Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 70

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Г л а в а П

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ И ЩЦРОДВИГАТЕЖ

§ 2 . 1 . Устройство, действие и классификация

I . Устройство кривошипно-поршневого насоса простого (одинарного) действия. На рис. 2 . 1 изображена схема устрой­ ства поршневого насоса простого действия. В цилиндре 4

Рис. 2 . 1 . Принципиальная схема насоса простого дей­ ствия, снабженного поршнем

помещен поршень 5, соединенный штоком 3 с приводной частью - шатуном 2 и кривошипом I (шатунно-кривошипным механизмом) или штоком паровой поршневой машины. К цилиндру присоединена клапанная коробка 10, в которой расположены два клапана: приемный (всасывающий) 9 и напорный (нагнетательный) 8. Пространство, заключенное между поршнем и клапанами, называ­ ется рабочей камерой, или рабочей полостью йасоса. Вышеука­ занные детали (за исключением I и 2) составляют гидравличе­ скую часть насосного агрегата, что принято называть насосом (на рис. 2 . 1 насос показан более толстыми линиями).

К -фланцу I I нижней части клапанной коробки присоединяет­ ся приемная^ или всасывающая труба 12, по которой из прием­ ного резервуара 13 жидкость подается к насосу. От насоса жидкость подается к соответствующим потребителям по напорной трубе 6, которая своим фланцем 7 присоединяется к фланцу клапанной коробки.

Один и тот

же насос может обслуживать разные системы,

где трубопроводы могут

отличаться

один от

другого. Поэтому

в с а с ы в а ю щ и й

и н а п о р н ы й

т р у б о ­

п р о в о д ы

н е

м о г у т

я в л я т ь с я

с о ­

с т а в н о й

ч а с т ь ю

н а с о с а

-

они

являются

принадлежностью насосной установки (системы).

 

 

Насос, состоящий из одного цилиндра и одной рабочей

камеры, называется насосом

п р о с т о г о

 

или

о д и ­

н а р н о г о

д е й с т в и я .

 

 

 

 

Боковая поверхность поршня плотно прилегает к внутренней

стенке цилиндра, препятствуя утечке жидкости

между поршнем

и цилиндром. От указанного

на рис.

2 . 1 положения поршень

может перемещаться вправо и влево, такое перемещение называ­ ется возвратно-поступательным. При этом крайнее левое и край­ нее правое положения поршня соответственно называются поло­ жением во внутренней мертвой точке и положением в наружной мертвой точке. Расстояние между мертвыми положениями поршня называется его ходом (длиной хода).

2 . Принцип действия насоса простого действия. Предполо-

54


жим, что насос и трубопроводы заполнены воздухом, а поршень находится в крайнем левом (мертвом) положении. Тогда объем рабочей камеры будет равен объему клапанной коробки VKA , давление в которой будет равно атмосферному (барометрическо­

му) давлению р а . При движении поршня вправо

объем рабочей

камеры увеличится за счет увеличения объема V ,

описываемого

поршнем. В связи с увеличением объема рабочей

камеры давление

в ней

р *

уменьшится и

станет

меньше

давления р а

. При

некоторой разности

давлений

А р = р а - р х

откроется всасы­

вающий клапан 9 и в рабочую камеру поступит

воздух

из вса­

сывающего трубопровода. Таким образом, совершается первый

период рабочего цикла поршневого насоса

-

п р о ц е с с

в с а с ы в а н и я

з а

с ч е т

в с а с ы в а ю щ е ­

г о

х о д а

п о р ш н я .

Достигнув крайнего

правого

(мертвого)

положения, пройдя расстояние

5 ,

поршень

начнет

возвращаться в крайнее

левое

(мертвое)

положение, т. е .

начнется второй период цикла - п р о ц е с с

 

н а г н е ­

т а н и я .

При этом воздух в цилиндре насоса сожмется и

давление рк

увеличится,яиледствие

чего

закроется всасываю­

щий клапан

9 и откроется напорный

(нагнетательный)клапан 8,

через который воздух устремится в напорный

трубопровод.

В результате повторения

этих циклов

воздух

из

всасывающего

трубопровода будет постепенно удаляться, давление в трубо­ проводе снизится, и вслед за вытесняемым воздухом начнет

подниматься

и перемещаться (перекачиваться) жидкость.

Величину механической работы поршневого насоса можно

представить

идеальной

и н д и к а т о р н о й

д и а г ­

р а м м о й

ВСЕМВ (рис.2.1),где линией АА обозначено ат­

мосферное давление р а , а линией

00 - абсолютный

вакуум.

Предположим,

что трубопроводы

и полости насоса

заполнены

жидкостью, а тарелки клапанов 8 и 9 плотно сидят в своих гнездах. В момент начала движения поршня вправо сразу же откроется всасывающий клапан и начнется процесс заполнения полости цилиндра жидкостью,при этом,пренебрегая гидравли­

ческими сопротивлениями, получим рх *Р6

за весь ход всасыва­

ния 5 ' ВС .

55


В конце хода всасывания или в начале хода нагнетания, что одно и то же, закроется всасывающий клапан 9_и откро­ ется клапан 8, т. е. давление, характеризуемое точкой С, мгновенно возрастет до величины, отмеченной точкой Е, и

станет равным р н

за весь ход нагнетания

ЕМ. В конце хода

нагнетания ( х = 0 )

клапан 8 закроется, начнется ход всасы­

вания и в момент

закрытия нагнетательного

клапана откроется

всасывающий клапан, чему соответствует мгновенное уменьше­

ние давления от

р н

(точка М)

до р в (точка

В ) .

В результате

совершенного

поршнем одного

цикла работы

жидкость переместится из всасывающего трубопровода в напор­ ный в объеме, описанном поршнем и равном

 

Л .

3tD 2

 

оо"

 

 

 

V T = — S

= F S

ш >

 

<гл)

что пропорционально длине линии всасывания ВС. При этом

давление

возрастает

на величину

p-t =pH —рь ,

называемую

и н д и к а т о р н ы м

д а в л е н и е м .

На совершение

этого цикла должна быть затрачена

работа,

определяемая урав­

нением,

которое получают

из индикаторной

диаграммы

L p P j V

кГм. Эта работа

называется индикаторной или внутрен­

ней. Если бы потерь энергии не было, то механическая работа, затраченная на действие насоса за время одного двойного хода, точно равнялась бы приращению механической энергии жидкости.

Таким образом, приращение энергии жидкости и ее движение являются результатом того, что порпень при всасывании и нагнетании описывает в цилиндре объем и непосредственно давит на жидкость, вытесняя ее из цилиндра, т. е. происходит приращение потенциальной энергии перекачиваемой жидкости. Величиной кинетической энергии жидкости практически можно пренебречь,так как средняя скорость поршня и связанная с

ним скорость жидкости в цилиндре насоса редко

превышает

I м/сек.На основании такого принципа действия

поршневые

насосы относят группе так называемых объемных насосов или насосов вытеснения (гидростатического действия).

56


Если в течение минуты поршень

насоса совершает

п двой­

ных ходов, то гидравлическая мощность такого идеального

насоса будет

равна

 

 

 

 

 

 

P j V T n

КГС-М

 

(2.2)

 

 

6 0

С

 

 

 

 

 

Действительная мощность из-за потерь энергии будет мень­

ше.

 

 

 

 

 

3 . Классификация насосов. Поршневые насосы

классифици­

руются по многим признакам:

 

 

 

а) по

у с т р о й с т в у

рабочего

органа

(поршня) - собственно поршневые, у которых поршень имеет

форму диска

(рис. 1.2)

и п л у н ж е р н ы е ,

или

с к а л ь ч а т ы е

(рис. 2.2

и 2 . 3 ) , у которых

поршень

 

 

 

 

 

1

 

< 4 д —

Рис. 2 . 2 . Принципиальная схема

Рис. 2 . 3 . Принци-

насоса простого действия,снаб­

. пиальная схема вер­

женного плунжером

тикального насоса

 

простого действия

имеет удлиненную цилиндрическую форму. Удлиненная форма

цилиндра

позволяет применять более

развитые

(конструктивно

сложные и более надежные) уплотнения, поэтому плунжерные

насосы применяют для высоких давлений, обычно для

р н >

40 кгс/см2;

 

 

 

б) по р а с п о л о ж е н и ю

о с и

ц и л и н д ­

р о в

относительно горизонтальной

плоскости

-

в е р т и -

 

 

 

 

57


к а л ь

н ы е (рис.

2.3)

 

и

г о р и з о н т а л ь н ы е

(рис. 2 . 1 , 2 . 2 ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) по с п о с о б у

 

п р и в е д е н и я

 

в д е й ­

с т в и е -

кривошипно-поршневыг

( п р и в о д н ы е

, валь-

ные), у которых гидравлическая часть связывается с двигате­

лем при помощи шатунно-кривошипного механизма;

п р я м о -

д е й с т в у ю щ и е

-

поршни двигателя

и насоса

соединены

общим штоком

(прямо),

р у ч н ы е

,

которые

приводятся в

действие

вручную;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

по

к р а т н о с т и

 

действия. Кратностью дей­

ствия насоса является число его рабочих камер. Существуют

насосы

п р о с т о г о

( о д и н а р н о г о )

 

и м н о г о ­

к р а т н о г о

д е й с т в и я .

Насос

простого, или

одинарного

действия

(рис.

2.1) имеет

одну

рабочую

камеру,

 

 

2

 

iO

 

 

 

но если

к правой полости

 

 

 

 

 

 

цилиндра

W T

присоеди­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нить клапанную

коробку,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то

получится одноцилинд­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ровый насос

двойного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(двукратного)

действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На примере

плунжер­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ного насоса (рис. 2.4)

Рис. 2 . 4 . Принципиальная

схема

рассмотрим принцип дей­

ствия насосов

двойного

горизонтального

плунжерного

 

 

действия. Предположим,

насоса

двойного

действия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что

плунжер движется

вправо,

тогда

объем левой

рабочей

камеры V T

увеличивается,

а правой

WT

- уменьшается. При этом через клапан 5

жидкость будет засасываться в левую камеру, а из

правой

камеры через

клапан 8 жидкость

будет нагнетаться. С измене­

нием направления движения плунжера изменится и работа клапа­ нов: при движении плунжера влево всасывающим будет клапан б, а напорным - клапан 7 . Таким образом, за один двойной ход плунжера I , или один оборот вала, будет подано два теоре­ тических (геометрических) объема жидкости:

58