Конструкции поршневых насосов 

Вертикальные штанговые насосы применяются для подъема воды и нефти из скважин малого диаметра (до 200 мм) глубиной до 100 м, при расходе воды до 100 м³/час. В этих насосах поршень выполняется проходным (рис. 67). 

Работа штангового насоса происходит следующим образом. При движении поршня вверх открывается всасывающий клапан Кв а нагнетательный клапан Кн закрывается, причем за один ход происходит всасывание и нагнетание. 

При обратном движении поршня нагнетается лишь небольшая часть воды, равная  S, где      - площадь поперечного сечения штанги. 

Производительность штангового насоса простого действия определяется по формуле (5.2) а двойного действия — по формуле  (5.8) где  - площадь поршня в м; S — ход поршня в м, n —число двойных ходов в минуту. 

В состав штанговой насосной установки входит поршневой насос с проходным поршнем, колонна напорных труб, приводная лебедка с двигателем и набор штанг для соединения поршня насоса с лебедкой (рис. 68). 

Цилиндр насоса опускается до динамического уровня воды в скважине и крепится на колонне напорных труб. Уплотнение между цилиндром и поршнем осуществляется кожаными или резиновыми манжетами. Число манжет зависит от высоты подъема. Тип клапана зависит от диаметра цилиндра. Шаровые клапаны применяются при диаметрах цилиндров до 100 мм, а тарельчатые — от 75 мм и более.

Штанговые насосные установки тихоходные, поэтому между двигателем и поршнем насоса для превращения вращательного движения в возвратно поступательное и для уменьшения числа ходов поршня установлена приводная лебедка. В связи с тихоходностью установка получается громоздкой и сложной. Кроме этого, при эксплуатации проявляются и другие недостатки этих установок, связанные с необходимостью периодической замены манжет, штанг и клапанов.

Эти недостатки и малая производительность поршневых штанговых насосов ограничивают применение их для целей водоснабжения. Достаточно большое количество ранее оборудованных штанговыми насосными установками скважин для водоснабжения поселков и небольших населенных пунктов находятся в эксплуатации. 

В Сибири распространен поршневой насос Михайлова, в котором вместо штанги применяется стальной трос, а вместо манжет уплотнение поршня достигается лабиринтными кольцевыми канавками по его цилиндрической поверхности. Эта конструкция отличается простотой и надежностью. Ввиду низкого числа ходов все поршневые насосы приводятся в движение либо паровой машиной непосредственно, либо быстроходным двигателем через редуктор, ременную или клинноременную передачу. 

Паровые прямодействующие насосные агрегаты отличаются тем, что паровой и насосный поршни в них расположены на общем штоке. Эти насосные агрегаты отличаются простотой конструкции, надежной и спокойной работой, регулируемостью подачи в широких пределах (за счет снижения числа ходов, уменьшения подачи пара в паровую машину) , безопасностью в пожарном отношении при перекачке легковоспламеняющихся жидкостей. 

В связи с этим, несмотря на тихоходностъ и низкую экономичность, паровые прямодействующие насосы находят применение для расходов жидкости от 0,5 до 500 м3/час. при давлении до 100 кг/см2. На рис. 69 дан чертеж парового прямодействующего насоса. Свежий пар от котла подается поочередно в правую и левую полости парового цилиндра; пар приводит в движение паровой и насосный поршни. 

Переключение пара осуществляется с помощью системы рычагов и золотника. Наибольшее распространение получили паровые прямодействующие насосные агрегаты с насосами двойного действия. Приводные поршневые насосы обычно выполняются нерегулируемыми. Существуют, однако, приводные поршневые насосы с регулированием только производительности при неизменном напоре. 

Регулирование производительности поршневых насосов может быть ступенчатым или плавным. Ступенчатое регулирование осуществляется путем изменения радиуса кривошипа, хода поршня, применением привода через ступенчатый шкив, или коробок передач между двигателем и насосом и т.д.. 

Плавное регулирование поршневых насосов осуществляется изменением числа ходов поршня путем изменения числа оборотов. Число оборотов кривошипа при регулировании ограничивается:

• допустимой скоростью движения поршня, которая из условия прочности деталей и их износа должна находиться в пределах: для поршневых приводных насосов от 0.1 до 0.5 м/сек, для плунжерных насосов от 0,3 до 1,0 м/сек и для паровых прямодействующих насосов от 0,4 до 0,7 м/сек;
• минимальным давлением на входе в насос. Для предохранения насоса от поломки при чрезмерном увеличении давления на корпусе насоса устанавливается предохранительный клапан.