Поршневой насос

Поршневой насос — это тип насоса объемного действия , в котором уплотнение высокого давления совершает возвратно-поступательное движение вместе с поршнем . ^[1] Поршневые насосы можно использовать для перемещения жидкостей или сжатия газов . Они могут работать в широком диапазоне давлений. Работа под высоким давлением может быть достигнута без отрицательного влияния на скорость потока. Поршневые насосы также могут работать с вязкими средами и средами, содержащими твердые частицы. ^[2] Этот тип насоса работает за счет поршневой чашки, колебательного механизма, при котором ход поршня вниз вызывает перепад давления, заполнения камер насоса, при котором ход поршня вверх вытесняет жидкость насоса для использования. Поршневые насосы часто используются в сценариях, требующих высокого и постоянного давления, а также в системах орошения или подачи воды. ^[3]

Типы

Двумя основными типами поршневых насосов являются подъемный насос и силовой насос . ^[4] Оба типа могут управляться вручную или с помощью двигателя.

Подъемный насос

В подъемном насосе ход поршня вверх всасывает воду через клапан в нижнюю часть цилиндра. При ходе поршня вниз вода через клапаны, установленные в поршне, попадает в верхнюю часть цилиндра. При следующем ходе вверх вода выливается из верхней части цилиндра через носик. Этот тип насоса ограничен высотой воды, которую можно поддерживать давлением воздуха против вакуума.

Силовой насос

В силовом насосе ход поршня вверх всасывает воду через впускной клапан в цилиндр. При ходе вниз вода сливается через выпускной клапан в выпускную трубу.

Поршневые насосы можно разделить на односторонние и односторонние (жидкость перекачивается одной поверхностью поршня, а активный ход осуществляется только в одном направлении) или двойного действия и двойного действия (жидкость перекачивается обеими сторонами поршня, и ходы в обоих направлениях активны).

Анимация поршневого силового насоса одностороннего действия.
Анимация поршневого силового насоса двойного действия с аккумуляторами на входе и выходе.

Расчет скорости доставки

Расчет теоретической производительности поршневого насоса относительно прост.

Насосы одностороннего действия

В насосе одностороннего действия только одна сторона поршня контактирует с жидкостью. В результате только один удар является родовым ударом. Теоретическая скорость доставки может быть рассчитана с использованием следующего уравнения: ^[5]

$Q=h\times {\frac {d^{2}\times \pi {4}}\times n$

Где Q — скорость подачи, d — диаметр поршня, h — ход поршня, а n — частота вращения. Если насос имеет несколько цилиндров, Q умножается на количество цилиндров.

Насосы двойного действия

В насосе двойного действия обе стороны поршня контактируют с жидкостью. В результате оба удара являются ударами доставки. Приблизительная скорость доставки определяется следующим уравнением: ^[5]

$Q=h\times {\frac {d^{2}\times \pi {4}}\times 2n$

Однако это уравнение не учитывает объем, занимаемый штоком поршня. Истинную скорость доставки можно рассчитать соответственно:

$Q=nh\times \left(2{\frac {d^{2}\times \pi }{4}}-{\frac {d_{1}^{2}\times \pi }{4}}\right)=nh\times {\frac {\pi }{4}}\left(2d^{2}-d_{1}^{2}\right)$

d ₁ равен диаметру штока поршня.

Колебания скорости доставки

Поршень в плунжерном и поршневом насосе не движется с постоянной скоростью, в результате чего давление и подача колеблются на протяжении всего хода. На следующей диаграмме показана связь между углом коленчатого вала и производительностью насоса одностороннего и двустороннего действия. Линия показывает среднюю производительность насоса. Эти колебания давления и подачи могут вызвать нежелательные эффекты, такие как гидравлический удар, и поэтому обычно смягчаются установкой наполненного воздухом аккумулятора. Подачу можно еще более сгладить за счет использования нескольких цилиндров, смещенных друг от друга.

В результате фактическая скорость доставки часто меньше и ее можно найти по следующему уравнению:

$Q_{s}=Q\times \lambda$

Q _s — фактическая скорость доставки, Q — теоретическая скорость, а λ — коэффициент потерь.