Роторные насосы

К роторным относятся насосы с вращательным или враща-тельно-поступательным движением рабочих органов-вытесните­лей. Жидкость в этих насосах вытесняется в результате враща­тельного или вращательного и одновременно возвратно-поступа­тельного движения вытеснителей относительно ротора. Особенно­стью рабочего процесса таких насосов является и то, что при вра­щении ротора рабочие камеры переносятся из области всасывания в область нагнетания и обратно. Заполнение, опорожнение и пере­нос рабочих камер, заполненных жидкостью, происходит без учас­тия всасывающих и нагнетательных клапанов.

Отсутствие всасывающих и нагнетательных клапанов в ротор­ных насосах является основной конструктивной особенностью, ко­торая отличает их от поршневых насосов.

Рабочий процесс роторного насоса включает три этапа: запол­нение рабочих камер жидкостью в зоне всасывания; замыкание (изоляция) рабочих камер, заполненных жидкостью и их перенос; вытеснение жидкости из рабочих камер в зоне нагнетания.

Основными свойствами роторных насосов, вытекающими из спе­цифики их рабочего процесса и отличающими их от поршневых насосов, являются следующие:

1) обратимость, т. е. способность роторных насосов работать в качестве гидродвигателей (гидромоторов);

2) реверсивность — способность менять вход и выход насоса в зависимости от направления вращения;

3) большая быстроходность: при этом максимально допусти­мые значения частоты вращения для роторных насосов составля­ют 33...83 с ^-1;

4) способность работать только на чистых (отфильтрованных) неагрессивных и смазывающих жидкостях;

5) малые удельная масса и объем, приходящиеся на единицу мощности, высокий КПД, большая надежность;

6) простота регулирования и реверсирования подачи.

По характеру движения вытеснителей роторные насосы делят­ся на роторно-вращательные и роторно-поступательные. Роторно-вращательные, в свою очередь, по форме вытеснителей делятся на зубчатые и винтовые. У зубчатых жидкость вытесняется из камер зубьями и перемеща­ется в плоскости их вращения (шестеренные насосы), а у винтовых — выступами винтов и перемещается вдоль оси вращения винтов. Роторно-поступательные насосы по форме вы­теснителей делятся на шиберные (пластинчатые) и роторно-поршневые.

Среди роторно-вращательных насосов наибольшее распростра­нение получили шестеренные насосы, благодаря простоте своей кон­струкции и малым габаритным размерам. Шестеренный насос (рис. 3.2) состоит из пары шестерен 1 и 2, находящихся в зацеп­лении друг с другом. Шестерни с небольшими радиальными и осе­выми зазорами, установленными в корпусе 3, который имеет вход­ной 4 и напорный 6 каналы. Шестерни и корпус в районе патруб­ков образуют входную 5 и напорную 7 полости, а межзубцовые впадины шестерен и корпус — рабочие камеры 8 насоса.

Рис. 3.2. Шестеренный насос

Одна из шестерен, называемая ведущей, установлена на привод­ном валу 0, имеющем выход из корпуса. Валы шестерен вращают­ся в подшипниках скольжения 10, которые одновременно являют­ся торцевыми подвиж­ными уплотнениями шестерен.

При вращении ше­стерен во входной по­лости 5 зубья одной шестерни выходят из впадин второй, что при­водит к увеличению объема входной поло­сти, созданию в ней пониженного давле­ния, засасыванию жид­кости в полость и за­полнению жидкостью межзубцовых впадин (рабочих камер).

Жидкость, запол­нившая межзубцовые впадины обеих шестерен, переносится в напорную полость 7. В этой полости зубья шестерен входят в межзубцовые впадины, умень­шая их объем и вытесняя из них жидкость, в результате чего давление в напорной полости повышается. Жидкость к насосу подводится по каналу 4 и отводится от насоса по каналу 6.

Теоретически шестеренный насос позволяет получать любой на­пор, ограничиваемый механической прочностью деталей и мощнос­тью приводного двигателя. В реальных условиях напор насоса ог­раничивается давлением зубьев друг на друга. При больших давле­ниях жидкость выжимается с места контакта зубьев и между их поверхностями возникает сухое трение, что приводит к резкому воз­растанию механических потерь и быстрому изнашиванию зубьев.

На величину напора, развиваемого шестеренным насосом, за­метное влияние оказывает вязкость перекачиваемой жидкости. Чем выше вязкость жидкости, тем большее давление она выдерживает в месте контакта зубьев. По этой причине при перекачке воды шестеренными насосами напор ограничивается 25...30 м.