Насосы объёмного типа: классификация, принцип работы и физическая зависимость

Принцип действия этих насосов основан на периодическом изменении объемов рабочих камер, герметично отделенных друг от друга и попеременно сообщающихся с патрубками подвода и отвода жидкости. При этом вытеснение жидкости из рабочих камер (при уменьшении их объема) производится элементами звеньев насоса, которые конструктивно могут иметь вид зуба шестерни, пластины, плунжера, поршня, гибкой диафрагмы и т. д.

Работу такого насоса легко уяснить на примере однокамерного поршневого насоса (рис. 3). Герметичная рабочая камера насоса .^ограничена внутренними поверхностями крышки 1, стенок цилиндра 2, а также днища поршня 3, который является вытеснителем и совершает возвратнопоступательное движение под действием внешней силы F, приложенной к штоку 4.

Процесс работы насоса можно разделить на последовательностьдвух основных циклов:всасывание, то есть заполнение рабочей камеры насоса жидкостью из бака Б, и нагнетание или вытеснение жидкости из рабочей камеры в напорную линию 6 гидравлического привода или системы.

У роторных насосов можно дополнительно наблюдать перенос жидкости в рабочих камерах из зоны всасывания в зону нагнетания.

Всасывание происходит при выполнении условия p < pa, где p — давление в рабочей камере насоса, p_a — давление жидкости в баке, обычно равное атмосферному давлению.

Вакуум (разрежение) образуется путем увеличения объема камеры насоса при перемещении поршня со штоком вправо. Под действием разности давлений Ap = p_a — p жидкость из бака через входной обратный клапан К01 по всасывающей линии 5 поступает в насос.

При обратном ходе поршня (влево) объем рабочей камеры насоса уменьшается, поршень оказывает на жидкость силовое воздействие и вытесняет ее через выходной обратный клапан К02 в напорную линию гидравлического привода с давлением p = F/S >p_a, где S— площадь поршня.

Происходит процесс нагнетания.

Часть жидкости в процессе нагнетания перетекает из рабочей камеры насоса через зазор между поршнем 3 и цилиндром 2 в штоковую полость и по дренажной линии 7 отводится в бак.

Величина внутренней утечки зависит от величины зазора, перепада давлений между полостями насоса и вязкости рабочей жидкости.

Достоинства и недостатки объемных насосов.

К основным свойствам объемных насосов, которые обусловлены принципом действия и отличают их от насосов динамических (например, центробежного насоса), относятся следующие:

• • цикличность рабочего процесса и связанная с ней неравномерность подачи жидкости;
• • герметичность насоса, то есть постоянное отделение напорной линии от всасывающей;
• • самовсасывание, то есть способность объемного насоса создавать вакуум во всасывающем трубопроводе, заполненном воздухом, достаточный для подъема жидкости до уровня расположения насоса;
• • жесткость расходной характеристики, что означает малую зависимость производительности насоса от давления жидкости на выходе;
• • независимость давления, создаваемого насосом, от скорости движения вытеснителей и скорости течения жидкости.

Исходя из перечисленных свойств объемных насосов, можно составить их положительные и отрицательные качественные характеристики.

Достоинства объемных насосов:

• • возможность жесткого разграничения всасывающей (питающей) магистрали от напорной, что позволяет исключить обратный ток рабочей жидкости через насос;
• • возможность забора жидкости из емкостей (водоемов), уровень которых ниже уровня расположения насоса;
• • возможность перекачивания жидкостей, имеющих относительно высокую вязкость;
• • постоянство давления жидкости в напорной магистрали (кроме насосов, работающих в импульсном режиме — поршневые, диафрагменные и т. п.);

Недостатки объемных насосов:

• • неравномерность подачи жидкости в напорную магистраль в конструкциях насосов, имеющих цикличную (импульсную) подачу (поршневые, диафрагменные, аксиальные и т. п.);
• • сложность конструкции (и, как следствие, — высокая стоимость), обусловленная необходимостью тщательной герметизации всасывающих и вытесняющих объемов (камер) насоса, подгонки и притирки сопряженных поверхностей деталей насоса, высокие требования к качеству сборки и эксплуатации;
• • относительно небольшая подача жидкости в сравнении с динамическими насосами (например, центробежными), имеющими одинаковую удельную массу (это связано с ограниченными размерами рабочих камер объемных насосов).