Насос поршневой плунжерный: Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы
alexxlab | 05.04.2023 | 0 | Разное
Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы
– –
Поршневой жидкостный насос является одним из первых представителей насосов. Механическое вытеснение жидкости является одним из первых принципов перекачивания жидкости.
Отличительной особенностью поршневых насосов от других объемных гидромашин является необратимость их действия на воду. Другими словами такие насосы не могут работать в качестве гидроприводов.
Содержание статьи
- Принцип работы
- Устройство
- Характеристики
- Поршневой воздушный насос
- Преимущества, недостатки и область применения
В настоящее время конструкция поршневого насоса претерпела множество улучшений и современный вариант имеет прочный корпус и обладает широкими возможностями для взаимодействия.
Работа поршневого жидкостного насоса основана на принципе вытеснения. Основными рабочими органами такого оборудования являются: цилиндр и поршень.
Поршень перемещается в цилиндре совершая возвратно-поступательное движение.
Работа поршневого насоса в общем случае выглядит следующим образом
В цилиндре (позиция 8) перемещается поршень (позиция 7), жестко соединенный со штоком (позиция 9), являющимся исполнительной частью приводного кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня “вправо” полезный объем цилиндра, т.е. объем, заполняющийся жидкостью, увеличивается, вследствие чего давление в нем уменьшается.
Всасывающий клапан (позиция 4) при этом поднимается, жидкость под действием внешнего давления на ее поверхности, чаще всего атмосферного, входит в цилиндр через сосун (позиция 1), открытый обратный клапан (позиция 2) и всасывающую трубу(позиция 3).
При ходе поршня “влево” жидкость, ранее вошедшая в цилиндр, выталкивается движущимся поршнем. Давление в цилиндре насоса при этом повышается. Всасывающий клапан (позиция 4) закрывается, а нагнетательный клапан(позиция 5) поднимается и жидкость из цилиндра поступает в нагнетательный трубопровод (позиция 6).
Плунжерные насосы высокого давления
Плунжерный насос – это разновидность насосов вытеснения. Отличием плунжерного насоса является рабочий орган – плунжер. Его задачей является перемещение вдоль оси цилиндра. Перемещаются плунжеры за счет электропривода, раскручивающего коленвал.
Всасывание жидкости в цилиндр насоса происходит при движении плунжера вверх. При этом всасывающий клапан К1 поднимается и жидкость под действием внешнего давления входит в цилиндр насоса. При возвратном движении плунжера вниз клапан К1 прижимается к своему гнезду, закрывая его, а нагнетательный клапан К2 открывается, пропуская вытесняемую из цилиндра жидкость в нагнетательный трубопровод.
Плунжер 1 насоса в работе соприкасается только с элементами сальника 2, уплотняющими плунжер в цилиндре. При этом тщательность уплотнения достигается сжимаемой сальниковым стаканом набивкой, уменьшающей трение и износ соприкасающихся поверхностей.
Классификация поршневых насосов
Теперь, когда Вы знаете особенность этих двух типов оборудования, предлагаем выделить их основную классификацию:
По видам действия:
поршневой насос простого действия – рабочая одна сторона поршня;
поршневой насос двойного действия – обе стороны поршня рабочие;
По типам расположения цилиндров:
горизонтальный;
вертикальный.
По видам приводов:
приводной – работает от двигателя, соединенного с насосом через шатун;
прямого действия – смонтирован на общем штоке с паровой машиной.
Устройство поршневого насоса
В основу устройства поршневых насосов входит полый металлический цилиндр, в котором протекают все рабочие процессы.
Поршневой насос для воды в общем случае состоит из:
1. клапанов
2. поршня, перемещающегося в цилиндре
3. шатунного механизма
4. кривошипа
Назначение клапанов состоит в том, чтобы впускать воду, при этом препятствуя её движению назад. В роли клапанов в зависимости от конструкции может выступать шарик или мембрана.
Гидравлические поршневые насосы в качестве уплотняющего элемента в обратном клапане используют шарик, изготовленный из стекла, пластика или металла.
В мембранно поршневой насос в качестве клапана устанавливается резиновая пластина (мембрана), закрепленная с одной стороны.
Перемещение поршня в цилиндре достигается благодаря вращению кривошипа, закрепленного на одном валу с электродвигателем.
В устройство поршневого насоса современного типа входит несколько клапанов, штоки которых закреплены на одном кривошипе. Вращаясь в подшипниках такие регулируемые насосы поршневого типа способны обеспечить стабильную подачу.
Плунжерные насосы 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. Плунжерный насос может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.
В отличие от поршневого особенностью плунжерного насоса является отсутствие внутреннего уплотнения поршня. Это приводит к широкому использованию их в области высоких давлений.
При этом плунжерный насос высокого давления обладает рядом преимуществ:
насос довольно прост в монтаже
управлять плунжерным насосом высокого давления не составляет большого труда
предусмотрена система смазки, позволяющая легко к ней добраться
есть возможность отрегулировать плунжерный насос высокого давления на выход нужного рабочего давления
Кроме того конструктивно выделяются аксиально и радиально поршневые типы насосов.
Отличие поршня от плунжера
По конструкции рабочего органа, вытесняющего жидкость из цилиндра, поршневые насосы бывают с дисковым поршнем и плунжерные.
Поршень насоса (на рисунке слева) имеет вид диска, уплотнение которого в цилиндре осуществляется с помощью специальных пружинящих разрезных металлических(а чаще всего чугунных) колец. Тщательное уплотнение дискового поршняв цилиндре может быть осуществлено также с помощью резиновых или кожанных манжет.
В отличии от поршня, плунжер (на рисунке справа) – это пустотелый цилиндр, длина которого намного больше диаметра. Он перемещается в уплотняющем сальнике не соприкасаясь со стенками рабочего цилиндра. Плунжеры изготавливаются в виде стержня(штока).
Рабочие характеристики
Подача поршневого насоса
Подачей насоса называется объемное количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Это определение относится ко всем насосам независимо от типов их конструкций.
Подача поршневого насоса Q выражается произведением вытесненного за один ход объема V на число рабочих ходов за единицу времени.
Объем
V=f*S,
где f – площадь поршня, а S – его ход.
Подача
Q = f*(S*i/60), где i – число ходов в минуту.
S*i/60 = Vср – средняя скорость движения поршня с учетом перемещения только при рабочем ходе.
Таким образом Q = f*Vср
Если рассматривать характеристику насоса, то подача поршневого насоса циклически изменяется во времени, график подачи жидкости в напорный трубопровод для насоса одностороннего действия имеет прерывистый характер.
В целях выравнивания графика подачи применяют поршневые насосы двойного действия.
Подача плунжерного насоса тройного действия равна утроенной подаче насоса одинарного действия.
Q = 3*f*(S*i/60)
Трехплунжерный насос создает в сравнении с поршневыми насосами равномерную подачу жидкости в систему нагнетания и, как правило, не нуждается в установке специальных устройств для выравнивания графика подачи.
Это свойство является существенным достоинством данного типа насосов.
Мощность и КПД
Мощность и КПД поршневого и плунжерного насоса это основные характеристики, говорящие о качестве работы оборудования. КПД – коэффициент полезного действия – говорит о потерях в насосе и складывается из двух величин.
Гидравлический КПД – это потери мощности на гидравлические сопротивление:
Механический КПД – показывает механические потери в оборудовании, такие как трение и т.д.
Полезная мощность поршневого насоса:
N = Q · ρ · g · H,
ρ – плотность воды;
Н – полная высота подъема жидкости.
Поршневой воздушный насос
Поршневой воздушный насос, всасывающий газ или воздух при давлении ниже атмосферного и выталкивающие их в атмосферу, называются вакуум-насосом.
В пищевой промышленности вакуум-насосы применяются главным образом, для отсасывания несконденсировавшихся паров и газов в выпарных станциях, варочных станциях заводов и фабрик, оборудованных вакуум-аппаратами, а также для создания вакуума в секциях вакуум-фильтров. Чаще применяются вакуум-насосы низкого вакуума, которые создают у своего всасывающего патрубка вакуум до 92-95% от атмосферного давления.
По принципу действия поршневой воздушный насос является компрессором, всасывающим газ при пониженном давлении, сжимающим его, а затем нагнетающим этот газ. Хотя практически давление давление нагнетания не намного превышает атмосферное, степень сжатия в поршневом воздушном насосе значительно больше, чем в обычном компрессоре.
При такой степени сжатия объемный КПД выходит небольшим – около 35%. Для повышения объемного КПД используют технические методы выравнивания давления на всасывании и нагнетании насоса, таким образом достигается высокий объемный КПД.
Преимущества и недостатки поршеного и плунжерного насоса
Огромным преимуществом насоса является его надежность и высокая ремонтопригодность. Эти два параметра вытекают не только из принципа работы, но и из конструкции насоса – насос изготавливается из высокопрочных материалов. Насос способен работать со средами у которых высокие требования к условиям пуска. Огромные преимуществом этого типа насосов, в отличии от циркуляционных насосов, является наличие возможности “сухого” всасывания, которым может похвастаться не каждый насос.
Из недостатков следует отметить низкую производительность. В настоящее время на рынке существуют модели, где этот показатель находится на приемлемом уровне, но у таких насосов отмечаются повышенные требования к параметрам эксплуатации, что выливается в высокую стоимость насоса.
Область применения
В насосах вытеснения величина напора принципиально не ограничена. Повышение же подачи может быть достигнуто лишь увеличением конструктивных размеров и числа рабочих ходов (числа оборотов).
В поршневых и плунжерных насосах, вследствие цикличности движения тела вытеснения поток жидкости является неустановившимся, и повышение скорости потока, а следовательно, и подачи за счет увеличения числа оборотов ограниченно явлениями инерции.
Эксплуатация плунжерных насосов целесообразна в случае, когда необходимо высокое давление при относительно малых подачах.
В прессовых установках и химической промышленности строятся насосы с напором в 1000 атмосфер и более. Специализированные поршневые насосы допускается использовать при работе с агрессивными средами, взрывоопасными смесями и некоторыми видами топлива. Но область применения этого типа насосов не ограничивается только промышленной сферой. Эти насосы применяют так же для обеспечения чистой водой в бытовых нуждах.
Хотя поршневой жидкостный насос не рассчитан на большие объемы циркуляции, но отличается высокой надежностью и при своевременном техническом уходе способен проработать очень длительный срок.
Поршневой насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.
Поршневые насосы занимают отдельную нишу на рынке, они удовлетворяют требования как частных пользователей, так и потребности крупных производств. Потребность же насосов этого типа в бытовых нуждах обусловлена как простотой их конструкции и нетребовательностью содержания, так и высоким эксплуатационным ресурсом техники этого типа.
Вместе со статьей “Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы” читают:
Плунжерные насосы
Плунжерный насос,
и чем он отличается от поршневого насоса.
Плунжер и поршеньСуществительное «поршень» намного «популярнее», чем «плунжер». В поисковых запросах оно встречается в двадцать раз чаще (поршень двигателя внутреннего сгорания, тормозной поршень, поршень клапана и, конечно, поршень насоса). Многие из тех, кто хотя бы на интуитивном уровне понимает, что такое поршень, не всегда даже слышали о плунжере. Хотя в справочниках и словарях (не только технических, но и общего типа) словосочетания с прилагательным «плунжерный» ─ не случайные гости: плунжер ТНВД (плунжер топливного насоса высокого давления), плунжер домкрата, плунжер клапана, плунжер пресса. И плунжер насоса, разумеется. Если поршень «популярнее» плунжера на порядок, то слова «плунжерный насос» при формировании запроса набирают лишь вдвое реже, чем «поршневой насос».
Поршень и плунжер. Поршневой и плунжерный насосы
В соответствии с «ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения» поршневой и плунжерный насосы являются возвратно-поступательными насосами, рабочие органы которых выполнены, соответственно, в виде поршня и в виде плунжера. В каких «взаимоотношениях» между собой находятся поршень и плунжер?
Велик соблазн считать поршень и плунжер синонимами, тем более, что такого же мнения придерживаются многие словари синонимов, ставя в один ряд с ними употребляемый сегодня гораздо реже, чем в недавнем прошлом, термин «ныряло». Кстати, совсем не случайный, ведь слово «плунжер» происходит от английского plunge, что означает погружение, ныряние. О том, что поршень и плунжер не совсем одно и то же, косвенно свидетельствует все тот же ГОСТ 17398-72, определяя роторно-поршневой насос как роторно-поступательный насос с рабочими органами в виде «поршней или плунжеров».
И все же большинство словарей в определении плунжера используют слово поршень, что дает основания рассматривать плунжер не как уникальный вытеснитель, а как частный случай поршня. Согласно Большому Энциклопедическому словарю (2-е издание, 1997 г.) плунжер ─ это «поршень, имеющий длину, значительно превышающую диаметр». Толковый словарь под редакцией Д. Н. Ушакова, 1935-1940 гг. ─ «поршень в нагнетательных насосах, имеющий вид длинного цилиндрического стержня». Большая политехническая энциклопедия под ред. В. Д. Рязанцева, 2011 г. ─ «удлиненный массивный цилиндрический поршень с кольцевыми уплотнителями». И, наконец, Большая советская энциклопедия 1969-1978 гг. издания ─ «поршень с гладкой образующей поверхностью или с кольцевыми канавками, имеющий длину, значительно превышающую диаметр».
Т. е. главный отличительный признак, дающий основание назвать поршень плунжером, ─ геометрия и размеры поршня. Когда поршень «вытягивается», и его длина начинает существенно превосходить диаметр, продолжая оставаться поршнем, он становится еще и плунжером. Длина и диаметр поршня могут быть любыми. Диаметр плунжера намного меньше, чем длина плунжера.
Исходя из вышесказанного, плунжерный насос может рассматриваться как один из двух вариантов поршневого насоса, который бывает собственно поршневым и плунжерным.
Плунжерный насос: принцип работы, отличия поршневого и плунжерного насосов
Работа плунжера и поршня в насосе происходит с использованием идентичных принципов вытеснения жидкости, поэтому гидравлические параметры плунжерных и поршневых насосов в целом одинаковы. Но устройство плунжерного насоса имеет некоторые особенности, заключающиеся в уплотнении рабочего органа.
Поверхность плунжера, как правило, гладкая и не содержит канавок для размещения уплотнений, которые устанавливают на внутренней поверхности цилиндра. Это позволяет с большей свободой варьировать их количеством и шириной. К расположенному на поверхности цилиндра неподвижному уплотнению достаточно просто подвести смазку, что позволяет не только увеличить скорость движения плунжера, но и срок службы плунжерных пар.
Уплотняющие кольца на поршне препятствуют ему развивать столь же высокие скорости как гладкому плунжеру. Поскольку плунжер может перемещаться с большой скоростью, увеличивается число его двойных ходов, существенно превышающих технологически и экономически оправданное количество двойных ходов поршня. А чем число двойных ходов больше, тем меньшие габариты и масса насоса достаточны для обеспечения требуемой гидравлической мощности.
Особенности конструкции уплотнений плунжерного насоса облегчают использование современных материалов с улучшенными антикоррозийными свойствами, высокой стойкостью к агрессивным средам и значительным рабочим ресурсом. Применение инновационных решений, например, оксидной керамики (плунжеры керамические), позволило еще более уменьшить износ и увеличить срок службы плунжеров.
Чтобы обеспечить герметичность и достаточность небольших усилий для перемещения поршня, его поверхность тщательно притирают к цилиндру. При изготовлении плунжерных насосов столь же трудоемкая обработка внутренней поверхности цилиндра не требуется. А добиваться высокого класса чистоты наружной поверхности плунжера технологически проще, чем внутренней цилиндра.
В силу особенностей конструкции собственно поршневые насосы используют для малых и средних напоров; плунжерные ─ преимущественно (но не только) для высоких. Если для поршневых насосов давление перекачиваемой жидкости измеряется десятками мегапаскалей, то плунжерные насосы способны перекачивать жидкость с давлением 100 МПа и выше.
Устройство плунжерного насоса-дозатора
Основные части поршневого и плунжерного насосов ─ цилиндр и движущийся в нем поршень (плунжер), благодаря перемещению которого происходит всасывание и нагнетание жидкости. Движение поршня (плунжера) обеспечивает электрический или иной, например, дизельный привод. Своя область применения есть у ручных плунжерных насосов.
Вращательное движение вала двигателя с помощью кривошипно-шатунного механизма (кривошип, шатун и шток) преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня-плунжера, результатом чего является чередование разрежения и избыточного давления внутри цилиндра. Работа плунжерного насоса координируется всасывающими и нагнетательными клапанами.
Плунжерный дозировочный насос обеспечивает подачу (расход) дозируемой жидкости с очень высокой точностью. Дозировочный одноплунжерный электронасосный агрегат состоит из двух блоков приводного и гидравлического. В состав приводного входят двигатель и редуктор с червячной парой и механизмом регулирования. В гидравлический ─ один или несколько гидроцилиндров (другие названия ─ камера насоса, корпус). Электронасосные дозировочные агрегаты могут укомплектовываться как одинаковыми, так и разными по величине подачи гидроцилиндрами.
Функции редуктора ─ преобразовывать вращательное движение вала двигателя в возвратно-поступательное движение плунжера и обеспечивать бесступенчатое регулирование длины хода плунжера.
Конец червячного вала через муфту соединен с валом двигателя. Вал, на котором закреплено червячное колесо, имеет эксцентриковую шейку ─ посадочное место для эксцентрика. Надетый на эксцентрик шатун преобразует вращательное движение вала червячного колеса в возвратно-поступательное движение ползуна, соединенного с плунжером. Изменение положение эксцентрика относительно шейки вала меняет длину хода плунжера от максимума до нуля. Она будет наибольшей при максимальном эксцентриситете. Приближение точки крепления шатуна к центру вала означает, что ход плунжера уменьшается. Соответственно, падает количество подаваемой насосом жидкости.
Регулирование подачи изменением длины хода плунжера может выполняться вручную или дистанционно при остановленном агрегате или на ходу (последнее ─ не у всех моделей).
Регулировать подачу можно другим способом ─ варьируя число ходов плунжера с помощью частотно-регулируемого асинхронного привода.
В мощных насосах расширить диапазон значений подачи и давления помогают сменные детали гидроблока ─ плунжеры и гильзы разного диаметра.
Гидроцилиндр ─ гильза с уплотнительным устройством ─ предназначен для перекачки дозируемой жидкости. К его корпусу присоединены шариковые клапаны. Компания «Ареопаг» ─ один из ведущих российских производителей насосов-дозаторов ─ предлагает несколько способов крепления клапанов: при помощи рамки или фланцев, а также резьбовое и быстроразборное соединения. При ходе плунжера на всасывание и закрытом нагнетательном клапане в гидроцилиндре создается разряжение. После открытия клапана на всасывание (другие названия ─ впускной клапан, клапан забора, приемный клапан) корпус цилиндра заполняется реагентом. При обратном ходе плунжера всасывающий клапан закрывается, и в полости гидроцилиндра создается избыточное давление, под действием которого открывается нагнетательный клапан (выпускной клапан, клапан сброса), и жидкость выталкивается из полости гидроцилиндра. Данный процесс повторяется при каждом цикле возвратно-поступательного движения плунжера.
Плунжерные насосы классифицируют по числу рабочих полостей (гидроцилиндров, плунжеров): одноплунжерный насос, двухплунжерный насос, трехплунжерный насос (получил особенно широкое распространение), многоплунжерный насос.
Насосы с двумя и более плунжерами имеют общий коленчатый вал с расположенными под углом друг к другу кривошипами. У трехплунжерных насосов он составляет 120O.
Многоплунжерные насосы позволяют увеличить КПД агрегата и подачу (при этом сделав ее более равномерной), появляется возможность одновременного дозирования разных жидкостей.
Агрегаты блочные различных категорий точности дозирования производства ЗДТ «Ареопаг» изготавливаются с одним, двумя и большим числом насосов. Раздельное для каждого насоса регулирование подачи изменением длины хода плунжера дополнено синхронным для всех регулированием посредством изменения числа ходов.
Для изготовления проточной части используют хромистые, хромоникелевые, хромоникелемолибденовые стали, а также никелевые и титановые сплавы.
Как опции предусмотрено устройство обогрева (охлаждения) проточной части, а также устройство фонаря, верхней заглушки и нижнего штуцера отвода утечек.
Возможно изготовление плунжерных электронасосных агрегатов в различном климатическом исполнении не только общепромышленного, но и повышенного уровня взрывозащиты для эксплуатации в пожароопасных зонах.
Применение плунжерных насосов
Благодаря своим функциональным свойствам, в т. ч. способности создавать высокое давление и работать с агрессивными и вязкими средами, плунжерные насосы нашли широкое применение в самых разных областях технологий. Число предприятий различных отраслей, на которых приходят к пониманию необходимости плунжерный насос купить, с каждым годом только растет.
В строительной индустрии плунжерные насосы делают возможным осуществление широкого спектра технологических операций, начинающихся со слова «очистка» (спасибо высокому давлению!). Очистка стальной арматуры железобетонных конструкций от ржавчины. Очистка поверхностей строительных конструкций, например, стен домов от граффити. Очистка технологического транспорта и оборудования ─ цементных мешалок, мельниц, сит, бетоносмесителей.
Промышленные установки, в состав которых входят плунжерные насосы, используют для придания шероховатости строительным конструкциям и срезания швов. В дорожной отрасли с их помощью удаляют дорожную разметку и даже слои асфальтобетона.
В металлургии плунжерные насосы помогают освобождать профили от окалины и обеспечивать циркуляцию рабочей жидкости в тяжелом металлургическом оборудовании, например, подшипниках прокатных валков.
В нефтегазодобыче глубинные штанговые плунжерные насосы служат основным исполнительным органом штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ), используемых для добычи нефти.
В электро- и теплоэнергетике их используют для очистки топок, горелок, теплообменников.
Для этих же целей плунжерные насосы часто применяют в пищевой отрасли, особенно требовательной к чистоте технологического оборудования.
Нельзя обойти вниманием машиностроение и машины. Топливный плунжерный насос высокого давления обеспечивает впрыск топлива в камеры сгорания газотурбинных двигателей, а также тракторных, автомобильных и иных дизелей.
Плунжерный насос для масла входит в состав многих видов металлообрабатывающего оборудования, в частности, прессов. Не останавливая технологический процесс, с помощью плунжерного насоса можно регулировать подачу масла в гидравлическую систему, что упрощает управление оборудованием.
Плунжерный насос высокого давления для воды создает струи, с помощью которых можно резать не только камень или бетон, но и металл.
Плунжерный насос для воды используют в системах водоснабжения и очистки воды. Например, в качестве питательного насоса.
Плунжерный насос для автомойки ─ устройство, с которым знакомо большинство автомобилистов.
Важнейший сегмент применения плунжерных насосов, область, где им удалось ощутимо потеснить поршневые насосы, ─ химическая промышленность. Здесь, а также в целом ряде других отраслей, широко распространены насосы плунжерные дозировочные, предназначенные для объемного напорного дозирования нейтральных, токсичных и агрессивных жидкостей, а также растворов, суспензий и эмульсий с высокой кинематической вязкостью и плотностью. При дозировании эмульсий и суспензий необходимо более часто очищать детали клапанной системы от загрязнений.
Их применяют для дозирования кислот, щелочей, многокомпонентных растворов, легковоспламеняющихся и взрывоопасных жидкостей.
Используя плунжерные дозировочные агрегаты «Ареопаг», можно дозировать жидкости с кинематической вязкостью от 3,5ˣ10-7 до 8ˣ10-4 м2/с, плотностью до 2000 кг/м2, температурой от минус 30 до плюс 200OC (по заданию заказчика ─ от минус 40OC до плюс 250OC) и водородным показателем 0-14 рН. Допустимая концентрация твердой неабразивной фазы ─ 10% (30%), ее плотность ─ 2300 кг/м3, величина зерна ─ не более 1% (3%) от размера патрубка агрегата.
Наряду со способностью обеспечивать высокую производительность и давление, плунжерные насосы обладают другими преимуществами. В них меньше изнашиваемых деталей, что повышает надежность, упрощает обслуживание и ремонт плунжерного насоса. Замена плунжера не требует специального инструмента и может быть выполнена на месте эксплуатации.
Ценное качество для потребителей ─ компактность, а для производителей ─ меньшая, чем у «собственно поршневого насоса», материалоемкость.
Плунжерные насосы лучше поршневых насосов приспособлены для работы с вязкими и загрязненными жидкостями. Именно поэтому им принадлежит столь значимое место в химической промышленности, в т. ч. в качестве дозировочных.
Архиважное для дозирующих насосов свойство ─ высокая при необходимости прецизионная точность дозирования. Они легко встраиваются в производственно-технологические линии, поддаются автоматизации, отличаются высоким коэффициентом полезного действия и низкой энергоемкостью при дозировании.
На сегодняшний день плунжерные дозировочные насосы и использующее их оборудование получили широкое распространение. Потенциал их совершенствования не исчерпан. Остается актуальным целый ряд представляющих большой практический интерес вопросов: повышение ресурса плунжерных пар, увеличение межремонтного периода, еще более высокая точность дозирования и другие. Важно, что сегодня российские потребители могут ожидать ответы на них и от отечественных компаний, продукция лучших из которых уже сегодня способна на равных конкурировать с насосами ведущих зарубежных производителей.
Что такое поршневые и плунжерные насосы?
Поршневой насос представляет собой насос прямого вытеснения, в котором движение жидкости создается поршнем. Существует 3 типа таких конструкций: поршневые, плунжерные и роторно-поршневые.
Существует 3 типа поршневых насосов:
Роторно-поршневые
Роторно-поршневые насосы работают за счет того, что поршень скользит вперед и назад вдоль канавки ротора, всасывая жидкость во входное отверстие. Два поршня с непосредственным приводом движутся возвратно-поступательно в цилиндрах, при этом поршень оттягивается к центру насоса, когда он находится на входе насоса, вызывая всасывание жидкости во вход. По мере того, как ротор движется к выпускному отверстию насоса, поршень движется вдоль ротора, вытесняя жидкость через выпускное отверстие.
Поршневые насосы
Поршневой насос работает за счет того, что поршень толкает уплотнение вперед-назад внутри камеры, что создает вакуум и давление. Уплотнение имеет форму диска, и жидкость проходит через полый цилиндр, известный как поршень, изготовленный из керамики.
Поршневые насосы могут иметь от одного до нескольких поршней, синхронизированных для работы с разными интервалами для создания равномерного уровня потока. Поршневые насосы часто называют насосами с 3, 5 или 7 рамами, что означает количество поршней в головке насоса.
Плунжерные насосы
Плунжерные насосы представляют собой насосы, в которых плунжер скользит вперед и назад внутри сальниковой коробки, увеличивая и уменьшая рабочий объем. Такие конструкции лучше подходят для высоких давлений, поскольку уплотнения неподвижны внутри насоса, в отличие от поршневых конструкций, в которых уплотнение скользит внутри полой камеры.
Различия между поршневыми и плунжерными насосами
Ниже в таблице представлены различия между поршневыми и плунжерными насосами:
| Поршневые насосы | Плунжерные насосы |
| Уплотнение высокого давления совершает возвратно-поступательное движение вместе с поршнем в цилиндре. | Стационарное уплотнение высокого давления. Плунжер скользит через уплотнение, что позволяет использовать насос при более высоком давлении. |
| Расчетное давление на входе от 8,5 до 40 фунтов на кв. дюйм (от 0,58 до 2,8 бар). | Расчетное давление на входе 60–70 фунтов на кв. дюйм (4–5 бар). |
| Лучше всего подходит для коротких рабочих циклов, если насос большего размера не работает медленно. | Подходит для непрерывной работы при низкой скорости. |
| Впускные значения приводятся в действие механически. | Требуется затопленная линия всасывания или более высокое давление на входе, обеспечиваемое бустерным насосом. |
| Давление на выходе 100–1200 фунтов на кв. дюйм (от 6,9 до 83 бар). | Выходное давление от 100 до 10 000 фунтов на кв. дюйм (от 6,9 до 700 бар). |
| Просмотреть анимацию работы поршневого насоса | Просмотреть анимацию работы плунжерного насоса |
Насколько эффективны поршневые насосы?
Поршневые насосы имеют один из самых высоких показателей эффективности, который составляет 85-90%. Они могут приводиться в движение напрямую от двигателей или через клиновые ремни, защищенные защитными кожухами, что устраняет необходимость в редукторе, который часто может увеличивать потери в трансмиссии.
Типичными областями применения поршневых и плунжерных насосов являются случаи, когда требуется низкая скорость потока жидкости при высоком давлении в рамках приложения, например, морской воды через фильтр для обратного осмоса или впрыска химикатов, когда трубопровод находится под давлением и находится под высоким давлением. насос необходим для преодоления существующего давления в трубопроводе.
Поскольку конструкции поршневых насосов являются поршневыми, объем выдачи пропорционален скорости, это означает, что они предсказуемы для перекачки жидкостей при дозировании и дозировании.
Такие конструкции предназначены только для работы с чистыми жидкостями, не содержащими твердых или абразивных частиц, которые в противном случае могли бы привести к выходу из строя внутренних уплотнений, засорению внутренних деталей, а не к уплотнению или износу, что сокращает срок службы устройств.
Жидкости, такие как топливо, химикаты и морская вода, могут перекачиваться с помощью таких конструкций, однако для насосов обычно требуется затопленный всасывающий патрубок, а в установках с высоким расходом — бустерный насос, и они не всегда подходят для приложений, где требуется самовсасывающий насос.
Некоторые наиболее распространенные области применения:
Впрыск химикатов
Удаление накипи с теплообменников или котельных труб.
Инъекция резания буровой разреза
Перенос топлива
Газовый дегридратация с использованием моноэтиленгликоля (MEG) или Triethylene Glycol (TEG)
Hydrost и Hydrost warding
Hydrost и Hydroster (TEG).
Впрыскивание, очистка и промывка заводского оборудования, такого как конвейеры, бутылки, кеги, поддоны и другое технологическое оборудование, такое как мойки высокого давления
Распыление жидкостей через форсунки, туманообразование для пожаротушения и подавление запаха тумана
Обратный осмос для получения пресной воды из морской воды
Промывка уплотнений питательного насоса для защиты уплотнений другого насоса от абразивных частиц и чистоты
Подача распылительного стержня для покрытия изделий жирами, полимерами или другими покрытиями
Обработка поверхности: очистка корпуса, удаление бетона с труб или арматуры, а также этикеток, граффити, краски и удаление ржавчины.
Обратная закачка пластовой воды
Преимущества и недостатки поршневых насосов
Преимущества других конструкций по созданию давления
9 90Благодаря их высокой эффективности можно добиться значительной экономии по сравнению с другими конструкциями насосов высокого давления, такими как насосы с трубкой Пито.
Так как конструкции объемные, с потоком жидкости, пропорциональным скорости, они предсказуемы по своей природе для перекачивания и впрыскивания.
Доступны модели, которые являются самовсасывающими с высокой способностью всасывания, а также те, которые могут работать с вязкими жидкостями.
Конструкции меньшего размера, которые приводятся в действие напрямую двигателями, не имеют себе равных по способности создавать давление
Недостатки
Они не подходят для некоторых применений, так как создают пульсирующий поток, который можно частично устранить с помощью демпфера пульсации.
Поршневые насосы требуют больших капиталовложений и могут быть дорогостоящим способом перекачивания жидкостей. Поскольку они ограничены чистыми жидкостями, есть много других конструкций насосов, которые следует исключить в первую очередь, которые гораздо более экономичны, а также просты в обслуживании.
Детали могут быть дорогими из-за их высокой точности и компактности. Обслуживание устройств требует много времени, поскольку некоторые конструкции имеют большое количество внутренних деталей, что затрудняет поиск и устранение неисправностей, отнимает много времени и может привести к замене многих внутренних деталей до того, как будет известна основная причина проблемы. Техническое обслуживание часто требуется опытным персоналом.
Для получения максимальной отдачи от насоса могут потребоваться дополнительные аксессуары, такие как клапан регулировки давления, предохранительный клапан и демпфер пульсации, что еще больше усложняет требования к настройке насоса.
Установленные агрегаты могут занимать много места, особенно при приводе с помощью клиновидных ремней, так как агрегаты в этом случае имеют громоздкий характер с двигателями, расположенными рядом с головкой насоса, а не встроенными, как это принято в других конструкциях.
В конструкциях с высоким расходом может потребоваться отдельный бустерный насос для питания установки и предотвращения кавитации.
Поршневой насос P&ID обозначение
Дополнительные указания
Если в вашем технологическом процессе требуется высокое давление и низкий расход, возможно, стоит рассмотреть возможность использования поршневого насоса.
Чтобы обсудить вашу заявку с техническим инженером по продажам, свяжитесь с нами, чтобы узнать, чем мы можем помочь.
Плунжерный насос и поршневой насос: есть ли разница?
Многие люди используют термины «поршневой» и «плунжерный насос» как синонимы. Конечно, это объемные насосы объемного типа, и у них есть сходства, но их тонкие различия имеют большое значение, когда речь идет о желаемой оператором производительности, цене и долговечности насоса.
Итак, в чем разница между плунжерными и поршневыми насосами и почему это важно? Начнем с кратких определений.
Что такое плунжерный насос?
Плунжерные насосы имеют возвратно-поступательный плунжер (тип штока). Когда он движется вперед и назад, он всасывает жидкость через впускной клапан и вытесняет ее через выпускной клапан. Плунжерные насосы имеют стационарное уплотнение высокого давления, прикрепленное к корпусу цилиндра насоса.
Плунжерный насос
Что такое поршневой насос?
Поршневые насосы также имеют возвратно-поступательный шток, называемый поршнем, который перемещается вперед и назад, чтобы протолкнуть жидкость через набор клапанов. Однако, в отличие от плунжерного насоса, уплотнение поршневого насоса соединено с поршнем, то есть оно движется вместе с поршнем внутри корпуса цилиндра.
Плунжерный (слева) и поршневой (справа)
В чем разница между поршневым и плунжерным насосами?
С инженерной точки зрения легко понять, что основное различие между поршневыми и плунжерными насосами заключается в размещении уплотнений или уплотнительных колец. Опять же, уплотнение плунжерного насоса неподвижно, а уплотнение поршневого насоса движется вместе с поршнем.
Но как эти различия влияют на производительность насоса? Оказывается, это может иметь значительное влияние в следующих областях.
Возможности давления
Когда шток совершает возвратно-поступательное движение в поршневом или плунжерном насосе, вы должны герметизировать его относительно стенки полости, чтобы он не потерял компрессию. Поскольку уплотнения плунжерного насоса не прикреплены к штоку, это обеспечивает меньшее трение и более высокое выходное давление. Когда уплотнение соединено с подвижной частью, как в поршневом насосе, происходит динамическое скольжение вдоль стенок корпуса, что приводит к меньшему давлению.
Вот почему. Когда поршневой насос толкает шток с прикрепленным уплотнением вперед, возникает трение, которое давит на уплотнение. Трение заставляет уплотнение реагировать в направлении, противоположном движению, заставляя насос работать больше, чтобы достичь большего давления.
Плунжерный насос имеет более плавное скольжение. Перевод: меньше трения. В плунжерном насосе, где возвратно-поступательный шток не имеет прикрепленного уплотнения, трение происходит в том же направлении, что и движение плунжера. Но давление в противоположном направлении, то есть они помогают до некоторой степени компенсировать друг друга. Уменьшенное трение означает, что двигателю не нужно прилагать столько усилий для достижения более высокого давления.
Материалы насоса и долговечность
Дизайн для технологичности (DfM) играет роль при определении долговечности конструкции насоса, особенно в отношении того, какие материалы и где можно использовать.
Наибольшее влияние оказывает состав материала корпуса насоса и возвратно-поступательного движения плунжера или поршня. В общем, вы хотите, чтобы компонент, который имеет наибольший потенциал для износа, был как можно более твердым, чтобы избежать царапин и поломки уплотнения.
Обычно используемые в насосной промышленности материалы включают анодированный алюминий, нержавеющую сталь и латунь. Но самым твердым доступным материалом, используемым в некоторых конструкциях насосов, является керамика. Он не изнашивается со временем, как большинство металлов, а также обладает отличной химической совместимостью. Его можно отполировать до очень однородной и гладкой поверхности, что идеально подходит для создания плотного прилегания.
Единственная проблема заключается в том, что керамика имеет очень высокую прочность на сжатие и низкую прочность на растяжение. Сильное сжатие будет сопротивляться давлению, в то время как сильные свойства на растяжение сопротивляются растяжению или изгибу. Он похож на бетон, который чрезвычайно прочен, но попробуйте его согнуть, и он треснет.
Почему это важно? В плунжерном насосе именно поршень должен плотно прилегать к стенке полости, а это означает, что он должен быть из максимально твердого материала. В поршневом насосе стенки полости должны герметизировать шток с помощью уплотнительного кольца, а это означает, что стенка полости должна быть максимально прочной.
Однако проектирование и изготовление тонкой трубчатой стенки полости из керамики или другого материала и обеспечение ее идеально гладкой и однородной внутренней поверхности является гораздо более сложной задачей, чем изготовление внешней поверхности идеально гладкого плунжера из тех же материалов. . Даже если бы можно было сделать внутренние стенки корпуса из керамики, ее низкая прочность на растяжение быстро привела бы к растрескиванию и выходу насоса из строя.
Другими словами, гораздо проще сделать поршень из твердых материалов, чем корпус из тех же материалов. В результате плунжерные насосы могут быть спроектированы так, чтобы они были намного более долговечными, чем поршневые насосы.
СВЯЗАННЫЕ: Плюсы и минусы керамических и плунжерных насосов из нержавеющей стали
Техническое обслуживание
Многие поршневые насосы требуют масляной ванны. Некоторые версии также имеют второй масляный резервуар или масляный поддон с фитилем для смазки задней стороны уплотнения поршня. Эти резервуары необходимо пополнять и обслуживать, если вы хотите, чтобы насос работал должным образом.
Во многих плунжерных насосах, таких как производимые компанией Pumptec, масло содержится в герметичной камере и не требует слива или повторного заполнения каких-либо масляных резервуаров.
СВЯЗАННЫЕ: Триплексная масляная ванна и насосы с герметичными подшипниками: в чем разница?
Чем больше у вас деталей, тем больше требуется обслуживания. Плунжерные насосы имеют относительно простую конструкцию, меньше деталей и требуют гораздо меньшего обслуживания, чем поршневые насосы. Проще говоря, с плунжерным насосом меньше проблем.
Затраты на насос
Что еще дает меньшее количество деталей и более простая конструкция? Более низкая стоимость. Плунжерные насосы, как правило, могут иметь значительно более низкие первоначальные затраты, чем поршневые насосы, при сравнении с аналогичными характеристиками. Их общая стоимость владения, как правило, также меньше, особенно если учитывать техническое обслуживание, ремонт или замену с течением времени.