Плунжерный насос

Рабочий орган насоса — плунжер представляет собой полый цилиндр, который вытесняет жидкость из камеры. Плунжерный насос иногда называют скальчатым.

Принцип работы плунжерного насоса

Устройство плунжерного насоса показано на рисунке.

Цилиндрический плунжер 4 установлен в камере 7. Криптоновый-шатунный механизм 8 приводит плунжер в движение.

При перемещении плунжера вправо (по схеме), объем рабочей камеры будет увеличиваться, давление в ней начнет падать, под действием внешнего давления напорный обратный клапан 3 закроется, а всасывающий 5 — откроется. Жидкость, из-за создавшегося в рабочей камере разряжения, начнет поступать от источника 9 в полость насоса через линию всасывания 6.

При перемещении плунжера влево, объем рабочей камеры будет уменьшаться, давление в ней начнет возрастать. По действием этого давления напорный клапан откроется, а всасывающий — закроется. Жидкость из рабочей камеры будет вытесняться в напорную линию 2 и поступает к потребителю 1.

После достижения поршнем крайнего положения цикл повторится.

В чем отличие плунжерных насосов от поршневых

По принципу работы и гидравлическим характеристикам плунжерные машины схожи с поршневыми насосами. Различие заключается в конструкции рабочих органов, в отличие от поршня, плунжер движется не касаясь стенок рабочей камеры, герметичность камеры обеспечивается неподвижным уплотняющим сальником, расположенным в корпусе насоса.

Достоинства плунжерных насосов

По сравнению с поршневым насосом плунжерный обладает следующими преимуществами:

• Обработка наружной поверхности плунжера технологически проще, чем обработка внутренней поверхности гильзы.
• Замена наружного неподвижного уплотнения осуществляется легче, чем подвижного поршневого.

Расчет подачи плунжерного насоса

Идеальная подача плунжерного насоса определяется объемом вытеснителя, частотой вращения приводного вала.

• где V — эффективный объем плунжера;
• S — площадь поперечного сечения плунжера;
• h — ход плунжера;
• n — частота вращения

Для расчета реальной подачи необхоимо учесть объемный КПД насоса:

Если в насосе несколько качающих узлов, то рассчитанную подачу необходимо умножить на количество узлов.

Индикаторная диаграмма плунжерного насоса

На рисунке показа индикаторная диаграмма плунжерного насоса с учетом времени t 1 запаздывания открытия и закрытия клапанов.

Процесс всасывания протекает по линии cd, скачкообразное изменение давление в начале процесса всасывания вызвано, тем, что открытие всасывающего клапана происходит не мгновенно, а жидкость обладает инерцией.

Процесс нагнетания протекает по линии ab, скачок давления в начале процесса нагнетания вызван открытия напорного клапана, а также инерционностью жидкости.

Площадь индикаторной диаграммы отражает работу, которую поршень сообщает жидкости за один оборот.

Что такое плунжерный насос и как он работает?

Гидравлические системы нашли применение во многих областях промышленности. Важное значение в выполнении их функций имеют гидронасосы, обеспечивающие эффективную работу системы. Они бывают разного вида и предназначения, что объясняет различия в принципах работы механизмов.

Помимо основной функции, выражающейся в подаче необходимой жидкости под определенным давлением, гидронасос может служить приводом для других устройств. Одним из самых распространённых является так называемый плунжерный насос. Он представляет собой аппарат простого действия, повышающий эффективность работы, основная деталь которого создана в виде плунжера.

1 Что такое плунжер?

Определение «плунжер» подразумевает под собой поршень в гидравлической системе, совершающий возвратно-поступательные движения. Его внешний вид отличается цилиндрической формой, характеризующейся длиной, которая существенно превышает диаметр.

Плунжеры используют в гидромашинах, насосах и дизельных двигателях. Уплотнитель, составная часть вытеснителя, находится на самом цилиндре, вследствие чего при движении последнего происходит его перемещение по поверхности плунжера. Эта деталь отличает плунжер от обычного поршня и объясняет преимущество первого при работе в условиях высокого давления. Основным показателем эффективности плунжера является объем вытесняемой им жидкости, он зависит от длины его хода. Регулировка работы вытеснителя происходит благодаря последнему фактору. Подобные механизмы обычно используют для перекачивания большого объема жидкой среды.
к меню ↑

1.1 Принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы этого аппарата,для начала нужно пояснить, что такое плунжерный насос. Это агрегат, применение которого обусловлено необходимостью подачи определенной жидкости (смеси) под воздействием высокого давления. Возвратно-поступательное движение плунжера, направленное вправо, вызывает понижение давления в камере нахождения вытеснителя, что ведет за собой раскрытие всасывающего клапана и дальнейшее заполнение камеры требуемой жидкостью.

Камера, в которой находится плунжер, представляет собой замкнутое пространство, по необходимости соединяющееся с трубопроводом с помощью клапанов. Их всего три вида: всасывающие, нагнетательные и предохранительные.

Следующий шаг работы плунжера заключается в его движении влево, вследствие чего давление в специальной камере повышается, тем самым открывая клапан нагнетания, через который вода или другие смеси поступают в трубопровод. Принцип действия заключается в том, что и в первом, и во втором случае появляется разница в давлении, из-за чего система работает четко и без нарушений. При работе происходит передача энергии жидкости для преодоления инерции, сопротивления и статической высоты в трубопроводе. Наиболее популярны трехплунжерные насосы. Повышенный интерес к ним обусловлен их достоинствами и почти полным отсутствием недостатков.

Схема работы плунжерной пары

Изготовить поршневый насос для откачки воды на собственном садовом участке можно своими руками. Для этого понадобятся два клапана, которые не будут давать жидкости самопроизвольно вытекать, прошень, являющийся главной частью механизма и корпус. Корпус можно изготовить из трубы. Длина трубы не менее 60 см, диаметр трубы не менее 8 мм. Свой собственный поршневый насос будет стоить не дорого, но по техническим характеристикам будет уступать моделям, произведенным промышленным путем.
к меню ↑

1.2 Разновидности

Классифицировать аксиально — плунжерные насосы можно по трем основным признакам:

• ручной;
• механический, более эффективный в использовании, чем ручной насос для воды.

По способу действия:

• одинарный;
• двойной, характеризующийся наличием нескольких рабочих камер;
• дифференциальный, относящийся к насосам двустороннего действия и обладающий двумя камерами. Вследствие этого он перекачивает жидкость более равномерно.

По числу плунжеров.

По виду перекачиваемой жидкости:

2 Какое применение у аксиально — плунжерного насоса?

Плунжерные насосы высокого давления нашли свое применение во многих сферах. К ним относятся:

Устройство аксильно-плунжерного насоса

1. Строительство;
2. Металлургия;
3. Нефтяная промышленность;
4. Химическая промышленность;
5. Очистка воды;
6. Пищевая промышленность;
7. Водоснабжение (водяная помпа);
8. Энергетика;
9. Машиностроение (двигатели внутреннего сгорания);
10. Мойка автомобилей.

Нельзя не отметить то обстоятельство, что в зависимости от применения возможны различные варианты конфигурации насоса плунжерного типа. Например, те модели, что используются в нефтедобывающей промышленности, не предусматривают клапанов нагнетания. Их функции выполняют клапаны в форсунках. Данное обстоятельство позволяет повысить надежность работы плунжера.
к меню ↑

2.1 Преимущества

Аксиально — плунжерный насос высокого давления имеет много плюсов. К ним относят:

1. Ритмичную работу механизма, которую обеспечивают напорные и нагнетательные клапаны с обеих сторон специальной камеры;
2. Простоту, вследствие чего сделать плунжерный насос высокого давления своими руками и осуществить его монтаж не сложно;
3. Мощность;
4. Долгосрочную эксплуатацию;
5. Модульную конструкцию, благодаря которой при необходимости можно заказать изготовление плунжерного насоса с индивидуальными характеристиками, например, для автомойки;
6. Соответствие международным стандартам;
7. Широкий спектр продуктов перекачивания, с разными показателями температуры и консистенции.
8. Компактность аксиально плунжерных агрегатов позволяет экономить рабочую поверхность;
9. Возможность регулировать частоту вращения, это держит ситуацию под контролем;
10. Возможность изменения рабочего объема аппарата;
11. Высокая производительность.

2.2 Минусы

Помимо плюсов применение аксиально плунжерных конструкций имеет и минусы. Они возникают при интенсивной работе и выражаются в появлении пульсации и вибраций. Их негативное влияние можно предотвратить путем присоединения к насосу высокого давления своими руками дополнительных устройств. Ими могут стать рабочие плунжеры. К примеру, трехплунжерный насос не допускает вибраций.

Плунжерный насос HAWK 610003

Неправильная эксплуатация аппарата грозит частыми поломками, исправить которые будет сложно. Поэтому при неимении подобного опыта не стоит самостоятельно устанавливать или чинить плунжерные насосы. Будет потеряно время и, возможно, пострадает качество.
к меню ↑

3 Эксплуатация

От правильного использования аппарата зависит срок его службы, поэтому необходимо знать все нюансы монтажа и применения аксиально плунжерных насосов.

1. Эксплуатация агрегата без смазки запрещена, так как это снижает его работоспособность.
2. Прибор предполагает вращение только вперед, в противном случае соблюдайте уровень масла, предписанный инструкцией на этот счет.
3. Установка агрегата должна производиться на горизонтальной поверхности, без уклона и неровностей.
4. При влажном жарком климате использовать насос без вентиляции нельзя. Иначе он выйдет из строя раньше времени.
5. Необходимо предотвращать замерзание или повреждение насоса в холодное время года. Запускать аппарат с замершей водой внутри категорически запрещено.

В любом случае перед началом работы с плунжерным насосом изучение инструкции обязательно и пренебрегать этим правилом не рекомендуется.
к меню ↑

3.1 Как работает плунжерный водяной насос 3WZ 1507C? (видео)

4 Отличия от поршневых насосов

Поршневые насосы и аксиально плунжерные насосы довольно схожи, но в их конструкции все-таки присутствуют небольшие различия. В первую очередь, это касается формы поршня, во-вторых, его расположения. Плунжер не касается стенок рабочей кабины, чего нельзя сказать о поршне в других моделях. Плунжерные агрегаты вполне возможно эксплуатировать в полевых условиях, это стало реально благодаря их размерам. Такие насосы высокого давления для воды гораздо популярнее чем остальные.

Аксиально плунжерные насосы и электронасосы используют повсеместно. Они эффективно работают в любом производстве и в быту. Производители постоянно улучшают качество за счет модернизации технологии, применения новшеств и изготовления экономичных моделей.

Плунжерный насос: его виды, преимущества и применение. Насос высокого давления. Принцип действия плунжерного насоса

Плунжерный насос (plunger pump) предназначен для откачивания воздушной, газовой или жидкостной среды до низких или средних давлений методом изменения рабочего объема насоса. Для герметизации рабочих полостей используется масляное уплотнение.

Плунжерный насос

Главная особенность плунжерного вакуумного насоса – высокая производительность, которая может достигать 560 л/с. Создаваемое давление насоса досягает 40 МПа.

Рабочая температура воздуха для работы оборудования от 5⁰С до 35⁰С, ниже этого предела масло потеряет свои смазочные свойства, а выше – будет чрезмерно перегреваться насос.

Плунжерный насос идеально подходит для непрерывной бесперебойной работы, поскольку обладает практически неограниченным сроком эксплуатации. Насос легко справляется не только с газами, но и с жидкими смесями. Его принцип работы позволяет перекачивать вязкие вещества и жидкости с абразивными включениями. Исключением являются опасные, ядовитые и химически активные к металлу или смазке откачиваемые среды. Поэтому сфера использования плунжерных насосов очень обширна.

Область применения плунжерных насосов:

• металлургия;
• автомобилестроение и машиностроение (в гидроприводах);
• пищевая индустрия (в установках обратного осмоса);
• медицина и фармацевтика;
• энергетика (изготовление электрических приводов);
• электроника;
• нефтепереработка (бурение скважин, транспортировка нефтепродуктов);
• химическая промышленность (производство химически нейтральных к деталям и смазке веществ, дозировка составляющих).

Плунжерные насосы бывают объемного и необъемного типа, которые в свою очередь подразделяются на виды по конструктивным признакам.

Виды плунжерных насосов:

• с горизонтальным исполнением;
• с вертикальным исполнением;
• многоплунжерный;
• ручной;
• механический;
• с герметичными цилиндрами;
• многоцилиндровый.

Также насосы различаются по виду откачиваемой среды и могут быть водными, вакуумными, нефтяными и т.д.

Каждый из этих видов имеет свои особенности, позволяющие их применять в разных целях, но все они обладают одинаковым рядом достоинств.

Преимущества использования плунжерного насоса:

• экономичность;
• производительность;
• надежность;
• долговечность за счет отсутствия трения между деталями;
• совместимость с любой вакуумной системой, благодаря возможности изменения характеристик и параметров оборудования.

Конструкция насоса несложная и не требует больших усилий при эксплуатации, что также является явным достоинством.

Объем откачиваемого газа напрямую зависит от расстояния, на которое перемещается плунжер. Это позволяет максимально использовать рабочее пространство насоса, поэтому КПД оборудования достигает 90%.

Недостатком плунжерного насоса является большая пульсация, но ее можно несколько уменьшить при помощи специальных наладочных работ или применением нескольких плунжеров.

В промышленности чаще всего применяется объемный плунжерный насос, в котором откачивание происходит за счет возвратно-поступательных движений плунжера.

В зависимости от принципа действия насоса существуют плунжерные насосы:

• одностороннего действия;
• двухстороннего действия.

Оборудование двухстороннего действия еще называется агрегатами высокого давления (high pressure pumps).

Среди производителей вакуумного оборудования, которые изготавливают плунжерные насосы, хорошо себя зарекомендовали японские производители, например, Osaka Vacuum. Они производят большой ассортимент плунжерных насосов и вакуумных систем на их основе. Главное достоинство японских насосов – качество и надежность. Известными марками являются Vickers, Atos, Bonezzi и много других. Не стоит забывать и отечественного производителя, огромный ассортимент плунжерных насосов предлагает российский завод Синергия, представительство которого находится в Москве.

Плунжерный насос высокого давления

Принцип действия насоса высокого давления основан на увеличении хода плунжера, что, соответственно, увеличивает не только производительность, но и получаемое давление. Длина хода увеличивается за счет двухстороннего всасывания или наличия нескольких плунжеров.

Двухстороннее действие обозначает, что процесс откачивания происходит с двух сторон цилиндра, внутри которого двигается шток (плунжер). Перемещаясь вправо, шток создает давление для всасывания с левой стороны и нагнетает среду, выталкивая ее из рабочей камеры, справа. При движении влево процессы происходят в обратном порядке. Таким образом, объем перекачиваемой жидкости или создаваемое давление газа на выходе увеличивается в два раза. Тот же принцип действия имеют поршневые двухсторонние насосы.

Насосы высокого давления промышленного значения могут создавать давление до 3,5 мбар при мощности около 800 кВт.

Плунжерный насос, принцип работы

Принцип действия плунжерного насоса подобен работе поршневого насоса. Отличием является то, что движение в цилиндре производит не поршень, а специальный шток (плунжер). Кроме этого, плунжер в цилиндре перемещается не соприкасаясь со стенками цилиндра, что значительно увеличивает ресурс работы оборудования. Герметичность рабочей камеры обеспечивают сальниковые уплотнения, которые при этом предотвращают трение и износ деталей.

Принцип работы плунжерного насоса:

1. Плунжер перемещается вдоль цилиндра, совершая возвратно-поступательные движения, которые ему придает коленвал электрического двигателя.
2. Двигаясь в сторону двигателя, плунжер увеличивает объем рабочей камеры и создает разряжение, которое открывает впускной клапан. При этом рабочая полость наполняется откачиваемой смесью или газом.
3. Совершая обратное движение, плунжер увеличивает давление в камере, благодаря чему впускной клапан закрывается и открывается выпускной. Смесь выталкивается из камеры пока шток не дойдет до крайнего положения.
4. После этого плунжер снова возвращается назад, создавая разряжение, которое закрывает выход и открывает входное отверстие. И процесс повторяется снова.

Именно такая цикличность работы вызывает нежелательную пульсацию и вибрацию оборудования. При наличии нескольких плунжеров в конструкции, пульсация сглаживается. Производители успешно используют такую возможность в трехплунжерных насосах или двухцилиндровых с двухсторонним действием. Вообще, трехплунжерный насос считается самым удачным вариантом для тихой и стабильной работы.

Пульсация негативно сказывается на долговечность оборудования, поэтому при наличии чрезмерной вибрации рекомендуется периодически проводить техническое обслуживание насоса, чтобы избежать его преждевременного выхода из строя.

Чаще всего плунжерный насос требует подтягивания крепежных элементов, которые могут ослабеть из-за вибрации. Также слабым местом насоса являются сальниковые уплотнения, из-за большой нагрузки на них, их необходимо периодически заменять. Большая пульсация может повлиять на соосность валов, что может привести к неправильной работе и поломке вала, поэтому нужно периодически проверять и валы.