Влаштування поршневих насосів та принцип дії
Найпершими гідравлічними машинами, що перетворюють механічну енергію руху поршня на механічну енергію рідини і відомими ще до нашої ери, були саме поршневі насоси. Зазнаючи різних доповнень, принцип їх дії не змінювався з тих пір.
У поршневому насосі, за рахунок циклічної зміни об'єму, відбувається циклічне заповнення циліндрів рідиною з її подальшим витісненням.
Як найпростіший зразок роботи будь-якого сучасного поршневого насоса, може служити робочий цикл простої одноступінчастої гідравлічної машини, що складається з циліндричної робочої камери з двома напірними отворами і всмоктувальним і здійснює всередині неї зворотно-поступальні руху поршня. Для перетворення обертального руху на зворотно-поступальну конструкцію передбачається кривошипно-шатунний механізм.
Всмоктування рідини в такому пристрої відбувається за рахунок створення в робочій камері низького тиску під час руху поршня вправо при закритому нагнітальному клапані, а напір рідини, що перекачується, відкриває всмоктувальний клапан і робоча камера повністю заповнюється.
Потім при зворотному русі поршня, в циліндрі створюється надлишковий тиск, значно більший, ніж у нагнітальному патрубку. Всмоктуючий клапан закривається, а нагнітальний відкривається для подачі, за рахунок чого відбувається процес нагнітання або витіснення рідини, що дорівнює об'єму робочої камери, в напірний колектор трубопроводу.
Корисний об'єм робочої камери це різниця між максимальним та мінімальним її об'ємами, зумовленими положенням поршня.
Від частоти руху поршня залежить безперервність надходження робочої рідини. Щоб тиск усередині напірного трубопроводу був стабільним, зазвичай використовуютьсягідравлічні агрегати двосторонньої дії з декількома робочими камерами, точніше, циліндри в них поділені на дві рівні частини, у кожній з яких є оснащені клапанами всмоктувальні та напірні патрубки. Така конструкція дозволяє у різних частинах мати різний тиск. У той час, як в одній частині під дією руху поршня йде процес всмоктування, в іншій здійснюється нагнітання та навпаки. Для боротьби з пульсацією застосовують повітряні ковпачки та гідроакумулятори.
До поршневих насосів одинарної дії належать плунжерний або кільчастий насос, а також діафрагмовий насос. Діафрагмовий відрізняється від плунжерного лише наявністю в його робочій камері спеціальної активної чи пасивної діафрагми. Активні діафрагми, передаючи зусилля на рідину від штока, знаходяться під високим тиском і тому через свою низьку втомну міцність застосовуються в поршневих насосах низького тиску з великим числом хитань. А пасивні діафрагми лише відокремлюють рідину, що передає енергію від плунжера до рідини, що перекачується, і тому їх застосовують у насосах з високими тисками при малій кількості хитань.
Більш складну конструкцію мають поршневі насоси подвійної дії, що забезпечують більш рівномірну подачу рідини, що перекачується за рахунок наявності в них двох і більше робочих камер. Кожна камера працює як насос одинарної дії, а, в так званих, диференціальних насосах у правій робочій камері, що використовується як допоміжна, відсутні клапани, але за рахунок її наявності подача рідини не залежить від рухів поршня.
Можливість регулювання напірного тиску за рахунок варіювання частотних діапазонів поршневого ходу, малі габарити та взаємозамінність вузлів деталей є основними плюсами поршневих насосів.
Донедоліків можна віднести неможливість через високий тиск на вході послідовно з'єднати декількох поршневих насосів в один ланцюг, неможливість перекачування рідких середовищ з абразивними частинками, потреба додаткової охолоджувальної системи і додаткового ущільнення між поршнем і стінками циліндрів робочих камер. А також, на відміну від інших об'ємних насосів, насоси поршневі не оборотні через наявність клапанів, оскільки не можуть працювати в режимі гідродвигуна.