Движение жидкости в клапанах поршневых насосов

Назначение клапанов ясно из изложенного выше.

Теория действия клапанов поршневых насосов сложна и не дает в ряде вопросов законченных решений. Здесь приводятся лишь некоторые основные понятия и эмпирические зависимости.

Различают следующие типы клапанов:

  1. подъемные, движущиеся нормально к опорной поверхности, имеющие наибольшее распространение;

  2. шарнирные, вращающиеся около закрепленной оси;

  3. золотники, перемещающиеся по опорной поверхности.

Открытие перекрываемых отверстий у клапанов, отмеченных в пунктах. «а» и «б», происходит под влиянием разности давлений ниже и выше клапана; открытие золотников — вынужденное.

Различают:

  1. весовые, или грузовые, клапаны, закрывающие отверстия под влиянием своего веса;

  2. пружинные клапаны, закрывающие отверстия под влиянием веса и пружины;

  3. клапаны с вынужденной посадкой, осуществляемой особым механизмом. Закрытие золотников вынужденное.

В зависимости от конструкции различают тарелчатые клапаны с плоской опорной поверхностью, конусные с конической опорной поверхностью, шаровые, групповые и т. д.

В условиях неустановившегося движения клапан при подъеме и посадке движется различно, причем движение это весьма сложно и подчиняется сложным зависимостям.

Основные требования, предъявляемые к клапану при его конструировании: спокойная посадка без стука, зависящая от скорости, с которой клапан садится на седло, возможно меньшее сопротивление, открытие и закрытие отверстий с меньшим запозданием возможно ближе к моментам нахождения поршня в мертвом положении.

Для расчета клапанов приводятся различные методы и приемы, базирующиеся на опытных данных. Формула: hmax n ≈ 500 – 600, (где hmax — максимальная высота подъема клапана в мм; n — число оборотов насоса в мин.), будучи принята при расчете клапанов, должна обеспечить согласно опытам проф. Куколевского, безударную посадку.

Существуют и иные, основанные на опыте методы подбора и расчета клапанов для достижения посадки их без стука.

Существенными элементами в расчете являются скорость через отверстие в клапане и сопротивление в клапане, возникающее вследствие изменения здесь величины и направления скорости движения. Скорость движения в клапане меняется, подъем его также меняется, изменяются и сопротивления.

На фиг. 105 показана кривая изменений потери напора в клапане hкл на протяжении хода поршня. Как видно из кривой, потеря напора в начале хода поршня наибольшая, а далее почти постоянная. Объясняется это тем, что в момент начала движения клапана необходимо преодолеть его инерцию.