12 Поршневые насосы

Достоинства поршневых насосов

Поршневой насос (плунжерный насос) — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение.

- широкое применение для перекачки различных жидкостей (различной температуры, вязкости, агрессивности)

- достижение высоких напоров при любых, даже незначительных подачах

• высокий КПД

• стабильная подача

Недостатки поршневых насосов

- тихоходность, и, следовательно, большие габариты, большая масса, высокая стоимость

- неравномерность подачи и пульсация давлений во всасывающей и нагнетательной линиях.

Рис в б.13

13 Гидравлическая часть поршневого насоса

Корпус гидравлической части насоса может быть литой или сварной. В зависимости от конструкции насоса корпус может быть выполнен как одно целое с клапанной коробкой, всасывающими и нагнетательными патрубками.

Поршни изготавливают цельными или составными в зависимости от условий работы насоса и частоты смены быстроизнашивающихся деталей.

Плунжеры применяют монолитной и пустотелой конструкции.

14 Клапан поршневого насоса

Клапаны:

принудительного действия и самодействующими.

По кинематике клапаны подразделяются на

- откидные,

- вращающиеся вокруг оси,

- подъемные, перемещающиеся вдоль своей оси,

- шаровые, перемещающиеся в пространстве клапанной коробки и при этом свободно вращающиеся.

Подъемные клапаны бывают тарельчатыми и кольцевыми.

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и предназначено преимущественно для поршневых насосов, в частности штанговых и буровых насосов. Известны клапаны штанговых насосов, состоящие из пары седло-шарик

Недостатком указанных шариковых клапанов является то, что уплотнительная поверхность на седле чрезмерно перегружена и вследствие этого быстро изнашивается. Другим недостатком шариковых клапанов является то, что они плохо работают в наклонных скважинах, при перекачке вязких и загрязненных жидкостей.

15 Теоретическая (идеальная) подача поршневых насосов

определяется рабочим объемом Vо и частотой вращения вала n.

Рабочим объемом насоса Vо называется объем, вытесняемый поршнем в процессе нагнетания за один период его движения, т.е. за один двойной ход или за один оборот вала.

Vо=Vk=hSп=2rSп

где Sп – площадь поршня

h – полный ход поршня (h=2r, r – радиус кривошипа).

Qи= Vоn=hSпn

Идеальная подача для насоса двойного действия. Такой насос за полный оборот кривошипа подает дважды

Vo=V1+V2

V1=Sпh

V2=(Sп-Sш)h

где Sш – площадь поперечного сечения штока

Qи=(2Sп-Sш)hn

Действительная подача

Действительная подача насоса будет меньше теоретической вследствие неплотностей клапанов и уплотнений поршня и сальников, запаздывания открытия и закрытия клапанов, выделения воздуха, растворенного в жидкости, а также подсоса его извне через неплотности. 

Возможна утечка из-за неплотности прикрытия клапанов и негерметичности уплотнений.

Эти факторы учитываются коэффициентом подачи hоб

Q=hобQи

hоб=Q/(Q+q)

где q – утечки жидкости в единицу времени

Закон движения поршня х, его скорость vп и ускорение не зависит от угла поворота кривошипа a.

х=(h/2)(1-cosa)

vп=(h/2)wsina

jп=(hw2/2)cosa

Текущее значение идеальной подачи

Qи.т=vпSп=(h/2)Sпwsina