Поршневые насосы: конструкция и принцип действия

Насосное оборудование используется на производствах, в промышленности и прочих сферах, включая частные хозяйства. С его помощью осуществляется перекачивание жидкостей, обустраивается водоснабжение. Тип агрегата подбирается в зависимости от условий эксплуатации и характеристик транспортируемой среды. При возникновении необходимости в создании высокого давления, предпочтение отдают поршневому насосу. О его устройстве, принципе работы и назначении пойдет речь далее.

Классификация поршневых насосов

Приобрести поршневой насос доступно практически в любом специализированном магазине. При более детальном рассмотрении моделей становятся заметными некоторые конструктивные отличия и рабочие параметры. Это объясняется тем, что нагнетатели выпускаются разных видов. Их классификация разработана по следующим признакам.

Тип привода

Выпускаемое оборудование приводится в действие с помощью ручного управления или прямого привода, особенностью которого является наличие силового агрегата (электрического либо ДВС). Также существуют нагнетатели прямого действия. Они запускаются при участии поршня/штока насоса, соединенного с вытеснителем. Благодаря такому решению улучшается концентричность, существенно понижается уровень шума.

Способ действия

Поршневые агрегаты по данному признаку бывают одинарного и двойного действия. В первом случае нагнетание совершается в одном направлении, в другом – в обоих, что обеспечивает равномерность потока.

Быстроходность

Данный параметр отражает скорость движения поршня за определенную единицу времени (минуту).

Оборудование бывает:

• тихоходным;
• средней быстроходности;
• быстроходным.

Расположение вала

Цилиндры в нагнетателях располагаются как горизонтально, так и вертикально. Отличаются эти варианты направлением действия сил инерции, а также износом поршня и областью применения.

Количество цилиндров

Основной частью конструкции поршневого насоса является рабочая камера. В ней создаются условия разрежения и нагнетания среды под воздействием поршня. Количество таких камер варьируется в зависимости от модели: от одной до трех.

Тип поршня

Поршень насоса может быть поршневым либо плунжерным. В первом варианте роль вытеснителя выполняет поршень, во втором – плунжер. Отличительные черты просматриваются не только в формах, но и расположении уплотнителя. Данный элемент является частью устройства поршня, тогда как в плунжерных нагнетателях им оснащают непосредственно цилиндр. Преимущество плунжерных агрегатов состоит в их способности работать с загрязненной и вязкой средой.

Напорная способность

Данный параметр определяет предельную высоту подъема среды либо давление, создаваемое нагнетателем. Поршневые насосы бывают 3-х типов: высоко-, средне- и низконапорными. Класс выбирают с учетом глубины залегания воды, протяженности водопровода.

Роль жидкостных насосов в современном мире

Главное назначение поршневых нагнетателей заключается в обеспечении подачи жидкости, сжатия газов, транспортировки вязких сред, функционируя при высоком давлении. Также насосы справляются с задачей дозирования: системной подачей небольшого, но точного количества жидкости, к примеру, лакокрасочных материалов. Перечень отраслей, применяемых данный вид оборудования, очень большой.

В него входят:

• судостроение;
• нефтедобыча;
• сельское хозяйство;
• химическая, пищевая и др. промышленности;
• водоснабжение, пр.

В целом поршневой жидкостный насос характеризуется не только способностью создавать высокое давление, но и перегонять агрессивные среды, включая вязкие субстанции. Это обеспечивает выполнение сложных, энергозатратных операций.

Простая конструкция не требует серьезного обслуживания. При надлежащем уходе агрегаты прослужат долгие годы. Это отражает высокую степень их надежности.

Устройство поршневых насосов и принцип действия

Устройство нагнетателя эксперты оценивают как несложное. Несмотря на присутствие движущихся деталей, конструкция считается долговечной, легкой в сборке. За счет этого существенно облегчается обслуживание агрегата.

Жидкостный насос способен работать с различными средами, включая суспензии и высоковязкие составы. Такой эффект достигается благодаря объемному механизму работы, сутью которого является принудительное вытеснение жидкости при содействии двигательной силы поршня.

Из чего состоит жидкостный насос: основные детали

Основными компонентами конструкции являются:

• цилиндр (он же корпус) – элемент цилиндрической формы, внутри него происходит движение поршня;
• всасывающий клапан, нагнетательный клапан – подпружиненные детали, обеспечивающие односторонний поток среды;
• поршень – рабочий узел нагнетателя, выполняющий внутри корпуса возвратно-поступательные движения, что приводит к формированию объемных изменений;
• механизм привода – может быть кривошипно-шатунный или кулачковый;
• шток – отвечает за передачу поршню движения от механизма привода.

Различают 2 варианта исполнения поршневого насоса с учетом типа рабочей части. Первый – плунжерный, в котором поршень/плунжер не имеет уплотнения по всей длине и не дотягивается до стенки корпуса. Несмотря на то, что такое решение требует применения герметичного штока, конструкция отличается долгим эксплуатационным периодом. Второй вариант – диафрагменный насос (разновидность поршневых агрегатов, в которых функцию поршня выполняет гибкая диафрагма). Его характерными чертами считаются высокая адаптивность к разным средам, износостойкость и доступное обслуживание.

Поршневые жидкостные насосы: назначение и принципы работы

Принцип действия поршневого насоса основан на возвратно-поступательном движении рабочего элемента внутри корпуса.

Схема условно делится на 2 этапа:

• Вначале происходит процесс всасывания путем перемещения поршня от нагнетательного клапана до всасывающего, что приводит к увеличению объема камеры, заполнению рабочей камеры средой.
• Далее формируется нагнетательный процесс, который отслеживается по передвижению поршня в обратном направлении (к выпускному отверстию), уменьшению объема камеры, подаче жидкости в напорный трубопровод.

Описанные этапы повторяются циклично, что обеспечивает полноценную работу поршневого насоса.

Основные неисправности в работе поршневых насосов и меры по их устранению

Поршневые жидкостные насосы в процессе эксплуатации могут выходить из строя.

С причинами поломок и способами их устранения разберемся далее.

• Отсутствует подача жидкости или наблюдается слабая пропускная способность. Распространенной причиной данной неисправности является выход из строя/заклинивание клапанов либо вала. Также причина может крыться в нарушении герметичности всасывающего узла поршневого насоса. Проблема решается путем осмотра вышеупомянутых узлов с целью выявления дефекта. При необходимости выполняется замена деталей. Если выявлена протечка в области всасывающей магистрали, производится замена уплотнителя.
• Сильный шум, повышенная вибрация. Спровоцировать шумную работу и вибрацию могут следующие факторы: нарушение балансировки, некорректная центровка вала, кавитация, дефект подшипников, некачественное основание поршневого насоса. Ситуация исправляется следующим образом. Для начала нужно выставить нагнетатель, обеспечить надежное крепление его к ровной поверхности. Далее рекомендуется обратить внимание на состояние подшипников, отремонтировать их при необходимости. Проблема не разрешилась? Тогда устраняется кавитация, производится балансировка.

• Появление течи. Данная проблема вызвана выходом из строя уплотнительных элементов. Спровоцировать поломку могут как естественный износ, так и негативное воздействие абразивов, содержащихся в среде. Для решения данного вопроса необходимо заменить уплотнители, установить перед входным патрубком фильтр, который будет улавливать твердые частицы.
• Перегрев агрегата, повышенная температура корпуса. Среди возможных причин – износ подпятников, уплотнителей, высокая вязкость перекачиваемой субстанции, задиры на компонентах поршневой группы. Ремонт начинают с проверки вязкости жидкости, после чего устраняют задиры, заменяют изношенные детали. Также стоит позаботиться об обеспечении подогрева масла, если возникает в этом необходимость. Проблема в узле уплотнения? Тогда его разбирают, осуществляют замену изношенной части и собирают обратно, надежно затягивая соединение.
• Течь масла. Причин, провоцирующих выброс масла, довольно много. Самая безобидная из них – износ уплотнителей. В данном случае проводится их замена. Если уплотнительные элементы в надлежащем виде, рассматривается вариант с чрезмерным давлением масла. Такое случается из-за загрязнения системы, неправильной установкой шлангов, неисправных клапанов или использования масла другой вязкости, нежели рекомендует производитель насосов. Для устранения течи выполняют поочередный осмотр описанных деталей с целью выявления дефекта.

Правила технической эксплуатации поршневых насосов

Сталкиваться с проблемами в эксплуатации получиться намного реже, если поршневой насос регулярно обслуживать. Процесс предусматривает плановые проверки агрегата в целом и отдельных узлов.

Перед использованием оборудования важно выбирать подходящее место с ровной поверхностью. Это исключит появление вибраций. Также нужно обращать внимание на чистоту перекачиваемой среды. При необходимости устанавливайте фильтры, контролируйте состояние трубопроводов.

При возникновении любых неполадок от дальнейшей эксплуатации жидкостного насоса стоит отказаться. Это поможет избежать более серьезных проблем.

Коротко о главном

Если стоит вопрос выбора нагнетателя, стоит обратить внимание на поршневой насос. У него широкий диапазон давлений, высокая адаптивность к таким негативным факторам, как вязкая среда, сильное загрязнение. Подкупает также простое устройство, которое облегчает процесс обслуживания, делает доступным ремонт своими силами.