Неравномерность подачи и воздушные колпаки

Скорость поршня, приводимого в движение кривошипно-шатунным механизмом, изменяется по синусоиде: скорость равна нулю в начале и в конце каждого хода (в так называемых мертвых положениях) и достигает максимума при среднем положении поршня. Жидкость безотрывно следует за поршнем, поэтому подача насоса изменяется с законом движения поршня.

Для смягчения гидравлических ударов и увеличения равномерности подачи на входе жидкости в насос и на выходе ее из насоса часто устанавливают воздушные колпаки. Воздушные колпаки (рисунок 6) представляет собой сосуд-буфер, в котором воздух сжимается при ускорении движения поршня, т.е. при увеличении подачи, и расширяется при ее уменьшении. Соответственно при подаче выше средней избыток жидкости поступает в колпак и удаляется из него, когда подача становится ниже средней.

а – на всасывающим трубопроводе; б – на нагнетательном трубопроводе.

 Рисунок 6 – Воздушные колпаки

 

Действия колпака наглядно показана на рисунке 7, площадь ebf – объем жидкости, поступающей в колпак, площади ade и fgc – объемы жидкости, удаляющийся из колпака в нагнетательный трубопровод (по оси абсцисс отложена s – длина хода поршня, по оси ординат Q – подача жидкости).

Рисунок 7 – Действие колпака.

 

Объем воздуха в колпаке гораздо больше объема поступающей жидкости. Поэтому давление воздуха в колпаке при сжатии и расширения воздуха изменяется незначительно, и движение жидкости в нагнетательном трубопроводе близко к равномерному.

 

Индикаторная диаграмма

В работающем насосе зависимость давления поршня от длины его хода устанавливают путем снятия индикаторной диаграммы (рисунок 8), которая вычерчивается специальным прибором – индикатором, присоединенным к цилиндру насоса. Эта диаграмма дает возможность определить индикаторную мощность, т.е. мощность, сообщенную жидкости поршнем, а также выяснить ненормальность в работе насоса.

Рисунок 8 – индикаторная диаграмма поршневого насоса (р – абсолютное давление).

 

На рисунке 8 показана индикаторная диаграмма нормально аботающего наоса простого действия (с воздушным колпаками). При всасывании (линия ab) давление на поршень меньше атмосферного и равно . Точка b соответствует закрытию всасывающего клапана, после чего, при обратном движении поршня, давления быстро возрастает до величины р_н (линия bc). Нагнетание происходит по линии cd, ордината которой равна . После закрытия нагнетательного клапана (точка d) снижается до величины р₀ по линии da.

Вследствие инерции клапанов при их открытии происходит колебания давления, видные на диаграмме возле точек а и с.

Площадь диаграммы выражают в некотором масштабе индикаторную мощность насоса, равную теоретической мощности, разделенной на индикаторный к.п.д.

 

Ротационные насосы