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往复泵的5大工作特点
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往复泵的工作原理

往复泵结构通常由两大部分组成:一部分是直接输送液体,把机械能转换为液体压力能的液力端,另一部分是将原动机的能量传给液力端的传动端。液力端主要包括液缸体、活塞(或柱塞)、吸入阀和排出阀等部件,吸入阀与排出阀均为单向阀;传动端主要有曲柄、连杆、十字头等部件。活塞、吸入阀及排出阀构成的空间称为泵的工作室。

往复泵的工作原理可分为吸入和排出两个过程。当曲柄以角速度w逆时针旋转时,活塞从左止点(外止点,即活塞离曲轴旋转中心很远处)开始向右移动,液缸工作室容积增大,压力降低,吸入罐中液体在压力差的作用下克服吸入管路和吸入阀等的阻力损失进入液缸中,开始吸入过程,直到活塞运行到右止点,吸入过程结束;当曲柄转过180°以后,活塞开始从右止点(内止点)向左移动,液缸工作室容积减小,液体受到挤压,而通常情况下认为液体是不可压缩的,于是泵缸内液体压力急剧增加,在这一压力作用下吸入阀关闭而排出阀被打开,泵缸内液体在泵内外压差的作用下被排送到排出管路中,这个过程称为排出过程,直到活塞运行到左止点,排出过程结束。活塞在原动机带动下,来回往复一次,完成一次吸入过程和一次排出过程,称为一个工作循环。当往复泵的曲柄以角速度w不停地旋转时,往复泵会不断地吸入和排出液体。

往复泵的工作特点

从往复泵的工作原理可以看出,往复泵有以下工作特点:

1)流量与扬程无关

往复泵的流量只与活塞的直径D、行程S和往复次数n有关,而与泵的扬程无关。往复泵在排出管路中任何压力下,其流量基本是不变的,流量与扬程的关系曲线基本是一条直线。但在高压时,由于泄漏损失增加,流量稍有减少。因此,往复泵不能像离心泵那样,用调节排出阀改变排出压力的办法来调节流量。另外,由于往复泵的流量与排出压力无关,往复泵适于输送黏度比较大的液体。

2)具有自吸能力

往复泵启动前不像离心泵那样需要先行灌泵,能自行吸入液体。但实际使用时仍希望泵内充满液体,一方面可以实现液体的立即吸入和排出,另一方面也可以避免活塞(或柱塞)在泵缸内产生干摩擦。往复泵的自吸能力与转速有关,转速提高,不仅液体流动阻力增加,而且液体流动中的惯性损失也加大。当泵缸内压力低于液体汽化压力时,会造成泵抽空而失去吸入能力。因此,往复泵的转速不能太高,一般泵的转速为80~200r/min,吸入高度为4~6m。

3)所产生的扬程可以无限高

往复泵的扬程取决于泵在其中工作的装置特性,排出阀开度越小,泵缸内液体越难排出。但活塞往复一个行程所需要的时间是近似恒定的,液体又是近似不可压缩的,所以输出液体的压力(即所产生的扬程)也会越高。只要原动机有足够的功率,泵及管路材料强度足够,填料密封有相应的密封性能,从理论上来讲,往复泵的排出压力可以无限高。也会是说,同一台往复泵在不同的装置中可以产生不同的扬程。

由此可知,往复泵不能像离心泵那样进行“闭闸启动”。同时,从安全角度考虑,往复泵装置中必须装安全阀,防止因排出阀堵塞而造成“憋泵”等恶性事故的发生。

4)可用作计量泵

容积式泵的流量取决于密封工作腔容积变化的大小和次数。往复泵正常工作时,可根据液缸的容积和往复次数计算出泵的流量。通过采用各种行程调节机构,往复泵可用作计量泵。

5)流量不均匀

往复泵吸入和排出液体的过程是不连续的,并且活塞做的是变速直线运动,因而瞬时流量不均匀,排出压力脉动,泵在运转中易产生冲击和振动。尤其是当排出压力的变化频率与排出管路的自振频率相等或成整倍数时,即会引起共振。往复泵的流量、压力脉动会使原动机的负载不均匀,缩短泵和管路的使用寿命。同时,流量和压力的脉动还会使往复泵的吸入条件变坏。因此,往复泵结构上常采用多缸泵、双作用泵和设置空气室的办法来减少流量与压力的脉动。

目前,往复泵很高压力可以达到1000MPa以上。与离心泵相比,往复泵一般效率比较高,特别是在小流量下仍然有很高的效率。



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