«Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация» (стр. 11 )

клапан.

б)

Рис.21. Паровой поршневой насос.

1- паровой цилиндр; 2- паровой золотник; 3- паровой сальник; 4- водяной сальник; 5- шток; 6,7- рычаги парораспределения; 8- клапаны; 9- водяной цилиндр.

  Поршневым называют возвратно-поступательный насос, у которого рабочие органы выполнены в виде поршней.

Поршневые насосы различаются по следующим показателям:
1. по кратности действия (отношение объема жидкости, подаваемого насосом за два хода поршня, к объему, описанному поршнем за один ход):

простого, многократного (двойного, тройного, четверного, дифференциального) действия;

2. по быстроходности - частота вращения вала, или число двойных ходов поршня в секунду:

тихоходные (<14), нормальные (14 — 25), быстроходные (25 — 60), особо быстроходные (60—130);

по давлению нагнетания, МПа:

низкого (<0,5), среднего (0,5—5,0), высокого (>5,0);

по подаче, м3/ч:

малой (до 20), средней (20—60), большой (>60);

по роду перекачиваемой жидкости:

водяные (для пресной и морской воды), масляные, топливные, кислотные;

по конструктивному исполнению:

поршневые, скальчатые, одинарные, сдвоенные, строенные, горизонтальные, вертикальные, наклонные;

по типу привода: 

электрические, паровые;

по способу соединения с двигателем:

приводные (редукторные, безредукторные), прямодействующие.

Конструкция поршневых насосов.

  Поршневые насосы выполняют горизонтальными и вертикальными.
На рис. 21 представлена конструкция горизонтального парового насоса. Поршень водяного цилиндра 9 приводится в движение непосредственно штоком 5 парового поршня 1. Такие насосы обычно выполняют двухцилиндровыми для обеспечения равномерности подачи и удобства осуществления нужного парообеспечения.  Каждый из штоков пары цилиндров (парового и водяного) управляет парораспределением соседнего цилиндра.
  Поршневые насосы с электрическим приводом могут быть как с горизонтальным, так и с вертикальным расположением цилиндра (число цилиндров бывает 1—3).
  Насосы с электрическим приводом при различных диаметрах цилиндров охватывают области напоров до 700 м вод. ст. и подачи до 60 м3/ч.

Основные детали поршневых насосов и материалы для них.
 

К главным деталям насоса относятся следующие.

1. Поршни гидравлических цилиндров:

дисковые (цельные и составные), скальчатые. 

2. Материал:

чугун, бронза, сталь. 

3. Скалки (открытые и закрытые) снабжены бронзовой рубашкой.
4. Уплотнения поршней:

самопружинящие кольца (из чугуна, бронзы, стали, пластмассы), неразрезные кольца (из эбонита, фибры),  заливка белым металлом подшипников с проточенными лабиринтными канавками,  манжеты (из кожи, резины, прорезиненной ткани), 

Набивки сальников:

мягкие из хлопчатобумажных тканей, пеньковые асбестовые (в виде плетеных шнуров и колец, пропитанных графитожировой смазкой); манжетные металлические и полуметаллические стыки полуколец набивки должны быть разнесены на расстояние 1/4 окружности штока. мягкая набивка - насосах со скоростью поршня 1 м/с и давлением до 3,0 МПа допускаются уплотнения любого типа; в насосах с высоким давлением нагнетания применяются только манжетные уплотнения.

Клапанные коробки и клапаны:

для насосов многократного действия клапанные коробки имеют отдельные камеры; для насосов двойного действия характерно наличие одной разделительной перегородки клапанной коробки. 

Сдвоенные прямодействующие насосы имеют общие четырехкамерные клапанные  коробки.  Клапаны (самодействующие):

металлические (латунь, бронза, сталь), неметаллические (кожа, резина, пластмассы), композитные (металлические клапаны с облицовкой из кожи, пластмассы, бакаута и др.). Резиновые клапаны не выдерживают высокой температуры и разрушаются под действием масла, попадающего в конденсат.

По конструкции клапаны бывают:

тарельчатые, конические, пластинчатые (одна или несколько пластин волнистых или плоских толщиной 2—5 мм, набор латунных пластин толщиной 1—1,5 мм, нижние пластины имеют отверстия диаметром 4 мм, сдвинутые одни относительно других), кольцевые (одно - и многокольцевые), шаровые. откидные.

К. п.д. и мощность поршневого насоса.

Полезную мощность N (кВт) поршневого насоса определяют по формуле:

N=QсgH/1000,

где (Q — подача насоса, м3/с; с — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

g - ускорение силы тяжести, м2/с;

Н — напор, создаваемый насосом, м; 1000 — переводной коэффициент).
 

Полезную мощность насоса в условиях эксплуатации можно определить по выражению
  Nп = pмQс

Где: pм = рман + pвак — манометрический напор, развиваемый насосом кПа; 

рман и pвак — показания манометра и мановакуумметра, кПа;

Qc — подача насоса, м2/с.
  Для определения мощности насоса необходимо знать величины

гидравлических, объемных и механических потерь в насосе.
 

Гидравлические потери h вызваны вихреобразованием в жидкости и трением ее о стенки

проточных полостей насоса. У поршневых насосов скорости жидкости в проточной части и

гидравлические потери малы, поэтому гидравлический КПД достаточно высок и составляет

0,6—0,98.  Объемные потери q складываются из щелевых qщ и чисто объемных qч. о., т. е.
  q = qщ + qч. о.
 

Щелевые потери qщ, представляют собой протечки жидкости через зазоры в уплотнениях

клапанов, поршней и сальников. Чисто объемные потери qч. о. характеризуют степень заполнения

цилиндра перекачиваемой жидкостью вследствие выделения из жидкости растворенных в ней

газов, отрыва жидкости от поршня при чрезмерно большом числе двойных ходов поршня и т. п.
 

Чисто объемные потери qч. о. по сравнению со щелевыми вызывают несущественные потери

энергии, чем практически пренебрегают, тогда q ≈ qщ.

Действительная подача насоса с учетом объемных потерь составит Q = Qт - q,

  Где: Qт — идеальная (теоретическая) подача.
 

По ГОСТу величина объемного КПД поршневого насоса должна находиться в пределах

0,82— 0,99. Раздельное определение щелевых и чисто объемных потерь опытом или расчетом

крайне затруднительно. Поэтому у поршневых насосов вместо объемного КПД определяют

коэффициент подачи зп = Q/Qт.
 

Механические потери энергии Nм от механического трения в сальниках, поршнях, подшипниках

и кривошипно-шатунном механизме зависят от конструкции насоса, его технического состояния

и работы системы смазки. У прямодействующих насосов трущихся деталей меньше, чем у

кривошипных, и механический КПД у таких насосов более высок и обычно составляет 0,85 —

0,95, тогда как у кривошипных насосов он составляет 0,65 — 0,90.

Рис. 22 Графики подачи поршневых насосов.

В условиях эксплуатации на судах поршневые насосы имеют ряд преимуществ по сравнению с насосами других типов.

К достоинствам поршневых насосов относятся:

способность самовсасывания («сухого» всасывания); возможность достижения высоких давлений; способность перекачивания разнообразных жидкостей при различных температурах, в том числе многокомпонентных сред большой вязкости; к. п. д.; простота конструкции и надежная работа прямодействующих насосов, которые при наличии на судне парового котла не требуют специальных двигателей.

К недостаткам поршневых насосов относятся:

неравномерность подачи и колебание давления; большие габариты и масса; большой расход пара (20--60 кг/ч на 736 Вт) у прямодействующих насосов; необходимость применения воздушных колпаков и контроля работы; резкое снижение подачи при работе на жидкостях, отличающихся высоким давлением насыщенных паров.

Объёмная производительность (подача) поршневого насоса определится по формуле:

                Q = F*s*n*k*зн  ,

где:  Р - площадь поршня М2  S - ход поршня, м;

  n - частота вращения коленчатого вала, об/мин ;

  к - коэффициент подачи насоса.

Поршневой насос (конструкция рис. 21). Насос предназначен для перекачки воды и нефтепродуктов. У насосов, перекачивающих нефтепродукты, поршни 2 чугунные с текстолитовыми уплотнительными кольцами, а у перекачивающих воду, поршни латунные с эбонитовыми кольцами.

  Роторными называются насосы, у которых механическая энергия равномерно вращающегося ротора-вытеснителя, создаёт энергию перемещающегося потока жидкости.

РОТОРНО -  ШЕСТЕРЁНЧАТЫЕ НАСОСЫ

Конструктивно роторы выполняются в виде сопрягаемых зубчатых шестерен (шестеренные насосы), в виде одного или нескольких сопрягаемых винтов (винтовые насосы), с одной или

Рис. 23  Роторные  насосы.

несколькими вращающимися пластинами (пластинчатые насосы). Подача роторных насосов равномерная, им не нужны клапаны для обеспечения всасывания или нагнетания. Роторные насосы используются для перекачивания чистых вязких жидкостей, не приводящих к износу трущихся поверхностей и большим утечкам через зазоры. Насос (рис 23.) состоит из ведущей 4 и ведомой 9 шестерен, входящих в зацепление и вращающихся в корпусе 3. При вращении шестерен, раскрываются их впадины, и в полости всасывания создаётся пониженное давление Р1. Жидкость заполняет впадины и переносится в полость нагнетания, где вытесняется из неё зубьями входящими в зацепление и отводится при давлении нагнетания Р2.