Поршневые насосы жидкостные: устройство и принцип работы

Жидкостный поршневой насос – это одно из древнейших устройств, назначением которых является перекачивание жидких сред. Поршневые насосы работают на основе простейшего принципа вытеснения жидкостей, которое осуществляется механическим способом. По сравнению с первыми моделями подобных устройств, современные жидкостные насосы поршневого типа отличаются значительно более сложной конструкцией, они более надежны и эффективны в использовании. Так, поршневые насосы, выпускаемые современными производителями, имеют не только эргономичный и прочный корпус, но и развитую элементную базу, а также предоставляют более широкие возможности для монтажа в трубопроводные системы. Благодаря такой универсальности насосы жидкостные поршневого типа активно используются в трубопроводных системах как промышленного, так и бытового назначения.

Поршневой насос для незамкнутых гидравлических систем

Конструктивные особенности

Основным элементом жидкостного поршневого насоса является полый металлический цилиндр, в котором и протекают все рабочие процессы, осуществляемые с перекачиваемой жидкостью. Физическое же воздействие на жидкость осуществляет поршень плунжерного типа. Благодаря этому элементу данный жидкостный насос и получил свое название.

Принцип работы поршневого насоса основывается на возвратно-поступательном движении его рабочего органа, действующего как гидравлический пресс. При этом в конструкции такой машины, в отличие от классических гидравлических устройств, присутствует механизм клапанного распределения, а также ряд дополнительных конструктивных элементов (в частности, кривошип и шатун, составляющие основу силовой части насоса жидкостного поршневого типа).

Устройство аксиально-поршневого насоса

Виды насосов по размеру

В зависимости от основных параметров — мощности, подачи разделяют следующие виды насосов:

Принцип работы

От большинства из тех, кто подбирает технические устройства для оснащения трубопроводных систем, специалисты слышат: «Объясните работу поршневого насоса с воздушной камерой». Следует сразу сказать, что принцип, по которому действует жидкостный поршневой насос, изобретенный еще несколько столетий назад, достаточно прост. Заключается он в следующем: совершая поступательное движение, поршень создает разрежение воздуха в рабочей камере, за счет чего в камеру и всасывается жидкость из подводящего трубопровода. При обратном движении поршня такого насоса, который, по некоторым историческим данным, изобрел древнегреческий механик, жидкость из рабочей камеры выталкивается в нагнетающую магистраль. Поршневые насосы, как уже говорилось выше, оснащаются клапанным механизмом, основная задача которого состоит в том, чтобы не дать перекачиваемой жидкости попасть обратно во всасывающий канал в тот момент, когда она выталкивается в нагнетательную магистраль.

Принцип работы одностороннего поршневого насоса

Принципом, по которому работают поршневые насосы, объясняется тот факт, что поток, создаваемый такими устройствами, двигается по трубопроводу с различной скоростью, скачками. Чтобы избежать этого негативного явления, используют насосы, оснащенные сразу несколькими поршнями, работающими в определенной последовательности. Преимущества, которые достигаются при использовании жидкостных насосов с несколькими поршнями, заключается еще и в том, что такие устройства способны закачивать жидкость даже в тот момент, когда их рабочая камера ею не заполнена. Такое качество многопоршневого плунжерного насоса, которое получило название «сухое всасывание», актуально во многих сферах, где используются подобные устройства.

Поршневые насосы различаются по числу действий

Инструменты

0 votes

+

Голос за!

—

Голос против!

Ручной насос пригодится каждому владельцу загородного или дачного дома, к которому общий водопровод не подведен. Конечно, можно воспользоваться и более простой конструкцией, такой как «журавль», но если глубина скважины или колодца большая, лучше все-таки отдать предпочтение насосу. Если глубина залегания грунтовой воды до 10 метров, то вы можете с успехом использовать ручной поршневой насос для воды, который несложно сделать своими руками.

Особенности использования поршневого насоса

В частном секторе не всегда имеется возможность подключения к централизованному водоснабжению. Поэтому садоводам-любителям зачастую приходится использовать в своих целях грунтовую воду. Однако не все огородники знают, как извлечь воду с самыми меньшими затратами труда, и какое оборудование использовать для этого.

Однако вы можете быть уверенными, что устройство своими силами дешевых, простых и в это время надежных забивных колодцев придется по карману каждому дачнику-любителю. И при этом не обязательно воду таскать ведрами, достаточно просто установить насос, который способен обеспечить ее поставку непосредственно в дом.

Для подъема из скважины воды в основном используются два типа насосов: центробежный и поршневой. Причем центробежный аппарат нуждается в усилиях, которые почти в 3 большие, чем этого требует поршневой насос. К тому же центробежный аппарат не может обеспечивать всасывание воды на такую высоту, как поршневой. Поэтому в последнее время значительно вырос интерес к поршневым насосам.

Такие насосы принято использовать тогда, когда зеркало воды имеет высокий уровень, то есть вода находится близко к земли. Максимальный предел залегания воды для подобных насосов составляет 8 — 10 метров. Поднять воду с большей глубины поршневому насосу не позволит атмосферное давление.

К тому же не всегда хочется использовать мощный насос, если воды нужно немного – ведро-другое. Стоит также отметить, что не всегда устройства, работающие от электрической сети, могут свою функцию выполнять без сбоев. В этом случае крайне полезным может быть поршневой насос для воды ручного типа. Энергонезависимый поршневой насос придется кстати, если в сети происходят сбои, отключили на время свет, или его на садовом участке попросту нет.

Устройство поршневого насоса для воды

Поршневой насос называется так, потому что процесс прокачки жидкостей обеспечивает рабочий орган под названием поршень. Сам насос представляет из себя металлический корпус с поршнем и штоком, который приводит в движение рабочий орган. Поршень в свою очередь располагается в трубе, которая присоединена ко дну устройства. Рабочий орган перемещается в цилиндре вверх-вниз под действием усилия штока, привод которого осуществляется специальным рычагом. В этом случае обычно применяется простейший мультипликатор, который увеличивает усилие от ручки на тягу.

Когда поршень будет опускаться вниз, вода перетекает через клапан в поршне в надпоршневое пространство (под давлением воды нижний клапан закрыт). Когда поршень начнет двигаться вверх, вода станет вытесняться из надпоршневого пространства и выливается в выходную трубу. Одновременно с этим образуется разряжение в подпоршневом пространстве, открывается нижний клапан, а вода подсасывается вслед за поршнем вверх. Дальше цикл повторяется в автоматическом режиме.

Глубинные варианты поршневого насоса применяются, если воды залегают на глубине больше 8 – 10 метров. По своей конструкции подобный аппарат полностью повторяет модель, что была описана выше, но имеются и некоторые отличия. К примеру, шток поршня «ходит» в выпускной трубе, которая располагается на верхней крышке цилиндра, а не сбоку.

Виды поршневых насосов для воды

Поршневые насосы для воды могут иметь механический или ручной привод. Насосы с механическим приводом, в свою очередь, разделяются на два вида: приводные аппараты, в которых поршень активируется с помощью шатунно-кривошипного механизма от мотора, который размещается отдельно и с насосом соединяется путем передачи; насосы прямого действия, в которых возвратно-поступательные движения поршень совершает с помощью штока.

По виду рабочего органа, обеспечивающего вытеснение жидкости, различают такие насосы:

1. Поршневые (поршень имеет форму диска);
2. Плунжерные (поршень отличается цилиндрообразной формой);
3. Диафрагмовые (от поршня рабочая жидкость отделена специальной диафрагмой, а в цилиндре имеется эмульсия или масло).

В соответствии с методикой действия выделяют следующие разновидности поршневых насосов для подъема воды:

• Насос одинарного действия.
• Насос двойного действия, который жидкость подает более равномерно по сравнению с аппаратами дифференциального или простого действия, потому что оборудован двумя рабочими камерами, а поршень жидкость нагнетает за один оборот два раза.
• Дифференциальные насосы. Подобные насосы являются аппаратами двустороннего действия и оснащены 2 рабочими камерами: одна не имеет клапанов, а в другой располагаются рабочий и всасывающий клапан.

По расположению поршневые насосы бывают горизонтальными и вертикальными, по количеству цилиндров – такие, что оснащены одним, двумя и более цилиндрами. Выделяют по числу поршней насосы с одним, двумя и больше поршнями. Помимо этого, различают поршневые насосы с большими поршнями, диаметр которых больше 150 миллиметров, средними с диаметром около 50 — 150 миллиметров и малыми поршнями, что имеют диаметр меньше 50 миллиметров.

В соответствии с быстродействием рабочего органа, выделяют тихоходные поршневые насосы, аппараты средней быстроходности и быстроходные насосы. Поршневые насосы могут использоваться для перекачивания холодной воды (обычные насосы), горячей воды (горячие насосы), а также для работы с различными кислотными веществами (кислотные насосы) и глинистыми растворами (буровые насосы).

Бурение скважины для поршневого насоса

Насос вывешивается в скважине или колодце. Перед установкой поршневого насоса для воды необходимо пробурить скважину, выяснив предварительно примерную глубину залегания грунтовой воды на вашем участке. Работу рекомендуется проводить в такой последовательности:

1. Чтобы было удобнее бурить, на месте скважины необходимо вырыть шурф, что имеет глубину 1—1,2 метра. По центру над ним установите треногу, изготовленную из тонких бревен. На треногу нужно подвесить блок. На нижний конец трубы навинтите бур, на верхний — закрепите вороток.
2. Трубу рекомендуется установить вертикально в центре шурфа. Верхний ее конец будет при этом опираться на треногу или располагаться на блоке в подвешенном состоянии. Вращая трубу вправо воротом, её необходимо заглубить на всю длину бура в почву – около 30—40 сантиметров.
3. Затем трубу нужно поднять до уровня дна шурфа, вычистить из бура землю, после этого снова продолжайте бурить скважину. Так необходимо работать до той поры, пока в землю не уйдет вся труба.
4. Потом навинтите с помощью соединительной муфты второе звено трубы на неё и продолжайте бурение, пока бур не достанет до грунта, что насыщен водой.
5. После этого замените бур фильтром, тщательно уплотните стык с трубой фильтра паклей, пропитанной суриком. Трубу с фильтром опускайте в скважину и осаживайте ударом кувалды ее в грунт.
6. Чтобы верхний конец трубы предохранить от повреждений, навинтите муфту на него и положите сверху прокладку, изготовленную из твердой породы дерева. Сделайте на трубе при этом отметки для наблюдения уровня погружения трубы.
7. Прокладку время от времени придется заменять. Периодически измеряйте шнуром с грузиком расстояние до воды в трубе.
8. Когда в трубе слой воды поднимется выше головки фильтра на 30—40 сантиметров, то есть будет равняться 1,2—-1,3 метра, можно прекратить забивку.
9. Проверьте интенсивность поступления в скважину воды. Налейте в верхний конец трубы воду из ведра. Если вода, заполнив скважину, не будет убывать, то, значит, вы недостаточно пробили скважину и придется продолжать бурение. Если из трубы вода быстро поглощается скважиной, то можно считать работу законченной.

Поршневой насос для воды своими руками

Вопрос об изготовлении поршневого насоса своими руками является наиболее актуальным для огородников и дачников. Производители в наше время предлагают широкий ассортимент водяных насосов, однако их главный недостаток цена. К тому же подавляющее большинство из них электрические, а в условиях периодического использования воды целесообразнее запастись резервной установкой для перекачивания воды в любых условиях.

Итак, вы можете самостоятельно изготовить ручной поршневой насос для воды из подручных материалов, воспользовавшись такой инструкцией:

1. Изготовляем корпус. Корпусом ручного поршневого насоса является металлический цилиндр, в качестве которого вы можете приспособить кусок трубы, корпус гидроцилиндра или гильзу от дизельного двигателя. Подобрать корпус будет несложно, если вы понимаете, что хотите получить в итоге. Но лучше всего в качестве корпуса применить отрезок трубы, что имеет диаметр от 80 миллиметров. Длина отрезка – порядка 60-80 сантиметров. Идеальный вариант, если вы сможете проточить на токарном станке внутренности трубы или хотя бы снять шабером внутренние неровности. Тогда поршневой насос получится качественным и будет легко качать воду. Кстати, корпус не обязательно должен иметь цилиндрическую форму. Он может быть 4- или 6-угольным, главное, чтобы по всей рабочей длине было одинаковое сечение, и поршень имел аналогичную форму.
2. Вырезаем крышку. Крышки можно изготовить из толстого пластика или металла. Вы можете их сделать даже из древесины! Если применить лиственницу или дуб, то такие крышки прослужат дольше, чем один сезон. Дерево будет разбухать в воде и надежно герметизировать имеющий зазор между корпусными стенками. В крышке необходимо проделать отверстие под шток, дно отрезать и внутрь вставить поршень, а в дно вставить новую крышку с клапаном. Сбоку приваривается выпускная труба.
3. Устанавливаем поршень. Поршень можно изготовить из разного материала – дерева, металла, пластика. Главное – чтобы он был уплотнен резиновым кольцом. Как ни странно, поршень может формировать большой зазор между стенками корпуса. Но желательно его установить поплотнее, но чтобы он свободно ходил без особого натяга. Вода в незначительной степени будет просачиваться между корпусными стенками и поршнем, но её основная масса будет проходить по клапанам.
4. Входная труба. Все комплектующие самодельного поршневого насоса для воды должны быть надежными. Входная труба, посредством которой внутрь аппарата подается вода, должна быть жесткой, чтобы при всасывании воды ее стенки не схлопывались. Лучше использовать специальные шланги, что армированы стальной пружиной, пластиковые или металлические трубы.
5. Обратные клапана. Достаточно важной частью насоса выступают обратные клапана, от них зависит производительность всего поршневого насоса. Они должны быть достаточно прочными, чтобы вода не смогла вернуться обратно во входящий шланг. Помните, если клапаны будут «травить», вы будете без толку гонять половину воды туда-сюда, а оставленный без работы насос потихоньку всю воду из труб сольет обратно в колодец. Поэтому уделите самое пристальное внимание притирке клапанов. Самыми простыми из них являются мембранные и шариковые. Если вы используете круглый клапан, будет лучше, если он изготовлен из стекла, тяжелого пластика или эбонита. Отличный вариант заключается в изготовлении мембранных клапанов из достаточно прочной резины, однако не слишком толстой. Кусок такой резины нужно закрепить на отверстие клапана. Вы можете применить клепку или винтики – гаечки.
6. Другие комплектующие. Выпускная труба, как и шток, должна иметь такую длину, которая позволяет погрузить насос в слой воды с заглублением на полметра-метр. Для облегчения обычно применяют шток из тонких дюралевых труб.

Таким образом, для забора воды из скважины на даче принято использовать поршневые насосы, которые дают возможность огородникам использовать в своих целях грунтовую воду. Ручной насос поршневого типа вы можете изготовить своими руками, и он станет вашим помощникам на случай перебоев в электросети. К тому же такой аппарат можно приспособить для подъема воды из пруда, что размещается недалеко от вашего участка.

Насосы двухстороннего действия

Основная причина, по которой был разработан и стал активно применяться поршневой насос двойного действия, заключается в стремлении производителей уменьшить уровень пульсации потока жидкости, нагнетаемой в трубопроводную систему. Для того чтобы разобраться в преимуществах использования насосного устройства двойного действия, достаточно понять, как работает поршневой жидкостный насос данного типа.

Особенность устройства жидкостного поршневого насоса двойного действия заключается в том, что штоковые и поршневые полости этой машины оснащены индивидуальными клапанными системами. Такая конструкция поршневого насоса двойного действия, уникальность которой можно заметить даже по фото, позволяет не только устранить пульсации потока в трубопроводной системе, но и значительно повысить эффективность использования самой машины. Между тем поршневые насосы одностороннего действия, если сравнивать их с двухсторонними моделями, из-за простой конструкции отличаются более высокой надежностью и долговечностью.

Принцип действия двухстороннего поршневого насоса

Существует еще одна конструктивная схема поршневого насоса, при использовании которой удается добиться устранения пульсационных процессов в трубопроводных системах. Насосное оборудование, выполненное по данной схеме, предполагает применение специального гидроаккумулятора. Основное назначение таких гидроаккумуляторов, используемых для оснащения насосных станций, заключается в том, чтобы накапливать энергию потока жидкости в моменты пикового давления в трубопроводе и отдавать ее тогда, когда такого давления для нормальной работы системы недостаточно.

Однако какие бы виды поршневых насосов ни использовались и какими бы дополнительными техническими устройствами ни оснащались насосные станции, устранить пульсационные процессы в трубопроводах не всегда удается. В таких ситуациях часто применяется дополнительное оборудование, обеспечивающее эффективный отвод лишней жидкости за пределы насосной станции.

Классификация насосов по назначению

Насосы, использующиеся в системах водоснабжения, канализации, коммунальном хозяйстве классифицируют по назначению:

• Общего назначения для пресной воды Центробежные Консольные
• Двухстороннего входа
• Вертикальные Регулируемые
• Нерегулируемые

Источник статьи: https://hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=212

Сферы применения

Область применения жидкостных насосов поршневого типа достаточно широка, что объясняется их высокой универсальностью. Между тем конструкция таких машин не позволяет использовать их в тех случаях, когда перекачивать необходимо значительные объемы воды или другой жидкости. Одним из основных достоинств этих гидравлических машин является то, что их поршни, вытесняя жидкость через нагнетательную магистраль, одновременно всасывают ее новую порцию через подающий канал, что в условиях сухого цилиндра очень важно. Этим качеством и предопределяется назначение поршневых жидкостных насосов как наиболее эффективных устройств, используемых на предприятиях химической промышленности.

Гидравлический поршневой насос для автокрана

Сферы применения жидкостных насосов поршневого типа расширяются и за счет того, что такое оборудование может успешно использоваться для работы с химически агрессивными средами, некоторыми видами топлива и взрывоопасными смесями. Активно применяются насосы данного типа и в бытовых целях, с их помощью можно создавать трубопроводные системы для автономного водоснабжения частных строений и для полива. Между тем, решив использовать такой прибор, не забывайте о том, что для перекачивания больших объемов жидкости он не предназначен.

Еще одной сферой, в которой активно используются жидкостные насосы поршневого типа, является пищевая промышленность. Это объясняется тем, что такие устройства отличаются очень деликатным отношением к перекачиваемой через них жидкости.

Литература

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. – 2-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1982.
2. Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1991.

Данная разновидность насосов является одной из самых древних. Механическое вытеснение жидкостной среды можно назвать простейшей реализацией принципа перекачки. В наши дни конструкции таких агрегатов, конечно, имеют более сложное устройство по сравнению с первыми представителями класса. В современном виде поршневой жидкостный насос имеет прочный корпус, развитую элементную базу и предполагает наличие широких возможностей для коммуникации. Последний аспект обуславливает распространение оборудования в разных сферах от бытовых нужд и вплоть до промышленных узкоспециализированных отраслей.

Преимущества и недостатки

Если говорить о достоинствах, которыми обладают насосы поршневого типа, служащие для перекачивания жидких сред, то к наиболее значимым можно отнести:

• простоту конструкции, которую демонстрируют даже картинки и схематическое изображение подобных устройств;
• высокую надежность, которая определяется не только использованием высокопрочных материалов для производства таких машин, но и принципом действия поршневого насоса;
• возможность работы с носителями, при использовании которых предъявляются особые требования к условиям пуска насосного оборудования.

Основным недостатком рассматриваемого насосного оборудования, упомянутым выше, является его невысокая производительность. Конечно, расширить технические возможности таких устройств можно, но зачем это делать, если данная задача решается с меньшими финансовыми затратами посредством насосного оборудования другого вида.

Выбирая жидкостные насосы поршневого типа, сначала определитесь с тем, для чего такое оборудование будет использоваться. Если не предполагается перекачивание слишком больших объемов жидкости, то доступные по стоимости и надежные жидкостные насосы поршневого типа оптимально подойдут для реализации ваших целей.