Графики подачи поршневых насосов

Насос одинарного действия. В правильно работающем насосе жидкость непрерывно следует за поршнем. Объем жидкости, подава­емой в каждый данный момент Q, равен мгновенной скорости пор­шня, умноженной на его площадь. Последняя - величина постоян­ная, следовательно, подача жидкости насосом изменяется так же, как изменяется скорость поршня.

Зная закон изменения скорости движения поршня с кривошип­ным приводом, получим выражение для определения мгновенного объема подаваемой жидкости:

Q_мг = F*u = Fr*ω*sinα

Так как правая часть полученного выражения отличается от ско­рости и только постоянным множителем F, то изменение подачи на­соса в течение хода поршня может быть графически изображено так­же синусоидой (рис. 1.3. а), причем ординаты ее будут изображать мгновенные подачи жидкости.

Насос двойного действия. За один оборот кривошипа насоса жид­кость вытесняется в напорный трубопровод дважды. Если не учиты­вать объема штока в одной из полостей насоса, то график подачи жид­кости будет образован двумя положительными частями двух синусо­ид (рис. 1.3. б).

Двухцилиндровый насос двойного действия. Кривошипы двух­цилиндровых насосов двойного действия смещены на 90° по отноше­нию друг к другу. График подачи насосом жидкости будет образован четырьмя синусоидами (рис. 1.3. в). Характерно, что нулевых значе­ний подачи насоса за полный оборот вала насоса при этом нет, т.е. жидкость поступает в нагнетательный трубопровод непрерывно.

Трехцилиндровый насос одинарного действия. Кривошипы на­соса расположены под углом 120° один по отношению к другому, по­этому суммарная подача всех трех цилиндров будет характеризоваться графиком, полученным в результате сложения трех синусоид, сдви­нутых на 120° по отношению друг к другу.

Рис. 1.3. Подача жидкости поршневыми насосами

Важнейший показатель, характеризующий насос объемного дей­ствия, - степень неравномерности его подачи, отражающая отноше­ние максимальной подачи к средней за один оборот кривошипа. Сте­пень неравномерности m может быть определена как отношение мак­симальной ординаты графика Q_max высоте прямоугольника, равно­великого по площади к этим графикам (см. рис. 1.3).

Для одноцилиндрового насоса одинарного действия:

т.е. максимальная подача превышает среднюю в 3,14 раза.

Неравномерная подача жидкости приводит к пульсации ее потока во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, увеличивая нагрузку на привод насоса.

Неравномерность подачи насосов двойного действия и с большим числом цилиндров определяется аналогичным образом. Коэффициент неравномерности подачи жидкости для некоторых насосов имеет следующие значения:

- одноцилиндровый насос одинарного действия - 3,14;

- одноцилиндровый насос двойного действия - 1,57;

- двухцилиндровый насос двойного действия - 1,1;

- трехцилиндровый насос одинарного действия - 1,047;

- пятицилиндровый насос одинарного действия - 1,021.

Поршневые насосы с нечетным количеством цилиндров более совершенны, так как обеспечивают более равномерную подачу жидкости. Увеличение числа цилиндров больше трех нерационально, поскольку достигаемый эффект незначителен, а конструкция насоса резко усложняется.

Воздушные колпаки

Для уменьшения колебания давления, обусловленного неравномерностью подачи насоса, применяют воздушные колпаки, устанавливая их на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Принцип действия воздушных колпаков заключается в их заполнении перекачиваемой жидкостью при увеличении мгновенной подачи выше средней и в опорожнении при уменьшении ее ниже средней. В результате в. напорном и всасывающем трубопроводах поддерживается постоянной скорость движения жидкости и влияние сил инерции ее движения сводится к минимуму. Установка воздушных колпаков позволяет резко улучшить параметры насосов, повысить их подачу и надежность. Эффект от применения воздушных колпаков тем выше, чем больше неравномерность подачи насоса - в особенности у одноцилиндровых насосов одинарного и двойного действия.

Воздушный колпак (рис. 1.4.) представляет собой цилиндрический сосуд, частично наполненный газом.

При увеличении давления в трубопроводе жидкость, наполняя колпак, сжимает газ, а при уменьшении давления - вытесняется из него сжатым газом.

Рассмотрим работу колпака достаточно большого объема, установленного на нагнетательном трубопроводе одноцилиндрового насоса двойного действия.

В статическом состоянии при неподвижной жидкости в трубопроводе газ, заполняющий верхнюю часть колпака, находится под тем же давлением, что и жидкость.

Рис. 1.4. Схема работы воздушного колпака: а - фазы работы воздушного колпака, б - график подачи одноцилиндрового насоса двойного действия

В начале вытеснения поршнем жидкости из цилиндра (рис. 1.4.. фаза 1) расход ее минимален, и пока он не достигнет среднего, объем жидкости, поступающей в напорный трубопровод, будет

где Q_H - мгновенная подача насоса; QK- расход жидкости из колпака.

По мере увеличения мгновенной подачи насоса расход жидкости из колпака будет уменьшаться, а при Q_H=Q_cp будет равен нулю. При увеличении мгновенной подачи насоса выше средней (фаза 2) колпак начнет наполняться и расход жидкости в напорном трубопроводе будет равен

Q_cp = Q_Н - Q_K.

При уменьшении мгновенной подачи насоса ниже средней (фаза 3) колпак начнет опорожняться, при этом

Q_cp = Q_Н + Q_K.

Таким образом, объем воздуха в компенсаторе все время будет изменяться от минимального V_min до максимального V_max, и в процессе работы колпак будет аккумулировать объем жидкости, равный

Изменению объема воздуха будет соответствовать увеличение или уменьшение давления.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: