К объемным относится большое число насосов различных типов: поршневые, плунжерные, диафрагмовые, винтовые, шестеренные и др. Наиболее распространенными из объемных насосов являются поршневые и плунжерные. В системах водоснабжения и канализации поршневые насосы в настоящее время применяются относительно мало: для подъема воды из скважин малого диаметра, для перекачивания вязких жидкостей, например осадка из первичных отстойников, а также в качестве дозировочных насосов.
Рис. 5.1.
хемь возвратно-поступательных насосов
о — поршневой насос одностороннего действия; 6 — плунжерный насос двустороннего действия
Рис. 5.2. Схема дифференциального плунжерного насоса
1— плунжер; 2 — шток; 3 — всасывающий клапан; 4 — нагнетательный клапан
Поршневые и плунжерные насосы относятся к возвратно-поступательным. Устройство и принцип работы поршневого насоса одностороннего действия можно уяснить из рис. 5.1, а. Такой насос состоит из рабочей камеры 1 со всасывающим и напорным клапанами ВК и НК и цилиндра 2 с поршнем 3, совершающим возвратно-поступательное движение. К рабочей камере присоединены всасывающий и напорный трубопроводы.
За один цикл, т. е. за один поворот вала 4 с кривошипом 5 в цилиндр засасывается, а затем выталкивается объем жидкости, равный
V = FS (5.1)
где S и F — ход и площадь поршня.
В плунжерном насосе двустороннего действия (рис. 5.1,6) обе полости поршня являются рабочими, и за один ход поршня в прямом направлении одновременно происходит всасывание и нагнетание жидкости. Эти же процессы повторяются и при ходе поршня в обратном направлении.
При одних и тех же площадях поршня F, одинаковом ходе S и постоянном числе ходов в единицу времени подача насосов двустороннего действия в 2 раза больше подачи насосов одностороннего действия. Кроме того, насосы двустороннего действия обеспечивают более равномерную подачу жидкости.
С целью большего выравнивания подачи применяют строенные насосы. Эти насосы состоят из трех насосов одностороннего действия, объединенных общим коленчатым валом. Кривошипы каждого из объединенных таким образом насосов расположены под углом 120 ° по отношению друг д кругу.
Равномерную подачу обеспечивают также и дифференциальные насосы (рис. 5.2). В таких насосах обе полости поршня так же, как и у насосов двустороннего действия, являются рабочими. Но в отличие от насосов двустороннего действия эти насосы имеют только два клапана: всасывающий и нагнетательный. Поэтому за один оборот коленчатого вала (кривошипа) в этих насосах происходят один цикл всасывания и два цикла нагнетания. При одинаковых с насосами одностороннего действия габаритных размерах дифференциальный насос обеспечивает такую же подачу, но с большей равномерностью.
В соответствии с приведенными схемами, а также в зависимости от назначения, условий работы и конструкции можно принять следующую классификацию возвратно-поступательных насосов.
1. По роду действия — насосы:
а) одностороннего действия;
б) двустороннего действия;
в) строенные;
г) сдвоенные двустороннего действия;
д) дифференциальные.
2. По расположению цилиндров — насосы:
а) горизонтальные;
б) вертикальные.
3. По конструкции рабочего органа — насосы:
а) поршневые, в которых дисковый поршень, снабженный уплотняющими устройствами (манжетами, поршневыми кольцами), перемещается в расточенном цилиндре;
б) плунжерные, у которых вместо поршня применяют плунжер (скалку) в виде полого стакана, который движется в уплотняющем сальнике, не касаясь внутренних стенок цилиндра; плунжерные насосы проще и надежнее в эксплуатации, так как у их нет сменных уплотняющих деталей (колец, манжет);
в) с проходным поршнем — вертикальные насосы, вода в которых при нагнетании проходит внутри поршня через нагнетательный клапан, расположенный в верхней его части.
4. По способу приведения насоса в действие — насосы:
а) приводные — от двигателя, соединенного с насосом шатунным механизмом и соответствующими передачами;
б) прямодействующие — паровые, у которых поршень насосного цилиндра расположен на общем штоке с поршнем паровой машины (паровая машина составляет с насосом общий агрегат).
5. По назначению—насосы для подачи: раствора, бетона, кислоты, масла и т. п.