Поршневі та плунжерні насоси.

 

Будова і принцип роботи поршневого насоса однобічної дії видно із рисунку 57.

Рисунок 57. Схема будови поршневого насоса однобічної дії. 1-робоча камера; 2-напірний клапан; 3-поршень; 4-циліндр; 5-шток; 6-кри- вошип; 7-всмоктувальний клапан.

Такий насос складається із робочої камери 1, яка має всмоктувальний 7 і напірний 2 клапани, і робочого циліндра 4 з поршнем 3. Цей поршень рухається в циліндрі зворотньо-поступально. До робочої камери приєд-нані всмоктувальний і напірний трубопроводи.

При ході пор-шня вправо напірний клапан 2 закриваєть-ся, а всмоктувальний 7 відкривається, і в робочу камеру 1 засмоктується деякий об’єм рідини. При русі поршня вліво всмоктувальний клапан закривається, а напірний відкривається і рідина із робочої камери витісняється в напірний трубопровід. Таким чином, за один цикл (тобто за один поворот вала з кривошипним механізмом) вода в робочу камеру спочатку засмоктується, а потім із неї витісняється. В напірний трубопровід вода поступає тільки під час циклу нагнітання. З цієї причини подача таких насосів дуже нерівномірна.

Більш рівномірну подачу мають насоси двобічної дії. У цих насосів (рисунок 58) є дві робочі камери з обох боків робочого циліндра.

Кожна камера обладнана всмоктувальним і напірним клапанами і приєднана до спільного всмоктувального і напірного трубопроводів. Завдяки цьому, всмоктування і нагнітання рідини відбувається одночасно. При русі поршня вправо відбувається засмоктування рідини в ліву робочу камеру і, одночасно, витіснення її в напірний трубопровід із правої робочої камери. При русі поршня вліво навпаки, рідина засмоктується в праву камеру і витісняється із лівої. Таким чином в напірний трубопровід вода поступає більш рівномірно.

 

Рисунок 58. Схема будови поршневого насоса двобічної дії. 1 - всмоктувальний трубопровід; 2 - всмоктувальні клапани; 3 - напірні клапани; 4 - напірний трубопровід; 5 - поршень; 6 - циліндр; 7-шток.

З метою кращого вирівнювання подачі застосовують поршневі насоси з трьома циліндрами. Ці насоси складаються із трьох насосів однобічної дії, поєднаних спільним колінчатим валом. Кривошипи кожного із трьох насосів розміщені під кутом 120° один відносно одного.

Головними деталями поршневих насосів є циліндри, поршні, клапани, кривошипно-шатунні механізми. Циліндри і поршні - це найвідповідальніші деталі. Вони повинні бути ретельно обробленими і підігнаними один до одного. На поршнях установлюються також ущільнюючі деталі у вигляді кілець або манжетів. Поверхні циліндрів і поршнів, а також ущільнюючі деталі дуже чутливі до зношування при наявності в рідині абразивних домішок. Тому поршневі насоси недоцільно застосовувати для забруднених рідин.

Плунжерні насоси за принципом дії цілком аналогічні поршневим (рисунок 59).

Рисунок 59. Схема плунжерного насоса. 1 - робоча камера; 2 - плунжер; 3 - всмоктувальний клапан; 4 - напірний клапан.

У цих насосів замість поршня все-редині робочого циліндра 1 в ущільнюючому сальнику рухається полий циліндр - плунжер 2. Плунжерні насоси простіші в експлуатації за поршневі, тому що в них немає деталей, які швидко зношуються (порш-невих кілець, манже-тів і т.п.). Ретельна обробка потрібна тільки для поверхні плунжера, яка треться в сальнику. Нещільність між сальником і плунжером легше виявити і ліквідувати, ніж нещільність між поршнем і циліндром. Через ці переваги плунжерні насоси більш поширені в системах водопостачання, каналізації і в будівництві. Ними можна перекачувати і забруднені рідини. Плунжерні насоси застосовують, навіть, для транспортування бетонних сумішей.

 

Штангові насоси.

Для підйому води із свердловин і колодязів використовують поршневі штангові насоси звичайної конструкції і диференційної дії.

Штанговий насос звичайної конструкції (рисунок 60-а) працює так. Штангою 5 з поверхні землі можна рухати поршень 3 вверх-вниз. Сам насос (циліндр 4 з всмоктувальним патрубком 1) занурюють під рівень води в свердловині. При русі поршня 3 вверх напірний клапан К_н закривається, а всмоктувальний К_в відкривається, і через нього в цилідр 2 поступає вода. Одночасно поршень 3 піднімає собою стовп води, яка знаходиться в вертикальній частині напірного трубопровода над поршнем. Якщо цей стовп уже досяг патрубка 6, то частина води витече через цей патрубок. При русі поршня 3 вниз клапан К_в закривається, а клапан К_н відкривається і через нього вода перетікає із під поршня в надпоршневу зону. Під час руху поршня вниз вода із напірного патрубка 6 не витікає. Тобто такий насос працює як поршневий однобічної дії.

Більш рівномірну подачу має штанговий насос диференційної дії. У такого насоса вода в напірний патрубок поступає і при русі поршня вверх і при русі його вниз (рисунок 60-б).

 

 

Рисунок 60. Схеми штангових насосів. а - звичайної конструкції; б - диференційної дії; 1 - всмоктувальна труба;       2 -циліндр; 3 - поршень;        4 - вилка; 5 - штанга;            6-напірний трубопровід;      7-плунжер.

Штанговий насос диференційної дії в верхній частині має плунжер 7 діаметром більшим за діаметр штанги. При підйомі поршня об’єм води, яка поступає в напірний патрубок 6, дорівнює (F - f)S, де: F - площа поршня 3, а  f - площа плунжера. Об’єм води, яка засмоктується при цьому через клапан К_в, дорівнює FS. При опусканні поршня (а разом з ним і плунжера) плунжер витісняє в напірний патрубок 6 об’єм води fS. Таким чином, за повний цикл (при русі поршня вверх і вниз) об’єм води, який поступає напірний патрубок, дорівнює  FS, тобто такий же як і у штангового насоса звичайної конструкції, але розподілений він більш рівномірно.

 

Діафрагмові насоси.

Діафрагмові насоси за принципом дії близькі до поршневих насосів. Роль поршня в них виконує гнучка діафрагма, якій надається

Рисунок 61. Схеми діафрагмових насосів.

зворотньо поступальний рух. Діафрагмові насоси можуть бути нагнітаючими (рисунок 61а) і з вільним виливом (рисунок 61б). Вони можуть мати ручний або механічний привід.

Діафрагмові насоси мають, здебільшого, невеликий напір і часто застосовуються для водовідливу при виконанні будівельних робіт, а, також, при ремонтних роботах на мережах водопостачання і каналізації. Такі насоси монтуються на спільній рамі з двигуном внутрішнього згорання або електродвигуном. В обох випадках для передачі зусилля слугує редуктор і кривошипно-шатунний механізм.

Діафрагмові насоси застосовуються і для траспортування мулу і шламу на очисних спорудах водопостачання і каналізації, а також, як апарати для дозування реагентів на цих спорудах.

 

Шлангові насоси.

Шлангові насоси останнім часом стали застосовувати для транспортування густого мулу виробничних стічних вод. Деякі закордонні фірми виробляють такі насоси з подачею до 60 м³/годину і з напором до 160 метрів водяного стовпа.

Рисунок 62. Схема шлангового насоса.

Принцип дії шлангового насоса зрозумілий із рисунку 62. В корпусі 1 закріплено шланг 2 із гнучкого еластичного матеріалу (резина, пластмаса і т.п.). На станині закріплені підшипники вала 3, а на валу закріплено ротор з роликами 5. При обертанні валу ролики набігають на шланг і обтискують його. Стиснене місце шланга по мірі обертання вала переміщуються від всмоктувальної частини шлангу до напірної. Таким чином порції рідини також переміщуються від всмоктувального до напірного патрубка. Так же улаштовані і шлангові насоси з декількома паралельно розміщеними шлангами. Корпус насоса до половини заповнюють маслом. Іноді замість роликів застосовують спеціальні обтискуючі кулачки.

Робочі органи шлангового насоса (вал, ролики та ін.) не контактують з рідиною, яку він перекачує. Тому такі насоси можна застосовувати для транспортування і дозування хімічно активних рідин і суспензій. При цьому матеріал шлангу повинен бути стійким до дії цих рідин. Подача насоса регулюється зміною частоти обертання валу.

 

Гвинтові насоси.

Гвинтові насоси за принципом дії відносяться до об’ємних роторних насосів. Бувають одно-, двох- і трьохгвинтові насоси. В системах водопостачання і каналізації найчастіше застосовують одногвинтові насоси.

Рисунок 63. Конструкція одногвинтового насоса. 1 - корпус; 2 - обойма; 3 - гвинт; 4 - карданний вал; 5 - кронштейн; 6 - підшипники; 7 - шарнірні з’єднання.

Головними деталями такого насоса (рисунок 63) є однозахідний гвинт із неіржавіючої або хромованої сталі і двохзахідна обойма із спеціальної резини. Гвинт з’єднується з валом двигуна карданною передачею або іншим гнучким з’єднанням, яке допускає неспівпадання осі валу з віссю гвинта.

При обертанні валу двигуна гвинт здійснює в обоймі складний рух: обертається навколо власної осі і, крім того, вісь гвинта обертається відносно осі двигуна (залишаючись паралельною їй) з радіусом, який дорівнює ексцентрисітету гвинта. При цьому між гвинтом і обоймою створюються замкнені порожнини, які беззупинно переміщуються від всмоктувальної до напірної камери.

Гвинтові насоси мають крутопадаючі характеристики, а характеристика Q - H  близька до лінійної. Промисловість випускає горизонтальні і вертикальні гвинтові насоси. Останні використовуються, здебільшого, для підйому води із свердловин та колодязів. Подача одногвинтових насосів, які виробляються серійно, від 0,3 до 40 м³/год.

Гвинтові насоси з резиновими обоймами можна застосовувати для транспортування як чистих, так і забруднених і хімічно активних рідин. В системах водопостачання і каналізації гвинтові насоси використовують як дренажні в заглиблених насосних станціях і для дозування реагентів на станціях очищення води.