания перекачиваемой рабочей среды в аксиально-поршневых насосах такого вида осуществляется через специальные отверстия-окна, выполненные в распределительном устройстве, которое располагается неподвижно относительно вращающегося наклонного блока цилиндров. В отличие от паровых и радиально-поршневых насосов, в устройствах данного типа можно регулировать объем рабочей камеры. Решается такая задача регулировкой угла наклона блока цилиндров по отношению к оси приводного вала при помощи специальных механизмов.

В аксиально-поршневых насосах применяется унифицированный качающийся узел

В зависимости от того, как реализована конструктивная схема плунжерного насоса аксиального типа, он может относиться к одному из двух видов:

1. В устройствах, оснащенных двойным несиловым карданом, достигается полное соответствие углов, измеряемых между промежуточным, ведущим и ведомым валами. При работе гидравлических насосов данной категории их валы (ведущий и ведомый) двигаются синхронно, что позволяет снизить нагрузку на карданный вал, который, взаимодействуя с диском, передает крутящий момент.
2. Насосы аксиально-поршневого типа имеют конструкцию, в которой реализована схема точечного касания поршней с поверхностью наклонного диска. В таком устройстве отсутствуют карданные и шатунные механизмы, что упрощает его конструкцию. Наиболее значимым недостатком аксиально-поршневых насосов данной категории является то, что для их запуска необходимо принудительно выдвинуть поршневые элементы из рабочих камер и затем прижать их торцевую часть к поверхности наклонного диска. Между тем за счет простоты конструкции регулярное техническое обслуживание и ремонт гидронасосов данного типа не представляет больших сложностей.

Устройство плунжерного насоса

Основными элементами плунжерного насоса являются:

• плунжер;
• камера;
• шатунный механизм;
• входной и выходной клапаны.

Плунжер представляет цилиндр с внутренней камерой. Его длина в несколько раз превышает диаметр.

Плунжерные насосы классифицируются по следующим особенностям:

• конструктивным особенностям (объёмные и необъёмные);
• видам действия (простого или двойного);
• типам расположения плунжеров (горизонтальное или вертикальное);
• виду применяемого привода (приводной ил прямого действия);
• количеству плунжеров.

Первая характеристика свидетельствует о количестве используемых сторон поршня. В первом случае задействована только одна сторона, во втором две. Цилиндры, следовательно, и поршни могут располагаться в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Привод насоса может производится через шатун или образовывать единый механизм. От количества установленных плунжеров зависит общая производительность всего насоса.

Основными характеристиками плунжерных насосов являются:

• создаваемое давление (высокое или низкое);
• номинальная скорость,
• коэффициент полезного действия;
• масса;
• область применения.

Область применения плунжерных гидронасосов

Плунжерные насосы высокого давления наиболее часто применяют в следующих отраслях промышленности:

• Нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей. Насосы используют для перевозки и переработки нефтяных продуктов, а также при бурении и техобслуживании скважин.
• Химической. Насосы применяют в производстве химических веществ, которые не вступают в реакцию с металлами.
• Энергетической. Машины незаменимы при производстве приводов для парогенераторов.
• Пищевой. Подходят для механизмов обратного осмоса.
• Машиностроительной. Насосы используют в различных системах с гидравлическим приводом.

Ещё одна область применения — сфера ЖКХ. Насос будет полезен при ремонте систем гидрокоммуникации. Ещё его используют для водоснабжения в качестве водяной помпы, в водоочистных сооружениях и на автомобильных мойках.

2 Принцип работы

При осуществлении кулачкового вала устройства происходит его преобразование в движения возвратно-поступательного характера. Затем роликовый толкатель приводит в движение плунжер.

Все действия плунжера во время работы устройства называются ходом нагнетания. Во время работы агрегата возвратная пружина периодически возвращает плунжер в исходное положение.

Пружина сконструирована таким образом, что даже в том случае, когда кулачковый вал будет вращаться с максимальной частотой, она будет прочно удерживаться в пазах.

При этом ролик, обеспечивающий интенсивное вращение не будет отдаляться от кулачка. Это бы привело к тому, что во время интенсивной эксплуатации устройства от ударов ролика по корпусу кулачка происходила бы постепенная деструкция обеих деталей.

Плунжерный насос высокого давления для воды в разрезе

В плунжере, канал, который проводит воду и потом обеспечивает ее слив, постоянно находится в открытом положении. Исходя из этого, вода, под воздействием давления подкачки попадает из впускной камеры в полость.

Когда плунжер начинает двигаться вверх, отверстие проводного канала закрывается при помощи верхнего торца корпуса. Такой вид ходовой работы плунжера называется предварительным.

2.1 Монтаж, подключение и запуск насоса

Перед тем, как приступить к монтажу, нужно выбрать надлежащий уровень горизонтальной поверхности – это позволит при необходимости производить ремонт механизма, а также его текущее техническое плановое или внеплановое обслуживание.

Эта поверхность должна обладать высокой степенью устойчивости к вибрациям и отличатся хорошими прочностными показателями. Для того чтобы обеспечить бесперебойное осуществление жидкости из корпуса нужно использовать гибкие шланги.

Такое решение поспособствует минимизации возможных напряжений и узловых элементах системы. Не рекомендуется производить подключение жесткого трубопровода к входу в сливное отверстие.

Перед запуском агрегата следует убедиться в том, что вращательный вал приводного и коленчатого типа установлены параллельно друг другу и находятся на одной прямой линии.

При неправильном соединении этих элементов производительность устройства будет резко снижена. Передающий ремень, скорее всего, выйдет из строя, что в свою очередь возведет в необходимость ремонт всего гидронасоса.

Перед запуском двигателя нужно тщательно отобрать ремень шкива. Он должен полностью соответствовать заявленной мощности приводного двигателя.

Плунжерный насос высокого давления КАМАТ

Перед запуском необходимо убедиться в том, что вращение насосного вала производится свободно и от руки, а подшипники не подвержены излишней перегрузке.

2.2 Возможные неполадки и ремонт

Среди неполадок и поломок оборудования можно выделить несколько наиболее встречающихся. При повышенной вибрации во время работы установки, необходимо проверить уровень крепления агрегата к установочному кронштейну или фиксационной плите.

При несоосности ведущих валов нужно при выключенном двигателе произвести подтяжку винтов крепления. Рекомендуется с применением индикаторной стойки обеспечить точное биение полумуфт находящихся в насосе и двигателе и произвести такую их установку, которая будет соответствовать соосности валов.

При износе манжеты приводного ведущего вала или его шейки нужно произвести разборку узла уплотнения носка вала, а затем — замену манжеты или ремонт вала.

Для профилактики выполнить подтягивание всех винтов крепления и других закрепленных элементов всасывающего трубопровода. При проведении ремонта подвижной части насоса в первую очередь проводится удаление шестимиллиметровых центральных болтов.

После этого, с большой степенью аккуратности нужно подтянуть коллектор вверх от картера. Это нужно делать аккуратно, чтобы случайно не повредить встроенные плунжеры.

Используя вращательный момент коленчатого вала произвести отсоединение картера. Далее нужно перевернуть коллектор на бок. Станет заметен фиксатор, который нужно будет удалить, легко проворачивая.

Далее вынимается распорка, сальник и разбрасыватель. Затем проводится удаление вакуумных уплотнителей, которые располагаются на внутренней стороне фиксатора.

После этого можно увидеть возможные повреждения, которые стали причиной некорректной работы всего агрегата. Распорка вставляется в корпус разбрасывателя, но перед этим производится замена уплотнителя.

Источник

Монтаж и запуск насоса

Монтаж

Выберите уровень горизонтальной поверхности, что позволит получить доступ для технического обслуживания и ремонта насоса. Поверхность должна быть в состоянии выдерживать вибрации и быть достаточно прочной, чтобы поддерживать насос. Используйте гибкие шланги для подачи и слива из корпуса чтобы свести к минимуму возможные напряжения системы. Никогда не подключайте жесткие трубопроводы к сливному отверстию из корпуса насоса. Убедитесь, что коленчатый вал и вал приводного двигателя параллельны и установленные шкивы находятся в прямой линии. Неправильное присоединение приведет к потере производительности гидроагрегата и преждевременному выходу из строя ремня, и может привести к ремонту гидронасоса и / или двигателя.

Ремень шкива должен выбираться исходя из мощности приводного двигателя. Применяйте рекомендованные спецификацией ремни. Не перетягивайте ремень.

Вал насоса должен легко вращаться от руки, подшипники не нагружены.

Защитите агрегат от влажности, грязи, тепла, воды и химической коррозии.

Смазка

Необходимо, чтобы масло в картере было на необходимом уровне. Не запускать насос без масла в картере. Замену масла проводить по следующему графику — первая замена после 30 часов работы, затем каждые 500 часов или 1 раз в год. Если насос работает в тяжелых условиях (продолжительная непрерывная работа, повышенная температура окружающей среды и т.д.) масло необходимо менять чаще.

Принцип работы

Принцип работы радиально поршневого насоса

Ротор вращается в статоре (корпусе) вместе с поршнями, поршни скользят по корпусу, плотно прижимаясь к нему за счет пружин. В результате вращения ротора, поршни совершают возвратно-поступательные движения. Поршни двигаясь по кругу переключаются между двумя фазами:

• Фаза всасывания. Поршень совершает выдвижение, рабочая камера увеличивается,клапан нагнетания закрывается и открывается клапан всасывания,  он соединён с отверстием забора жидкости. Поршень движется по кругу до максимальной точки его выдвижения.
• Фаза нагнетания. Поршень переключается на отверстие нагнетания, и начинает вдвигаться, клапан всасывания закрывается и открывается клапан нагнетания, рабочая камера уменьшается в результате чего создается давление и жидкость вытесняется из насоса. Поршень находится в данной фазе до максимальной точки сжатия рабочей камеры, а затем переключается на фазу всасывания.

Радиально поршневой насос может быть двух и более кратного действия. Это означает что один плунжер совершает несколько рабочих ходов за одно вращение ротора. Такой эффект достигается за счет специального изменения поверхности статора.

Похожие записи:

Декоративные звукоизоляционные панели для отделки стен: свойства и обзор популярных марок Установка насоса в скважину и его замена Насосы для колодцев: делаем правильный выбор Как отреставрировать входную железную дверь Правила планировки ванной Обвязка котла отопления в частном доме цена