книги / Насосы, компрессоры и холодильные установки. Перемещение жидкостей, насосные машины

Подача шестеренчатого насоса с одинаковыми колесами эвольвентного зацепления

где R – радиус начальной окружности; h – высота головки зуба. Начальная окружность – это теоретическая окружность зубчатого колеса, принадлежащая его начальной поверхности. Схема работы шестеренчатого насоса с внутренним за-

цеплением приведена на рис. 3.1.3.

Насос состоит из двух шестерен с внутренним зацеплением: ведущей шестерни 1 и ведомой шестерни 2. Ведущая шестерня закреплена на валу привода. В пространстве между шестернями находится разделитель 3. Когда шестерни выходят из зацепления, они создают разрежение с всасывающей стороны 4 насоса и жидкость течет в образовавшуюся полость. Жидкость перемещается в карманах между зубьями шестерен 1, 2 и разделителя 3. Когда шестерни входят в зацепление, то они вытесняют жидкость в область нагнетания 5 и она под давлением выталкивается в напорный патрубок насоса.

1

2

Рис. 3.1.3. Схема работы шестеренчатого насоса с внутренним зацеплением

Шестеренчатые насосы применяются для перекачки топлива и смазочных масел, работают в гидравлических системах и системах микродозирования.

121

Преимущества конструкции шестеренчатых насосов:

–простота конструкции (два подвижных элемента и одно уплотнение вала);

–возможность перекачки жидкостей с высокой вязко-

стью;

–работа без пульсаций;

–возможность регулировки зазора между зубьями и кор-

пусом;

–возможность использования как реверсивного насоса, который будет осуществлять перекачку жидкости в прямом и обратном направлении.

Недостатки конструкции шестеренчатых насосов:

–чувствительность к твердым включениям в жидкости;

–подшипники постоянно находятся в перекачиваемой

среде;

–недопустимость работы без жидкости;

–низкая эффективность при перекачке жидкости с низкой вязкостью.

3.2. Пластинчатые (шиберные насосы)

Рабочим органом пластинчатых (шиберных) насосов является ротор с закрепленными на нем пластинами (шиберами). В зависимости от места входа жидкости в насос относительно ротора существуют шиберные насосы:

–с внешним подводом жидкости;

–с внутренним подводом жидкости.

Схема работы пластинчатого насоса с внешним подводом жидкости приведена на рис. 3.2.1.

Ротор 1 с прорезями, в которые вставлены пластины 2, находится в цилиндрической части корпуса 3. Оси вращения ротора 1 и цилиндрической части корпуса 3 смещены относительно друг друга (имеют эксцентриситет е). Из-за наличия эксцентриситета е при вращении ротора 1 объем пространства между пластинами 2 циклично изменяется (сначала увеличива-

122

ется, далее уменьшается) и жидкость переносится в межлопаточных пространствах из полости всасывания в полость подачи. При е = 0 количество жидкости, которое переносится из полости всасывания в полость нагнетания, является одинаковым и насос жидкость не подает.

2

Нагнетание

жидкости

e

3

1

Рис. 3.2.1. Схема работы пластинчатого насоса с внешним подводом жидкости

На рис. 3.2.2 приведен вид с разрезом пластинчатого насоса с внешним подводом жидкости.

Всасывание

жидкости

Рис. 3.2.2. Пластинчатый насос с внешним подводом жидкости

123

Подача пластинчатого насоса с внешним подводом жид-

кости

где fA – площадь межлопастного пространства при пробегании его по замыкающей дуге ab (см. рис. 3.2.1); l – длина пластины; z – количество пластин; n – частота вращения колеса; η0 – объемный коэффициент насоса.

Схема работы пластинчатого насоса с внутренним подводом жидкости приведена на рис. 3.2.3.

Ротор 1 с прорезями, в которые вставлены пластины 2, находится в цилиндрической части корпуса 3. Ротор 1 имеет осевое отверстие, которое неподвижной перегородкой разделяется на 2 полости: А – полость всасывания, В – полость подачи. Полости всасывания А и подачи В внутри ротора 1 связаны с объемом между пластинами 2 через сквозные каналы 4. Оси вращения ротора 1 и цилиндрической части корпуса 3 имеют эксцентриситет е. Из-за этого при вращении ротора 1 по часовой стрелке объем пространства между пластинами 2 циклично изменяется и жидкость переносится в межлопаточных пространствах из полости всасывания А в полость подачи В.

Рис. 3.2.3. Схема работы пластинчатого насоса с внутренним подводом жидкости

124

Преимущества конструкции пластинчатых насосов:

–перекачка жидкостей с низкой вязкостью при относительно высоком давлении;

–компенсация износа пластин;

–возможность работы без жидкости на короткие промежутки времени;

–только одно уплотнение вала;

–возможность создавать значительный вакуум для всасывания жидкости.

Недостатки конструкции пластинчатых насосов:

–сложность обслуживания, требуется большое количество запасных частей;

–не создают высокое давление;

–не могут работать с жидкостями с высокой вязкостью;

–невысокая стойкость к абразивным частицам в жидко-

сти.

3.3. Винтовые насосы

Рабочими органами винтовых насосов являются сцепленные друг с другом винты (червяки).

Общая схема работы винтового насоса приведена на рис. 3.3.1, а.

При вращении винта 1 перекачиваемая жидкость попадает в каналы между витками винта 1 и корпуса 3 и перемещается в осевом направлении. При вращении винта 1 замыкающая пластина 2 перемещается вверх. Для непрерывной работы винтового насоса она должна быть бесконечной, что конструктивно выполнить невозможно.

В существующих конструкциях винтовых насосов роль пластины 2 (см. рис. 3.3.1, а) выполняют замыкающие винты 2, витки которых плотно входят в межвитковые каналы основного (ведущего) винта 1, перегораживая их (рис. 3.3.1, б).

Подача винтового насоса с одним рабочим и двумя замыкающими червяками

125

где n – частота вращения основного червяка; d – диаметр червяка; η0 – объемный коэффициент насоса.

Нагнетание жидкости Нагнетание

жидкости

Рис. 3.3.1. Схема работы винтового насоса: а – общая схема работы; б – схема работы винтового насоса с одним рабочим и двумя замыкающими винтами

Преимущества конструкции винтовых насосов:

– возможность перекачки жидкостей с высокой вязко-

стью;

–высокое давление подачи;

–постоянная подача;

–возможность к самовсасыванию.

–перекачка жидкостей, чувствительных к сдвигу;

–возможность работы с жидкостями, содержащими твердые включения;

–широкий диапазон развиваемой производительности. Недостатки конструкции винтовых насосов:

–значительные габариты;

126

–трудоемкость обслуживания;

–винты всегда находятся в контакте, что может приводить к их повышенному износу;

–недопустима работа без перекачиваемой жидкости.

3.4. Радиально-поршневые насосы

Рабочим органом радиально-поршневых насосов является ротор с размещенными в нем радиально поршнями.

Схема работы радиально-поршневого насоса приведена на рис. 3.4.1.

а2

Рис. 3.4.1. Схема работы радиально-поршневого насоса

Ротор 1 с радиальными цилиндрами, в которые вставлены поршни 2, находится в цилиндрической части корпуса 3. Ротор 1 имеет осевое отверстие, которое неподвижной перегородкой разделяется на 2 полости: А – полость всасывания, В – полость подачи. Оси вращения ротора 1 и цилиндрической части корпуса 3 имеют эксцентриситет е. Из-за этого при вращении ротора 1 объем пространства под поршнями 2 циклично изменяется и жидкость переносится в пространствах под поршнями 2 из полости всасывания А в полость подачи В. При вращении ротора по часовой стрелке поршни проходят дугу ab, перемещаются от центра и всасывают жидкость из полости А.

127

При движении поршней по дуге ba они перемещаются к центру и происходит подача жидкости в полость В.

Средняя подача радиально-поршневого насоса

где d – внутренний диаметр цилиндров; e – эксцентриситет ротора; z – число поршней; n – частота вращения ротора.

Преимущества конструкции радиально-поршневых насо-

сов:

–возможноть длительное время работать в условиях повышенного давления;

–продолжительный срок бесперебойной эксплуатации;

–гибкая регулировка рабочих объемов насоса. Недостатки конструкции радиально-поршневых насосов:

–подача жидкости с заданным давлением производится пульсациями;

–повышенные инерционные показатели поворотных элементов;

–значительные габаритные размеры.

3.5. Аксиально-поршневые насосы

Рабочим органом аксиально-поршневых насосов является ротор с размещенными в нем поршнями так, что оси поршней параллельны (аксиальны) оси вращения ротора. В зависимости от расположения составных частей насоса существуют аксиально-поршневые насосы:

–с наклонным диском (шайбой);

–с наклонным блоком цилиндров.

Схема работы аксиально-поршневого насоса с наклон-

ным диском (шайбой) приведена на рис. 3.5.1.

Ротор 1 с цилиндрами, в которые вставлены поршни 2, находится в корпусе 3. Ротор 1 и поршни 2 соединены с наклонной шайбой 4 через карданы 5. Шайба 4 имеет наклон для

128

обеспечения возвратно-поступательного движения поршней 2 при вращении приводного вала 6. Блок цилиндров (ротор 1) соосен с приводным валом 6. При вращении ротора 1 по причине установки шайбы 4 под углом α происходит перемещение поршней 2 в цилиндрах ротора 1. Всасывание и подача жидкости происходит через отдельные каналы в корпусе 3, к которым поворачивается ротор 1 и поршни 2 в нем. Вращение шайбы 4 происходит от приводного вала 6.

α

3 2

Рис. 3.5.1. Схема работы аксиально-поршневого насоса с наклонным диском (шайбой)

На рис. 3.5.2 приведен аксиально-поршневой насос (с разрезом) с наклонной шайбой.

Схема работы аксиально-поршневого насоса с наклон-

ным блоком цилиндров приведена на рис. 3.5.3.

Ротор 1 с цилиндрами, в которые вставлены поршни 2, находятся в корпусе 3. Ротор 1 и поршни 2 соединены с шайбой 4 через карданы 5. Шайба 4 жестко связана с приводным валом 6. Блок цилиндров (ротор 1) имеет наклон (установлен под углом α к оси вращения приводного вала 6) для обеспечения возвратно-поступательного движения поршней 2 при вращении приводного вала 6. Всасывание и подача жидкости происходит через отдельные каналы в корпусе 3, к которым поворачивается ротор 1 и поршни 2 в нем. Вращение шайбы 4 происходит от приводного вала 6.

129

Наклонная

шайба

Нагнетание

жидкости

Рис. 3.5.2. Аксиально-поршневой насос с наклонным диском (шайбой)

130