Роторными насосами называются гидравлические машины, работающие, как и поршневые насосы, по принципу вытеснения жидкости.
В роторных насосах отделение напорной линии от всасывающей происходит путем одновременного замыкания трех основных частей насоса: статора (неподвижной части), ротора и замыкателей или вытеснителей. При этом вытеснителями могут быть шестерни, винты, поршеньки, пластинки, которые, вращаясь вместе с валом или ротором, вытесняют жидкость, поступающую в насос, в нагнетательную линию. Роторные насосы не нуждаются в клапанах.
Благодаря поочередному и непрерывному следованию одного вытеснителя за другим подача роторного насоса отличается большой равномерностью. К основным преимуществам роторных насосов, кроме того, относятся сравнительно небольшие габариты и вес, простота конструкции и изготовления, способность работать при больших числах оборотов, благодаря чему возможно непосредственное соединение с электродвигателем, малая зависимость давления от подачи. Эти насосы находят применение в основном для перекачки вязких жидкостей и используются в качестве масляных, топливных, перекачивающих насосов и насосов для различных систем управления и автоматики. По виду вытеснителей роторные насосы могут быть шесте-ренными, винтовыми или пластинчатыми.
|
|
Шестеренные насосы. Шестеренный насос состоит из двух находящихся в зацеплении шестерен, помещенных в плотно охватывающий их корпус (рис. 1.15).
Корпус имеет приемный А и нагнетательный В патрубки; приемный патрубок расположен со стороны выхода зубьев шестерен из зацепления, а нагнетательный - на стороне входа их в зацепление.
-31-
Принцип действия насоса заключается в засасывании жидкости в межзубовые впадины, освобождаемые зубьями, выходящими из зацепления, и в вытеснении этой жидкости зубьями, входящими в зацепление. Жидкость, попавшая во впадину со стороны всасывающей полости, переносится в камеру нагнетания. Процессы всасывания и нагнетания происходят непрерывно в течение полного оборота шестерен.
Находящиеся в зацеплении зубья шестерен представляют собой подвижное уплотнение, разделяющие полости всасывания и нагнетания.
В шестеренных насосах применяют главным образом зубья с эвольвентным профилем, который нечувствителен к изменению расстояния между осями шестерен и прост в изготовлении.
С достаточной для практики точностью подачу насоса (в м3/с) можно определить по формуле:
= , (1.17)
где - диаметр начальной окружности шестерен в м;
т - модуль зацепления в м;
b - ширина шестерен в м;
п - число оборотов шестерен в минуту;
- объемный КПД, учитывающий утечки.
Величина находится в пределах 0,7...0,9, численное значение механического КПД находится в пределах 0,8...0,95. Шестерни насоса обычно исполняют одинакового диаметра с числом зубьев 8...12. Шестерни выполняют прямозубыми, косозубыми и шевронными. Насосы применяют для подач 0,25...40 М3/час и напоров до 2...3 МПа. Шестеренные насосы применяют в гидросистемах агрегатов для подземного ремонта и как топливные в депарафинизационных агрегатах.
|
|
Винтовые насосы. Винтовые насосы обычно выполняют с одним, двумя, тремя или пятью винтами при этом один винт ведущий, а остальные ведомые. Винты многовинтовых насосов помещают в плотно охватывающий их кожух. Всасывающую и нагнетательную камеры помещают со стороны торцов винтов (рис. 1.16).
-32-
Рис. 1.16. Устройство винтового насоса:
1 — крышка корпуса; 2 - обойма роторов; 3 - ведомый ротор; 4 - нагнетательный патрубок; 5 - ведущий ротор; б - нажимная втулка уплотнительного сальника;
7 - корпус; 8 - опорная втулка ведущего ротора; 9 - ведомый ротор;
10 - всасывающий патрубок; 11 и 13 - разгрузочные поршни ведомого ротора;
12 - разгрузочный поршень ведущего ротора.
При вращении винтов в раскрывающуюся впадину винтового канала, находящуюся во всасывающей полости, поступает жидкость. При дальнейшем вращении винтов эта впадина замыкается и жидкость, находящаяся в ней, переносится к нагнетательной полости, где впадина размыкается, и жидкость, находящаяся между входящими в зацепление винтами, проталкивается в нагнетательный трубопровод.
Винтовые насосы имеют ряд преимуществ перед шестеренчатыми: меньше габариты и вес, бесшумность работы, отсутствие перебалтывания перекачиваемой жидкости, способность к перекачиванию жидкостей с самой различной вязкостью, большое допустимое число оборотов. Наибольшее распространение имеют насосы трехвинтовые.
- 33 -
Поверхность корпуса, в котором работают винты, заливают баббитом.
Винты выполняют двухзаходными, а направление винтовой нарезки ведущего винта противоположно ведомым. Передаточное отношение между винтами равно единице. Развиваемый напор пропорционален длине винтов. Особенность винтовых насосов - возможность превращения их в гидравлические двигатели (турбины) путем подведения к ним жидкости под давлением. КПД винтовых насосов достигает 80...90 %, и применяются они для подач 1,5...500 м3/ч при напорах до 17,5 МПа и скоростях вращения до 10000 об/мин. Подачу двухвинтового насоса с достаточной точностью можно подсчитать по приближенной формуле:
м³/с
где D - внешний диаметр винта в м;
d- внутренний диаметр винта в м;
t- шаг винта в м;
п - скорость вращения винта в об/мин.
Подача трехвинтового насоса приблизительно в 1,5 раза больше подачи двухвинтового.
Одновинтовые насосы отличаются простотой конструкции и могут перекачивать загрязненные и вязкие жидкости.
Рабочим органом одновинтового насоса служат однозаходный винт и резиновая обойма, внутренняя полость которой представляет двухзаходную винтовую поверхность с шагом в 2 раза большим шага винта. При вращении винта между ним и обоймой образуются свободные полости, куда засасывается перекачиваемая жидкость, которая перемещается вдоль оси насоса к полости нагнетания. При этом на всасывающей стороне создается вакуум, под действием которого жидкость всасывается в цилиндр.
Погружные одновинтовые насосы применяются в нефтяной промышленности для откачки из скважин высоковязкой нефти.
Пластинчатые (ротационные) насосы. Эти насосы широко применяют для подачи масел в гидравлических системах машин. Ротор этого насоса (рис. 1.17) имеет радиальные прорези, в которых помещаются легко перемещающиеся рабочие лопатки в виде прямоугольных пластин.
|
|
При вращении ротора пластины прижимаются наружными торцами к внутренней поверхности корпуса, поочередно отсекая объем жидкости в пространстве между лопатками, и вытесняют ее в напорный трубопровод.
- 34 -
Пластинки прижимаются к корпусу центробежной силой, пружинами или давлением жидкости, подводимой со стороны оси. Подача насоса определяется формулой:
Q=
где R - радиус корпуса;
е - эксцентриситет ротора; Ь - ширина лопатки вдоль оси;
n- скорость вращения в об/мин;
- объемный КПД насоса.
Пластинчатые насосы выполняют для подач 0,3...12 м3/ч, давлений до 7 МПа при скорости вращения до 1500 об/мин. Снабжая крышки корпуса продолговатыми отверстиями и ползунами, в процессе работы насоса можно изменять величину эксцентриситета е. Тем самым можно изменять подачу насоса.