Конструкция плунжерного насоса: Плунжерный насос высокого давления: принцип работы

Плунжерный насос – особенности в принципе работы плунжерных насосов. Работа плунжерного вакуумного насоса в неблагоприятных условиях. Лучшие производители, у которых стоит покупать плунжерные насосы

Плунжерный насос – это один из наиболее производительных агрегатов среди всей линейки объёмных насосов. Агрегаты подобного типа на данный момент уже нашли свое применение в сотнях областей, где они выполняют огромнейший объем работы. Никому не секрет, что работа поршневого насоса из-за своей конструкции не может быть обратной, так как работает такой насос точно так же, как и гидродвигатель. Немалую роль в этой системе играет и клапанная система распределения, которая позволяет производить перенаправление давления, жидкости и тому подобные ресурсов по определенным отсекам.

Навигация:

1. Устройство и принцип работы плунжерных насосов
2. Плунжерный вакуумный насос
3. Где купить плунжерный насос

Принцип работы плунжерного насоса в определенных моментах схож с тем, как работают роторно-поршневые установки.

Но если более подробно углубиться в этот вопрос, то не трудно увидеть огромное количество отличий, которые наиболее явны в самой структуре агрегатов, которая практическим ничем не совпадает.

Недостатки плунжерных насосов – это весьма спорный вопрос, так как их практически нет. Если брать во внимание видимые недостатки, то в данной системе он только один, и это излишняя пульсация. Этот недостаток впоследствии ведет к тому, что поток подачи давления не всегда работает регулярно, из-за чего время от времени показатели производительности могут меняться, что является явным недостатком данной системы.

В случае, когда излишняя пульсация слишком заметна, её можно значительно снизить при помощи определенных методов, связанных с работой поршня внутри системы. Главное – это правильно расположить поршни, дабы в итоге они были соединены одним валом. Такой метод позволяет изменить цикл работы всей поршневой системы, благодаря чему можно будет полностью выровнять фазу углов между всеми поршнями.

Но это еще далеко не последний метод для выравнивания фазы углов. Подобный результат можно получить при помощи дифференциальной схемы запуска, которая позволяет производить нагнетание воды. Чем самым быстро воздействовать на механизм, когда поршень работает в фазе прямого движения.

Не менее популярными устройствами на данный момент являются и насосы двухстороннего действия, поршневая система которых работает лишь при полном воздействии клапанной системы. Работа таких насосов значительно уменьшает показатели пульсации, что позволит стабилизировать рабочий процесс и довести его до лучших показателей. Довольно эффективным элементом в подобной системе может стать гидроаккумулятор, с помощью которого можно также снизить уровень пульсации внутри системы. Единственный момент заключается в том, что о каких-то гарантиях не может быть и речи. В случае какого-то неправильно действия, все с легкостью может вернуться на круги своя.

Применение плунжерных насосов – это отдельная тема. На данный момент такими установками стало пользоваться огромное количество предприятий. Если же говорить о тех направлениях, где без плунжерных насосов производство не сможет сполна функционировать, то их будет уже не столь много. Сфера применения плунжерных насосов:

• Металлургия
• Машиностроение
• Пищевая промышленность
• Химическая промышленность

Но это далеко не весь список отраслей, так как при желании подобные устройста можно задействовать везде, при этом стоит только учитывать различные аспекты, которые могут быть важными во время работы. Если же говорить о конкретно этих отраслях, то на данный момент плунжерные насосы стали здесь ключевыми элементами, без которых предприятия попросту не смогут в полной мере функционировать. Плунжерные насосы – это оборудование, которое в скором будущем может только увеличивать обороты своего распространения, что является их существенным преимуществом. Так что в скором времени ситуация может изменить в лучшую сторону.

Устройство и принцип работы плунжерных насосов

Принцип работы плунжерного насоса – это скорее его положительная сторона, так как в нем нет каких-то чересчур сложных элементов, и рабочий процесс происходит максимально качественно и равномерно.

Сейчас мы рассмотрим схему работы данного агрегата, дабы понять, насколько он является эффективным и стоит ли его покупать за такие огромные деньги. Работа устройства основывается на поступательных движениях поршней, которые благодаря своему движению создают нужный уровень разрежения во внутренней части рабочей камеры. Именно рабочая камера и является той частью системы, куда попадает весь поток жидкости. Далее эта жидкость уже перенаправляется по другим частям системы. После этого, поршень постепенно начинает подниматься вверх, что позволяет быстро заткнуть разъем клапана, дабы не позволить образоваться какой либо утечке. Следующим рабочим этапом является вытеснение жидкости, которая во время работы постепенно копилась под поршнем.

Но не все в этой системе идеально, как, к примеру, определенные сбои в плане скорости движения жидкости. Такие скачки могут происходить довольно часто, что не лучшим образом сказывается на показателях производительности. Благо на данный момент есть огромное количество дополнений к подобным системам, установив которые вы сможете полностью обезопасить себя от подобной проблемы. Но не стоит забывать о том, что плунжерные насосы также имеют и свои характерные особенности. Главное отличие плунжерных насосов, это возможность закачивания жидкости вовнутрь еще до того, пока установка не является полностью заполненной. Но на самом деле – это довольно спорное преимущество и если вы не знаете, как его использовать в своих интересах, то лучше и вовсе не брать его во внимание. На данном этапе, огромное количество предприятий пытается как можно быстрее перейти со старых образцов насосов на новые, и этому есть огромное количество причин. Сейчас – это один из наиболее качественных вариантов для различных предприятий, которые смогут получать максимальную эффективность от использования подобного оборудования.

Плунжерный вакуумный насос

В плане внешнего вида такие насосы не особо отличаются от тех, о которых мы говорили ранее. Что касается внутренних составляющих, то в этом плане отличия есть, причем весьма солидные. Главное отличие плунжерных вакуумных насосов – это область их предназначения. Плунжерные вакуумные насосы чаще всего применяются в установках высокого и сверхвысокого вакуума. Что касается обычных насосов, то они чаще всего предназначены для работы в условиях среднего вакуума.

Одним из самых надежных представителей по производству вакуумных плунжерных насосов, является компания Osaka Vacum. Компания уже давным-давно успела доказать, что изготавливает исключительно качественную продукцию, которую можно применять в самых разных отраслях, в каждой из которых, показатели производительности будут на одинаково высоком уровне. 

Категории плунжерных насосов

• P-WS – Плунжерные насосы с установленной термосепарацией
• PL – Масляные плунжерные вакуумные насосы
• PE – Плунжерные вакуумные насосы для выполнения наиболее тяжелых задач.

Каждый из насосов интересен по-своему и отличается как своими преимуществами, так и определенными недостатками, без которых также не обошлось.

Где купить плунжерный насос

Немалую роль при покупке плунжерного насоса играет и производитель, у которого вы будете его покупать. По сути, марка – это та самая гарантия качества, получив которую, вы будете уверены в полной работоспособности вашего насоса, который сможет прослужить вам долгие годы.

Современный рынок вакуумных технологий просто переполнен разного рода подделками, которые могут попасться любому из покупателей. Именно поэтому, лучше всего выбирать надежного производителя, который своим брендом докажет вам, что качество у него действительно на высоте. Сейчас мы расскажем вам о самых надежных производителях плунжерных вакуумных насосов:

• Edwards
• Osaka Vacuum
• Atlas Copco
• Becker

Любой из этих производителей на данный момент является очень популярным и взяв продукцию какого из этих брендов, вы можете даже не сомневаться в качестве его продукции.

Плунжерные насосы в Ижевске | DOSINGS.ru

Ижевск — один из российских центров, где высоко развита тяжелая промышленность. Металлургические, машиностроительные и оборонные предприятия составляют основную часть промышленного комплекса региона. Среди неотъемлемого оснащения используются и плунжерные насосы, которые зарекомендовали себя как надежное дозирующее оборудование для перекачки больших объемов жидкостей под высоким давлением. Плунжерные насосы рассчитаны на работу как с нейтральными средами, так и с умеренно агрессивными веществами, а также могут устанавливаться на потенциально опасных участках производства (взрывозащищенные насосы).

Как работают плунжерные насосы?

Как и все насосы дозаторы объемного типа, плунжерные насосы работают по принципу вытеснения жидкости из проточной части за счет поочередного уменьшения и увеличения ее объема. За это отвечает толкатель — плунжер. Эта деталь плунжерного насоса представляет собой пустотелый цилиндр, совершающий возвратно-поступательные движения по отношению к проточной части дозировочного насоса.

Поступательное движение плунжера вытесняет жидкость их насоса дозатора, а возвратное — увеличивает объем проточной части, способствуя всасыванию очередной порции жидкости в насос. При попадании жидкости в насос она проходит через всасывающий клапан, а при выходе — через нагнетательный клапан. Клапана в плунжерном насосе обеспечивают герметичность проточной части и направляют поток жидкости.

Между внешней поверхностью плунжера и внутренней стенкой корпуса плунжерного насоса имеется зазор и сальник, который выступает в качестве уплотнителя. Чем меньше зазор, тем большее давление при подаче жидкости может развивать плунжерный насос.

Специальное предложение

Выбираете насос? Получите индивидуальное коммерческое предложение, заполнив форму.

Также проектируем и производим системы дозирования и водоподготовки в соответствии с вашим техническим заданием и/или на основе выбранного оборудования и комплектующих.

Изменить производительность плунжерного насоса можно вручную — поворотом микрометрической ручки. Она управляет длиной хода плунжера. Чем короче ход, тем меньше порции перекачиваемой жидкости за один цикл работы насоса дозатора. Также производительность дозирующего насоса зависит от частоты хода плунжера, мощности привода и объема проточной части.

Разновидности

Плунжерные насосы могут различаться по конструктивным и функциональным особенностям:

• по управлению: ручные и автоматические;
• по количеству плунжеров: одноплунжерные и многоплунжерные;
• по положению цилиндров: горизонтальные и вертикальные;
• по условиям применения: стандартные и взрывозащищенные;
• по совместимости с жидкостями: для нейтральных сред и химические;
• наличие охладительной системы: с рубашкой обогрева и без.

Достойными представителями взрывозащищенных насосов плунжерного типа являются насосы дозаторы ETATRON. Производительность насосов достигает 5500 литров в час. Противодавление — до 400 бар. Модели взрывозащищенных плунжерных насосов соответствуют ATEX (94/9/CE), группе II категории 2 (зона 1/21) и группе II категории 3 (зона 2/21). Механизм насосов оснащен пружиной возврата.

Преимущества

Всасывающий и нагнетательный клапаны обеспечивают герметичность проточной части и ритмичное движение жидкости в плунжерном насосе. Качественные клапана исключают протечки, а значит, гарантируют экономный расход жидкости.

Современные плунжерные насосы — это гидравлические устройства, состоящие из минимального набора деталей, что позволяет быстро осуществлять техническое обслуживание. Небольшое количество деталей также снижает и стоимость оборудования, делая плунжерные насосы доступными по цене.

Модульная конструкция плунжерных позволяет изготавливать устройства под заказ с индивидуальными характеристиками, необходимыми для решения конкретных задач на конкретном производстве.

И, конечно, главными преимуществами плунжерных насосов являются их высокая производительность и способность работать при высоком давлении. Благодаря этим характеристикам плунжерные насосы широко используются на крупных предприятиях. В Ижевске, например, плунжерные насосы составляют мощности литейного завода «Редуктор», Ижевского инструментального завода (ИИЗ), оборонного предприятия — концерна «Калашников» и других.

Недостатки

При использовании одноплунжерного насоса для перекачки больших объемов жидкостей под высоким напором возникают пульсации и вибрации, которые могут вывести дозирующее оборудование из строя. Чтобы этого избежать необходимо принять своевременные меры по устранению пульсаций. Для этого необходимо должным образом оснастить дозировочный насос.

Во-первых, можно использовать демпферы пульсаций — мембранный устройства, которые сглаживают амплитуду вибраций. Во-вторых, использование нескольких плунжеров также помогает справиться с возникающими пульсациями. Плунжеры между собой соединяются валом, а циклы их движений настраиваются таким образом, чтобы в один момент времени плунжеры находились в разном положении.

Ввиду пульсаций и вибраций рекомендуется особое внимание уделять месту установки плунжерного насоса. Оно должно быть достаточно твердым и крепким, чтобы не разрушаться при интенсивной работе дозировочного насоса.

Области использования

Плунжерные насосы во многих областях применяются для подачи нейтральных жидкостей под высоким напором с целью очищения поверхностей: от ржавчины, окалины, лака, краски. В водоподготовке плунжерные насосы применяются на этапе опреснения воды в установках обратного осмоса. Также плунжерные насосы применяются для гидравлической и абразивной резки.

К основным сферам промышленности, где плунжерные насосы получили распространения относятся:

• строительство;
• нефтехимия;
• кораблестроение;
• литейное производство;
• энергетика;
• автомобилестроение;
• водоподготовка;
• целлюлозно-бумажная промышленность;
• водоподготовка;
• энергетика и т. д.

Купить плунжерные насосы в Ижевске

Ищите где купить плунжерные насосы в Ижевске недорого? Предлагаем широкий выбор плунжерных насосов из Италии по доступным ценам. Наша компания — официальный дилер ETATRON и OBL, лидеров в области производства дозирующего оборудования, комплектующих и аксессуаров.

Плунжерные насосы OBL отличаются надежностью, высоким качеством используемых материалов и точностью дозирования. Доступная цена обусловливается небольшим числом деталей, используемых в конструкции насоса дозатора. Также в линейке плунжерных насосов OBL имеются взрывозащищенные модели для опасных производственных участков.

Завод ETATRON разработал промышленные плунжерные насосы двух серий ST-P и P. Производительность насосов — до 1024 литров в час. Противодавление — до 25 бар. Корпус насосов дозаторов выполнен из литого алюминия. Имеется несколько вариантов исполнения головки и плунжера насоса.

Доставка плунжерных насосов по Ижевску и региону осуществляется транспортными компаниями.

Плунжерный насос – преимущества плунжерного вакуумного насоса

Оглавление:

1. Устройство и принцип работы плунжерных насосов
2. Плунжерный вакуумный насос
3. Где купить плунжерный насос

Плунжерный насос – это агрегат, который представляет категорию объемных насосов, которые уже давным-давно преуспели в большинстве современных отраслей. Никому не секрет, что поршневые насосы не могут работать по обратному принципу, так как главным элемент является гидродвигатель, который работает на основе клапанной распределительной системы. Подобная система позволяет быстро и качественно распределять определенные компоненты по нужным участкам.

Многие пользователи из-за незнания, путают плунжерные насосы с роторно—поршневыми. НА самом деле определенные сходства между ними присутствуют, но все-таки они не столь велики и сравнивать подобные категории насосов вовсе не корректно.

Если же говорить о недостатках плунжерных насосов, то они в насосе также присутствуют. Если судить сугубо объективно, то в подобных системах всего один недостаток, и это чрезмерная пульсация. Данный недостаток делает поток подачи давления менее эффективным и быстрым. Из-за чего насос время от времени может терять определенные показатели производительности.

Если данный недостаток будет сильно мешать рабочему процессу, то есть возможность уменьшения показателей пульсации. Для этого надо проделать несколько неложных процессов с поршнями внутри системы. Сам процесс подразумевает распределение поршней по нужным отсекам, дабы они работали при полном взаимодействии друг с другом.

Проделав подобное со своим устройством, вы сможете настроить работу поршней в правильных циклах. Это позволит отрегулировать фазу углов между всеми отсеками, что и приведет к выравниванию рабочего процесса. В случае несоответствия данного метода, есть возможность применения дифференциальной схемы запуска механизма. Для этого вам также потребуется и устройство для нагнетания воды, которые будут прямым образом, будет воздействовать на все рабочие процессы.

Насосы двухстороннего действия – это еще одна категория вакуумного оборудования. которая набирает все большего распространения на рынке. Поршневая часть подобных систем работает при воздействии с клапанной системой. Насосы подобного типа способны быстро и надежно понижать уровень пульсации, что позволяет значительно упростить эксплуатацию подобного оборудования.

Можно также задействовать в подобных системах гидроаккумуляторы, которые смогут самостоятельно регулировать уровень пульсации. Но все-таки гарантий этот процесс предоставить никак не сможет, а это значит, что все очень быстро может вернуться на свое место.

Что касается сферы применения плунжерных насосов, то в этом плане все также очень интересно. Подобное оборудование активно используется на огромном количестве отраслей, которые могут иметь самые разные направления.

Ключевые отрасли применения плунжерных насосов:

• Машиностроение
• Химическая отрасль
• Металлургия
• Пищевая промышленность

Это лишь список тех отраслей, которые уже попросту не могут обойтись без работы плунжерных насосов. На самом деле, есть еще огромное количество отраслей, где подобные системы также пользуются немалым спросом. Немалую роль в такой распространенности играют показатели производительности, которые особо ценятся различными предпринимателями.

В каждой из вышеперечисленных отраслей, плунжерные насосы уже успели стать систематическим звеном, без которого рабочий процесс не был бы уже столь эффективным.

Сопоставляя все эти аспекты, мы можем прийти к выводу, что плунжерные насосы – это категория вакуумного оборудования, которая имеет по-настоящему огромный потенциал. Многие производители пытаются заменять свое старое оборудование, на новое, так как оно является более эффективным.

Производители плунжерных насосов в свою очередь, пытаются всячески усовершенствовать свою продукцию. Делается это для того, чтобы пользователь смог получить все возможные условия комфорта, для качественной и производительной работы.

Устройство и принцип работы плунжерных насосов

Принцип работы плунжерных насосов – это и вовсе отдельная тема, которую надо рассматривать более подробно. Сейчас мы попытаемся, подробнее ознакомиться с конструкцией и принципом работы плунжерных насосов, дабы понять насколько же они все-таки эффективны.

Подобные насосы работают благодаря поступательным движениям поршней. Постоянная активность поршней позволять создаваться нужный уровень разрежения в рабочей полости устройства. Именно эта полость и заполняется жидкостью до нужной отметки, после чего она перенаправляется к исходящим водопроводам.

Пройдя данный этап, поршень, начинает двигаться в обратном направлении, после чего рабочий клапан начинает постепенно закрываться. Делается это для того, чтобы избежать утечки жидкости из одного сектора в другой. Не менее важный момент – это вытеснение жидкости, которая накапливается прямиком под поршнем. Данный процесс является далеко не однократным и время от времени повторяется.

Но, все-таки в подобных систем есть и свои явные недостатки. Одним из них можно назвать нестабильность скорости движения жидкости по водопроводу. Это в определенных ситуациях приводит к неприятным скачкам показателей производительности. Благо, на данный момент существует немалое количество методов для того, чтобы нейтрализовать подобные недостатки. Делается это путем установки нескольких поршней, которые смогут работать без остановки. С помощью такого метода, удастся значительно стабилизировать поток жидкости, сделав его более эффективным.

Что касается преимуществ, плунжерных насосов, то их также довольно много. Одним из них можно назвать закачку жидкости, при не заполненной пусковой установке. Похвастаться подобным может далеко не каждое устройство, так как это довольно сложно реализовать в обычных системах.

На данный момент, многие предприниматели меняют свое старое оборудование на плунжерные насосы. Причин этому может быть огромное количество, начиная от показателей производительности, заканчивая качеством и стабильностью. Ведь используя подобное оборудование на производстве, можно значительно увеличить показатели его производительности.

Плунжерный вакуумный насос

Что касается внешнего вида плунжерных вакуумных насосов, то в этом плане каких-то кардинальных отличий заметить не удастся. Отличия присутствуют лишь в более мелких деталях, в которые надо углубляться более подробно. Плунжерные вакуумные насосы предназначены для того, чтобы применять их в условиях высокого и сверхвысокого вакуума. Если же говорить об обычных плунжерных насосах, то они используются в условиях среднего вакуума.

Если же говорить о наиболее надежной компании, которая выпускает плунжерные насосы. То несомненно – это «Osaka Vacuum». Данный производитель уже давно успел доказать всем конкурентам, что именно его продукция является наиболее производительной и надежной. А это значит, что её можно максимально эффективно использовать во всех возможных отраслях.

Всего отличают три главные вариации плунжерных вакуумных насосов:

• Плунжерные вакуумные насосы для выполнения трудоемких процессов (PE)
• Масляные плунжерные вакуумные насосы (PL)
• Плунжерные вакуумные насосы с термосепарацией (P-WS)

Любая из вышеперечисленных категорий интересна по-своему, и может похвастаться действительно высокими показателями производительности. А вот какую из них лучше всего выбрать, решать надо самому пользователю, который должен отталкиваться от собственных побуждений.

Где купить плунжерный насос

Но не стоит также забывать и о том, что плунжерные насосы – это категория вакуумного оборудования, которая является максимально востребованной. А это значит, что купить себе качественный агрегат может быть намного сложнее, чем может показаться на первый взгляд.

На самом деле, главное при выборе подобного насоса – это марка производителя. Именно бренд может предоставить вам полную гарантию того, что вы покупаете качественную и надежную продукцию, которая прослужит вам долгие годы.

Сейчас мы рассмотрим тех производителей, которые являются наиболее надежными:

• Edwards
• Osaka Vacuum
• Becker
• Atlas Copco

Выбрав любой из вышеперечисленных вариантов, вы можете быть уверены, что купили по-настоящему качественный и надежный агрегат.

Плунжерный насос (высокого давления): принцип работы

Устройство плунжерного насоса

Плунжерный насос, действительно, по принципу действия и часто даже по внешнему вижу очень напоминает поршневой. Устройство плунжерного насоса, на первый взгляд, такое же – внутри цилиндрической рабочей камеры взад-вперёд перемещается некий массивный элемент (поршень или плунжер), в результате чего в камеру насоса засасывается жидкость и затем выбрасывается наружу. Чтобы жидкость двигалась в правильном направлении – из ёмкости в насос и далее из насоса в другую ёмкость или в систему подачи – конструкция плунжерного насоса, точно так же, как и у поршневого, предусматривает наличие двух клапанов, впускного и выпускного (они же – клапаны забора и сброса).

Первый клапан плунжерного насоса открывает жидкости дорогу в насос при «всасывающем» такте; выпускной клапан при этом плотно закрыт. При «выталкивающем» такте ситуация диаметрально противоположная – путь для жидкости открыт исключительно сквозь выпускной клапан.

В несколько упрощённом варианте принцип работы плунжерного насоса (и поршневого, соответственно) отлично поймёт любой человек, хоть раз накачивавший колесо велосипеда или автомобиля ручным или ножным насосом.

Поломки, возникающие в ходе эксплуатации, в топливной системе.

Практически каждый подержанный автомобиль с GDI имеет различные проблемы в топливной системе, которые напрямую связаны с грязным топливом. Происходит банальное засорение фильтров и последующая потеря давления в топливной системе. Моторы GDI работают на давлении 45-65 кг. Самые первые моторы не были научены работать на промежуточном давлении и попросту глохли при понижении высокого давления ниже 35 кг. И каждый запуск таких моторов осуществлялся на низком давлении. Для этого в систему был встроен электроклапан, который при включении зажигания стравливал давление в бак. Следующее поколение моторов уже были научены работать на разном (промежуточном) давлении. Но при пониженном давлении неизбежно фиксировалась системой ошибка 56 (Р0190) и блок управления ограничивал мощность мотора.

Примеры зафиксированных ошибок на экране монитора сканера.

При работе мотора на пониженном давлении время впрыска корректируется блоком управления в сторону повышения. При этом из глушителя появлялся черный сажевый выхлоп. Но автомобиль в таком положении все же может доехать до ремонта самостоятельно.

Диагностирование топливной системы.

На начальном этапе диагностики проверяют давление топлива на сканере. Делаются тесты давления в графике при дросселировании и при включении нагрузки. Также можно сделать тест отключения цилиндра и при этом еще добавить включение передачи АКПП или загрузить CVT. При таких нагрузках давление не должно падать ниже критических 40кг.

На фотографиях несколько примеров показаний правильного давления и просадки давления.

Далее на фото фрагменты даты сканера – давление топлива занижено.

Просадку высокого давления топлива проверяют на сканере.

Информативным является контроль давления в графическом виде с нагрузками и с перегазовками. На первом и втором скриншоте при акселерации высокое давление проваливается, затем восстанавливается. Это говорит о загрязненном фильтрике на входе ТНВД. Либо о завоздушивании системы.

Как упоминалось выше в насосе на входе и на выходе установлен фильтрик, также в каждом инжекторе. При ремонтах и по показаниям фильтрики необходимо менять. Ниже на фото фильтрик, каталожный номер для заказа и инструмент съёма из насоса.

Пример графики правильного высокого давления после замены фильтриков.

Высокое давление можно измерить и на датчике давления мультиметром. И сравнить с таблицей показания https://www.mek1.ru/teh/gdi/173-tablica.html . Но не на всех моторах есть доступ к датчику. Фото датчика и место установки на топливной рейке.

Датчики надежны и долговечны. Но все же имеют изъян. Контакты датчика не защищены от попадания воды. При мойке мотора под давлением есть большая вероятность попадания воды в корпус датчика и последующий выход его из строя.

Отличительные черты

Однако, есть несколько отличий, благодаря которым эксплуатация плунжерных насосов более выгодна, нежели использование поршневых.

1. Во-первых, поверхность плунжера абсолютно гладкая, без кольцевых канавок для установки уплотнений, которые имеются на поршне. При производстве плунжерных насосов плунжер подгоняется под размер цилиндра, а не наоборот; а внешнюю поверхность плунжера технологически проще обрабатывать, чем внутреннюю поверхность цилиндра. Таким образом, можно до возможного минимума сократить зазор между плунжером и цилиндром, что положительно сказывается на показателях достигаемого давления в цилиндре.

2. Во-вторых, плунжер в сравнении с поршнем имеет значительно более удлинённую форму, что также улучшает работу с давлением и даёт возможность установки серии уплотнений.

3. Уплотнения в плунжерном насосе находятся на внутренней поверхности цилиндра, что даёт возможность увеличить их ширину и количество. Данный факт, опять же, влияет на рабочее давление.

В результате, давление на выходе плунжерного насоса может быть на 200 – 250 процентов выше, чем у поршневого насоса с тем же объёмом и диаметром рабочей камеры цилиндра. Плунжерные насосы высокого давления востребованы для организации подачи в системы с собственным высоким давлением, а также в иных производственных ситуациях, требующих высоких показателей давления и напора. И даже в быту – широко применяются плунжерные насосы для автомоек.

Разновидности ТНВД

ТНВД разделяются способом впрыска топлива. Оно может производиться системой аккумуляторного впрыска или при помощи плунжера. Основным элементом насоса является такая деталь, как плунжерная пара, которая визуально представляет собой поршень с цилиндром. Внутрь цилиндра подается топливо. Затем оно через впускной клапан выталкивается плунжером наружу. В различной технике используется несколько конструктивно разных насосов:

• распределительный. В конструкции агрегата есть один или пара плунжеров, которые нагнетают горючее по цилиндрам;
• рядный. Данные насосы конструктивно имеют лишь один плунжер;
• магистральный. Этот насос нагнетают топливо в аккумулятор.

Любая техника, даже импортная и самая надежная способна выйти из строя. Как правило, чем раньше выявлена поломка, тем более недорогими средствами можно ее решить. Если процедуру ремонта не произвести сразу, то вышедший из строя элемент насоса может повлиять на рабочие механизмы всего силового агрегата, а эта поломка приведет уже к капитальному ремонту. Каждый производитель устанавливает в паспорте определенный срок эксплуатации и при соблюдении правил эксплуатации и сроков технического осмотра необходимость в капитальном ремонте может не возникнуть. Если же пренебрегать сроками и необходимость периодического осмотра и эксплуатировать автомобиль даже при проявлении неисправности, он не дослужит до рекомендованного производителем срока и потребует проведения дорогостоящего капитального ремонта.

Дополнительные возможности

В поршневых насосах поршневой шатун, как правило, жёстко закреплён на эксцентрике привода, и регулирование объёма подачи жидкости возможно единственным методом – уменьшением или увеличением количества возвратно-поступательных движений поршня, то есть – управлением частотой вращения ведущего вала. Такая регулировка в большинстве случаев затруднительна и особой точностью не отличается.

В некоторых моделях плунжерных насосов толкатель плунжера к эксцентрику не привязан; его обратный ход обеспечивается воздействием мощной пружины. Таким образом, появляется возможность оперативной регулировки длины хода плунжера – то есть, фактически, ограничения размера рабочей камеры. В результате, объём подачи контролируется с процентной точностью, что позволяет использовать такие модели в качестве промышленных плунжерных насосов-дозаторов.

Напоследок следует упомянуть, что существуют модели с несколькими одновременно работающими парами цилиндр-плунжер, так сказать, «многоствольные» варианты. На данном сайте представлены исключительно одноцилиндровые насосы, но с предусмотренной регулировкой подачи и в крайне широком ассортименте – с несколькими вариантами исполнения головки и/или плунжера по материалу, с различными показателями частот редуктора, мощности привода и, соответственно, с различным противодавлением и производительностью.

С подробными техническими характеристиками, особенностями и параметрами конкретных моделей и прочими данными можно ознакомиться в специализированных разделах сайта.

Регулировка ТНВД

Периодически каждый ТНВД нуждается в проведении процедуры регулировки. Ее вполне можно произвести самостоятельно при наличии необходимого оборудования. Профессиональная регулировка ТНВД проводится на специальных регулировочных стендах, которыми не оборудованы частные гаражи. Сначала с ТНВД снимается муфта опережения дозированного впрыска топлива, затем сцепляют кулачковый вал с приводным устройством, которое расположено на стенде. Далее запускается сам процесс проверки и регулировки, который отражает равномерность подачи топлива, а также объема подаваемого топлива. Также определяется момент подачи топлива. Все показатели сравниваются с эталонными и фиксируются. Процесс регулировки момента подачи топлива используется специальное приспособление – моментоскоп. Для того, чтобы момент подачи отрегулировать правильно, необходимо определить место, куда будут вкручиваться регулировочные болты, вкрученные в толкатели плунжеров.

Как видно, важным для того, чтобы ТНВД не выходил из строя строго отведенное изготовителем время, является своевременное проведение процедуры регулировки, а также качество используемого топлива. Для обеспечения надлежащего качества смазочных материалов потребуется закупать рекомендованные производителем масла, а также своевременно производить замену соответствующих фильтров, которые контролируют чистоту масла. При наличии знаний по конструктивным особенностям устройства вполне можно производить все работы самостоятельно, но проведение данных работ специалистами обеспечит высокое качество производимых мероприятий, а также сжатые сроки. Также подобный подход позволит обеспечить безошибочность мероприятий, поскольку регулировка собственными силами не обеспечит необходимой точности.

Подкачивающий насос Плунжерный насос подает топливо к ТНВД под давлением порядка 1….2,5 бар. Плунжер подкачивающего насоса, приводимый в действие от распредели- тельного кулачка, при каждом такте перемещается в верхнюю мертвую точку. Возвратное движение осуществляется пружиной во время обратного такта — происходит впуск топлива. Чем больше давление в топливопроводе, тем меньше ход плунжера, подающего топливо.

Насос с рядным расположением плунжерных пар: 1- втулка нагнетательного клапана: 2 — опорный торец пружины: 3 — нагнета- тельный клапан: 4 — втулка плунжера: 5 — плунжер насоса; 6 — рычаг со сфери- ческой головкой; 7 — управляющая рейка; 8 — поворотная втулка; 9 — управляющий пояс плунжера: 10 — пружина плунжера: 11 — седло пружины: 12 — роликовый тол- катель; 13 — кулачковый вал

Топливный насос высокого давления Каждый насос высокого давления с рядным расположением плунжеров имеет плунжерную пару для каждого цилиндра двигателя. Приводимый в движение двигателем кулачковый вал вызывает движение плунжера, повышающего давление топлива. Возврат его в первоначальное положение осуществляется пружиной. Плунжер подгоняется к втулке с такой точностью (зазор составляет 3…5 мкм), что он фактически работает без утечек даже при высоком давлении и на любых частотах вращения коленчатого вала двигателя. Рабочий ход плунжера является постоянным. Регулирование подачи топлива в ТНВД с рядным расположением плунжерных пар: 1 — из топливного канала: 2 — к форсунке: 3 — втулка: 4 — плунжер: 5 — нижняя регулирующая спиральная выемка: 6 — вертикальная канавка

Количество подаваемого топлива регулируется посредством поворота плунжера — спиральная выемка изменяет его действительный рабочий ход. Активная работа насоса начинается, когда верхняя кромка плунжера закрывает впускное отверстие. Прорезь соединяет камеру выше плунжера с зоной ниже пространственной спиральной выемки.

ТНВД с рядным расположением плун- жерных пар с механическим регулятором (центробежного типа): 1- топливный бак: 2 — регулятор: 3 — то- пливоподкачивающий насос; 4 — ТНВД; 5 — муфта опережения впрыскивания: 6 — привод от двигателя; 7 — топливный фильтр: 8 — перепускной канал: 9 — фор- сунка: 10 — линия возврата топлива; 11- пиния избыточного потока

Для регулирования подачи топлива используются плунжеры с различными типами спиральных канавок. В плунжерах только с нижней спиральной канавкой начало подачи топлива всегда происходит при том же такте сжатия, а при вращении плунжера может изменяться опережение или запаздывание впрыска топлива. При верхнем расположении спиральной канавки изменяется начало впрыска топлива. Имеются также плунжеры с верхним и нижним расположением спиральных канавок. Для ТНВД используются следующие типы нагнетательных клапанов: клапан с объемной разгрузкой; клапан-дроссель обратного хода: клапан постоянного давления.

Штуцер ТНВД с нагнетательным клапаном: а- с клапаном объемного течения и ог- раничением обратного течения: Ь — с клапаном постоянного давления; 1 — корпус нагнетательного клапана: 2 — обратный клапан: 3 — промежуточный объем: 4 — разгрузочный поясок; 5 — сфе- рический клапан; 6 — втулка клапана; 7 — нагнетательный клапан; 8 — жиклер; 9 — обратный клапан

Для ряда случаев применяются специально разработанные нагнетательные клапаны постоянного давления, которые используются в целях гашения волновых явлений при отражении от сопла форсунки, предупреждая, таким образом, повторное впрыскивание топлива. Клапан постоянного давления используется для поддержания стабильных гидравлических характеристик в системах впрыска топлива высокого давления и в небольших двигателях непосредственного впрыска, работающих на высоких частотах вращения коленчатого вала. В ТНВД, в которых средние величины давлений впрыскивания достигают 600 бар (например, в ТНВД размерностью М, А), плунжерно-втулочный комплект устанавливается в корпусе насоса. В насосах с давлением впрыскивания топлива, превышающим 600 бар, плунжерно-втулочный комплект, нагнетательный клапан и втулка нагнетательного клапана образуют единое устройство в целях исключения высоких усилий на корпусе насоса (например, в ТНВД размерностью MW, Р). ТНВД с рядным расположением плунжерных пар и присоединенный к нему регулятор подсоединяются к системе смазки двигателя.

Регулирование частоты вращения Существуют регуляторы, поддерживающие заданные частоты вращения коленчатого вала двигателя, например, на холостом ходу или всережимные регуляторы, действующие в диапазоне между холостым ходом и максимальной частотой вращения. Есть регуляторы, управляющие режимом топливоподачи при полной нагрузке в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, давлением воздуха, а также использующиеся для подачи дополнительного количества топлива, необходимого при пуске двигателя. Регулятор устанавливает количество подаваемого топлива посредством изменения положения рейки топливного насоса.

Характеристики работы регулятора: а — прямая коррекция момента ; b — нерегулируемый диапазон; с — обратная коррекция крутящего момента; 1 — установочная точка частоты вращения на холостом ходу; 2 — внешняя скоростная характеристика; 3 — внешняя скоростная характеристика двигателя с турбонаддувом; 4 — внешняя скоростная характеристика двигателя без турбонаддува; 5 — внешняя скоростная характеристика двигателя без турбонаддува с относительной компенсацией; 6 — промежуточный контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя; 7 — количество топлива для запуска

Механические (центробежные) регуляторы Такие регуляторы приводятся во вращение от кулачкового вала ТНВД. Грузы под действием центробежных сил, преодолевая усилия пружины регулятора, воздействуют посредством системы рычагов на рейку насоса. Центробежная сила и сила упругости пружины находятся в состоянии равновесия, устанавливая рейку в положение, соответствующее подаче топлива для заданной мощности. Уменьшение частоты вращения при повышении нагрузки приводит к соответствующему уменьшению центробежной силы, и пружина регулятора перемещает вращающиеся грузы, а вместе с ними и рейку насоса в направлении повышения количества подаваемого топлива до тех пор, пока не восстановится равновесие.

Регулятор типа RQ: 1 — плунжер насоса; 2 — рейка насоса; 3 — остановка при полной нагрузке; 4 — регулирующий рычаг; 5 — кулачковым вал ТНВД; 6 — вращающиеся грузы; 7 — пружина регулятора; 8 — скользящий шток

Всережимные регуляторы Они поддерживают фактически постоянную частоту вращения в соответствии с положением рычага управления. Применяются в дизелях грузовых автомобилей, строительной техники, тракторов.

Регулятор типа RSV: 1 — плунжер насоса; 2 — рейка насоса; 3 — ограничитель максимальной частоты вращения; 4 — рычаг управления; 5 — пружина пуска; 6 — шток остановки двигателя: 7 — пружина регулятора; 8 — вспомогательная пружина режима холостого хода; 9 — кулачковый вал ТНВД; 10 — центробежные грузы; 11 — шток; 12 — пружина регулирования крутящего момента; 13- ограничитель полной нагрузки

>

Двухрежимные регуляторы (минимальной и максимальной частот вращения) Этот тип регулятора эффективен только на холостом ходу, когда двигатель достигает максимальных оборотов. Крутящий момент между этими крайними величинами определяется положением педали управления подачей топлива.

Комбинированные регуляторы Комбинированные регуляторы представляют собой синтез двух описанных выше типов регуляторов. В зависимости от специфики использования, активный контроль может осуществляться как в верхнем, так и в нижнем диапазонах частот вращения коленчатого вала двигателя. Типы регуляторов Регуляторы типа RQ и RQV включают работу центробежных масс, которые действуют на пружину регулятора; движения рычага управления изменяются в соответствии с передаточным отношением точки опоры рычага. В регуляторах типа RSV и RSF пружина регулятора находится вне вращающихся масс, поэтому передаточное отношение в точке опоры рычага остается в основном постоянным. Уменьшение частоты вращения Работа регулятора характеризуется степенью неравномерности частоты вращения 6: 6= (nLO — nVO)/nVO * 100% где nLO — верхняя безнагрузочная частота вращения; nVO — верхняя полнонагрузочная частота вращения коленчатого вала. Чем меньше разность между nLO и nVO, тем меньше снижение частоты вращения, другими словами — тем выше степень точности, с которой регулятор поддерживает конкретную частоту вращения коленчатого вала. Всережимные регуляторы, устанавливаемые на небольших высокооборотных двигателях, позволяют поддерживать частоту вращения коленчатого вала в пределах 6…10%. Дополнительное оборудование Регулирование крутящего момента Вспомогательная пружина (пружина регулирования крутящего момента) точно подстраивается на режим работы двигателя, обеспечивая необходимую подачу топлива на режиме полной нагрузки, только при немного пониженных показателях. При достижении заданной частоты вращения коленчатого вала пружина сжимается и вызывает перемещение рейки насоса в направлении уменьшения цикловой подачи (положительный контроль крутящего момента). Также возможен отрицательный контроль, который соответствует повышенной частоте вращения коленчатого вала двигателя посредством увеличения количества подаваемого топлива.

Компенсатор давления во впускном патрубке (LDA): 1 — подсоединение усилителя давления; 2 – диафрагма

Компенсатор давления во впускном патрубке (LDA) В дизелях с турбонаддувом необходимо повышать цикловую подачу топлива. Для повышения крутящего момента подпружиненная диафрагма увеличивает топливоподачу при возрастании давления наддува при полной нагрузке. Диафрагма воздействует на рейку насоса, к которой она подсоединяется, в целях обеспечения соизмеряемого увеличения количества подаваемого топлива.

Компенсатор абсолютного давления (ADA): 1 — мембранный датчик давления; 2 — соединение с атмосферой

Компенсатор абсолютного давления (ADA) Такой компенсатор подобен компенсатору LDA. Он уменьшает цикловую подачу топлива на полной нагрузке в случае снижения атмосферного давления (в высокогорных условиях). Мембранный датчик давления смещает рейку насоса в направлении снижения цикловой подачи, как только уменьшается атмосферное давление.

Устройство пуска, учитывающее температуру: 1 — рейка насоса; 2 — механизм прекра- щения пуска двигателя, действующий с помощью элемента расширения

Устройство холодного пуска (TAS) Двигатель в холодном состоянии для нормального пуска требует увеличенной цикловой подачи топлива. При высоких температурах атмосферного воздуха и прогретом двигателе обогащение смеси может привести к повышенной дымности отработавших газов. В этих условиях применяется устройство холодного пуска (ТАS), использующее термодатчик для предупреждения переобогащения смеси во время пуска прогретого двигателя.

Датчик перемещения рейки (RWG): 1 — пластинчатый стальной сердечник; 2 — контрольная катушка; 3 — фиксированное кольцо закорачивания; 4 — рейка насоса; 5 — измерительная катушка; 6 — подвижное кольцо закорачивания

Датчик перемещения рейки (RWG) В датчике RWG применяются индукционные катушки. После обработки данных сигнал используется для выполнения управления механической или гидравлической коробкой передач, обеспечения более низких величин расхода топлива, рециркуляции отработавших газов и диагностики

Датчик перемещения рейки (RWG) В датчике RWG применяются индукционные катушки. После обработки данных сигнал используется для выполнения управления механической или гидравлической коробкой передач, обеспечения более низких величин расхода топлива, рециркуляции отработавших газов и диагностики

Датчик закрытия отверстия (FBG) Датчик FBG представляет собой индукционное устройство для управления двигателем при помощи закрытия отверстия ТНВД.

Устройство синхронизации (положение отключения)

Устройство опережения впрыскивания Размещается на приводе между двигателем и ТНВД. Центробежные грузы реагируют на повышающуюся частоту вращения коленчатого вала двигателя посредством поворота кулачкового вала ТНВД по отношению к ведущему валу в направлении «опережения подачи». Выключение работы насоса Используется механическое (рычаг остановки), электрическое или пневматическое устройство для остановки дизеля прекращением подачи топлива. Электронный регулятор (EDC) Вместо регулятора центробежного типа может использоваться электронный регулятор для ТНВД с рядным расположением плунжерных пар, в котором имеется соленоидный привод с бесконтактным индуктивным датчиком, определяющим положение рейки насоса. Соленоидный исполнительный механизм приводится в действие с помощью ECU, который сравнивает положение дроссельной заслонки, частоту вращения и некоторое число дополнительных факторов с рабочими характеристиками с целью определения правильного количества подаваемого топлива (выражаемого как функция положения рейки). С помощью электронного контроллера сравнивается положение рейки насоса с конкретной точкой для определения значения тока возбуждения соленоида, который сжимает возвратную пружину. Когда отклонения определяются, регулируется ток возбуждения, обеспечивая смещение рейки насоса к более точному положению. Индуктивный измерительный преобразователь частоты вращения коленчатого вала управляет положением колеса, устанавливаемого на кулачковом валу; ECU использует импульсные интервалы для вычисления частоты вращения коленчатого вала двигателя. Преимущества электронного регулятора: двигатель может пускаться и останавливаться при помощи ключа зажигания; свободный выбор внешних скоростных характеристик; максимальное количество впрыскиваемого топлива точно скоординировано с давлением наддува для соблюдения норм на дымность отработавших газов; возможность корректировки в зависимости от температур воздуха и топлива; обогащение смеси во время пуска; контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя для вспомогательных устройств; средство управления движением на маршруте; регулирование максимальной скорости движения автомобиля; стабилизация частоты вращения на холостом ходу двигателя; регулирование силы тяги (ASR) при автоматической коробке передач; передача сигнала для тахометра и дисплея расхода топлива; интегральная диагностика отказов. Рядный ТНВД с дополнительной втулкой Такой насос для управления углом опережения впрыскивания осуществляет регулировку закрытия отверстия (начало подачи топлива). Выпускное отверстие в корпусе насоса включено в золотник каждого плунжерно-втулочного комплекта. Управляющий вал с рычагами регулирует положение всех скользящих контактов одновременно посредством смещения скользящего контакта вверх или вниз, вводя опережение или запаздывание начала подачи топлива. Поворот вала производится электромагнитным механизмом. Датчик перемещения иглы контролирует начало впрыскивания непосредственно в форсунке. Он передает соответствующий сигнал к ECU в целях регулирования тока возбуждения соленоида для достижения совместимости с заданными исходными величинами. Датчик частоты вращения коленчатого вала подает точную информацию о продолжительности впрыскивания топлива по отношению к ВМТ посредством импульсов от контрольных меток на маховике.

nbsp;

Рядный ТНВД с электронным управлением цикловой подачей топлива: 1 — рейка; 2- исполнительный механизм; 3 — кулачковый вал; 4 — датчик частоты вращения коленчатого вала; 5 — ECU. Входные/выходные величины: а — отключение при избыточной подаче; b — повышение давления; с — скорость движения автомобиля; d — температура (вода, воздух, топливо): е — изменение впускаемого количества топлива; f — скоростной режим: g — перемещение рейки; h — положение соленоида; i — индикатор расхода топлива и частоты вращения; к — диагностика; i- положение дросселя; m — заданный скоростной режим; n — сцепление, тормоза, торможение двигателем

Плунжерный насос

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для перекачивания воды, нефти, агрессивных жидкостей и жидкостей, содержащих механические примеси. Насос содержит корпус с плунжерными парами, каждая из которых изолирована от перекачиваемой жидкости эластичной диафрагмой, и вал с кривошипами, выполненными в виде диска. Сжатие каждой диафрагмы осуществляется посредством единственного кривошипа, связанного с радиально расположенными плунжерами посредством их опор с возможностью перемещения последних по цилиндрической поверхности кривошипа без отрыва. Каждый из плунжеров снабжен по меньшей мере одним каналом, сообщающим полость его цилиндра в момент всасывания с масляной ванной насоса. Упрощается конструкция, снижаются динамические нагрузки, повышается надежность. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к плунжерным насосам и может использоваться для перекачки воды, нефти, а также агрессивных жидкостей и жидкостей, содержащих механические примеси.

Известны плунжерные насосы по патентам на изобретение: ЕР 0256389 А2, МПК⁶ F04B 1/04 от 30.07.1987 г.; ЕР 0256 389 В1, МПК⁶ F04B 1/04 от 08.07.1992 г.; US 4605359, МПК⁶ F04B 27/04, F04B 49/06 от 12.08.1986 г.; US 4627793, МПК⁶ Е04В 23/14, F15B 21/04 от 09.09.1986 г.; US 5295797, МПК⁶ F07B 1/04 от 22.03.1994 г.; US 5642988, МПК⁶ F04B 27/04 от 01.07.1997 г.; US 7048516 В2, МПК⁶ F04B 1/04, F04B 27/04 от 23.05.2006 г.; WO 00/71895 А1, МПК⁶ F04B 1/107, F04B 1/04, от 30.11.2000 г.

Основной недостаток этих насосов заключается в том, что их плунжерные пары (цилиндр и плунжер) контактируют с перекачиваемой жидкостью. Для надежной работы этих насосов перекачиваемая жидкость должна быть очищена от механических примесей, должна обладать смазывающими свойствами и не должна вызывать коррозию плунжерных пар. Поэтому эти насосы быстро выходят из строя при перекачке воды, содержащей механические примеси и щелочную или кислотную среду.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является шланго-мембранно-поршневой насос фирмы «FELUWAPumpenGmbH», устройство которого представлено в ежеквартальном научно-техническом журнале «Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа» №3, 2001 г., стр. 43-49. Дополнительная информация представлена на сайте http://promhimtech.ru/produktsiya/obemnyie-membrannyie-nasosyi/membrannyie-shlangovyie-nasosyi-bolshoy-proizvoditelnosti-feluwa/.

Насос содержит корпус, цилиндры с поршнями (плунжерами), изолированные от перекачиваемой жидкости мембраной и шлангом (диафрагмой), вал и кривошипно-шатунные механизмы, кривошипы которых выполнены в виде диска.

Основной недостаток этого насоса заключается в том, что возвратно-поступательное движение поршня осуществляется посредством шатуна. Причем для каждого поршня необходим свой кривошипно-шатунный механизм. Это усложняет конструкцию. При этом создается боковая сила, действующая на поршень. Эта боковая сила приводит к износу поршневой пары и уплотнения. Для снижения боковой силы наибольший угол между шатуном и осью цилиндра в процессе работы должен быть минимальным. Величина этого угла зависит от отношения длины кривошипа к длине шатуна. Поэтому шатун по отношению к кривошипу стараются выполнить достаточно длинным. Но это приводит к увеличению массы шатуна и увеличению динамических нагрузок, что снижает надежность насоса и не позволяет увеличить число циклов в единицу времени.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в упрощении конструкции, снижении динамических нагрузок и повышении надежности плунжерных насосов.

Указанная задача в плунжерном насосе, содержащем корпус с плунжерными парами, каждая из которых изолирована от перекачиваемой жидкости эластичной диафрагмой, и вал с кривошипами, выполненными в виде диска, решается тем, что сжатие каждой диафрагмы осуществляется посредством единственного кривошипа, который связан с радиально расположенными плунжерами посредством их опор с возможностью перемещения последних по цилиндрической поверхности кривошипа без отрыва, а каждый из плунжеров снабжен по меньшей мере одним каналом, сообщающим полость его цилиндра в момент всасывания с масляной ванной насоса, причем насос снабжен гидрораспределителем, выполненным по принципу аксиально-поршневых насосов, а гидрораспределитель снабжен устройством для снижения осевой силы.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен фронтальный разрез плунжерного насоса с клапанным распределением жидкости;

на фиг. 2 изображен поперечный разрез плунжерного насоса с клапанным распределением жидкости;

на фиг. 3 изображен увеличенный фрагмент канала в плунжере, сообщающий полость его цилиндра с масляной ванной насоса;

на фиг. 4 изображен увеличенный фрагмент опоры плунжера;

на фиг. 5 изображен фронтальный разрез плунжерного насоса с гидрораспределителем;

на фиг. 6 изображен поперечный разрез плунжерного насоса с гидрораспределителем;

на фиг. 7 и фиг. 8 изображен увеличенный фрагмент механизма снижения осевой силы гидрораспределителя;

Плунжерный насос (см. фиг. 1 и фиг. 2) включает корпус 1 с радиальными отверстиями под плунжерные пары (цилиндры 2 и плунжеры 3). Радиальные отверстия сообщены с осевыми каналами 4, содержащими впускные 5 и выпускные 6 клапаны. Между клапанами 5 и 6 в каждом осевом канале 4 установлена герметичная эластичная диафрагма 7, которая отделяет плунжерные пары от агрессивной перекачиваемой жидкости 8 (показано крупными стрелками) и защищает их от преждевременного износа при попадании механических примесей. Для повышения надежности эластичная диафрагма 7 может быть выполнена многослойной. Полости цилиндров 2 и плунжеров 3 сообщаются с масляной ванной 9 насоса в момент всасывания посредством каналов 10 (см. фиг. 3), выполненных в плунжерах 3. В этот момент смазка 11 (показано мелкими стрелками) пополняет полости цилиндров 2 и плунжеров 3 (см. фиг. 1 и фиг. 2). Посредством смазки 11 плунжеры 3 сжимают диафрагмы 7 и вытесняют перекачиваемую жидкость 8 из насоса через выпускные клапаны 6 и выпускной патрубок 12.

Все плунжеры 3 в отличие от насоса фирмы «FELUWAPumpenGmbH» подвижно связаны с единственным кривошипом 13 посредством их опор 14 (см. фиг. 2 и фиг. 4), причем кривошип 13 выполнен в виде диска и создает плунжерам 3 возвратно-поступательное движение. Это обеспечивает минимальную боковую силу плунжеров и минимальную динамическую нагрузку при минимальных габаритах кривошипа по сравнению с шатунным механизмом. Например, при радиусе диска, равном 250, мм и эксцентриситете, равном 100 мм, боковая сила составляет F_t=F⋅sin(100/(2π⋅250))=0,064⋅F, где F — осевая сила плунжера. Чтобы снизить боковую силу до такой же величины, поршневой насос фирмы «FELUWAPmnpenGmbH» должен иметь шатун длиной 1571 мм при длине кривошипа 100 мм.

Опоры 14 (см. фиг. 2 и фиг. 4), выполнены с возможностью перемещаться по цилиндрической поверхности кривошипа 13 без отрыва при вытягивании плунжеров 3 (см. фиг. 1 и фиг. 2) из цилиндров 2. Кривошип 13 приводится во вращение валом 16. Все детали насоса размещены в обойме 17, закрытой крышками 18 и 19.

Плунжерный насос вместо впускных 5 и выпускных 6 клапанов может быть снабжен гидрораспределителем 20 (см. фиг. 5 и фиг. 6), действующим по принципу гидрораспределителей аксиально-поршневых насосов. Гидрораспределитель 20 установлен на валу 16, так же как и кривошип 13, и вращается синхронно с ним. Гидрораспределитель 20 снабжен механизмом снижения осевой силы, выполненным в виде двух отверстий 21 и 22 (см. фиг. 7 и фиг. 8), сообщающими напорную и всасывающую полости гидрораспределителя 20. Эластичные диафрагмы 7 могут быть выполнены в виде стаканов и встроены в гидроцилиндры 2 (см. фиг. 5 и фиг. 6).

Работает плунжерный насос следующим образом: при повороте кривошипа 13, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, часть плунжеров 3 вытягивается из цилиндров 2 кривошипом 13, а другая часть плунжеров 3 вталкивается в цилиндры 2. При вытягивании плунжеров 3 смазка 11 (показана мелкими стрелками) в каналах 4 освобождает диафрагмы 7 и перекачиваемая жидкость 8 (показана крупными стрелками) из всасывающего патрубка 15 через всасывающие клапаны 5 заполняет диафрагмы 7. При этом полости цилиндров 2 и плунжеров 3 пополняются смазкой 11 из масляной ванны 9 через каналы 10 (см. фиг. 3). При вталкивании плунжеров 3 (см. фиг. 1 и фиг. 2) в цилиндры 2 кривошипом 13 каналы 10 (см. фиг. 3) перекрываются и смазка 11 (см. фиг. 1) (показана мелкими стрелками) в каналах 4 сдавливает диафрагмы 7, вытесняя жидкость 8 (показана крупными стрелками) через выпускной клапан 6 и патрубок 12.

Работа плунжерного насоса с гидрораспределителем 20 (см. фиг. 5 и фиг. 6) осуществляется аналогичным образом за исключением того, что перекачиваемая жидкость 8 поступает в насос и выходит из него через гидрораспределитель 20. При выходе из гидрораспределителя 20 жидкость 8 давит на его стенки и тем самым создает осевую силу. Для снижения осевой силы в напорной полости гидрораспределителя 20 выполнено дроссельное отверстие 21 (см. фиг. 7), а во всасывающей полости выполнено дроссельное отверстие 22 (см. фиг. 8). При перетекании жидкости 8 из отверстия 21 в отверстие 22 создается давление в полости между крышкой 19 (см. фиг. 5) и наружной стенкой гидрораспределителя 20. Это давление компенсирует осевую силу.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в упрощении конструкции, снижении динамических нагрузок и повышении надежности плунжерных насосов.

1. Плунжерный насос, содержащий корпус с плунжерными парами, каждая из которых изолирована от перекачиваемой жидкости эластичной диафрагмой, и вал с кривошипами, выполненными в виде диска, отличающийся тем, что сжатие каждой диафрагмы осуществляется посредством единственного кривошипа, который связан с радиально расположенными плунжерами посредством их опор с возможностью перемещения последних по цилиндрической поверхности кривошипа без отрыва, а каждый из плунжеров снабжен по меньшей мере одним каналом, сообщающим полость его цилиндра в момент всасывания с масляной ванной насоса.

2. Плунжерный насос по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен гидрораспределителем.

3. Плунжерный насос по п. 2, отличающийся тем, что гидрораспределитель снабжен устройством для снижения осевой силы.

4. Плунжерный насос по п. 1, отличающийся тем, что эластичная диафрагма выполнена многослойной.

Разработка конструкции самоустанавливающегося плунжера насосов высокого давления для сервиса нефтегазовых скважин Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 621.651.07:622.276.054 (045)

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕГОСЯ ПЛУНЖЕРА НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СЕРВИСА НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

С. О. Киреев, Х. К. Кадеров, М. В. Корчагина, В. А. Гусенко

Донской государственный технический

университет, Ростов-на-Дону,

Российская Федерация

[email protected]

[email protected]

[email protected]

UDC 621.651.07:622 .276 .054 (045)

DESIGN ENGINEERING OF HIGH-PRESSURE SELF-AJUSTING PUMPS PLUNGER FOR SERVICING OIL AND GAS WELLS

S. O. Kireev, H. K. Kaderov, M. V. Korchagina, V. A. Gusenko

Don State Technical University, Rostov-on-Don,

Russian Federation

[email protected]

[email protected]

ms.korchaginamv@mail .ru

Усовершенствована конструкция самоустанавливающегося плунжера насосов высокого давления для сервиса нефтегазовых скважин. На основании анализа существующих на рынке насосов высокого давления для сервиса нефтегазовых скважин предложена новая конструкция узла крепления плунжера со штоком.

Ключевые слова: самоустанавливающийся плунжер, насосы высокого давления сервиса нефтегазовых скважин.

The article is devoted to the development of high-pressure self-adjusting pumps plunger for servicing oil and gas wells. It provides a new attachment point construction of a plunger with a rod on the basis of the analysis of the existing on the market high-pressure pumps for servicing oil and gas wells proposed.

Keywords: self-adjusting plunger, high-pressure pumps for servicing oil and gas wells.

Введение. Одним из важнейших методов интенсификации добычи нефти является гидравлический разрыв пласта (ГРП) [1]. Гидравлический разрыв, воздействуя на пласты, повышает производительность скважин, одновременно ускоряя отбор нефти и увеличивая нефтеотдачу. Повышение производительности скважин и нефтеотдачи пласта обуславливает широкое применение метода при разработке нефтяных месторождений. ГРП является одним из наиболее эффективных методов повышения производительности нагнетательных, нефтяных и газовых скважин [2].

Основная часть. Оборудование, требуемое для выполнения стимулирующей обработки, включает смесительное оборудование, оборудование для подачи проппанта, а также насосное и контрольно-измерительное оборудование.

Плунжерные насосы предназначены для нагнетания рабочих жидких сред при гидравлическом разрыве нефтегазоносных пластов, цементирования, для гидропескоструйной перфорации, промывки песчаных пробок, глушения и других промывочно-продавочных работ при освоении и эксплуатации скважин.

Одним из важнейших элементов оборудования для гидравлического разрыва пласта являются насосные установки. Это плунжерные насосные агрегаты высокого давления, установленные на автомобильном шасси и предназначенные для закачивания загеленной жидкости и проппанта в пласт. Жидкости ГРП, поступающие из блендера, попадают в систему низкого давления мани-фольда и подаются на насосы, а затем насосы через систему высокого давления манифольда подают жидкость в скважину [3].

Конструктивно плунжерные насосы выполнены в виде двух блоков: приводного и гидравлического. Гидравлическая часть состоит из кованого гидроблока с находящимися в нем всасывающими и нагнетательными клапанами и плунжерами с уплотнениями. Приводная часть насоса включает сварную неразъемную станину, в которой смонтированы продольно расположенные ша-тунно-крейцкопфные группы и поперечно установленный коренной кривошипный вал.

Плунжерный насос — это сложный механизм, требующий регулярного технического обслуживания. Это приводит к большим эксплуатационным затратам. Одним из часто выходящих из строя элементов конструкции насоса является узел крепления штока с плунжером. Это происходит за счет неполной компенсации несоосности в радиальном и угловом направлениях плунжера гидравлической и штока приводной частей.

Для устранения этого недостатка необходимо разработать конструкцию узла крепления плунжера со штоком насоса, обеспечивающую самоустанавливаемость плунжера в насосе высокого давления для сервиса нефтегазовых скважин. Узел позволит компенсировать радиальную и угловую неточности между расточкой в гидроблоке и штоком приводной части насоса, что значительно снизит нагрузки на плунжер, и тем самым обеспечит его повышенный ресурс. Это позволит увеличить долговечность насоса и снизить эксплуатационные затраты. Кроме того, разрабатываемая конструкция подразумевает применение полого плунжера, что снижает материалоемкость насоса.

На основании анализа существующих на рынке насосов высокого давления для сервиса нефтегазовых скважин предложена новая конструкция узла крепления плунжера со штоком.

Сравнительные характеристики насосов высокого давления представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительные характеристики насосов высокого давления

Характе- Hallibur Garden MSI Weir Насос СИН31 НТП НП-800 НП-720 PETAL

ристики Шп Denver И- SPM 3ПН-70 Синер- 727Б Иж- Траст- ПЭТ-

насосов Ш1- GD- 600 TWS Там- гия Стром нефте инжи- 105

400 2500 (СШ 2250 бовполи нефте- маш ниринг (Румы

(США) (США) А) (США) ли- мермаш маш ния)

Полезная

мощность, 294 1864 441 1600 452 420 249 588 603 315

кВт

Макси-

мальное 138 122 103 72 70 100 70 80 105 105

рабочее

давление

Мпа

Наиболь 1515, 800, 1191 1249, 900, 1650, 1473, 1145, 1254, 2047,

шая иде- при при , при при при при- при при при при

альная плунж. 1 плунж плун плунж. плунж. плунж. 1 плунж. плунж. плунж. плунж.

подача, 00 .90 ж. 90 100 25 90 90 100 115

л/мин 115

В данных насосах осуществляются соединения посредством тяги или хомута. Соединения с помощью тяги (стяжного стержня, шомпола) снижают радиальные нагрузки на плунжер и обеспечивают возможность компенсировать несоосность между плунжером в гидроблоке и приводной части. Рассмотрим более подробно некоторые их них.

1. Насос трехплунжерный 3ПН-70 представлен на рис.1. В гидравлической части насоса плунжеры 1 связаны с крейцкопфами приводной части посредством тяг 2, с помощью резьбового отверстия в заглушке 3 [4].

Рис. 1. Гидравлическая часть насоса 3ПН-70

2. Насос трехплунжерный НТП 727 изображен на рис.-400 изображен на рис. 3. В гидравлической части насоса устанавливается передняя головка плунжера (заглушка) 2, стягиваемая стержнем 3 со штоком через центральное отверстие плунжера 1 с помощью резьбового отверстия в головке плунжера 2 [6].

Рис. 3. Гидравлическая часть насоса НТ-400

4. Трехплунжерный насос НТП-800 изображен на рис. 4. Насос содержит сборный плунжер, включающий гильзу 1, в которую с торцов устанавливаются передняя заглушка 2 с уплотнением и задняя шайба 3, стягиваемые тягой 4 со штоком через центральное отверстие в шайбе с помощью резьбового отверстия в заглушке [7].

Рис. 4. Насос НТП-800

5. На рис. 5 проиллюстрирован внешний вид трехплунжерного насоса компании MSI, модель 77-600. В гидравлической части насоса плунжер связан с крейцкопфом с помощью винта через гайку [8].

Рис. 5. Насос TI-600

I

http://mid-journal.ru

Недостатками соединений с помощью тяги являются возможность повреждения резьбовой пары и наличие деформации тяги. Указанные дефекты приводят к снижению долговечности плунжера и преждевременному выходу из строя насоса.

Рассмотрим случай, когда шток приводной части соединён с плунжером насоса посредством хомута.

1. Насос компании Weir SPM, модель TWS2250 изображен на рис. 6. В гидравлической части насоса плунжер 2 связан со штоком посредством хомута 1 [9].

Рис. 6. Гидравлическая часть насоса TWS2250

2. Внешний вид пятиплунжерного насоса компании Garden Denver, модель GD-2500 изображен на рис. 7, а трехплунжерный насос компании PETAL, модель ПЭТ-105, — на рис. 8. Соединения между плунжером и штоком в данных насосах однотипны и выполнены с помощью хомута [10, 11].

Рис. 7. Насос GD-2500

Рис. 8. Насос ПЭТ-105

3. Трехплунжерный насос российской компании Синергия СИН31, представлен на рис. 9. В гидравлической части насоса соединение между плунжером 2 и штоком 1 осуществляется с помощью хомута [12].

Рис. 9. Насос СИН31

4. На рис. 10 продемонстрирован внешний вид трехплунжерного насоса НП-720 производства компании Траст-Инжениринг, г. Ростов-на-Дону. Гидравлическая часть состоит из кованого гидроблока с находящимися в нем всасывающими и нагнетательными клапанами и плунжерами с уплотнениями. Шток приводной части жестко присоединен к плунжеру насоса посредством хомута [13].

Рис. 10. Насос НП-720

К недостаткам соединения с помощью хомута относится беззазорное соединение между плунжером и штоком без возможности изменения их расположения относительно друг друга в процессе сборки, а также отсутствие компенсации в случае несоосности штока приводной и гидравлической части, как в радиальном, так и угловом направлении. Это приводит к возможности преждевременного износа деталей, вследствие чего появляется необходимость в дополнительной химико-термической обработке.

Описание разработанной конструкции. Для устранения отмеченных выше недостатков существующих плунжерных насосов высокого давления предлагается конструкция узла крепления плунжера и штока, проиллюстрированная на рис. 11. Плунжер содержит гильзу 1, прикрепленную к ней ступенчатую переднюю крышку 2 с резьбой на меньшей ступени, шайбу 3, заднюю крышку 4 с резьбовым соединением для крепления к плунжеру. Соединение плунжера со штоком 6 приводной части насоса осуществляется посредством узла крепления, включающего прикрепленный к задней крышке плунжера фланец 7 с отверстием. Фланец 7, являющийся деталью узла крепления плунжера, прикрепляется к штоку 6 с помощью винта 8, регулирующей прокладки 9 и резьбовых стопоров 10.

Значительное снижение нагрузок на плунжер осуществляется за счет компенсации несоосностей между плунжером и штоком 6. Устранение угловой несоосности достигается применением конструкции, обеспечивающей сферическое движение фланца 7 относительно штока 6, а несоосность в радиальном направлении компенсируется путем соответствующего перемещения задней крышки 4 совместно с шайбой 3 [14].

Рис. 11. Узел самоустанавливающегося плунжера

Заключение. Проанализировав разработанную конструкцию самоустанавливающегося плунжера насоса высокого давления, можно сделать вывод, что узел крепления позволяет компенсировать радиальные и угловые несоосности между плунжером и штоком. Благодаря этому повышается долговечность и снижаются эксплуатационные затраты при использовании насоса.

Для детальной проработки конструкции узла крепления необходимо выполнить дополнительные расчеты прочностных характеристик, оптимизацию формы и размеров сопрягаемых элементов в соединении штока с плунжером насоса.

Библиографический список

1. Третьяк, А. Я. Методы увеличения нефтеотдачи пластов / А. Я. Третьяк, В. В. Зиновьев. — Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2005. — 227 с.

2. Экономидис, М. Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта / М. Экономидис, Р. Олайни, П. Валько. — Орса Пресс, Алвин, шт. Техас, 2004. — 236 с.

3. Бухаленко, Е. И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию / Е. И. Бухаленко. — Москва : Недра, 1990. — 559 с.

4. Насосы цементировочные, буровые, плунжерные, поршневые [Электронный ресурс] / Тамбовполимермаш. — Режим доступа: http://www.tambovpolimer.ru/katalog/5/ (дата обращения : 21.05.2016).

5. Обогатительное оборудование для добывающей промышленности [Электронный ресурс] / Стромнефтемаш. — Режим доступа: http://stromneftemash.rosbizinfo.ru/products/25.html (дата обращения : 21.05.2016).

6. Насосы плунжерные [Электронный ресурс] / Синергия. — Режим доступа: http://www.sinergia.ru/category/141# (дата обращения : 21.05.2016).

7. Pump / Products & Services Cementing [Электронный ресурс] / Land Equipment. — Режим доступа: http://www .halliburton com/ (дата обращения : 21.05.2016).

8. Плунжерные насосы высокого давления [Электронный ресурс] / Weir SPM. Stimulation. — Режим доступа: http: //www. Gardner denver pumps. Com/pumps/ (дата обращения : 21.05.2016).

11. Pompe triplex PET [Электронный ресурс] / Petal: Catalog. — Режим доступа: http:// www. petal. ro/produse-sub -agregate-id-83-lang-ru.html (дата обращения : 21.05.2016).

12. Даутов, Т. М. Новое поколение плунжерных насосов высокого давления производства ОАО «Ижнефтемаш» / Т. М. Даутов, Р. Е. Газаров // Нефтяное хозяйство. — 2003. — № 7. — С. 92-96.

13. Попов, В. Трехплунжерные насосы высокого давления «Траст-Инжиниринг» / В. Попов, С. Киреев // Топливный рынок. — июнь 2010. — С. 6-9.

14. Конструкция узла крепления плунжера и штока : заяв. на выдачу патента полезной модели : МПК (2015) F04B15/04, F04B23/10 / С. О. Киреев, Х. К. Кадеров, М. В. Корчагина, В. А. Гусенко. — заявл. 21.01.2016.

Принцип работы плунжерного насоса

Нужно ли заниматься ремонтом методом проб и ошибок, когда используемая Вами техника даёт сбои или отказывается работать вообще? Любая неисправность, которая проявляется внешне какими-то проявлениями, всегда имеет причиной технические или конструктивные дефекты изделия, представляющего тот или иной станок, инструмент и др.

Но как действовать в том случае, когда мы уверены в гарантии, которую дает нам производитель и мы точно знаем, что все комплектующие нашей бензокосы или бензопилы собраны аккуратным сборщиком и соответствуют всем эксплуатационным характеристикам, и никакая поломка приобретенному инструменту не грозит?
Чтобы детально разобраться в неисправности, возникшей в инструменте, и выявить её причину, надо иметь хоть начальное понятие о конструкции узла или детали, или о их функциях. Много дискуссий возникает между начинающими и опытными пильщиками или вальщиками по поводу быстрого износа пильной цепи из-за недостаточной её смазки.
Насос, устанавливаемый на бензопилах, электропилах, действует синхронно с приводом пильной цепи. Количество подаваемого масла для смазки цепи за единицу времени зависит от скорости вращения привода, ступицы червячной пары и самого вала. Бачок наполнен, проходимость маслопроводов сохранна, вал вращается, а масло к пильной цепи не поступает. Что дальше происходит с пильной цепью – уже ясно, но остается вопрос, почему насос отказывается нагнетать его?

Принцип работы плунжерного насоса на бензопилах частично схож с принципом работы стандартного насоса такого рода, а больше всего с функционированием стандартной плунжерной пары. Возвратно-поступательное движение плунжера у стандартного устройства подобного типа преобразуется от вращения кулачкового вала и возвратной пружины, а у подобного масляного насоса для пил возвратно-поступательное движение он совершает от образующегося сопряжения между профильным выступом вращающегося вокруг своей оси вала, подобной возвратной пружины и находящегося в покое регулировочного винта.
Количество нагнетаемого вещества у стандартной плунжерной пары устанавливается изменением осевого положения плунжера, при его особой конструкции. А определенная особенность состоит здесь ещё в том, что величина полного хода не подвержена изменениям. А вот у насоса количество нагнетаемой жидкости, в частности масла, зависит от продольного хода.
Когда мы поворачиваем регулировочный винт в сторону уменьшения подачи, эксцентрик винта, или кулачок, упирается в центральный выступ на торце плунжерного вала, сжимая возвратную пружину, и, таким образом, отталкивает его от себя. Плотность сопряжения между выступающей профильной поверхностью вала и телом регулировочного винта ослабевает и продольный ход вращающегося плунжера уменьшается, что сказывается уменьшением количества всасываемого и нагнетаемого к пильной цепи масла.
Ещё в одном случае объём подаваемого насосом масла будет уменьшен, а то и вовсе отсутствовать, даже при положении регулировочного винта в максимальной подаче. Когда теряется профиль на выступе вала и появляется углубление на теле регулировочного винта в месте их сопряжения. Часто это происходид, когда вместо штатной пружины устанавливают более жёсткую. Когда вместо штатного уплотнения на теле плунжера (сальника), ставят плотное резиновое колечко, и в определенной мере, когда нет смазки между трущимися поверхностями в сопрягаемой части, которое скрыто под пластиковой крышкой. В таких случаях требуется большее усилие для передачи валу движения, как в период нагнетания, так и на этапе всасывания.
Вал вращается и при увеличенных нагрузках. В месте сопряжения повышается его износ и нарушается профиль поверхностей. Если же после ремонта не установить пружину в насос, то масло так же не будет подаваться. У этого насоса нет конструктивных клапанов, хотя перекрытие нагнетательного и всасывающего каналов всё же происходит и это происходит циклично, в каждый полупериод.
Сегментный вырез и выступ с нагнетательной стороны плунжера выполняют роль клапанов. Отверстия нагнетательного и впускного каналов рабочей камеры расположены на уровне сегментной обработки нагнетательной стороны. Когда вырез расположен напротив впускного отверстия всасывающего канала, происходит захват масла в камеру. Выступ перекрывает собой отверстие нагнетательного канала. И в этот момент плунжер совершает возвратное движение и под определенным разрежением масло поступает в рабочую камеру. Плунжер продолжает вращаться и наступает момент, когда впускное отверстие перекрывается выступом, но сегментным вырезом открывается отверстие нагнетательного канала. Всё это совпадает с периодом нагнетания, то есть тогда, когда плунжер движется поступательно, масло нагнетается для смазывания пильной цепи. Период нагнетания и всасывания совпадают с периодами открытия и перекрытия отверстий каналов выступом и вырезом. Высота выступа достаточна, что бы при возвратном движении отверстия оставалось закрытым. Время открытого и закрытого состояния отверстия каждого канала зависит от периода вращения вала от длин дуг выступа и выреза.
При ремонте насоса бензопилы не следует менять сальник на резиновое колечко. Сальник неплохо сохраняет герметичность рабочей камеры и обеспечивает лёгкий, обратный ход, создаваемый пружиной. Следует убедиться в правильном его положении. В какую сторону установлен воротничок сальника. При установке плотного резинового кольца увеличивается нагрузка в сопряжении, замедлится или пропадёт обратный ход. Придётся усиливать пружину или вовсе менять её на более жёсткую. Но в таком случае эффектно насос долго не будет работать.

Далее о ремонте устройств рассматриваемого типа

Насосы прямого вытеснения для водоснабжения

Насосы прямого вытеснения заставляют воду двигаться, улавливая фиксированное количество и вытесняя (вытесняя) этот захваченный объем в напорный трубопровод. Некоторые поршневые насосы прямого действия используют расширяющуюся полость на стороне всасывания и уменьшающуюся полость на стороне нагнетания. Вода поступает в насос, когда полость на стороне всасывания расширяется, и вода вытекает к нагнетанию, когда полость схлопывается. Объем постоянный на протяжении каждого цикла работы.

Насосы прямого вытеснения, в отличие от центробежных насосов, теоретически могут производить одинаковый поток при заданной скорости (об / мин) независимо от давления нагнетания; таким образом, эти насосы обычно называют машинами с постоянным потоком. Однако небольшое увеличение внутренней утечки по мере увеличения давления препятствует действительно постоянной скорости потока.

Насос с положительным смещением не должен работать с закрытым клапаном на нагнетательной стороне насоса, поскольку он не имеет отсечной голову, как центробежные насосы делают; поршневой насос прямого действия, работающий при закрытом нагнетательном клапане, продолжает создавать поток, и давление в нагнетательной линии увеличивается до тех пор, пока не разорвется трубопровод, не произойдет повреждение насоса или и то, и другое.Клапан сброса или безопасности на нагнетательной стороне поршневого насоса, таким образом, необходимо. Предохранительный клапан может быть внутренним или внешним.

Производитель насоса обычно имеет возможность поставить внутренние предохранительные или предохранительные клапаны. Внутренний клапан часто используется только в качестве меры предосторожности. Обычно требуется внешний предохранительный клапан в нагнетательной линии с обратной линией к источнику всасывания. Насосы прямого вытеснения можно дополнительно классифицировать в соответствии с механизмом, используемым для перемещения воды, например поршневые насосы, винтовые насосы, винтовые насосы, перистальтические насосы и т. Д.Эта статья посвящена поршневым насосам прямого вытеснения в системах водоснабжения.

Поршневые насосы

Поршневые насосы перемещают воду с помощью одного или нескольких качающихся поршней, плунжеров или мембран (диафрагм), в то время как клапаны направляют движение воды в желаемом направлении. Многие поршневые насосы имеют двухцилиндровый (двух- или трехцилиндровый) тип. Они могут быть либо одностороннего действия с всасыванием в одном направлении движения поршня и нагнетанием в другом, либо двойного действия с всасыванием и нагнетанием в обоих направлениях.Поршневые поршневые насосы обычно доступны в трех основных исполнениях: поршневые насосы, плунжерные насосы или диафрагменные насосы. Другими словами, типичные поршневые насосы:

• Поршневые насосы: поршневые насосы: обычно это простые устройства для перекачивания небольшого количества воды. Радиально-поршневые насосы иногда используются в особых случаях.
• Плунжерные насосы: поршневой поршень проталкивает воду через один или два открытых клапана, которые закрываются всасыванием на обратном пути.
• Мембранные насосы: похожи на плунжерные насосы, в которых диафрагма создает давление воды.

Плунжерные насосы состоят из цилиндра с поршневым поршнем. Всасывающий и нагнетательный клапаны установлены в головке цилиндра. Во время такта всасывания плунжер втягивается, а всасывающие клапаны открываются, вызывая всасывание воды в цилиндр. При прямом ходе поршень выталкивает воду из выпускного клапана. При наличии только одного цилиндра в плунжерном насосе расход воды изменяется от максимального, когда плунжер перемещается через средние положения, и нулевого потока, когда плунжер находится в крайних положениях.

Некоторая часть энергии тратится впустую, когда вода ускоряется в системе трубопроводов, а вибрация и гидравлический удар могут стать серьезной проблемой. Как правило, проблемы компенсируются использованием двух или более цилиндров, которые не работают синхронно друг с другом.

В трехплунжерных насосах

используются три плунжера, что снижает пульсацию, характерную для одинарных поршневых насосов. Прочные уплотнения, закаленные коленчатые валы, закаленные шатуны, толстые керамические плунжеры и усиленные шариковые и роликовые подшипники повышают надежность тройных насосов.Насосы Triplex теперь используются в различных приложениях по всему миру.

Пульсация может быть проблемой в любом поршневом насосе прямого вытеснения; это критическая проблема для поршневого насоса. В качестве указания, расстояния между удержаниями должны изменяться в зависимости от интервалов пульсации и размеров трубопровода. Основные фитинги, такие как колена и т. Д., Относительно близкие к поршневому насосу прямого вытеснения, должны иметь эти прижимы. Ориентировочно это расстояние можно считать от 1,5 до 3 метров в зависимости от мощности насоса и силы пульсации.Добавление резервуара пульсаций (демпфера пульсаций) на выходе и входе насоса может еще больше сгладить пульсации насоса. Плунжерные насосы с большим количеством плунжеров имеют преимущество увеличения потока или более плавного потока без демпфера пульсаций. Одним из недостатков является увеличение подвижных частей и нагрузки на коленчатый вал.

Винтовые насосы

Винтовой насос — это поршневой насос прямого вытеснения, в котором для перемещения воды вдоль оси винта используется один или несколько винтов. В своей простейшей форме (винтовой насос Архимеда) один винт вращается в цилиндрической полости, тем самым перемещая воду по шпинделю винта.Эта старая конструкция до сих пор используется в некоторых нетехнологичных приложениях. Современный винтовой насос обычно представляет собой более сложный тип роторного насоса, в котором используются два (или три) винта с противоположной резьбой, например, один винт вращается по часовой стрелке, а другой — против часовой стрелки. Винты установлены на параллельных валах с зубчатыми колесами, которые входят в зацепление, поэтому валы вращаются вместе, и все остается на месте.

Винты включают валы и пропускают воду через насос. Зазор между движущимися частями и корпусом насоса должен быть оптимальным.Развитие винтового насоса привело к появлению множества многоосных технологий, в которых тщательно продуманные винты вращаются в противоположных направлениях или остаются неподвижными в полости. Полость можно профилировать, тем самым создавая полости, в которых «задерживается вода».

Термин «винтовой насос» часто используется в общем. Однако для каждого случая применения следует определять конкретный тип винтового насоса. Необходимо понимать конкретные конфигурации насоса или шнека, а также способы использования, преимущества и конструктивные особенности каждого из них.Конструктивные различия каждой конфигурации шнека и типа насоса делают каждый из них подходящим для различных применений в воде. Каждый винтовой насос работает по тому же принципу, что и винтовой поворот, чтобы изолировать некоторый объем воды и передать ее. Однако механическая конструкция каждого отличается. Основное отличие заключается в наличии одно-, двух, трех или нескольких винтовых насосов.

Винтовые насосы винтового типа

Винтовой насос с поступательным движением — это тип объемного насоса, также известный как эксцентриковый винтовой насос или винтовой насос.Эти насосы перекачивают воду посредством поступательного движения последовательности небольших дискретных полостей фиксированной формы при вращении ротора. Это приводит к тому, что объемный расход пропорционален скорости вращения (в двух направлениях), и к перекачиваемой воде применяются низкие уровни сдвига. Полости сужаются к своим концам и перекрываются со своими соседями.

Как правило, небольшая пульсация потока вызвана появлением полостей на выходе. Такой насос обычно состоит из винтового ротора, длина которого примерно в десять раз превышает его ширину.Это можно представить как центральный сердечник диаметром, обычно с изогнутой спиралью, намотанной вокруг толщины, равной половине диаметра центрального сердечника, хотя на самом деле он изготавливается в виде единой отливки. Этот вал обычно помещается в прочную резиновую втулку с толщиной стенки, обычно равной диаметру центрального сердечника. По мере вращения вала ротор постепенно нагнетает воду через резиновую втулку. Такие насосы могут создавать очень высокое давление при малых объемах. Эти насосы часто называют их конкретными производителями или названиями продуктов.

Винтовой насос состоит из винтового ротора и двойной спирали, в два раза превышающей длину волны и вдвое превышающую диаметр спирального отверстия в резиновом статоре. Ротор плотно прилегает к резиновому статору при его вращении, образуя набор полостей фиксированного размера между ними. Полости перемещаются при вращении ротора, но их форма или объем не меняются.

Перекачиваемая вода перемещается внутри полостей. Принцип этой техники откачки часто понимается неправильно.Часто считается, что это происходит из-за динамического эффекта, вызванного сопротивлением или трением движущихся зубцов винтового ротора. На самом деле, перекачивание происходит из-за герметичных полостей, как у поршневого насоса, и он имеет аналогичные рабочие характеристики, такие как способность перекачивать при чрезвычайно низких расходах, даже при высоком давлении, обнаруживая эффект чисто положительного вытеснения. . При достаточно высоком давлении скользящие уплотнения между полостями будут пропускать воду, а не перекачивать ее, поэтому при перекачивании при высоком давлении более длинный насос с большим количеством полостей более эффективен, поскольку каждое уплотнение должно иметь дело только с разницей давления между соседними полости.Существуют насосы с от двух до десятка (или около того) полостей. Когда ротор вращается, он катится по внутренней поверхности отверстия. Движение ротора такое же, как и в меньших шестернях планетарной системы.

Доступны роторы различной формы и отношения шага ротора / статора. В своей работе винтовые насосы с поступательным движением представляют собой насосы с фиксированной производительностью, такие как поршневые насосы, и этот тип насоса требует принципиально другого понимания, чем центробежные насосы. Следует проявлять большую осторожность.Две распространенные конструкции статоров — это «равные стенки» и «неравные стенки». Последний имеет большую толщину стенки эластомера на вершинах; первый имеет постоянную толщину стенки из эластомера и чаще используется для водоснабжения.

Перистальтические насосы

Перистальтический насос — это тип поршневого насоса прямого вытеснения, который используется для перекачивания различных водопроводных сетей. Вода содержится в гибкой трубке, установленной внутри круглого корпуса насоса, хотя также производятся линейные перистальтические насосы.Ротор с «роликами», «башмаками», «дворниками» или «лепестками», прикрепленными к внешней окружности ротора, сжимает гибкую трубку при вращении ротора. Часть трубки, находящаяся под давлением, сжимается (или «закупоривается»), заставляя перекачиваемую воду перемещаться по трубке.

Кроме того, когда трубка открывается до своего естественного состояния после прохождения кулачка («восстановление» или «упругость»), в насос индуцируется поток воды. Этот процесс называется «перистальтика». Обычно имеется два или более валика или дворников, закрывающих трубку, удерживающих между собой водоем.Затем он под давлением окружающей среды транспортируется к выпускному отверстию насоса. Перистальтические насосы могут работать непрерывно или их можно изменять с помощью частичных оборотов для подачи меньшего количества воды.

Головка перистальтического насоса и ролики большого диаметра. Асимметричная конструкция головки и подпружиненные нецентральные рычаги перемещают ролики плавно и плавно, тем самым увеличивая срок службы труб и уменьшая пульсации. Идеальный перистальтический насос должен иметь бесконечный диаметр головки насоса и максимально возможный диаметр роликов.Этот идеальный перистальтический насос обеспечит максимально возможный срок службы трубки и постоянную скорость потока без пульсаций. Такой идеальный перистальтический насос невозможно построить. Однако перистальтические насосы могут быть спроектированы так, чтобы приблизиться к этим идеальным параметрам перистальтического насоса.

Вода контактирует только с внутренней поверхностью трубки, тем самым не обращая внимания на другие клапаны, уплотнительные кольца или уплотнения, которые могут быть несовместимы. Таким образом, для каждой конкретной услуги водоснабжения учитывается только состав трубы, по которой проходит перекачиваемая среда.Трубка должна быть эластомерной, чтобы сохранять круглое поперечное сечение после миллионов циклов сжатия в насосе.

О поршневом насосе прямого вытеснения

Минимальный зазор между роликом и корпусом определяет максимальное сжатие, прилагаемое к трубке. Степень сжатия, прикладываемого к трубке, влияет на производительность перекачивания и срок службы трубки: большее сжатие резко снижает срок службы трубки, в то время как меньшее сжатие может вызвать проскальзывание перекачиваемой среды, особенно при перекачивании высокого давления, и снижает эффективность насоса резко.Высокая скорость обратного скольжения также обычно вызывает преждевременный выход из строя шланга. Таким образом, степень сжатия становится важным параметром конструкции.

Термин «окклюзия» используется для измерения степени сжатия. Он выражается либо в процентах от удвоенной толщины стенки, либо в абсолютной величине сдавленной стенки. Окклюзия обычно составляет от 10 до 20 процентов, с более высокой окклюзией для более мягкого материала трубки и более низкой окклюзией для более твердого материала трубки.Следовательно, для данного насоса наиболее важным размером трубопровода становится толщина стенки. Интересным моментом здесь является то, что внутренний диаметр трубки является менее важным параметром конструкции для пригодности трубки для насоса, поэтому с насосом обычно используется более одного внутреннего диаметра (ID), если длина стенки толщина остается прежней.

Амин Алмаси — консультант по вращающимся машинам из Австралии. Он является дипломированным профессиональным инженером Engineers Australia (MIEAust CPEng — Mechanical) и IMechE (CEng MIMechE) в дополнение к M.Sc. и B.Sc. в машиностроении и RPEQ (зарегистрированный профессиональный инженер в Квинсленде). Он специализируется на вращающихся машинах, включая компрессоры, газовые турбины, паровые турбины, двигатели, насосы, мониторинг состояния и надежность. Алмаси является активным членом Engineers Australia, IMechE, ASME и SPE. Он является автором более 100 работ и статей, посвященных вращающемуся оборудованию, мониторингу состояния и надежности.

Поршневые насосы, поршневые поршневые насосы, тройные насосы высокого давления

Поршневые насосы обычно очень эффективны и подходят для высоких напоров при малых расходах.Поршневые насосы являются самовсасывающими, поскольку они могут всасывать жидкость с уровня ниже всасывающего фланца, даже если всасывающий трубопровод не откачан. Поршневые насосы не допускают попадания твердых частиц.

Здесь поршни совершают возвратно-поступательное движение с помощью коленчатого вала, а не кулачкового механизма.

Промышленные поршневые насосы

PressureJet — трехпоршневые насосы прямого вытеснения . В поршневом насосе объем жидкости всасывается в цилиндр через всасывающий клапан на такте впуска и выпускается под положительным давлением через выпускные клапаны на такте нагнетания.Скорость потока насоса прямо пропорциональна его SPM (количество ходов в минуту). Трехплунжерные поршневые насосы PressureJet имеют три синхронизированных плунжера, которые нагнетают жидкости под высоким давлением с минимальной пульсацией. Наши трехплунжерные насосы высокого давления включают в себя промышленные трехплунжерные насосы и трехплунжерные модели .

Здесь поршни совершают возвратно-поступательное движение с помощью коленчатого вала, а не кулачка. Конструкция поршневого насоса с впускными клапанами с механическим приводом и движущимися чашками поршня обеспечивает сильное всасывание и давление до 100 кг / см ² .Конструкция плунжерного насоса с предварительно установленными уплотнениями и концентрическими керамическими поршнями обеспечивает высокое давление до 700 кг / см. ² (10 000 фунтов на кв. Дюйм) и несколько вариантов головки и привода. Наш обширный ассортимент промышленных тройных поршневых насосов высокого давления предлагает только наиболее подходящий насос в соответствии с конкретными требованиями по расходу и давлению для тысяч задач, включая мойку, очистку, водоструйную очистку, гидроабразивку, гидроиспытания, гидроабразивную обработку, мокрую пескоструйную обработку. , разделение, очистка канализации, перенос, обратный осмос, удаление накипи, удаление заусенцев, запотевание, впрыскивание и дозирование.Наши промышленные трехпоршневые насосы работают в агрессивных системах опреснения морской воды, рекуперирующих мойках автомобилей / транспортных средств, зарядке гидростатических аккумуляторов и системах централизованной очистки с несколькими станциями. Руководители по техническому обслуживанию и производству определяют промышленные насосы высокого давления PressureJet , поскольку они чрезвычайно надежны, эффективны, надежны, просты в обслуживании и обеспечивают долгий срок службы.

ОСНОВНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ НАСОСОВ РЕЦЕПТУРНОГО ДВИЖЕНИЯ

Основы, конструкция и применение насоса PD

(Часть четвертая): Поршневые насосы

Примечание редактора: Это четвертая из пяти статей, основанных на новых насосах прямого вытеснения (PD) Института гидравлики: основы, конструкция и Курс электронного обучения по приложениям.Чтобы прочитать предыдущую статью, нажмите здесь. Чтобы прочитать следующую статью, нажмите здесь.

В прошлом месяце мы представили Модуль 3 курса, посвященный роторным насосам. В этом выпуске мы сосредоточимся на Модуле 4, поршневые насосы. Для семейства поршневых насосов в этой статье будет представлен обзор их характеристик, типов, анализа применения и процесса выбора насоса.

Обзор поршневого насоса

С III века до н. Э.C. Когда александриец по имени Ктесибус построил простой ручной насос, который мог перекачивать воду, поршневые насосы сыграли значительную роль в развитии современного мира. Сегодня поршневые насосы превратились в технически совершенные машины, способные создавать давление жидкости более 40 000 фунтов на квадратный дюйм.

Поршневые насосы составляют основной сегмент категории поршневых машин. Конструкции поршневых насосов могут перекачивать все типы жидкостей, включая химикаты с низкой вязкостью, суспензии с высоким содержанием частиц и материалы с высокой вязкостью.Учитывая этот широкий рабочий диапазон, они часто являются технологией выбора для сложных приложений.

Одно из основных различий между роторными и поршневыми насосами состоит в том, что для заданной скорости скорость потока роторного насоса может изменяться от нулевого до максимального. И наоборот, поршневые насосы будут иметь постоянный поток при заданной скорости. Насосы, принадлежащие к семейству поршневых насосов, имеют несколько общих рабочих характеристик, включая постоянную подачу жидкости за один ход и механическое улавливание жидкости с помощью всасывающих и нагнетательных клапанов.

Из-за своего возвратно-поступательного движения эти насосы также обычно создают пульсацию. Для некоторых приложений может потребоваться рассмотрение дополнительных устройств для уменьшения пульсаций, таких как демпферы пульсаций или аттенюаторы. Кроме того, как и во многих типах насосов PD, в системах может потребоваться защита от избыточного давления. Эффективность поршневых насосов сильно различается в зависимости от категории в зависимости от типа привода и механической конфигурации.

Типы поршневых насосов

Четыре распространенных типа поршневых насосов — силовые насосы, силовые диафрагменные насосы, пневматические диафрагменные насосы и пневматические поршневые насосы — рассматриваются в модуле поршневого насоса.

Силовые насосы — это поршневые машины, в которых плунжеры или поршни приводятся в движение внутри цилиндра с клапанами с помощью приводного конца. Силовая часть (см. Рисунок 1) преобразует вращательное движение электрического, воздушного, гидравлического или дизельного двигателя в возвратно-поступательное движение с помощью коленчатого вала, шатунов и крейцкопфов. Гидравлическая часть (см. Рисунок 2) соединяется с приводной частью и содержит плунжеры, набивку, камеры для жидкости и клапаны.

Возвратно-поступательное движение плунжера вместе с другими компонентами жидкостной части может создавать давление жидкости более 40 000 фунтов на квадратный дюйм или поток жидкости более 4000 галлонов в минуту.Эти насосы обычно имеют один, два, три, пять, семь или девять шатунов и крейцкопфов, которые приводят в движение равное количество гидравлических плунжеров. Конфигурации с нечетным количеством цилиндров предпочтительны для уменьшения пульсации. Пульсация создается колебанием давления в каждой камере с жидкостью от давления всасывания до давления нагнетания. Колеблющееся давление, циклически меняющееся со скоростью от 50 до 500 об / мин, является популярной причиной отказов насосов, но эти насосы имеют прочную конструкцию, способную противостоять усталости.

Важно контролировать давление с помощью систем с силовыми насосами.По мере того, как насос нагнетает вытесненную жидкость в систему нагнетания, давление увеличивается. Давление будет увеличиваться до тех пор, пока не будет соответствовать требованиям системы. Однако, если требование к давлению в системе не контролируется, давление будет продолжать расти до тех пор, пока в системе не произойдет какой-либо разрыв, или насос или привод насоса не остановятся. Силовые насосы должны быть оборудованы устройством сброса давления, чтобы предотвратить превышение давления в системе за рекомендуемые пределы.

Силовые насосы обычно используются для химикатов с низкой вязкостью, масел, очистки под высоким давлением, рудных шламов, бурового раствора, обратного осмоса, закачки соленой воды, горячего масла, противовыбросовых превенторов и подводных применений.

Рисунок 1. Силовая часть для силового насоса Рисунок 2. Гидравлическая часть для силового насоса

Пневматические диафрагменные насосы сочетают возвратно-поступательное движение гибкой мембраны, называемой диафрагмой, с механизмами обратного клапана для перекачки жидкости.Эти насосы обычно имеют две диафрагмы, соединенные с возвратно-поступательным валом, в котором одна сторона диафрагмы контактирует с перекачиваемой жидкостью, а другая сторона контактирует со сжатым воздухом. Возвратно-поступательное движение создается пневмодвигателем, который попеременно нагнетает давление в двух диафрагмах. Давление жидкости обычно эквивалентно давлению приточного воздуха насоса; однако усилительные устройства позволяют специализированным насосам работать при давлениях, в три раза превышающих давление подачи.

Мембранные насосы

доступны во многих конструкционных материалах, не имеют вращающихся уплотнений, физически компактны и не требуют подключения к насосу электричества для работы (см. Рисунок 3). Эти характеристики делают пневматические диафрагменные насосы идеальными для перекачки агрессивных и абразивных жидкостей и работы в летучих средах, установках, где пространство ограничено и требуется портативность. Другими преимуществами этих насосов являются способность самовсасывать, работать всухую и пропускать твердые захваченные жидкости.

Рисунок 3. Мембранный насос.

В поршневых насосах с пневматическим приводом используется возвратно-поступательный поршень и проверочные механизмы для создания потока жидкости и давления. Поскольку они способны создавать давление жидкости, превышающее 6 500 фунтов на квадратный дюйм, эти насосы популярны для перекачивания вязких жидкостей, таких как герметики, клеи, чернила и смазочные материалы. Поршневые насосы обычно удовлетворяют потребности уникальных приложений, для которых требуется оборудование, предназначенное для конкретной работы по дозированию, дозированию или перекачке жидкости.В результате поршневые насосы изготавливаются во многих стилях и конфигурациях для удовлетворения конкретных потребностей пользователей.

Пневматический двигатель и нижняя часть (см. Рисунок 4) — два основных компонента, которые регулируют расход и давление насоса. Пневматический двигатель преобразует сжатый воздух в возвратно-поступательное движение и доступен в нескольких размерах, которые определяются диаметром воздушного поршня. Пневматический двигатель состоит из главного поршня, соединенного с нижним концом. Нижний конец, приводимый в движение пневмодвигателем, использует возвратно-поступательное движение поршня меньшего диаметра для создания давления и потока жидкости.Отношение большей площади поршня пневмодвигателя к меньшей площади поршня нижнего конца позволяет увеличить давление жидкости по сравнению с давлением подаваемого воздуха. Например, если насос работает от подачи воздуха под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм, а площадь поршня пневмодвигателя в четыре раза больше площади нижнего конца, то давление жидкости будет 400 фунтов на квадратный дюйм.

Рисунок 4. Пневматический поршневой насос.

Силовые диафрагменные насосы объединяют важные преимущества поршневых поршневых и диафрагменных насосов.Для этого предусмотрены два отдельных тракта для жидкости: один для перекачиваемой жидкости, а другой — для гидравлической жидкости, которая создает давление в перекачиваемой жидкости (см. Рисунок 5). Это устраняет необходимость в динамическом уплотнении в контуре перекачиваемой жидкости для поршневых поршневых насосов и обеспечивает работу без утечек.

Рисунок 5. Гидравлический силовой контур справа (синий) и контур перекачиваемой жидкости (слева).

Эти два контура жидкости разделяет диафрагма; всасывающий и нагнетательный клапаны регулируют поток жидкости в контуре насоса.Мембрана является насосным элементом, и ее возвратно-поступательное движение вызывается поршнем, вытесняющим гидравлическую жидкость. Утечка перекачиваемой жидкости может произойти при разрыве диафрагмы, но это предотвращается за счет использования многослойных мембран со встроенными функциями аварийной сигнализации. Эти особенности позволяют жидкости оставаться в насосе даже при повреждении одной диафрагмы.

Мембранные насосы

имеют модульную конструкцию, что позволяет использовать силовые рамы с приводом от электродвигателя с несколькими насосными головками.Конфигурации могут быть симплексными, дуплексными, триплексными (см. Рисунок 6), квадрауплексными или септуплексными. В конфигурациях с несколькими головками общие всасывающий и нагнетательный коллекторы обеспечивают снижение пульсации из-за частичного перекрытия потоков. Стандартные конфигурации насосов доступны у производителей; тем не менее, часто используются узлы с индивидуальным дизайном, в которых используются специальные клапаны, рубашки нагрева / охлаждения и детали смачиваемых деталей, такие как титан, дуплексная сталь или хастеллой.

Рис. 6. Конфигурация триплексного силового насоса. Диафрагменные насосы

обеспечивают эффективную перекачку без утечек до 1200 бар (18000 фунтов на кв. Дюйм) для широкого диапазона жидкостей, включая жидкости, наносящие ущерб окружающей среде, ценные, абразивные или вязкие (до 250 кСт).Эти насосы доказали свою безопасность и надежность во многих областях применения, включая химические процессы, ядерную, фармацевтическую, косметическую, биологические процессы, пищевые продукты, а также наземные и морские нефтехимические установки.

Выбор насоса и анализ применения

Выбор насоса — это сложный и высокотехнологичный процесс, который должен выполняться обученным профессионалом. Модуль обучения поршневому насосу учитывает индивидуальные особенности, необходимые для выбора каждого типа поршневого насоса.Есть несколько общих рекомендаций по выбору поршневого насоса для конкретного применения. Три общие категории, требующие рассмотрения, — это свойства жидкости, условия окружающей среды и системные требования.

Перекачиваемая жидкость оценивается по вязкости, удельному весу, температуре, содержанию твердых частиц и ее совместимости с материалами конструкции насоса. Все компоненты, контактирующие с жидкостью, должны противостоять коррозии, включая материалы корпуса насоса, уплотнения, набивку, диафрагмы, плунжеры и клапаны.Указанные материалы конструкции насоса часто являются основными факторами его стоимости. Для высококоррозионных жидкостей могут потребоваться более дорогие материалы, такие как нержавеющая сталь, сплав C, ПВДФ, ПТФЭ и витон; более инертные жидкости могут быть совместимы с менее дорогими материалами, такими как алюминий, сталь, синтетический каучук и термопластические эластомеры.

Как и свойства жидкости, условия окружающей среды могут влиять на конструкцию насоса. Атмосферные условия могут потребовать специальных материалов для насоса, чтобы противостоять коррозии или обеспечить заземление в летучих средах.

Параметры системы, такие как конфигурация трубопроводов, высота входа, высота выхода, доступная мощность, рабочее давление и скорость потока, используются для определения наилучшего типа и размера поршневого насоса для применения. Эти характеристики системы в сочетании со свойствами жидкости позволяют подтвердить, что поршневой насос сможет заливать и обеспечивать заданный объем потока и давления. Критерии спецификации, такие как доступный чистый положительный напор всасывания (NPSHA) из системы, необходимое положительное давление всасывания (NPSHR) насосом и напор нагнетания, требуемый системой, зависят от вышеуказанных параметров.

Когда требования, требуемые системой, рассчитаны и поняты, то типы насосов, которые лучше всего подходят для применения, могут быть выбраны с помощью диаграммы диапазона (см. Рисунок 7). Часто бывает, что для одного применения подходит более одного типа поршневых насосов; Затем пользователь должен по своему усмотрению оценить уникальные особенности и преимущества каждой технологии для приложения.

Рисунок 7. График диапазона для поршневых насосов.

Насосы и системы, Май 2009 г.

Как работают насосы Cat — Насосы Cat

Главная> Обучение> Как работают насосы Cat

Насосы Cat — это тройные поршневые поршневые насосы.Мы предлагаем как трехпоршневые, так и трехплунжерные насосы. В конструкции с принудительным смещением каждый оборот коленчатого вала создает прямое движение в штоках плунжера / поршня, что приводит к положительному выходу потока из насоса. Этот выходной сигнал находится в прямой зависимости от частоты вращения насоса. Отверстие и ход определяют количество жидкости, обрабатываемой при каждом такте и обороте. Давление нагнетания создается ограничением, накладываемым на поток через сопла, или ограничениями ниже по потоку.Наши тройные насосы обеспечивают плавный, постоянный поток и давление. Ограничение ниже по потоку потребует регулировки или клапана для регулирования любых изменений давления.

Поршневой насос «Uniflow» Конструкция

Конструкция поршневого насоса такова, что жидкость непрерывно движется в одном плавном прямом направлении.Такая конструкция обеспечивает большую всасывающую способность и снижает риск кавитации при условии правильной заливки насоса. В начале хода впускной клапан (и поршень) с механическим приводом закрывается. Когда шток поршня движется вперед, жидкость вытесняется через выпускные клапаны. Одновременно жидкость поступает на вход насоса и втекает за впускной клапан. Когда шток поршня начинает обратный ход, впускной клапан механически открывается, позволяя жидкости продолжать движение вперед через поршень в нагнетательную камеру до тех пор, пока ход не будет завершен. Примечание: Натяжение пружины на нагнетательных клапанах требует минимального давления нагнетания 100 фунтов на квадратный дюйм для правильной активации клапанов.

Плунжерный насос «Прямоточный» Конструкция

Усиленная пружиной конструкция с предварительно заданной набивкой плунжерных насосов допускает значительно более высокие давления, чем поршневые насосы. Плунжерные насосы также обладают огромной универсальностью за счет дополнительных приводов с прямым соединением и вариантов материала мокрой части. Как и поршневые насосы, конструкция плунжерного насоса также допускает прямой поток жидкости, однако и впускной, и выпускной клапаны подпружинены, закрываются и открываются гидравлически. В начале хода плунжер вытесняет жидкость в камере коллектора и заставляет нагнетательный клапан открываться. В конце хода есть доля секунды, когда и впускной, и выпускной клапаны закрыты. Когда шток плунжера начинает свой обратный ход, впускной клапан открывается, пропуская больше жидкости в камеру коллектора, тем самым поддерживая плавный прямой поток жидкости. Примечание: Натяжение пружины на нагнетательных клапанах требует минимального давления нагнетания 100 фунтов на квадратный дюйм для правильной активации клапанов.

Плунжерный насос SF «Superflow» Конструкция

В насосах SF и впускной, и выпускной клапаны закрываются с помощью пружины и открываются гидравлически, как и в плунжерных насосах, однако они имеют проточную керамическую конструкцию плунжера. Характеристика непрерывного прямого потока поршневых насосов используется в сочетании с конструкцией уплотнения плунжерных насосов. Эти особенности придают насосам SF сильную всасывающую способность и более высокие характеристики давления. В начале хода впускной клапан закрывается относительно керамических плунжеров, и поток вытесняется через выпускные клапаны. Когда шток плунжера начинает свой обратный ход, впускной клапан открывается [отходит от керамического плунжера] и позволяет входному потоку проникать в камеру коллектора через отверстия в керамическом плунжере. Примечание: Натяжение пружины на нагнетательных клапанах требует минимального давления нагнетания 100 фунтов на квадратный дюйм для правильной активации клапанов.

Конструкция порта промывки

Как и все стандартные плунжерные насосы, коллектор промывочного насоса имеет впускной и выпускной патрубки. Однако на коллекторе промывочного насоса добавлены впускной и выпускной патрубки, позволяющие промывочной жидкости циркулировать между уплотнениями высокого и низкого давления, что продлевает срок службы уплотнения при перекачивании жидкостей с особыми характеристиками.Модели насосов Cat промывочного типа обозначаются буквой «C» или «K» в конце номера модели (т. Е. 781K). Промывочные насосы используются для жидкостей с низкой смазывающей способностью (деионизированная вода) и жидкостей с повышенными температурами. Промывочные жидкости должны быть совместимы со смачиваемыми компонентами первичного насоса и жидкостью первичного насоса. Промывочные жидкости также должны обладать смазывающими свойствами для увеличения срока службы уплотнения. Низкие поток промывки (5 галлонов в час) и давление являются типичными при промывке жидкостей, близких к температуре окружающей среды.Скорость потока обычно выше для жидкостей с повышенными температурами. Промывочная жидкость подается из основного резервуара и заполняется только частично, оставляя в резервуаре место для дополнительного объема. Дополнительный объем возникает из-за того, что первичная жидкость со временем мигрирует через уплотнения насоса. Эта дополнительная емкость резервуара сокращает временной интервал для поддержания качества промывочной жидкости и уровня в резервуаре. Для получения дополнительной информации прочтите Руководство по проектированию плунжерных насосов промывочного типа и обратитесь за дополнительной помощью в Cat Pumps.

Что нового

Демпферы пульсаций Прочтите здесь Мы предлагаем широкий ассортимент демпферов пульсаций для удовлетворения требований любого применения. Представляем наш плунжерный насос 1730 Прочтите здесь Новый стандарт насосов с прямым приводом, обеспечивающий непревзойденную скорость 60 л / мин. НОВИНКА: насосы 2560 и 2565 Прочтите здесь Добейтесь максимальной эффективности с нашими новыми поршневыми насосами 2560 и 2565. Центр обслуживания и ремонта Щелкните здесь Наш центр обслуживания и ремонта насосов Cat предлагает обширную информацию о вашей насосно-насосной системе Cat.

10 основных фактов о поршневых насосах

Требования к уникальной конструкции системы этого типа насоса часто игнорируются или применяются неправильно, что влияет на надежность и работу.

Автор: Гэри Дайсон и Херб Тэкетт младший (Hydro, Inc.)
Издатель: Pumps & Systems / июль 2015 г.

Поскольку центробежные насосы широко используются, инженеры по насосному и вращающемуся оборудованию, как правило, знакомы с принципами работы этого оборудования, характеристиками и критериями выбора.

Image 1. Хотя центробежные насосы являются предметом длительного обучения, сокращающееся количество поршневых насосов привело к потере понимания уникальных требований к конструкции системы этого типа насосов.(Изображения и графика любезно предоставлены Hydro, Inc.)

Несмотря на то, что центробежные насосы являются предметом длительного обучения, сокращение количества поршневых насосов привело к потере понимания уникальных требований к конструкции системы этого типа насосов. Спецификации центробежных насосов теперь обычно и неправильно применяются к поршневым насосам, что может привести к серьезным проблемам с надежностью.

Конечные пользователи должны учитывать эти 10 ключевых фактов о поршневых насосах, которые могут повлиять на надежность и работу.

1. Пульсации давления
В отличие от центробежных насосов, поршневые насосы сильнее взаимодействуют со всей системой в результате создаваемых ими пульсаций давления. Из-за линейного возвратно-поступательного движения плунжера / поршня скорость плунжера / поршня равна нулю в двух точках: в конце каждого хода, когда плунжер / поршень меняет направление в полностью переднем и полностью обратном положениях.

Пульсации, создаваемые этой переменной скоростью, взаимодействуют с системой трубопроводов и могут быть разрушительными.Пульсации присутствуют как в системе всасывания, так и в системе нагнетания, и их можно уменьшить путем правильного выбора насоса и применения устройств для демпфирования давления. Анализ и модификация насосной системы также могут значительно повысить надежность насоса.
2. Производительность и скорость
Расход поршневого насоса определяется фиксированным смещенным объемом внутри его жидкостного цилиндра и скоростью (скоростью насоса или об / мин), с которой плунжер / поршень может перемещать эту жидкость через систему.Это машины с фиксированным объемом.

Самый простой способ изменить расход поршневого насоса — это изменить скорость, с которой плунжеры / поршни перемещают жидкость через клапаны насоса в систему. Кривая производительности поршневого насоса отличается от характеристики центробежного насоса. Закрытие нагнетательного клапана увеличивает давление, но не меняет расход.

Поршневые насосы работают с гораздо меньшей скоростью, чем центробежные насосы. Увеличивая скорость, можно снизить срок службы упаковки и запечатывания машины.Уравновешивание скорости и размера плунжера может повысить надежность и увеличить срок службы плунжера и уплотнения.

Рис. 1. Кривые расхода и давления насоса

3. Набивка и уплотнение
Конфигурация сальника поршневого насоса, скорость и обработка поверхности плунжера влияют на герметизирующую способность и срок службы сальника и плунжера / штока поршня.

Плунжер / шток поршня в конструкции сальникового уплотнения без смазки полагается на перекачиваемую жидкость для обеспечения смазки между набивкой и плунжером, что помогает поддерживать низкие температуры.Изменение конфигурации набивки и / или покрытия плунжера может значительно продлить срок службы сальника и плунжера / штока поршня.

4. Эффективность и производительность
В целом поршневой насос более эффективен, чем центробежный. Поршневые машины обычно применяются в системах с низким расходом / высоким напором. Центробежные насосы могут иметь КПД до 40 процентов при работе с низким расходом / высоким напором. Возвратно-поступательная машина может иметь КПД более 90 процентов при той же работе.Использование поршневых машин может помочь конечным пользователям добиться значительной экономии энергии.

5. Покрытия плунжера
Твердые покрытия плунжера наносятся для сопротивления износу, вызываемому линейным движением между набивкой и плунжером. Хотя эти покрытия могут быть эффективными, технология нанесения покрытий быстро развивается, и новые износостойкие материалы могут значительно продлить срок службы поршня.

Керамические покрытия, которые когда-то были самыми современными, теперь могут быть улучшены путем нанесения покрытий из высокоскоростного кислородного топлива (HVOF).Керамические покрытия твердые, но очень хрупкие. В промышленных условиях эта хрупкость может привести к повреждению во время транспортировки, сборки или обычного обращения, что может привести к отказу оборудования.

6. Утечка в атмосферу
Из-за требований по выбросам в окружающую среду многие пользователи поршневых насосов рассматривают возможность замены своих машин диафрагменными насосами. Несмотря на то, что поршневые машины имеют систему уплотнения, которая протекает, ее устранение и сбор возможны, что позволяет насосу соответствовать нормам о неорганизованных выбросах в окружающую среду.Доработка сальникового уплотнения обходится намного дешевле, чем замена машины.

Рисунок 2. Постоянный рабочий объем — насос одностороннего действия

Рисунки 3 и 4. Постоянный рабочий объем — насос двойного действия

Рисунки 5 и 6. Стандартные конструкции сальникового уплотнения без смазки

7. NPSHR
Требуемый чистый положительный напор на всасывании центробежного насоса (NPSHR) определяется, когда напор упал на 3% в условиях пониженного чистого положительного напора на всасывании (NPSHA).

Для поршневого насоса падение производительности на 3% является критерием определения NPSHR. NPSHA снижается до тех пор, пока падение мощности не превысит 3%.

NPSH, доступный при 3-процентном сокращении мощности, по определению устанавливается как NPSHR.

Ряд компонентов может быть изменен для улучшения NPSHR. Эти модификации намного проще, чем требуются центробежной машине.

Изображения 2 и 3. Повреждение керамического поршня

Рисунки 9 и 10.Требуемый чистый положительный напор на всасывании

8. Ремни
Во многих поршневых машинах до сих пор используются приводные ремни на колесах разного диаметра, чтобы обеспечить соответствие скорости машины требованиям к рабочим характеристикам. Тип, количество и установка ремней важны, а неправильная установка и применение могут привести к поломке.

9. Вязкость
При работе с высокой вязкостью поршневые машины работают значительно лучше центробежных машин.Поршневые насосы могут легко обрабатывать высоковязкие жидкости, и эта вязкость мало влияет на скорость потока, чего нельзя сказать о центробежных машинах.

10. Обучение
Центробежные насосы широко известны, и их применение широко распространено. Обучение специалистов по поршневым насосам может значительно улучшить понимание этих машин и помочь пользователям повысить их производительность и надежность.

— См. Дополнительную информацию по адресу: http: //www.pumpsandsystems.com / поршневые-насосы / июль-2015-10-ключевые-факты-о-поршневые-насосы

Насосы прямого вытеснения

Насосы прямого вытеснения имеют расширяющуюся полость на стороне всасывания и уменьшающуюся полость на стороне нагнетания. Жидкость втекает в насосы, когда полость на стороне всасывания расширяется, и жидкость вытекает из нагнетания, когда полость схлопывается. Объем является постоянным для каждого цикла работы.

Насосы прямого вытеснения можно разделить на два основных класса

Принцип прямого вытеснения применяется независимо от того, является ли насос роторным насосом

• эксцентриковый насос
• шестеренчатый насос
• поршневой насос
• мембранный насос
• винтовой насос
• шестеренчатый насос
• лопастной насос
• регенеративный (периферийный) насос
• перистальтический

Насос прямого вытеснения, в отличие от центробежного или роторно-динамического насоса, будет производить такой же поток при заданной скорости (об / мин) независимо от давления нагнетания.

• Позитивные Поршневые насосы это «машина потока константы»

Положительные Поршневой насос никогда не должен работать с закрытыми клапанами на нагнетательной стороне насоса — это не Запорных голов, как Насосы центробежного. Насос прямого вытеснения, работающий при закрытых нагнетательных клапанах, продолжает создавать поток до тех пор, пока давление в нагнетательной линии не возрастет, пока линия не лопнет или насос не будет серьезно поврежден — или и то, и другое.

Предохранительный или предохранительный клапан на нагнетательной стороне поршневого насоса абсолютно необходим .Предохранительный клапан может быть внутренним или внешним по отношению к насосу. Как правило, внутренний клапан следует использовать только в качестве меры предосторожности. Настоятельно рекомендуется установить внешний предохранительный клапан в нагнетательной линии с обратной линией к всасывающей линии или питающему резервуару.

Поршневые насосы

Типичные поршневые насосы — это

• плунжерные насосы
• диафрагменные насосы

Плунжерные насосы состоят из цилиндра с поршневым поршнем в нем.В головке цилиндра установлены всасывающий и нагнетательный клапаны. Во время такта всасывания плунжер втягивается, и всасывающие клапаны открываются, вызывая всасывание жидкости в цилиндр. При прямом ходе плунжер выталкивает жидкость из нагнетательного клапана.

При использовании только одного цилиндра расход жидкости варьируется от максимального расхода, когда плунжер перемещается через средние положения, и нулевого расхода, когда плунжер находится в крайних положениях. Когда жидкость ускоряется в системе трубопроводов, тратится много энергии.Вибрация и «гидроудары» могут стать серьезной проблемой. Обычно проблемы компенсируются использованием двух или более цилиндров, работающих не синхронно друг с другом.

В диафрагменном насосе плунжер создает давление гидравлического масла, которое используется для изгиба диафрагмы в насосном цилиндре. Мембранные насосы используются для перекачивания опасных и токсичных жидкостей.

Роторные насосы

Типичные роторные насосы:

• шестеренчатые насосы
• лопастные насосы
• лопастные насосы
• винтовые насосы
• периферийные насосы
• винтовые насосы

В шестеренчатом насосе жидкость захватывается отверстием между зубьями шестерен двух одинаковых шестерен и чеканка насоса на стороне всасывания.Со стороны нагнетания жидкость выдавливается, когда зубья двух шестерен вращаются друг относительно друга.

Лопастной насос работает так же, как шестеренчатый насос, но с двумя лопастями, приводимыми в действие внешними синхронизирующими шестернями. Доли не контактируют.

Винтовой насос с прогрессивным ротором состоит из металлического ротора, вращающегося внутри покрытого эластомером или эластичного статора. Когда ротор вращается, между ротором и статором образуются прогрессивные камеры от конца всасывания к концу нагнетания, перемещающие жидкость.

Плунжерный насос Cat 7CP

Плунжерные насосы Cat высокого давления

на входе Типоразмеры

Расход	До 285 л / мин
Напор (давление)	До 690 бар на выходе
от 1/4 ”до 2 1/2”
Рабочая температура	До 115 ° C
Опции привода	Оснащенный вал, электродвигатель Двигатель

Серия насосов CAT, состоящая из трехплунжерных насосов высокого давления, предназначена для использования там, где требуется очень высокое давление.Эти поршневые поршневые насосы прямого вытеснения подходят для применений с чрезвычайно высоким давлением на промышленных и морских рынках. Эти плунжерные насосы CAT способны создавать давление до 690 бар и могут работать с жидкостями с вязкостью до 500 сП.

Непревзойденная конструкция плунжерных насосов CAT позволяет им достигать таких высоких давлений, что делает их пригодными для применений, с которыми другие типы насосов не могут справиться. Плунжеры движутся синхронно, это помогает насосу производить низкий пульсирующий и плавный поток.Камеры в трехплунжерном насосе удерживают точное количество жидкости, что обеспечивает постоянный и точный поток. Изменение скорости насосов CAT с помощью коробки передач или частотно-регулируемого привода позволяет насосу достигать различных скоростей потока при поддержании постоянного высокого давления. Плунжерные насосы CAT более чем на 50% энергоэффективнее, чем насосы других типов.

С этими насосами CAT могут поставляться различные аксессуары, в том числе демпферы пульсаций для обеспечения более плавного потока и сброса давления, а также клапаны регулирования давления для регулирования давления и в качестве меры безопасности для оператора.

Общие области применения плунжерных насосов CAT включают очистку под высоким давлением, запотевание, охлаждение и запотевание, энергетику, нефть и газ, судостроение, строительство и разработку карьеров, транспорт и транспортные средства, сельское хозяйство, продукты питания и напитки, металлообработку и производство, химическую промышленность и переработку , обратный осмос и вода, окружающая среда и отходы.

Серия трехплунжерных насосов CAT доступна из латуни, никель-алюминиевой бронзы и нержавеющей стали. Уплотнения и уплотнительные кольца в этих плунжерных насосах могут поставляться из многих материалов, включая витон, EPDM, PTFE и NBR.Комбинации металлов и каучуков придают диапазону плунжерных насосов CAT большой диапазон гибкости, что делает их пригодными для работы с большинством жидкостей.

Сводка по диапазону

• Способность выдерживать давление до 690 бар и расход до 285 л / мин

• Может достигать постоянного высокого давления при различных скоростях потока

• Скорость потока легко поддерживать, поскольку расход прямо пропорционален скорости двигателя.

• Может работать с жидкостями с вязкостью до 500 сП

• Доступны из латуни, никель-алюминиевой бронзы и нержавеющей стали 316

• Доступны уплотнения и уплотнительные кольца из широкого диапазона материалов, включая витон, EPDM, PTFE и NBR

• Доступны демпферы пульсаций, предохранительные клапаны, регуляторы давления и другие аксессуары

• Высокоэффективная конструкция, обычно с КПД 90%, снижающая эксплуатационные расходы

• Более чем на 50% эффективнее, чем у других насосов Типы

• Оптимизированные коленчатые валы для минимизации износа

• Нет возможности m Смешивание перекачиваемого продукта и смазочного материала для насоса

• Доступны модели, сертифицированные Atex

Подробнее о поршневых насосах

.