Устройство и принцип работы плунжерного насоса

Для работы в условиях высокого давления в гидравлической системе используется плунжерный насос, который отличается высокой прочностью и долговечностью. Чаще всего для работы в среде повышенного давления воды применяются погружные агрегаты плунжерного типа, например, модель марки Hawk. Это оборудование сконструировано таким образом, чтобы создавать необходимое давление в водопроводной магистрали. Не менее важно, что такое насосное изделие отличается прекрасной производительностью, которая достигает 90 %. В нашей статье мы рассмотрим особенности устройства, принцип работы подобного насосного оборудования, а также вероятные поломки. Чтобы вам было проще выполнять ремонт плунжерного насоса, в конце статьи предложено видео на эту тему.

Особенности и область использования

Плунжерные агрегаты высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор воды или другой жидкости. Он может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.

Если вы разбираетесь в устройстве и принципе работы такого насоса, то его ремонт выполнить несложно. Как правило, дозировочный гидравлический агрегат плунжерного типа относится к разряду нефтепромышленного и бурового оборудования. Однако ручной НД (насос дозировочный), например, марки  Hawk, может с успехом использоваться для перекачки воды и других жидкостей в разных отраслях и быту.

Плунжерный насос благодаря конструктивным особенностям и простой схеме устройства имеет ряд отличительных особенностей:

• В нагнетателе агрегата создаётся предельно высокое давление.
• Вакуумный прибор высокого давления может перекачивать вязкие жидкости и среды с абразивными частицами.
• Агрегаты можно эксплуатировать в полевых условиях.

Аксиально-плунжерные агрегаты очень напоминают поршневые насосы. Главное отличие между ними состоит в конструкции рабочего органа. Гидравлический дозировочный прибор плунжерного типа вместо рабочего поршня использует плунжер, который выполнен в виде пустотелого цилиндра. Плунжер перемещается в уплотняющем сальнике и при  этом не касается поверхности рабочей камеры. Поршневой агрегат и аксиально-плунжерное изделие очень схожи по гидравлическим характеристикам, однако эксплуатация и ремонт прибора плунжерного типа проходят легче, поскольку он имеет меньшее количество изнашиваемых деталей.

Высокие эксплуатационные характеристики аксиально-плунжерных насосов высокого давления воды способствуют тому, что они используются не только в перечисленных отраслях, но и для решения различных производственных задач на обогатительных фабриках, в химическом производстве и некоторых узкоспециализированных сферах промышленности.

НД в последнее время очень редко используется в канализационных и водопроводных системах. Зато гидравлический НД (ручной дозатор) нашёл своё применение в скважинах небольшого диаметра, где он применяется для подъёма воды. Также аксиально-плунжерный агрегат подходит для перекачки вязких жидкостей (осадка из отстойника) и может использоваться как ручной дозатор в быту, например, модели марки Hawk.

Классификация

Все агрегаты плунжерного типа, будь то насос марки Hawk или другого производителя, делятся на несколько видов:

• с горизонтальным расположением цилиндров;
• с вертикальным расположением цилиндров;
• вакуумный;
• многоплунжерный;
• ручной;
• автоматический;
• с герметичными цилиндрами;
• многоцилиндровый.

Устройство

Как правило, дозировочный агрегат плунжерного типа относится к приборам объёмной группы. Рабочие механизмы насоса двигаются возвратно-поступательно (аксиально). Схема устройства агрегата одностороннего действия выглядит следующим образом:

• В рабочей камере НД находится напорный и всасывающий клапан, а также цилиндр с рабочим поршнем – плунжер.
• Этот поршень совершает возвратно-поступательные движения, то есть двигается аксиально.
• К рабочей камере высокого давления присоединён напорный трубопровод и всасывающий шланг.
• За один цикл, равный повороту вала с кривошипом, в полость цилиндра всасывается, а потом под давлением выталкивается определённый объём жидкости, который зависит от площади поршня и его хода.

Схема работы агрегаты высокого давления двухстороннего действия выглядит так:

1. В таком НД обе полости в цилиндре являются рабочими.
2. Благодаря этому за один ход поршневого элемента в прямом направлении осуществляется всасывание и выталкивание жидкости.
3. Такие процессы происходят и при обратном движении поршня в плунжере.

Важно: такая схема работы НД двухстороннего действия позволяет увеличить подачу в два раза в сравнении с агрегатами одностороннего действия. Помимо этого такой гидравлический прибор обеспечивает более равномерную подачу жидкости.

Принцип работы

Главная рабочая деталь плунжерного насоса – это металлический стержень, совершающий возвратно-поступательные движения. В качестве движущей силы плунжера выступает электропривод. Поскольку он является ведущий рабочей деталью, к его механической прочности предъявляются высокие требования.

Принцип работы любого агрегата плунжерного типа (например, насоса Hawk) основан на том, что все движущиеся механизмы не соприкасаются с внутренней плоскостью рабочей камеры. Неважно, ручной или автоматический дозатор используется, принцип работы выглядит следующим образом:

1. Когда плунжер осуществляет движение вправо, происходит снижение давления в рабочей камере. При этом параметры всасываемости устройства остаются на прежнем высоком уровне.
2. Во время такого движения механизма происходит перемещение рабочей среды в рабочую камеру.
3. Во время движения плунжера в обратную сторону происходит обратный процесс, и жидкость вытесняется из камеры.

Поскольку дозировочный гидравлический насос сконструирован таким образом, что во время его интенсивной работы возникают пульсации и вибрации разного рода, это негативно сказывается на общей работе и долговечности прибора. Чтобы сгладить такое деструктивное воздействие, выполняется подключение нескольких рабочих плунжеров. По сути, такой плунжерный насос состоит из трёх агрегатов одностороннего действия, объединённых одним коленчатым валом. При этом кривошипы каждого объединённого насосного оборудования располагаются пол углом 120° друг к другу.

Также равномерную подачу жидкости обеспечивает дифференциальный плунжерный насос, в котором обе полости цилиндра являются рабочими. Однако такой дозатор имеет только два клапана: нагнетательный и всасывающий. Именно поэтому подобный ручной или автоматический дозатор за один оборот коленчатого вала обеспечивает один цикл всасывания жидкости и два цикла выталкивания. В этом случае подача воды будет такой же, как у агрегатов одностороннего действия, но равномерность подачи повысится.

Частые неисправности

Даже самое современное насосное оборудование, например, марки Hawk, иногда требует ремонта. К распространённым неисправностям можно отнести такие поломки:

1. Из-за повышенной вибрации ослабевает крепление к кронштейну.
2. Периодически нужно проверять соосность валов и подтягивать винты крепления.
3. Иногда требуется выполнять замену манжеты и ремонт вала.