Будова, принцип дії і класифікація. До об’ємних насосів відносяться: поршневі, плунжерні, діафрагмові

До об’ємних насосів відносяться: поршневі, плунжерні, діафрагмові, шестерінчасті, гвинтові та роторні. Найчастіше з них застосовуються поршневі та плунжерні зворотно-поступальні насоси (ЗПН). При зворотно-поступальному переміщенні поршня (плунжера) проходить циклічне наповнення, стиск і витіснення об’єму робочого середовища.

ЗПН класифікуються за наступними ознаками:

1) способом приводу: кривошипно-шатунні (ексцентрикові), прямої дії;

2) призначенням і родом перекачуваної рідини;

3) розміщенням геометричної осі робочого органу (поршня або плунжера): горизонтальні, вертикальні, кутові;

4) конструкцією робочого органу: поршневі – застосовують на низькі та середні тиски, плунжерні – на високі тиски;

5) числом поршнів (плунжерів): одно, дво, три та багатопоршневі (багатоплунжерні);

6) створюваним тиском: низького, середнього та високого тиску;

7) частотою ходів: тихохідні, середньої швидкості, швидкохідні;

8) дією: одно -, двосторонньої дії, диференційні.

Найважливішою ознакою ЗПН являється кратність дії (це кількість робочих камер). Використовується ЗПН максимально семикратної дії (в цих насосах графік миттєвих подач наближається вже до прямої лінії). Кратність дії можна збільшити за рахунок застосування насосів двосторонньої дії.

На рис. 3.1 показана схема однопоршневого насоса двосторонньої дії, а на рис. 3.2 – схема диференційного насоса.

В насосах односторонньої дії за один оберт кривошипного (ексцентрикового) вала кожний робочий орган виконує одне всмоктування і одне виштовхування рідини; в насосах двосторонньої дії – рідина всмоктується і виштовхується два рази; в диференційному насосі – рідина всмоктується один раз, а виштовхується двома порціями.

В диференційному насосі подача така ж, як і в насосі односторонньої дії, але рух рідини у вихідному патрубку більш рівномірний. Крім цього, зусилля на штоку постійне (незалежно від напрямку руху поршня) і вдвічі менше, ніж в насосі односторонньої дії (коли площа поршня меншого діаметра в двічі менша від площі поршня більшого діаметра).

1 – патрубок вхідний; 2 – клапан вхідний; 3 – клапан вихідний;
4 – патрубок вихідний; 5 – робоча камера; 6 – поршень; 7 – втулка циліндрова; 8 – шток; 9 – ущільнення штока; 10 – крейцкопф (повзун); 11 – шатун; 12 – кривошип; 13 – корпус

Рисунок 3.1 – Схема однопоршневого насоса двосторонньої дії

1 – диференційний поршень; 2 – ущільнення поршня

Рисунок 3.2 – Схема диференційного насоса

Недоліки диференційного насоса:

1) необхідність ущільнення диференційного поршня;

2) ускладнення конструкції.

Основні властивості ЗПН:

1) подача залежить від геометричних розмірів;

2) подача рідини відбувається порціями (нерівномірно);

3) в’язкість рідини не впливає на тиск;

4) мають здатність самовсмоктування рідини.

Однопоршневий насос двосторонньої дії (рис.3.1) складається з двох основних частин: гідравлічної і приводної (змонтованих на одній рамі). В гідравлічній частині є циліндр з поршнем 6, який штоком 8 і крейцкопфом 10 з’єднаний з кривошипно-шатунним механізмом. Для почергового з’єднання з місцями входу і виходу рідини кожна робоча камера 5 обладнана клапанами (вхідним 2 і вихідним 3).

При переміщенні поршня 6 в циліндровій втулці 7 зліва направо, об’єм лівої гідравлічної камери 5 збільшується, а тиск в ній зменшується. Тиск над вхідним клапаном 2 падає нижче тиску у вхідному патрубку 1. Під дією різниці тисків тарілка вхідного клапана піднімається над сідлом, відкриває доступ в циліндр рідині із вхідного патрубка. Вихідний клапан 4 при цьому закритий. При досягненні поршнем правого крайнього положення вхід рідини в ліву робочу камеру припиняється. Тиск під вхідним клапаном і над ним вирівнюється, клапан закривається, розділюючи камери насоса і вхідного патрубка. При зворотному ході поршня (з правого крайнього положення в ліве) тиск у лівій робочій камері підвищується внаслідок стиску рідини в замкненому об’ємі. Під дією цього тиску в циліндрі піднімається тарілка вихідного клапана 3, а закритий вхідний клапан 2 ізолює робочу камеру від області низького тиску у вхідному патрубку. Коли в лівій робочій камері проходить процес виштовхування рідини, то в правій камері відбувається процес всмоктування.

На рис.3.3 зображений двопоршневий буровий насос двосторонньої дії в перерізі. Він складається з приводної (механічної) і гідравлічної частин, змонтованих на загальній рамі.

Гідравлічна частина насоса складається з двох гідравлічних коробок, які з’єднані зі станиною і рамою насоса. В кожній гідрокоробці змонтовані змінні вузли і деталі: поршень 1, циліндрова втулка 2, клапан 5, шток 8, ущільнення штока 9 тощо. Циліндрова втулка закріплена в гідрокоробці кришкою 3 і коронкою 4 циліндричної чи конічної форми. Ущільнення циліндрової втулки 6 в гідрокоробці досягається гумовими і пластмасовими кільцями. Поршень насоса монтується на штоку своєю внутрішньою конічною поверхнею і жорстко закріплений на ньому гайкою й контргайкою. Торцевий отвір гідрокоробки в місці виходу штока герметизується ущільненням 9.

Клапани насоса – тарілчасті, конічні, підтискаються пружиною. Тарілка направляється двома циліндричними отворами в сідлі та кришці. Сідло запресоване в конічному отворі гідрокоробки. Ущільнення між сідлом і тарілкою досягається гумовою манжетою. Кожний клапан виконаний так, щоб до нього був вільний доступ для швидкого огляду чи демонтажу. Вхідні і вихідні клапани насоса однакові і взаємозамінні.

1– поршень; 2 –втулка циліндрова; 3 –кришка; 4 –проставка; 5 – клапан; 6 – ущільнення циліндрової втулки; 7 – пневмокомпенсатор;
8 – шток; 9 – ущільнення штока; 10 – станина; 11 – трансмісійний вал; 12 – корінний вал; 13 – зубчаста передача; 14 – кривошипно-шатунний механізм; 15 – крейцкопф (повзун); 16 – направляючі станини; 17 – контршток

Рисунок 3.3 – Двопоршневий буровий насос двосторонньої дії

Всі ущільнення насоса виконані з гуми, пластмас чи інших еластичних матеріалів.

В зв’язку з безперервною зміною миттєвої подачі рідини і необхідністю забезпечення її рівномірного руху в маніфольді, використовується пневмокомпенсатор 7, змонтований на вихідному колекторі насоса.

Необхідним елементом являється запобіжний клапан, який монтується на вихідному патрубку насоса.

Приводний механізм насоса розміщений в станині 10, яка має верхню і декілька бокових кришок, призначених для огляду механізму і зручності його ремонту. Приводний механізм включає: ведучий (трансмісійний) 11 і ведений (корінний) 12 вали, вмонтований понижуючий редуктор 13, два кривошипно-шатунні механізми 14 і інші деталі.

Ведучий вал насоса приводиться в рух за допомогою трансмісійної передачі (пасової чи ланцюгової). Він змонтований на підшипниках і передає за допомогою зубчастої передачі обертовий момент корінному валу, який приводить в рух кривошипно-шатунні механізми.

Контршток 17, з’єднаний з крейцкопфом (повзуном) 15, що виконує зворотно-поступальний рух в направляючих 16 станини. Мащення зубчастої передачі відбувається розбризкуванням рідким маслом. Зустрічаються конструкції, в яких підшипники змащуються консистентним мастилом, а іноді підшипники, крейцкопфи і зубчасті передачі змащуються мастилом під тиском. Насос приводиться в рух за допомогою того чи іншого механічного приводу.

При однакових значеннях тиску Р і подачі Q ЗПН мають значно більшу питому металоємність (масу, що приходиться на одиницю потужності) ніж динамічні насоси (в основному, із-за великої маси приводної частини). Маса приводної частини ЗПН приблизно складає 70%…80% від маси насоса.

На рис.3.4 зображений трипоршневий буровий насос односторонньої дії в перерізі.

1 – колектор вхідний; 2 – клапан вхідний; 3 – гідравлічний затискач;
4 – клапан вихідний; 5 – колектор вихідний; 6 – циліндрова втулка;
7 – шток; 8 – подача мастильно-охолоджувальної рідини; 9 – контр-шток; 10 – крейцкопф (повзун); 11 – шатун; 12 – станина; 13 – трансмісійний вал; 14 – ексцентрик; 15 – пневмокомпенсатор

Рисунок 3.4 – Трипоршневий буровий насос односторонньої дії

Дата добавления: 2015-07-10