Индикаторная диаграмма поршневого насоса

Индикаторная диаграмма поршневого насоса – графическая зависимость изменения давления от времени или перемещения рабочего органа в замкнутом объеме, который попеременно соединяется со входом и выходом насоса.

Индикаторную диаграмму получают с помощью индикатора давления, который представляет собой небольших размеров цилиндр с поршнем, нагруженный пружиной. Пространство под поршнем соединено с помощью трехходового крана с рабочей камерой насоса. В одном из положений кран соединяет подпоршневое пространство с атмосферой. Шток поршня через важільний механизм приводит в движение карандаш, который чертит индикаторную диаграмму.

Идеальная индикаторная диаграмма совершенного поршневого насоса (при отсутствии утечек жидкости и запаздывания открытия и закрытия клапанов) имеет вид прямоугольника (рис. 4.21).

Рис. 4.21. Идеальная индикаторная диаграмма поршневого насоса

Процесс всасывания жидкости в рабочую камеру отвечает прямой ab, процесс нагнетания – прямой cd.

При условии отсутствия утечек и практической несжимаемости жидкости линии повышения bc и снижения da давления в цилиндре располагаются вертикально.

Действительная индикаторная диаграмма поршневого насоса также близка к форме прямоугольника, но с небольшим наклоном линий изменения давления в цилиндре bc и da и наличием волнообразных участков (рис. 4.22).

Наклон линий bc и da обусловлен постепенным, а не мгновенным закрытием клапанов, а, следовательно, постепенным увеличением или соответственно уменьшениям давления в цилиндре. То есть на процессы повышения и понижения давления в цилиндре тратится некоторое время, что на диаграмме отвечает отрезкам времени t₁ и t₂.

При изменении направления движения поршня в цилиндре происходит закрывание одного и открывание другого клапанов. Сопротивление отрыва клапанов от седел достаточно значительное. Поэтому давление в точке с, что отвечает моменту отрыва нагнетательного клапана, превышает значение давления другой части линии нагнетания. По той же причине давление в точке а, которая отвечает моменту отрыва всасывающего клапана, меньше давления линии всасывания. Волны, которые указывают на наличие затухающих колебаний, возникают от колебательного движения клапанов.

Рис. 4.22. Действительная индикаторная диаграмма поршневого насоса

Площадь индикаторной диаграммы выражает работу, которая выполняется поршнем за один оборот вала. Разделив площадь индикаторной диаграммы на ход поршня, получим среднее индикаторное давление

где и – соответственно среднее по индикаторной диаграмме значение разрежения (вакуума) в цилиндре насоса и давление нагнетания.

Индикаторная мощность насоса определяется выражением

.

Анализ действительных индикаторных диаграмм позволяет выявлять неполадки в работе поршневого насоса, такие как попадание в рабочую камеру значительного количества воздуха и его задержка в ней, позднее закрытие всасывающего и нагнетательного клапанов, негерметичное закрытие клапанов и др. [39].