Плунжерный водяной насос — отличительные особенности и применение в быту

Если вы решили заняться автомобильным бизнесом в виде автомойки или просто решили содержать свой личный автомобиль в идеальной чистоте, не прибегая к сервисным услугам, то при разработке конструкции для мойки своими руками не обойтись без использования насосов высокого давления. Наиболее оптимальным вариантом в этом случае является использование плунжерных моделей, обеспечивающих необходимое давление в системе и отличающихся высокой производительностью и ценой.

Содержание статьи:

Что такое плунжерный насос. Принцип действия

Основным элементом насоса является плунжер — длинный вытеснитель в форме цилиндра с малым диаметром. В отличие от поршневого вида, уплотнитель размещен внутри наружного цилиндра, в котором перемещается плунжер, соприкасаясь с его стенками. При обратном ходе плунжера в рабочую камеру через впускной клапан засасывается жидкость, при поступательном движении впускной клапан закрывается и жидкость выталкивается наружу через выпускной.

Рис. 1. Устройство и принцип работы плунжерного насоса

Отличия плунжерных насосов от поршневых

Очень многие путают плунжерный и насос поршневого вида из-за схожести принципа действия и конструкции (в рабочем цилиндре перемещается вытеснитель). Однако имеются существенные отличия, делающие плунжерные насосы незаменимыми устройствами во многих областях.

Плунжер имеет цилиндрическую форму, позволяющую максимально точно и с высокой чистотой обработать его поверхность, что нельзя сказать о внутренней поверхности цилиндров, обработка которой технически и технологически затруднена. Это позволяет максимально точно подогнать плунжер к геометрии поверхности рабочего цилиндра, что положительно сказывается на показателях выходного давления.
В отличие от поршня с короткой длиной рабочей поверхности выталкивателя, цилиндр плунжера имеет удлиненную форму, что позволяет разместить по его ходу большое количество уплотнителей и соответственно получить на выходе более высокое давление.
Уплотнители в плунжерных видах находятся на внутренней стороне рабочего цилиндра, которую технологически сложно обработать с высокой чистотой и точностью, плунжер, соприкасающийся с уплотнителями, наоборот имеет очень высокий класс обработки — этот фактор также позволяет получить в плунжерных насосах очень высокое давление.

В современных высококачественных плунжерных насосах точность изготовления очень высока — рабочий цилиндр перемещается внутри внешнего с зазором между стенками около 2-3 мкм., а уплотнители размещаются с внешней стороны к плунжеру на его входе и выходе из цилиндра.

В отличие от поршневых видов, рабочая поверхность которых при соприкосновении с жидкостью при высоких давлениях деформируется, в плунжерных насосах жесткий и прочный рабочий цилиндр не меняет своей формы при высоких давлениях, что делает их незаменимыми при необходимости точной дозировки жидкостей.

Рис. 2 Внутреннее устройство плунжерного насоса

Благодаря своим конструктивным особенностям плунжерные насосы позволяют получить давление на выходе в 3 раза больше по сравнению с поршневыми при тех же размерах рабочей камеры.

Область применения

Плунжерные модели являются устройствами специального назначения, создающими очень высокое давление, поэтому в быту практически не применяются. Основные области их использования — промышленная сфера, они находят применение в следующих отраслях:

В химической промышленности для перекачки веществ с высокой вязкостью и их точной дозировки при изготовлении химических соединений, не вступающих в реакцию с металлом.
Для подачи дозированного количества воды и других жидкостей с высоким давлением.
В нефтедобывающей и газовой промышленности при бурении скважин.
В энергетической промышленности в парогенераторах.
В машиностроении при изготовлении оборудования с гидроприводом с рабочим давлением до 3000 бар., автомобилестроении в системах впрыска дизельных двигателей.
Плунжерные насосы для воды широко применяются в сервисных центрах для мойки автомобилей.

Одна из нетрадиционных областей применения плунжерных насосов — водоструйная очистка и резка материалов. При давлении около 2000 бар. струя воды способна удалять лакокрасочное покрытие или ржавчину без остатка. Технология широко используется при очистке железобетонных конструкций, бортов кораблей и взлетно-посадочных полос. Струя воды давлением 3500 бар позволяет получить наивысшую степень чистоты поверхностей WJ-1 по международному стандарту.

Рис. 3 Внешний вид плунжерного насоса

Основные характеристики плунжерных насосов

Плунжерные насосы относятся к объемным видам, то есть при увеличении объема рабочей камеры жидкость поступает в устройство, а при уменьшении объема выталкивается.

Потребляемая мощность. Потребляемая электроэнергия напрямую зависит от производительности и создаваемого давления, в этом отношении плунжерные модели имеют преимущество перед другими видами в связи с высоким КПД более 90%.
Производительность. Определяется объемом рабочей камеры насоса, имеет широчайший диапазон от десятых долей литра в минуту до десяти тысяч.
Рабочее давление. Рабочее давление плунжерных видов варьируются в широких пределах от сотен до тысяч бар., максимальное значение составляет около 3500 бар.
Модели отличаются друг от друга количеством плунжеров.

Работе насоса присущи повышенные вибрации, отрицательно сказывающиеся на его сроке службы и эксплуатационных характеристиках. Инженерным решением этой проблемы стало использование в одном агрегате нескольких плунжеров, работающих со сдвигом фаз. Наиболее часто встречается трехплунжерные модели со смещением хода рабочих цилиндров в 120 градусов, максимальное количество плунжеров может достигать 6. Реализация этого способа достигается установкой на валу двигателя трех эксцентриков, управляющих ходом цилиндров плунжера со сдвигом в 120 градусов.

Плунжерный насос в устройстве автомойки своими руками

В быту можно использовать плунжерные насосы высокого давления для воды при организации моек для автомобилей своими руками.

Рис.4 Гидравлическая схема автомойки

Для этого понадобятся следующие компоненты:

Плунжерный насос высокого давления для воды на 100 — 200 бар. и производительностью 15 л./мин. Водные электронасосы с электроприводом найти довольно сложно, обычно к ним подключают электродвигатель.
Электродвигатель 2 — 3 Квт. с максимальной частотой вращения около 2000 об./мин.
Редуктор и клиноременная передача для соединения электродвигателя и насоса. Можно непосредственно соединить вал насоса и двигателя при помощи мягкой муфты, способной нивелировать разницу валов и избежать поломок в случае заклинивания.
Шланги из армированной резины или пластика высокого давления.
Пистолет с форсункой и рукояткой, управляющей подачей воды.
Бак для воды с подпиткой от водопроводной магистрали и фильтрующим элементом на выходе. Необходимость отдельного бака для мойки автомобиля связана с тем, что в него добавляют автошампуни — это невозможно сделать при прямом подключении насоса к водопроводной магистрали.
Для удобства работы в системе необходимо использовать регулировку мощности насоса в паре с разгрузочным клапаном, отравляющим лишнюю воду обратно в бак.

Рис.5 Комплектующие для мойки автомобилей своими руками

Основные элементы монтируются на жесткой раме, которую для удобства перемещения снабжают колесами и ручкой.

Плунжерные насосы являются довольно дорогими устройствами, широко используемыми в промышленности для создания высокого давления рабочих жидкостей и их точной дозировки. В быту они могут быть использованы в системах, предназначенных для мойки автотранспорта своими руками.

Советуем почитать: Насос высокого давления для воды