Плунжерный насос устройство и принцип действия

Широкое распространение имеют гидравлические системы высокого давления. Они применяются как в бытовых приборах, так и условиях промышленного использования. Обязательным агрегатом для них является плунжерный насос высокого давления, в каждом из которых сочетается относительная простота изготовления, высокая степень надежности во время эксплуатации, а также эффективность.

Данный узел используется в качестве привода либо механизма у смежных узлов. Принцип работы гидравлического узла задействован во многих сферах деятельности человека.

Характеристики аппарата

Современные плунжерные насосы высокого давления по своему строению, условиям работы и функционалу имеют большое сходство с поршневыми аналогами. Этому способствует наличие плунжера (англ. plunger — погружаться), представляющего собой пустотелый цилиндр. Он «ходит» в уплотняющем сальнике, не соприкасаясь со стенками рабочего цилиндра. Гидравлические дозаторы ручного типа используются гораздо реже. Производительность узла достигает 90%.

Плунжерные насосы отличаются высокой производительностью на фоне элементарной эксплуатации

Популярными сферами применения являются области, связанные с нефтепереработкой и химией. Также используют насос для мойки высокого давления. Гидравлические агрегаты применяют для изготовления растворов, компоненты которых подобраны с высокой степенью точность. За счет конструктивных особенностей производители предлагают объемные и необъемные тип.

Особые эксплуатационные условия обязывают задействовать в изготовлении материалы, обеспечивающие длительную и стабильную работу плунжеру, а также стойкость к износу, герметичность, высокие прочностные характеристики. КПД выпускаемых агрегатов превышает 0,9. Дифференциация видов по конструкционным особенностям следующая:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• многоцилиндровые;
• ручные;
• автоматические;
• многоплунжерные;
• с герметичными цилиндрами.

При этом очевидными являются следующие преимущества, которыми обладает практически каждый плунжерный насос высокого давления:

• монтажные работы выполнить очень просто;
• управлять аппаратом не составит труда;
• конструкционное исполнение позволяет провести индивидуальную настройку;
• предусмотрена система смазки, позволяющая к ней легко добраться;
• присутствует возможность плунжерный насос высокого давления отрегулировать на выход нужного рабочего давления за счет правильного подбора числа плунжеров.

Плунжерные насосы высокого давления способны перекачать вязкую жидкость или эмульсию, содержащую абразивные частицы.

Внутреннее устройство

Плунжерные насосы высокого давления Pratissoli

Основная масса моделей, представленных на отечественном рынке, будь то профессиональный или бытовой аппарат, представляет собой устройство объемного типа. Рабочие элементы перемещаются возвратно-поступательным методом. Такое аксиальное движение подразумевает следующий алгоритм:

• внутри камеры располагаются два клапана: всасывающий и напорный, включая цилиндр с задействованным в процессе плунжером;
• во время рабочего процесса плунжер перемещается аксиально;
• рабочая камера соединена с двумя трубопроводами: заборный и выходной;
• рабочий цикл состоит из полного поворота кривошипа, за это время плунжер успевает захватить дозированную порцию жидкости из всасывающей части и отправить ее в напорную трубу.

ВИДЕО: Производство плунжерных насосов Speck Triplex Plunger pump production manufacture

Объем жидкости, который способны прокачать насосы высокого давления для воды, зависит от диаметра плунжера и его хода. Важно знать, что существуют агрегаты высокого давления (авд), использующие в конструкции принцип двустороннего действия. Они обладают следующими особенностями:

• для эксплуатации агрегата задействованы обе полости цилиндра;
• в течение полуоборота коленвала, когда плунжер перемещается в одну сторону, происходит одновременно забор и выпрыскивание жидкости;
• во время проворачивания коленвала до полного оборота в полостях цилиндра также происходит два процесса, но оба в обратном направлении.

Двусторонняя схема обеспечивает двукратное увеличение подачи жидкости, в отличие от аппаратов с односторонним процессом. Также эти насосы высокого давления для воды создают равномерный поток.

Насос трех плунжерный P52/72-200

Плунжерный насос высокого давления имеет высокую стоимость во многом за счет высокой степени точности изготовления деталей. Подгонка сопряжения между поверхностями обеспечивает зазоры в несколько микрон. Также требуется минимальная степень шероховатости (выше, чем Rz 1,25) на поверхности штока. Он должен калиться в печах ТВЧ, чтобы придать наружному слою изделия необходимую твердость, а более податливая центральная часть придаст изделию пластичность.

Принцип работы

Важную роль в плунжерных насосах играет сам плунжер, который изготавливается в виде стержня (штока). Его задачей является осевое перемещение вдоль цилиндра. Движение обеспечивается за счет электропривода, раскручивающего коленвал, кулачек которого упирается в торец штока. Точность сопряжения стержня и отверстия обеспечивает технологическую герметичность узла.

Как работает аппарат

1. На первоначальном этапе плунжерный насос высокого давления обеспечивает перемещение штока в обратном направлении от рабочей камеры. За счет образовавшегося разряжения в полости открывается впускной клапан, выпускной при этом будет закрыт.
2. Жидкость проникает в установленном количестве из заборного трубопровода. Плунжер, достигнув крайней точки удаления, начинает движение в обратном направлении.
3. Увеличивающееся давление в рабочей камере блокирует впускной клапан, одновременно открывая выпускной. Жидкость удаляется по выходному трубопроводу. Цикл повторяется снова.

Специфика подобной аппаратуры для автомойки такова, что в процессе работы образуются вибрации и пульсирование агрегата. Такие побочные эффекты сказываются на эффективности и сроке бесперебойной эксплуатации.

Минимизировать разбалансировку позволяет включение в рабочий цикл нескольких рабочих плунжеров, чем успешно пользуются производители агрегатов. На кривошип монтируют три плунжера, расположенных под 1200 к осям друг друга. Позитивное влияние оказывает использование двух рабочих полостей в двусторонних конструкциях.

Промышленные установки способны выдавать приводную мощность до 800 кВт, а рабочее давление создается до 3500 бар. В бытовых условиях применяют аппаратуру, поддерживающую давление 3-20 бар и способную перекачивать до 1000 л/час.

Возможные неисправности

Промышленное и бытовое оборудование нуждается в правильном уходе и обслуживании. Для этого необходимо знать его слабые места, чтобы продлить срок службы агрегатов. Проблемные участки большинства моделей сводятся к следующему:

• повышенная вибрация способствует ослабления крепления к кронштейну;
• во время профилактических работ необходимо контролировать соосность валов и затягивать крепежные винты;
• для обеспечения герметичности своевременно меняют сальник;
• подтягиваем коллектор вверх от картера таким образом, чтобы не повреждать встроенные плунжеры;
• просматриваем периодически целостность вала, выявляя на нем возможные трещины, сколы или наличие изгибов, при необходимости проводим замену на ремонтные.

Это относится как к отечественным, так и зарубежным устройствам.

ВИДЕО: Плунжерный насос Speck Triplex Plunger pump animation

Если вы решили заняться автомобильным бизнесом в виде автомойки или просто решили содержать свой личный автомобиль в идеальной чистоте, не прибегая к сервисным услугам, то при разработке конструкции для мойки своими руками не обойтись без использования насосов высокого давления. Наиболее оптимальным вариантом в этом случае является использование плунжерных моделей, обеспечивающих необходимое давление в системе и отличающихся высокой производительностью и ценой.

Что такое плунжерный насос. Принцип действия

Основным элементом насоса является плунжер — длинный вытеснитель в форме цилиндра с малым диаметром. В отличие от поршневого вида, уплотнитель размещен внутри наружного цилиндра, в котором перемещается плунжер, соприкасаясь с его стенками. При обратном ходе плунжера в рабочую камеру через впускной клапан засасывается жидкость, при поступательном движении впускной клапан закрывается и жидкость выталкивается наружу через выпускной.

Рис. 1. Устройство и принцип работы плунжерного насоса

Отличия плунжерных насосов от поршневых

Очень многие путают плунжерный и насос поршневого вида из-за схожести принципа действия и конструкции (в рабочем цилиндре перемещается вытеснитель). Однако имеются существенные отличия, делающие плунжерные насосы незаменимыми устройствами во многих областях.

1. Плунжер имеет цилиндрическую форму, позволяющую максимально точно и с высокой чистотой обработать его поверхность, что нельзя сказать о внутренней поверхности цилиндров, обработка которой технически и технологически затруднена. Это позволяет максимально точно подогнать плунжер к геометрии поверхности рабочего цилиндра, что положительно сказывается на показателях выходного давления.
2. В отличие от поршня с короткой длиной рабочей поверхности выталкивателя, цилиндр плунжера имеет удлиненную форму, что позволяет разместить по его ходу большое количество уплотнителей и соответственно получить на выходе более высокое давление.
3. Уплотнители в плунжерных видах находятся на внутренней стороне рабочего цилиндра, которую технологически сложно обработать с высокой чистотой и точностью, плунжер, соприкасающийся с уплотнителями, наоборот имеет очень высокий класс обработки — этот фактор также позволяет получить в плунжерных насосах очень высокое давление.

В современных высококачественных плунжерных насосах точность изготовления очень высока — рабочий цилиндр перемещается внутри внешнего с зазором между стенками около 2-3 мкм., а уплотнители размещаются с внешней стороны к плунжеру на его входе и выходе из цилиндра.

1. В отличие от поршневых видов, рабочая поверхность которых при соприкосновении с жидкостью при высоких давлениях деформируется, в плунжерных насосах жесткий и прочный рабочий цилиндр не меняет своей формы при высоких давлениях, что делает их незаменимыми при необходимости точной дозировки жидкостей.

Рис. 2 Внутреннее устройство плунжерного насоса

Благодаря своим конструктивным особенностям плунжерные насосы позволяют получить давление на выходе в 3 раза больше по сравнению с поршневыми при тех же размерах рабочей камеры.

Область применения

Плунжерные модели являются устройствами специального назначения, создающими очень высокое давление, поэтому в быту практически не применяются. Основные области их использования — промышленная сфера, они находят применение в следующих отраслях:

• В химической промышленности для перекачки веществ с высокой вязкостью и их точной дозировки при изготовлении химических соединений, не вступающих в реакцию с металлом.
• Для подачи дозированного количества воды и других жидкостей с высоким давлением.
• В нефтедобывающей и газовой промышленности при бурении скважин.
• В энергетической промышленности в парогенераторах.
• В машиностроении при изготовлении оборудования с гидроприводом с рабочим давлением до 3000 бар., автомобилестроении в системах впрыска дизельных двигателей.
• Плунжерные насосы для воды широко применяются в сервисных центрах для мойки автомобилей.

Одна из нетрадиционных областей применения плунжерных насосов — водоструйная очистка и резка материалов. При давлении около 2000 бар. струя воды способна удалять лакокрасочное покрытие или ржавчину без остатка. Технология широко используется при очистке железобетонных конструкций, бортов кораблей и взлетно-посадочных полос. Струя воды давлением 3500 бар позволяет получить наивысшую степень чистоты поверхностей WJ-1 по международному стандарту.

Основные характеристики плунжерных насосов

Плунжерные насосы относятся к объемным видам, то есть при увеличении объема рабочей камеры жидкость поступает в устройство, а при уменьшении объема выталкивается.

• Потребляемая мощность. Потребляемая электроэнергия напрямую зависит от производительности и создаваемого давления, в этом отношении плунжерные модели имеют преимущество перед другими видами в связи с высоким КПД более 90%.
• Производительность. Определяется объемом рабочей камеры насоса, имеет широчайший диапазон от десятых долей литра в минуту до десяти тысяч.
• Рабочее давление. Рабочее давление плунжерных видов варьируются в широких пределах от сотен до тысяч бар., максимальное значение составляет около 3500 бар.
• Модели отличаются друг от друга количеством плунжеров.

Работе насоса присущи повышенные вибрации, отрицательно сказывающиеся на его сроке службы и эксплуатационных характеристиках. Инженерным решением этой проблемы стало использование в одном агрегате нескольких плунжеров, работающих со сдвигом фаз. Наиболее часто встречается трехплунжерные модели со смещением хода рабочих цилиндров в 120 градусов, максимальное количество плунжеров может достигать 6. Реализация этого способа достигается установкой на валу двигателя трех эксцентриков, управляющих ходом цилиндров плунжера со сдвигом в 120 градусов.

Плунжерный насос в устройстве автомойки своими руками

В быту можно использовать плунжерные насосы высокого давления для воды при организации моек для автомобилей своими руками.

Рис.5 Комплектующие для мойки автомобилей своими руками

Основные элементы монтируются на жесткой раме, которую для удобства перемещения снабжают колесами и ручкой.

Плунжерные насосы являются довольно дорогими устройствами, широко используемыми в промышленности для создания высокого давления рабочих жидкостей и их точной дозировки. В быту они могут быть использованы в системах, предназначенных для мойки автотранспорта своими руками.

Поршневой жидкостный насос – это устройство для механического перекачивания жидкости. Современные агрегаты эргономичные и прочные, могут быть вмонтированы в различные трубопроводные системы. Работает поршневой жидкостный насос в промышленных и бытовых системах.

Как устроен и действует поршневой водяной насос

Конструкция поршневого насоса несложная. Водяной плунжерный насос состоит из таких комплектующих:

• Корпус. Он является не только крепительным элементом всей системы, но и создаёт вакуум, защищает устройство от различных повреждений. Большинство моделей имеют корпус из металла;
• Поршень. Создаёт необходимое давление для подачи воды из источника в систему трубопровода;
• Впускной и выпускной клапаны. Они обеспечивают подачу воды и воздуха в систему. Клапаны также способствуют созданию вакуума.

Конструкция может быть дополнена пружинами, штоками, кривошипами и прочими деталями в зависимости от особенностей конструкции.

Чертёж поршневого насоса достаточно простой. На схеме указаны комплектующие агрегата.

»

Аксиально поршневой насос – принцип действия:

• Выполняются возвратно-поступательные движения, направленные вправо, способствуя снижения уровня давления в камере вытеснителя. Раскрывается всасывающий клапан и камера заполняется водой.
• Выполняются движения влево. При этом давление в камере повышается, клапан нагнетания открывается, позволяя жидкости свободно поступать в трубопровод.

Принцип действия системы в наличии разницы давления, позволяющей работать агрегату без отклонений. Вырабатываемая энергия передаётся воде, потому она может быстро преодолеть инерцию, сопротивление и статистические высоты трубопровода. Принцип работы плунжерного насоса напрямую связан с формой агрегата.

Классификация поршневых насосов

За принципом функционирования насосы делятся следующим образом:

• Поршневые насосы для воды. Несложные по конструкции агрегаты. Подходят для бытового использования. Модельный ряд таких насосов очень широк. Возможна самостоятельная регулировка устройства при незначительных неисправностях. Самые простые модели можно изготовить своими руками. Собственноручно изготовленный агрегат для бытового использования по техническим параметрам практически идентичный промышленно произведённым аналогам;

• Аксиально-поршневые насосы. Конструкция с несколькими цилиндрами. Это немного усложняет процесс ремонта, требуются определённые знания в данной области. Рабочим инструментом выступает не только поршень, но и плунжер. В модельном ряде регулируемые, нерегулируемые насосы с наклонным блоком. Специфика агрегатов в возможности добиться высокого уровня давления, также они имеют неплохие технические характеристики;

• Роторно — поршневой для нагнетания высокого уровня давления во всей системе. Такая конструкция отлично подходит для гидромоторов, но крайне редко используется как насосная станция. Радиально — поршневой насос и гидронасос используются только в условиях, где невозможно добыть воду обычным насосом.

Виды поршневых насосов в зависимости от ключевой рабочей детали:

• Поршневой насос. Поршень по форме дискообразный;
• Плунжерный насос. Цилиндрообразной по форме поршень и плунжер.

Поршневые насосы для воды имеют различный тип привода:

• Ручной. Выполняется периодическое перекачивание различных жидкостей и воды при ручном управлении;
• Прямодействующий. Поршень насоса и поршень мотора составляют единое устройство;
• Приводной. Наличие или отсутствие кривошипно-шатунного механизма.

На агрегате для мойки или дома может быть установлено один, два или три цилиндра. Также насосы могут создавать высокое, среднее или низкое давление.

Классификация в зависимости от частотности вращения поршня:

• Тихоходные. Выполняется в пределах 40-80 ходов за минуту;
• Средней быстроходности. Количество ходов от 50 до 80;
• Быстроходные. Выполняется от 150 до 350 ходов в минуту.

В зависимости от способа действия выделяют следующее насосное оборудование для воды:

• Одинарного действия. С одной рабочей камерой;

• Двойного действия. Вода поступает намного равномернее из-за двух рабочих камер. Потому при одном обороте поршня жидкость нагнетается дважды.

Насосы могут перекачивать различную жидкость:

• Обычные холодную воду;
• Горячие горячую воду;
• Буровые различные растворы;
• Кислотные кислотные вещества и т. д.

Особенности выбора поршневого насоса

Чтобы определиться с насосной системой, необходимо взять во внимание следующие нюансы:

• Конструкция насоса. От этого будет зависеть, насколько эффективно будет работать агрегат;
• На какой глубине вода. При глубине больше десяти метров придётся отказаться от ручного насоса и рассмотреть радиальные и аксиальные устройства;
• Объём, который должен подаваться;
• Необходимость автоматизированной работы системы.

Приобретенный насос должен иметь сопроводительную документацию и быть в оригинальной заводской упаковке. Стоит отдать предпочтение моделям от известных производителей.

>