Плунжерный насос (plunger pump) предназначен для откачивания воздушной, газовой или жидкостной среды до низких или средних давлений методом изменения рабочего объема насоса. Для герметизации рабочих полостей используется масляное уплотнение.
Плунжерный насос
Главная особенность плунжерного вакуумного насоса – высокая производительность, которая может достигать 560 л/с. Создаваемое давление насоса досягает 40 МПа.
Рабочая температура воздуха для работы оборудования от 5⁰С до 35⁰С, ниже этого предела масло потеряет свои смазочные свойства, а выше – будет чрезмерно перегреваться насос.
Плунжерный насос идеально подходит для непрерывной бесперебойной работы, поскольку обладает практически неограниченным сроком эксплуатации. Насос легко справляется не только с газами, но и с жидкими смесями. Его принцип работы позволяет перекачивать вязкие вещества и жидкости с абразивными включениями. Исключением являются опасные, ядовитые и химически активные к металлу или смазке откачиваемые среды. Поэтому сфера использования плунжерных насосов очень обширна.
Область применения плунжерных насосов:
- металлургия;
- автомобилестроение и машиностроение (в гидроприводах);
- пищевая индустрия (в установках обратного осмоса);
- медицина и фармацевтика;
- энергетика (изготовление электрических приводов);
- электроника;
- нефтепереработка (бурение скважин, транспортировка нефтепродуктов);
- химическая промышленность (производство химически нейтральных к деталям и смазке веществ, дозировка составляющих).
Плунжерные насосы бывают объемного и необъемного типа, которые в свою очередь подразделяются на виды по конструктивным признакам.
Виды плунжерных насосов:
- с горизонтальным исполнением;
- с вертикальным исполнением;
- многоплунжерный;
- ручной;
- механический;
- с герметичными цилиндрами;
- многоцилиндровый.
Также насосы различаются по виду откачиваемой среды и могут быть водными, вакуумными, нефтяными и т.д.
Каждый из этих видов имеет свои особенности, позволяющие их применять в разных целях, но все они обладают одинаковым рядом достоинств.
Преимущества использования плунжерного насоса:
- экономичность;
- производительность;
- надежность;
- долговечность за счет отсутствия трения между деталями;
- совместимость с любой вакуумной системой, благодаря возможности изменения характеристик и параметров оборудования.
Конструкция насоса несложная и не требует больших усилий при эксплуатации, что также является явным достоинством.
Объем откачиваемого газа напрямую зависит от расстояния, на которое перемещается плунжер. Это позволяет максимально использовать рабочее пространство насоса, поэтому КПД оборудования достигает 90%.
Недостатком плунжерного насоса является большая пульсация, но ее можно несколько уменьшить при помощи специальных наладочных работ или применением нескольких плунжеров.
В промышленности чаще всего применяется объемный плунжерный насос, в котором откачивание происходит за счет возвратно-поступательных движений плунжера.
В зависимости от принципа действия насоса существуют плунжерные насосы:
- одностороннего действия;
- двухстороннего действия.
Оборудование двухстороннего действия еще называется агрегатами высокого давления (high pressure pumps).
Среди производителей вакуумного оборудования, которые изготавливают плунжерные насосы, хорошо себя зарекомендовали японские производители, например, Osaka Vacuum. Они производят большой ассортимент плунжерных насосов и вакуумных систем на их основе. Главное достоинство японских насосов – качество и надежность. Известными марками являются Vickers, Atos, Bonezzi и много других. Не стоит забывать и отечественного производителя, огромный ассортимент плунжерных насосов предлагает российский завод Синергия, представительство которого находится в Москве.
Плунжерный насос высокого давления
Принцип действия насоса высокого давления основан на увеличении хода плунжера, что, соответственно, увеличивает не только производительность, но и получаемое давление. Длина хода увеличивается за счет двухстороннего всасывания или наличия нескольких плунжеров.
Двухстороннее действие обозначает, что процесс откачивания происходит с двух сторон цилиндра, внутри которого двигается шток (плунжер). Перемещаясь вправо, шток создает давление для всасывания с левой стороны и нагнетает среду, выталкивая ее из рабочей камеры, справа. При движении влево процессы происходят в обратном порядке. Таким образом, объем перекачиваемой жидкости или создаваемое давление газа на выходе увеличивается в два раза. Тот же принцип действия имеют поршневые двухсторонние насосы.
Насосы высокого давления промышленного значения могут создавать давление до 3,5 мбар при мощности около 800 кВт.
Плунжерный насос, принцип работы
Принцип действия плунжерного насоса подобен работе поршневого насоса. Отличием является то, что движение в цилиндре производит не поршень, а специальный шток (плунжер). Кроме этого, плунжер в цилиндре перемещается не соприкасаясь со стенками цилиндра, что значительно увеличивает ресурс работы оборудования. Герметичность рабочей камеры обеспечивают сальниковые уплотнения, которые при этом предотвращают трение и износ деталей.
Принцип работы плунжерного насоса:
- Плунжер перемещается вдоль цилиндра, совершая возвратно-поступательные движения, которые ему придает коленвал электрического двигателя.
- Двигаясь в сторону двигателя, плунжер увеличивает объем рабочей камеры и создает разряжение, которое открывает впускной клапан. При этом рабочая полость наполняется откачиваемой смесью или газом.
- Совершая обратное движение, плунжер увеличивает давление в камере, благодаря чему впускной клапан закрывается и открывается выпускной. Смесь выталкивается из камеры пока шток не дойдет до крайнего положения.
- После этого плунжер снова возвращается назад, создавая разряжение, которое закрывает выход и открывает входное отверстие. И процесс повторяется снова.
Именно такая цикличность работы вызывает нежелательную пульсацию и вибрацию оборудования. При наличии нескольких плунжеров в конструкции, пульсация сглаживается. Производители успешно используют такую возможность в трехплунжерных насосах или двухцилиндровых с двухсторонним действием. Вообще, трехплунжерный насос считается самым удачным вариантом для тихой и стабильной работы.
Пульсация негативно сказывается на долговечность оборудования, поэтому при наличии чрезмерной вибрации рекомендуется периодически проводить техническое обслуживание насоса, чтобы избежать его преждевременного выхода из строя.
Чаще всего плунжерный насос требует подтягивания крепежных элементов, которые могут ослабеть из-за вибрации. Также слабым местом насоса являются сальниковые уплотнения, из-за большой нагрузки на них, их необходимо периодически заменять. Большая пульсация может повлиять на соосность валов, что может привести к неправильной работе и поломке вала, поэтому нужно периодически проверять и валы.
